JP2015132152A - Road compartment line painting system and compartment line work data recording unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や自転車が利用する道路や歩道などの舗装路面上に標示される区画線、自動機械が通行する通路などの舗装面に標示される区画線の塗装装置、及び区画線の施工データ記録装置に関する。 The present invention relates to a marking line marked on a pavement surface such as a road or a sidewalk used by automobiles and bicycles, a marking line coating apparatus marked on a pavement surface such as a passage through which an automatic machine passes, and construction of the marking line The present invention relates to a data recording apparatus.
自動車が通行する舗装道路の表面には、走行車線と追越車線を区別するための区画線、側線、センターラインなど、いわゆる道路区画線が塗装されている。このような道路区画線は自動車の走行時や、自転車が通行する際の目安となり、円滑な道路交通を確保する上で不可欠といえる。通常、このような区画線の塗装作業は、塗料タンクや区画線用の塗装機器一式を積載した塗装用車両によって行われている。 On the surface of a paved road through which automobiles pass, so-called road marking lines such as a marking line, a side line, a center line, and the like for distinguishing a traveling lane from a passing lane are painted. Such road lane markings are a guideline when driving a car or when a bicycle passes, and are indispensable for ensuring smooth road traffic. Usually, such a lane marking painting operation is performed by a painting vehicle loaded with a coating tank and a set of lane marking coating equipment.
道路区画線の塗装工事では、区画線を形成するペイント塗料並びにガラスビーズ(夜間の再帰反射用)の2種類の塗布剤につき、それぞれの設計塗布量を均一に路面に定着させて線幅を一定に保持することが重要であり、それらの塗料を路面に対して吹き付ける噴霧ノズルからの吐出量を、施工速度に同調させながら慎重に施工作業を行う必要がある。 In road lane marking, two types of coating agents, paint paint and glass beads (for retroreflective at night), which form the lane marking, fix the design coating amount uniformly on the road surface and keep the line width constant. Therefore, it is necessary to carefully perform the construction work while synchronizing the discharge amount from the spray nozzle that sprays the paint against the road surface with the construction speed.
施工作業に際しては、正確な区画線を塗装するために、予め塗装機械の塗料噴霧ノズルの吐出圧力(ポンプ圧力、ガラスビーズ圧力)や塗装用車両の走行速度などを、施工箇所の交通量などに応じて設定し、施行中は作業員が塗装幅を目視しながら、塗料噴霧ノズルを手動で上下動させて路面との距離を調節しながら行っていた。つまり、道路区画線の連続塗装施工中に発生する塗装幅の変動は、主に路面のうねりや、車両の姿勢変化が原因となって、塗料噴霧ユニット(実質的には塗料噴霧ノズル)と、路面との距離が変動することが大きな原因であることから、作業員による目視作業が不可欠であった。 In the construction work, the paint spray nozzle discharge pressure (pump pressure, glass bead pressure) and the traveling speed of the painting vehicle, etc., are applied in advance to the traffic volume at the construction site in order to paint accurate marking lines. It was set accordingly, and while the workers were working, the paint spray nozzle was manually moved up and down to adjust the distance from the road surface while visually checking the paint width. In other words, the variation in the paint width that occurs during the continuous painting of road marking lines is mainly due to road surface undulations and changes in the attitude of the vehicle, and the paint spray unit (substantially paint spray nozzle) Since the main reason is that the distance from the road surface fluctuates, visual inspection by workers has been indispensable.
このため、区画線の塗装作業に際しては塗装用車両を時速8キロ前後で走行させ、作業員が塗装部位を目視しながら車両とともに移動し、所定の塗装幅となっているかを確認しながら行うのが一般的である。この作業には高い熟練度を要し、又走行する塗装用車両とともに移動しなければならないことから、作業員の体力の消耗も激しく、休憩を頻繁にとるなどして対処していた。 For this reason, when painting the lane markings, the painting vehicle is run at a speed of around 8 km / h, and the worker moves with the vehicle while observing the painting site and confirms whether the predetermined painting width has been achieved. Is common. This work requires a high level of skill and must move with the traveling painting vehicle, so the worker's physical strength is severely exhausted, and he has taken frequent breaks.
また、区画線の塗装幅の変動は、塗料噴霧ノズルと路面との距離の他、塗料の粘度変化によっても影響を受けることが知られている。つまり、塗料噴霧ノズルから噴霧される塗料は、側面視扇形のパターン形状となるが、塗料の粘度が変わると、扇形のパターン形状の角度が変動する。仮に、同一のノズルを使用して噴射圧力を一定とし、且つ噴霧ノズルと路面との距離を一定とした場合でも塗料の粘度の高低によって塗装幅が変動することとなる。具体的には、外気温の下降等によって塗料の粘度が高くなると、噴霧される塗料のパターン角度が狭くなり、結果として塗装幅が狭くなるというように、塗装幅に変動をもたらす要因は路面の凹凸の他にも種々存在するのが現実である。 In addition, it is known that the fluctuation of the paint width of the lane marking is affected by the change in the viscosity of the paint in addition to the distance between the paint spray nozzle and the road surface. That is, the paint sprayed from the paint spray nozzle has a fan-shaped pattern shape when viewed from the side, but when the viscosity of the paint changes, the angle of the fan-shaped pattern shape varies. Even if the spray pressure is made constant using the same nozzle and the distance between the spray nozzle and the road surface is made constant, the paint width varies depending on the viscosity of the paint. Specifically, when the viscosity of the paint increases due to a decrease in the outside temperature, the pattern angle of the sprayed paint becomes narrower, and as a result, the paint width becomes narrower. The reality is that there are various types of irregularities.
