JP2015152544A - Apparatus and method for measuring hardness of snow surface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雪面の硬度を測定する雪面硬度