以上のことから、施工現場では、道路区画線の塗装幅を一定に保つために、塗料の粘度、噴射圧力の変化も考慮しながら、塗装時の移動中でも変化に迅速に対処可能な熟練した作業員の存在が不可欠である。しかし、近年の人手不足は深刻な問題であり、道路区画線塗装装置の自動化・省力化は喫緊の課題である。 From the above, at the construction site, skilled work that can quickly cope with changes during painting while taking into account changes in paint viscosity and spray pressure in order to keep the road line marking width constant. The presence of employees is essential. However, the shortage of manpower in recent years is a serious problem, and the automation and labor saving of road marking line painting equipment is an urgent issue.
従来、道路区画線などの塗装用車両に搭載される塗装装置に関する公知発明として、特開2002−188117号公報記載の路面標示工がある。同文献記載の発明は環境負荷の低減を目的に、区画線の塗装材料として水性塗料を用い、当該水性塗料をスリットノズルから吐出させるとともに、早期乾燥と塗膜の均質化のためにマイクロ波照射装置を備えている。これによれば、VOC(揮発性有機化合物)の含有量の低減を図ることができるとともに、塗膜残存率の向上やガラスビーズの固着力を高く維持できる等の効果を有するとされている。 Conventionally, as a known invention related to a painting apparatus mounted on a painting vehicle such as a road marking line, there is a road marking method described in JP-A-2002-188117. The invention described in this document uses a water-based paint as a marking line coating material for the purpose of reducing environmental impact, and discharges the water-based paint from a slit nozzle, and also microwave irradiation for early drying and homogenization of the paint film Equipment. According to this, the content of VOC (volatile organic compound) can be reduced, and it is said that there are effects such as improvement of the coating film remaining rate and high maintenance of the adhesion of glass beads.
また、前述の路面標示工では、所定の幅をもつスリットノズルを用いていることから、当該スリットノズルにより路面との間隔を数センチメートルの高さに設定することが可能であり、これによって塗装幅の線幅・厚みを均一に保つことができ、安定した区画線の施工が可能になるとされている。 In addition, since the above-mentioned road marking work uses a slit nozzle having a predetermined width, it is possible to set the distance from the road surface to a height of several centimeters by means of the slit nozzle. It is said that the width and thickness of the width can be kept uniform, and that stable lane marking can be constructed.
しかしながら、前述した特許文献1記載の発明は、航空機の滑走路などのように幅が広く平坦性の高い舗装面には有効であるが、自動車用の一般道路の舗装面では、10cmを超える凹凸やうねりが存在したり、排水用の水勾配が設けられていることから、スリットノズルと舗装面との間の距離を一定に保持するのは困難を伴うことが多い。このため、区画線の幅を一定に保つことができず、不陸やうねり、激しい轍がある自動車用道路には対応することができないという課題があった。また、例えば、橋梁のジョイント部分など段差の大きな路面の場合は、施工時にスリットノズルやマイクロ波照射装置が、路面と接触して破損する可能性も高かった。
However, the invention described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、舗装面に凹凸やうねりなどがある場合でも区画線を正確な塗装幅で塗装することが可能であり、施工作業の能率向上を図ることができる区画線の塗装装置を提供することを目的としている。
また、塗料噴霧ノズルから噴霧される塗料の粘度変化による扇形パターンの変動などに起因する塗装幅の変動に対しても、リアルタイムで対応することができ、施工作業における作業員の負担軽減と安全性の向上を図ることが可能な塗装装置を提供することを目的とする。
さらに、区画線塗装工事の施工結果を記録することが可能な区画線の施工データ記録装置をも提供することをも目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the pavement surface has irregularities, undulations, etc., it is possible to coat the lane markings with an accurate coating width, and to improve the efficiency of construction work. An object of the present invention is to provide a marking line coating apparatus that can perform such a process.
In addition, it can respond in real time to variations in the coating width caused by variations in the fan-shaped pattern due to changes in the viscosity of the paint sprayed from the paint spray nozzle, reducing the burden on workers during construction work and ensuring safety. It aims at providing the coating device which can aim at improvement of.
It is another object of the present invention to provide a lane marking construction data recording device capable of recording the lane marking coating result.
請求項1記載の発明は、塗装用車両とともに移動可能であり、道路などの舗装面に区画線を形成する塗布剤を吹き付ける噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルを上下動させる昇降駆動手段が設置されてなる塗装ユニットと、区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、
塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段とを具備することを特徴としている。
The invention described in
Based on the data obtained by the paint width detecting means for detecting the width dimension of the lane marking immediately after painting, the distance measuring sensor, the speed sensor, and the paint width detecting means, the vertical amount of the spray nozzle by the elevating drive means, and It is characterized in that it comprises a composite arithmetic means for calculating the vertical movement timing and outputting a control signal to the lift driving means.
請求項2記載の発明は、上記1項において、前記塗装幅検出手段は撮像素子を備えたカメラであり、該撮像素子によって取得される塗装済の区画線における幅方向のピクセル数のデータに基づいて塗装直後の該区画線の線幅を算出することを特徴としている。 A second aspect of the present invention is the camera according to the first aspect, wherein the paint width detecting means is a camera provided with an image sensor, and is based on data on the number of pixels in the width direction in a painted lane line obtained by the image sensor. Then, the line width of the lane marking immediately after painting is calculated.
請求項3記載の発明は、上記1項又は2項において、前記噴霧ノズル及び被塗装面の間の距離を測定する前記測距センサは、前記塗装用車両の進行方向の前方側に設置された第一の測距センサと、該塗装用車両の進行方向の後方側に設置された第二の測距センサと、前記噴霧ノズルの近傍に設置された第三の測距センサとから構成されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the above first or second aspect, the distance measuring sensor that measures the distance between the spray nozzle and the surface to be painted is installed on the front side in the traveling direction of the painting vehicle. The first ranging sensor, the second ranging sensor installed on the rear side in the traveling direction of the painting vehicle, and the third ranging sensor installed in the vicinity of the spray nozzle. It is characterized by being.
請求項4記載の発明は、上記1〜3項のうち、いずれか1項において、前記昇降駆動手段としてサーボモータが使用され、該サーボモータから出力される駆動信号によって、前記複合演算手段は前記噴霧ノズルの上下量を検出することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a servo motor is used as the elevating drive unit, and the composite arithmetic unit is configured to perform the operation according to a drive signal output from the servo motor. It is characterized by detecting the vertical amount of the spray nozzle.
請求項5記載の発明は、上記3又は4項のうち、いずれか1項において、前記複合演算手段により、前記第一の測距センサ並びに第二の測距センサが検出した測距データを比較し、その差が同一若しくは所定の範囲内にあるときは、塗装用車両の姿勢変化はないと判断し、前記速度センサの検出データに基づいて、前記昇降駆動手段を制御することを特徴としている。
The invention according to
請求項6記載の発明は、塗装用車両とともに移動可能であり、道路などの舗装面に区画線を形成する塗布剤を吹き付ける噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルを上下動させる昇降駆動手段が設置されてなる塗装ユニットと、区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段と、前記複数の測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって検出された各データ、並びに前記複合演算手段によって算出された制御信号のデータを記憶する記憶手段とを具備することを特徴としている。
The invention according to
本発明によれば、路面の凹凸やうねり等により生ずる塗料噴霧ノズルと路面との距離変動を複数の測距センサによってとらえ、これらのデータに基づいて、塗料噴射ノズルと塗装面との間隔を一定に保持するようにしている。
さらに、測距センサ並びに速度センサのデータに加え、塗装直後の区画線を撮影して線幅を算出し、そのデータを複合演算手段にフィードバックして塗料噴射ノズルの高さ位置の制御を行うようにしている。
これらのことより、精度よく区画線の塗装工事を行うことができるとともに、自動化・省力化を図ることが可能となり、施工作業の一層のコストダウンと、一般交通に近接して作業を行わざるを得ないような場合でも安全性が向上し、作業環境の改善に寄与する。
According to the present invention, the distance variation between the paint spray nozzle and the road surface caused by road surface unevenness and undulation is detected by the plurality of distance measuring sensors, and the distance between the paint spray nozzle and the paint surface is constant based on these data. To keep on.
Further, in addition to the data of the distance measuring sensor and the speed sensor, the line width is calculated by photographing the dividing line immediately after painting, and the data is fed back to the composite calculation means to control the height position of the paint injection nozzle. I have to.
As a result, it is possible to paint lane markings with high accuracy, and to automate and save labor, further reduce the cost of construction work and work in close proximity to general traffic. Even if it is not possible to improve, safety is improved and the work environment is improved.
以下、本発明に係る道路等における区画線の塗装装置、及び区画線の施工データ記録装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(塗装装置の構成)
図1は本発明の一実施形態に係る塗装装置が搭載された塗装用車両を示す側面図、図2は本発明の一実施形態に係る塗装装置の要部を示す詳細図である。
図1に示されるように、塗装用車両100は、その前方側に、塗装する区画線の位置をケガキによって示すフロントガイド102が折り畳み可能に設けられているとともに、運転席の後部側のシャーシには塗料用のペイントタンク、ガラスビーズタンク、油圧ポンプやコンプレッサなどの塗装用機器が積載されている。また、車体側方の後輪側には本発明の一実施形態に係る塗装装置10が設置されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a lane marking coating apparatus and a lane marking construction data recording apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Configuration of painting equipment)
FIG. 1 is a side view showing a painting vehicle equipped with a painting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed view showing a main part of the painting apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
図2に示されるように、塗装ユニットとしての塗装装置10は、台車(キャリッジ)12と、ペイント塗料若しくはガラスビーズの噴霧ノズル14A,14Bと、昇降駆動手段20、移動輪18等とを具備して構成されている。
台車(キャリッジ)12は塗装用車両100の側面に設置され、通常の走行時には車両100の側方に収納することが可能であるとともに、塗装作業時には台車12を横方向へ引き出して塗装用車両100とともに走行しながら、区画線を塗装しながら移動するようになっている。台車(キャリッジ)12は移動輪18を備え、台車12のフレームには噴霧ノズル14A,14B、昇降駆動手段20等が設置されている。
As shown in FIG. 2, the
The carriage (carriage) 12 is installed on the side surface of the
噴霧ノズル14Aはペイントタンク並びにコンプレッサと接続されており、噴霧ノズル14Aの下部先端から路面にペイント塗料を圧縮空気によって吹き付けるとともに、噴霧ノズル14Bはガラスビーズタンク並びにコンプレッサと接続され、圧縮空気でガラスビーズを、やや斜め方向から吹き付けるようになっている。
噴霧ノズル14Aの上方には、該噴霧ノズル14Aを上下動させる昇降駆動手段20が設置され、後述する複合演算手段の制御信号に基づいて噴霧ノズル14Aを駆動するようになっている。昇降駆動手段20には、ステッピングモータ若しくはサーボモータなど、回転数の制御を行うことが可能で、且つ駆動量を複合演算手段にフィードバックすることが可能なモータが使用される。
The
Above the
図3は本発明に係る塗装装置10における測距センサ等の回路構成を示す説明図、図4は塗装装置10における制御系の構成を示すブロック図である。
図3及び図4に示されるように、本実施形態における塗装装置10における制御系では、複合演算手段30を中心として昇降駆動手段20、合計3個の測距センサ(測距機構〜複数個の測距センサ)22,24,26、塗装用車両100の速度センサ28、塗装幅検出手段32が接続され、これらのセンサ等から取得される測距データ、速度データ、塗装幅データに基づいて複合演算手段30により、昇降駆動手段20の駆動制御を行うようになっている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of a distance measuring sensor or the like in the
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in the control system of the
図2に示されるように、各測距センサは、塗装装置10を基準とした場合に、進行方向の前方側に第一の測距センサ22が設置されているとともに、進行方向の後方側に第二の測距センサ24が設置されている。また、塗料噴霧ノズル14Aの近傍に第三の測距センサ26が設置され、第三の測距センサ26では、噴霧ノズル14Aと、直下の舗装面との距離をピンポイントで測定するようになっている。これらの各測距センサ22〜26によって検出された距離データは逐次、複合演算手段30に入力されている。
距離センサとしては、LEDやレーザーと、受光部とを備えた光学式のもの、超音波方式のものなどが利用可能である。
As shown in FIG. 2, each distance measuring sensor has a first
As the distance sensor, an optical type including an LED, a laser, and a light receiving unit, an ultrasonic type, or the like can be used.
図4に示されるように、複合演算手段30には、測距データ、速度データの他、塗装幅検出手段32のデータが入力されている。塗装幅検出手段32は、塗装幅撮影カメラ32A、画像処理手段32B等によって構成され、塗装直後の区画線の幅寸法を検出する。塗装幅撮影カメラ32AはCCD若しくはCMOS等の撮像素子を備えたデジタルカメラであり、図2に示されるように、塗装ユニット10の後方側に設置され、塗装直後の区画線を撮影し、画像データにつき、画像処理手段32Bを経て複合演算手段30へ出力するようになっている。
なお、図4では画像処理手段32Bは複合演算手段30に対し、独立した状態で設置しているが、これに限らず、複合演算手段30によって、その処理を行わせるように構成しても良い。
As shown in FIG. 4, the composite calculation means 30 is input with the data of the paint width detection means 32 in addition to the distance measurement data and the speed data. The paint
In FIG. 4, the
塗装幅撮影カメラ32Aで撮影された画像データは以下のように処理される。塗装幅撮影カメラ32Bから路面までの距離と、塗装幅撮影カメラ32Bの素子のピクセル数との関係について、一種類の供試体(区画線と仮定)を使用した実験を行なって考察した。図5はカメラ32Bから路面までの距離と、ピクセル数との対応関係の測定結果を示し、図6は当該結果について横軸を距離、縦軸をピクセル数としてグラフ化した図である。塗装幅撮影カメラ32Bを路面から例えば637mmの位置に設置し、当該高さを基準値として撮影画像が鮮明且つ尖鋭となるようにカメラのピントを設定し、路面との距離を変化させながらピクセル数を測定した。勿論、この基準値637mmは条件によっては変更する場合もある。
Image data photographed by the paint
その結果、図5及び図6に示されるように、ピントを一定にした場合で基準値である637mmに対し、+−40mm一定の範囲内(W−W´)では、カメラ32Bから路面までの距離と、ピクセル数とは、比例関係となることが判明した。即ち、基準値である637mmの+−40mmの範囲内ならば車両100が上下動したとしても、当該範囲内である限り、塗装直後の区画線の線幅は、塗装幅撮影カメラ32Aによって得られるピクセル数のデータを基に算出することが可能であることが明らかとなった。つまり、1ピクセル(画素)が受け持つ距離を算出しておくことにより、塗装された区画線の幅方向のピクセル数をカウントすれば塗装幅を算出できることとなる。
As a result, as shown in FIGS. 5 and 6, when the focus is constant, the reference value of 637 mm is within a certain range of + -40 mm (W−W ′), and the distance from the
図7及び図8は、塗装ユニットの制御に際し、区画線の線幅の変動をもたらす原因となる路面の凹凸による台車12の上下動、並びに塗装用車両100の姿勢変化を示す説明図である。
塗料噴霧ノズル14A及び路面間の距離の変化(Y)は、路面の凹凸による変位(Ya)と、塗装車両100の姿勢変化による変位(Yb)とによって構成され、以下の(1)式で表される。
距離変化(Y)=路面の凹凸による変位(Ya)+姿勢変化による変位(Yb)〜(1)
FIGS. 7 and 8 are explanatory views showing the vertical movement of the
The change (Y) in the distance between the
Distance change (Y) = displacement due to road surface unevenness (Ya) + displacement due to posture change (Yb) to (1)
路面の凹凸による変位(Ya)は、図7(a)に示される塗装用車両100に備えられた台車12に吸収される場合と、図7(b)に示される台車12が感知しない場合とに分類される。また、姿勢変化による変位(Yb)は、図8(a)に示される上昇による変化と、図8(b)に示される下降による変化に分類される。
測距センサ22,24,26が設置されている位置は、必ずしも車両100の姿勢変化の位置とはイコールではないことから、測距センサ22,24,26、塗装幅検知カメラ32Aにより検出される各データを組み合わせて、塗料噴霧ノズル14Aの駆動制御をタイミング良く行うことで塗装される区画線の線幅の精度向上を図る必要がある。以下に各測距センサ22,24,26の配置位置、その制御手順について説明する。
The displacement (Ya) due to the unevenness of the road surface is absorbed by the
Since the positions where the
(塗装ユニットの制御〜測距センサのみを利用した場合)
図9は塗装用車両100における測距センサ22,24,26、塗装幅検知カメラ32A、塗料噴霧ノズル14A等の配置関係を模式的に示した説明図、図10は施工中の塗装用車両100の挙動を模式的に示した説明図である。図9,10に示されるように、路面の凹凸による上下方向の変位をYa、経過時間をtとすると、複合演算手段30による昇降駆動手段20の制御は以下のように処理が行われる。
(Paint unit control-When using only a distance measuring sensor)
FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the positional relationship among the
先ず、台車12の前側にある第一の測距センサ22(S1)によって、ある段差の高さが計測され〔t=0〕、この距離データが複合演算手段30に入力される。この際、塗装用車両100は前方へ移動していることから、車両の前進に伴い〔t=0〕で検出された測距データを利用する際は〔t=A〕の経過後まで昇降動作を遅延させるようにして、昇降駆動手段20を制御する。つまり、塗料噴霧ノズル14Aが、〔t=0〕にて検出した段差の真上にくるまで〔t=A〕、遅延させて昇降動作を行うようにする。
First, the height of a certain step is measured by the first distance measuring sensor 22 (S 1) on the front side of the carriage 12 [t = 0], and this distance data is input to the composite calculation means 30. At this time, since the
つまり、図10に示されるように、車両の前進に伴い〔t=A〕となったときに、塗料噴霧ノズル14A位置と路面との距離を一定に保つように、つまり〔t=0〕で検出された高さの変位量となるように、塗料噴霧ノズル14Aが、段差Xに到達したタイミングで、昇降駆動手段20による塗料噴霧ノズル14Aの駆動量を操作する。
そのタイミングと駆動量は、塗料噴霧ノズル14Aの近傍に設置された第三の測距センサ26(S3)によって検出されるデータを利用する場合(車両に姿勢変化があった場合)、前述した図3及び図4に示される速度センサ28の速度データV4を利用する場合(車両に姿勢変化がない場合)の二通りがある。
That is, as shown in FIG. 10, when [t = A] as the vehicle moves forward, the distance between the
The timing and the driving amount are as described above when data detected by the third distance measuring sensor 26 (S3) installed in the vicinity of the
(車両の姿勢変化があると判断される場合)
第三の測距センサ(S3)26を利用する場合、昇降駆動手段20の駆動量をY(m)とすると、以下の(2)式が成立する。
Y(m)操作量= Ya(S1 t=0) - Ya(S3 t=A) 〜 (2)
Ya(S1 t=0):t=0にて測距センサ22(S1)で計測した変位量
Ya(S3 t=A):t=Aにて測距センサ26(S3)で計測した変位量
つまり、(t=A)にて、第三の測距センサ(S3)26によって測定された変位(台車が凹凸を吸収した分)Ya(S3 t=A)を、第一の測距センサ22(S1)にて測定した変位Ya(S1 t=0)から減じた値が、昇降駆動手段20の駆動量となり、前記(2)式で表される。
(When it is judged that there is a change in the attitude of the vehicle)
When the third distance measuring sensor (S3) 26 is used, the following equation (2) is established when the driving amount of the elevating driving means 20 is Y (m).
Y (m) manipulated variable = Ya (S1 t = 0)-Ya (S3 t = A) to (2)
Ya (S1 t = 0): Displacement amount measured by distance sensor 22 (S1) at t = 0 Ya (S3 t = A): Displacement amount measured by distance sensor 26 (S3) at t = A
That is, at (t = A), the displacement measured by the third distance measuring sensor (S3) 26 (the amount that the carriage has absorbed the unevenness) Ya (S3 t = A) is used as the first
更に、車両100が前進すると、段差Xは〔t=B〕で、第二の測距センサ24(S2)でも(Yb)として測定されるが、車両の姿勢変化が無ければ、第二の測距センサ24(S2)によって測定される測距データYb(S2 t=B)は、Ya(S1 t=0)と同じ値、若しくは、その差は誤差等を加味した一定の範囲内となる。
このことは同じ段差を計測するので、前述の(1)式におけるYaが第二の測距センサ24(S2)の検出値Ybと同じ、若しくは、それらの差が一定の範囲内となることから、Ybには変化が無いこととなる。
ここで〔t=B〕で検出された測距データYb(S2 t=B)は、Ya(S1 t=0)と同じ値ではなく、若しくは、所定の範囲を超えている場合は、車両100に姿勢変化があったと判断できるので整理すると、下記の(3)式で表される。
Y(S1 t=0)=Ya(S1 t=0)+Yb(S1 t=0)
Y(S2 t=B)=Ya(S2 t=B)+Yb(S2 t=B)
同じ凹凸を計測しているので、Ya(S1 t=0)= Ya(S2 t=B)
すなわち
Y(S1 t=0)−Y(S2 t=B) = Yb(S1 t=0)− Yb(S2 t=B) 〜 (3)
Further, when the
Since this measures the same step, Ya in the above-described equation (1) is the same as the detected value Yb of the second distance measuring sensor 24 (S2), or the difference between them is within a certain range. , Yb does not change.
If the distance measurement data Yb (S2 t = B) detected at [t = B] is not the same value as Ya (S1 t = 0) or exceeds a predetermined range, the
Y (S1 t = 0) = Ya (S1 t = 0) + Yb (S1 t = 0)
Y (S2 t = B) = Ya (S2 t = B) + Yb (S2 t = B)
Since the same unevenness is measured, Ya (S1 t = 0) = Ya (S2 t = B)
That is, Y (S1 t = 0) −Y (S2 t = B) = Yb (S1 t = 0) −Yb (S2 t = B) to (3)
(車両の姿勢変化がないと判断される場合)
第一の測距センサ22、第二の測距センサ24によって検出される測距データが同じとき、若しくは、それらの差が一定の範囲内のときは、車両100に姿勢変化がないと判断し、速度センサ28の速度データV4を利用した制御が複合演算手段30により行われる。
図3に示されるように、複合演算手段30に入力された第一の測距センサ22の距離測定信号V1を基準信号Vと比較し、同じ信号となるように上昇指令信号V5又は下降指令信号V6を昇降駆動手段20に出力して、塗料噴霧ノズル14Aを上昇又は下降させる。
(When it is judged that there is no change in the attitude of the vehicle)
When the distance measurement data detected by the
As shown in FIG. 3, the distance measurement signal V1 of the first
そのタイミングを決定するために、第一の測距センサ22の測点g2と、塗料噴霧ノズル14Aの塗装点g3との距離hと、速度センサ28によって得られた速度データV4及び、第一の測距センサ22によって取得された測距信号V1(高さデータ)を複合処理して、昇降駆動手段20による昇降速度を同期制御することにより、塗料噴霧ノズル14Aと、被塗装体面路面iとの距離cを一定に保つことができる。
つまり、複合演算手段30では、距離hを速度V4で割ることにより降駆動手段20を駆動させるための遅延時間が得られるとともに、第一の測距センサ22によって得られた測距データ分となる上下量で塗料噴霧ノズル14Aを駆動することとなる。
In order to determine the timing, the distance h between the measuring point g2 of the first
In other words, the composite calculation means 30 obtains a delay time for driving the descending drive means 20 by dividing the distance h by the speed V4, and is the distance measurement data obtained by the first
(塗装幅検出手段32を利用する場合)
また、本実施形態では、前述の測距センサ、速度センサを利用した制御に加え、塗装幅撮影カメラ32Aによって得られる塗装直後の道路区画線eの線幅データを利用した制御を同時に行う。図3に示されるように、塗装直後の道路区画線eを塗装幅撮影カメラ32Aによって撮影し、撮影データを画像処理手段32Bを経て、塗装幅fの結果信号V3として複合演算手段30に出力する。
複合演算手段30では、その結果信号V3を、基準値Vと比較することにより、塗装直後の区画線eの線幅と、基準となる設定線幅との変化量(ズレ)を比較し、調整量を上昇指令信号V5又は下降指令信号V6として昇降駆動手段20へ出力する。結果信号V3は、前述したように、塗装幅撮影カメラ32Aによって得られるピクセル数のデータを基に算出される。
(When using the paint width detection means 32)
In the present embodiment, in addition to the control using the distance sensor and the speed sensor described above, the control using the line width data of the road marking line e immediately after painting obtained by the paint
The composite arithmetic means 30 compares the result signal V3 with the reference value V, thereby comparing and adjusting the amount of change (deviation) between the line width of the partition line e immediately after painting and the reference set line width. The amount is output to the ascending / descending drive means 20 as an ascending command signal V5 or a descending command signal V6. As described above, the result signal V3 is calculated based on the pixel number data obtained by the paint
塗装直後の道路区画線eの塗装幅fを測定するのは、塗料の粘度が変わると、塗料噴霧ノズル14Aから噴出する塗料の扇形のパターン形状の角度θが変わり、結果的に、塗装幅が変動するためである。そこで、塗装直後の塗装幅fを算出することで、その変動をいち早く捉えて複合演算手段30にフィードバックし、昇降駆動手段20の制御に利用して塗装幅の変動を抑制するようにしている。つまり、本実施形態では、塗装幅の変動をもたらす原因として、路面の段差等による台車12の上下動、車両100の姿勢変化の他、塗料の粘度変化についても変動要因として考慮し、その対策を施している。
The coating width f of the road marking line e immediately after painting is measured when the viscosity of the paint changes, the angle θ of the fan-shaped pattern shape of the paint ejected from the
なお、本実施形態では撮影された塗装幅に基づいて制御を行っているが、これに限られるものではなく、塗料噴霧ノズル14Aから噴出する塗料の扇パターンを逐次撮影して、扇パターンの角度θの変動を画像データから捉え、その結果に基づいて昇降駆動手段20を駆動し、最適な線幅となるように昇降駆動手段20を制御しても良い。これによっても塗料の濃度、粘度変化、外気温の変化等に対応した制御が可能となる。
In the present embodiment, the control is performed based on the photographed coating width, but the present invention is not limited to this, and the fan pattern of the paint ejected from the
次に塗装用車両100の姿勢変化がもたらす影響について説明する。
図8(a)に示される上昇による変化と、図8(b)に示される下降による変化は、主として道路の勾配が変化する部分等で発生するが、前輪が変化点に差掛ってから後輪が通過するまでの間、車両の姿勢は変化する。つまり、前輪と後輪が同一線形上に安定した状態であれば、それは上り坂でも下り坂でも姿勢変化と捉える必要がない。車両の姿勢変化は、平坦な路面が、勾配のある路面に変化するとき、その先の勾配と車両の傾きが一致するまでの間に発生する。つまり、車両と路面とが平行でない状態で、車両の姿勢変化が発生する。
Next, the influence caused by the posture change of the
The change due to the rise shown in FIG. 8 (a) and the change due to the drop shown in FIG. 8 (b) mainly occur at a portion where the road gradient changes, etc., but after the front wheels approach the change point. Until the wheel passes, the posture of the vehicle changes. In other words, as long as the front wheels and the rear wheels are stable on the same line, it is not necessary to regard it as a posture change on both the uphill and the downhill. The change in the attitude of the vehicle occurs when the flat road surface changes to a sloped road surface until the slope of the vehicle and the inclination of the vehicle coincide with each other. That is, a change in the attitude of the vehicle occurs when the vehicle and the road surface are not parallel.
図11は平坦な路面Yを前進していた塗装用車両100が勾配のある路面Zに差しかった際の姿勢変化を示す説明図である。図11に示されるように、車両の姿勢変化は、後輪の接地点を支点に変化し、t=0において路面Yを前進していた車両がt=Bにて、車両の前輪が、勾配のある路面Zに差し掛かって姿勢変化する場合、例えばアンダーパスや跨線橋などの取付部分を通行するときや、路面の轍を跨って通行する場合などが想定される。
つまり、t=0において前方の第一の測距センサ22(S1)が路面Yを計測した値をYb(S1 t=0)とし、t=Bにおいて第二の測距センサ24(S2)が路面Zを計測した値をYb(S2 t=B)とすると、S2位置における姿勢変化の値ΔYb(S2 t=B)は(4)式であらわされる。
ΔYb(S2 t=B) = Yb(S2 t=B) − Yb(S1 t=0) 〜 (4)
ここで、ΔYbがゼロの場合は姿勢変化はないと判断できるが、+となった場合は上り勾配の変化が、マイナスの場合は下り勾配の変化があったと判断できることから、複合演算手段30上の処理は、凹凸ではなく、姿勢変化があった場合の処理へ移行する。
FIG. 11 is an explanatory view showing a change in posture when the
That is, Yb (S1 t = 0) is a value obtained by measuring the road surface Y by the first distance measuring sensor 22 (S1) ahead at t = 0, and the second distance measuring sensor 24 (S2) is measured at t = B. Assuming that the measured value of the road surface Z is Yb (S2 t = B), the posture change value ΔYb (S2 t = B) at the S2 position is expressed by equation (4).
ΔYb (S2 t = B) = Yb (S2 t = B) −Yb (S1 t = 0) to (4)
Here, if ΔYb is zero, it can be determined that there is no change in posture, but if it is +, it can be determined that there is a change in the upward gradient, and if it is negative, it can be determined that there is a change in the downward gradient. The process proceeds to the process when there is a change in posture, not unevenness.
(車両に姿勢変化があると判断される場合)
車両の姿勢変化があると判断されると、車両100は後輪の接地点を支点に姿勢が変化するため、支点を原点と見立てると、車両100全体は同一線形上に配置されるので、図11に示されるように1次関数にのっとって変化する。
ゆえに、t=Bにおける前方の第一の測距センサ22(S1)の姿勢変化分の変位ΔYb(S1 t=B)は、次の(5)式で算出する事ができる。
ΔYb(S1 t=B) = (ΔYb(S2 t=B)/L1)×L3 〜 (5)
(When it is judged that the vehicle has a posture change)
If it is determined that there is a change in the attitude of the vehicle, the attitude of the
Therefore, the displacement ΔYb (S1 t = B) corresponding to the posture change of the first distance measuring sensor 22 (S1) ahead at t = B can be calculated by the following equation (5).
ΔYb (S1 t = B) = (ΔYb (S2 t = B) / L1) × L3 to (5)
ここで、ある時点t=zにおける第一の測距セン22(S1)の距離変化(Y)は前述の(1)式で表されるので、以下の(6)式となる。
距離変化(Y)=Ya(S1 t=z)+ Yb(S1 t=z) 〜 (6)
路面の凹凸(段差)による変位:Ya(S1t=z)
姿勢変化による変位:Yb(S1t=z)
Here, the distance change (Y) of the first ranging sensor 22 (S1) at a certain time point t = z is expressed by the above-described expression (1), and therefore, the following expression (6) is obtained.
Distance change (Y) = Ya (S1 t = z) + Yb (S1 t = z) to (6)
Displacement due to road surface irregularities (steps): Ya (S1t = z)
Displacement due to posture change: Yb (S1t = z)
前記(6)式における Yb(S1 t=z)は(5)式により算出されるので、t=zにおける路面凹凸による変位Ya(S1 t=z)は次式となる。
Ya(S1 t=z=Y(S1 t=z)− Yb(S1 t=z)
すなわち
Ya(S1 t=z=Y(S1 t=z)− ΔYb(S2 t=Z)/L1×L3 〜 (7)
この凹凸分の変位を昇降駆動手段20が到達するタイミング〔t=A〕まで遅延させて複合演算手段30により処理するが、その時点での姿勢変化量を加味させて昇降駆動手段(駆動モジュール)20を操作するためには、〔t=A〕時点におけるM地点での姿勢変化量を算出する必要があり、以下の(8)式で表される。
ΔYb(M t=A) = (ΔYb(S2 t=A)/L1)×L2 〜 (8)
これらの値についても複合演算手段30により、昇降駆動手段20の駆動量を算出する際の要素として利用するようにしている。
Since Yb (S1 t = z) in equation (6) is calculated by equation (5), displacement Ya (S1 t = z) due to road surface unevenness at t = z is as follows.
Ya (S1 t = z = Y (S1 t = z) −Yb (S1 t = z)
That is, Ya (S1 t = z = Y (S1 t = z) −ΔYb (S2 t = Z) / L1 × L3˜ (7)
The displacement of the unevenness is delayed by the timing [t = A] at which the elevating drive means 20 arrives and processed by the composite arithmetic means 30. The elevating drive means (driving module) taking into account the amount of posture change at that time. In order to operate 20, it is necessary to calculate the amount of posture change at point M at time [t = A], which is expressed by the following equation (8).
ΔYb (M t = A) = (ΔYb (S2 t = A) / L1) × L2 to (8)
These values are also used as elements when calculating the drive amount of the lifting drive means 20 by the composite calculation means 30.
(施工データ記録装置としての利用)
前述した塗装装置では、塗料噴霧ノズル14Aの制御に際し、施工作業中、測距センサ22,24,26、速度センサ28、塗装幅検出手段32によってデータが取得されているが、これらの取得されたデータは、施工結果として、複合演算手段30に接続されるフラッシュメモリ、SSD、ハードディスクなどの記憶媒体に同時に蓄積するように構成しておくことで、施工データの記録装置としての活用も可能である。
蓄積されたデータは、次回の施工作業に際しての補助的若しくは前提となるデータとして活用することができる他、区画線の塗装品質を示すものとして発注先に提示するなど、様々な活用が可能である。
特に、近年では区画線を利用した自動運転に関する研究が進みつつあり、区画線は重要な役割を持つと考えられることから、施工時のデータをGPS等を利用した位置情報などともに蓄積しておけば、インフラ整備の資料として活用できるなど、応用範囲は多岐に亘る。
(Use as construction data recording device)
In the coating apparatus described above, data is acquired by the
The accumulated data can be used as auxiliary or premise data for the next construction work, and can be used in various ways, such as presenting it to the supplier as an indication of the quality of lane markings. .
In particular, in recent years, research on automated driving using lane markings has progressed, and lane markings are considered to play an important role, so it is possible to accumulate construction data together with location information using GPS, etc. For example, it can be used as a document for infrastructure development and has a wide range of applications.
以上説明したように、本発明に係る区画線の塗装装置によれば、塗装幅の変動をもたらす要因として、施工時の噴霧ノズル14Aと被塗装面との距離変動が挙げられるが、本実施形態の塗装装置10では、路面の凹凸(段差)に加え、塗装用車両100の姿勢変化をも加味して塗料噴霧ノズル14Aの高さ位置の制御を行うため、路面に塗装される道路等の区画線の塗装幅の精度を向上させることが可能となる。
また、塗料の粘度変化に対しては、塗装直後の区画線の線幅を検出し、その値に基づいて、塗料噴霧ノズル14Aの駆動量を制御するため、施工時の外気温や塗料の温度、施工時期に拘わらず、一定の線幅での正確な区画線の塗装工事が可能となった。
さらに、施工作業中に測距センサ22,24,26、速度センサ28、塗装幅検出手段32によって取得されたデータを記録することで、施工結果・施工状況を客観的に把握することが可能となり、これらのデータを活用することによって区画線の塗装品質の向上などに役立てることができる。
As described above, according to the lane marking coating apparatus according to the present invention, the variation in the coating width can be exemplified by the variation in the distance between the
Further, for the change in the viscosity of the paint, the line width of the lane marking immediately after painting is detected, and the driving amount of the
Furthermore, by recording the data acquired by the
本発明によれば、路面の凹凸やうねり等により生ずる塗装装置と路面との距離変動、並びに塗装用車両の姿勢変化を複数の測距センサ並びに速度センサによってとらえ、これらのデータに基づいて、塗料噴射ノズルと塗装面との間隔を一定に保持するようにしたことから、道路等の区画線の塗装幅の精度を向上させることが可能である。
また、塗装直後の区画線を撮影して線幅を算出し、そのデータを複合演算手段にフィードバックすることにより、塗料噴射ノズルの高さ位置の制御を行うようにしている。この結果、塗料の濃度変化や外気温が変化することによる塗料の粘度変化などに対しても対処することが可能となり、精度よく区画線の塗装を行うことができる。
According to the present invention, the distance between the coating apparatus and the road surface caused by road surface unevenness and undulation, and the posture change of the coating vehicle are detected by a plurality of distance measuring sensors and speed sensors, and based on these data, the paint Since the interval between the spray nozzle and the painting surface is kept constant, it is possible to improve the accuracy of the painting width of the marking lines such as roads.
Further, the height position of the paint spray nozzle is controlled by photographing the division line immediately after painting, calculating the line width, and feeding back the data to the composite calculation means. As a result, it becomes possible to cope with changes in the viscosity of the paint due to changes in the concentration of the paint and changes in the outside air temperature, and the lane marking can be applied with high accuracy.
10 塗装装置(塗装ユニット)
12 台車(キャリッジ)
14A 塗料噴霧ノズル
14B ガラスビーズ噴霧ノズル
18 移動輪
20 昇降駆動手段
22 第一の測距センサ(S1)
24 第二の測距センサ(S2)
26 第三の測距センサ(S3)
28 速度センサ
30 複合演算手段
32 塗装幅検出手段
32A 塗装幅撮影カメラ
32B 画像処理手段
100 塗装用車両
102 フロントガイド
10 Coating equipment (painting unit)
12 Carriage
14A
24 Second ranging sensor (S2)
26 Third distance measuring sensor (S3)
28
Claims (6)
区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、
前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、
塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、
前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段とを具備することを特徴とする道路等における区画線の塗装装置。 A spray unit that is movable with a coating vehicle and sprays an application agent that forms a marking line on a pavement surface such as a road; and a painting unit in which an elevating drive means for moving the spray nozzle up and down is installed;
A plurality of distance measuring sensors for measuring the distance from the road surface on which the lane marking is painted;
A speed sensor for measuring the moving speed of the coating unit;
Painting width detection means for detecting the width dimension of the lane marking immediately after painting;
Based on the data acquired by the distance measuring sensor, the speed sensor, and the paint width detecting unit, the vertical amount of the spray nozzle and the vertical movement timing by the vertical driving unit are calculated and a control signal is sent to the vertical driving unit. A lane marking coating apparatus on a road or the like, comprising: a composite calculation means for outputting
区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、
前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、
塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、
前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段と、
前記複数の測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって検出された各データ、並びに前記複合演算手段によって算出された制御信号のデータを記憶する記憶手段とを具備することを特徴とする道路等における区画線の施工データ記録装置。
A spray unit that is movable with a coating vehicle and sprays an application agent that forms a marking line on a pavement surface such as a road; and a painting unit in which an elevating drive means for moving the spray nozzle up and down is installed;
A plurality of distance measuring sensors for measuring the distance from the road surface on which the lane marking is painted;
A speed sensor for measuring the moving speed of the coating unit;
Painting width detection means for detecting the width dimension of the lane marking immediately after painting;
Based on the data acquired by the distance measuring sensor, the speed sensor, and the paint width detecting unit, the vertical amount of the spray nozzle and the vertical movement timing by the vertical driving unit are calculated and a control signal is sent to the vertical driving unit. Combined arithmetic means for outputting
A road or the like comprising a plurality of distance measuring sensors, speed sensors, each data detected by the paint width detecting means, and storage means for storing data of control signals calculated by the composite arithmetic means Lane marking construction data recording device.
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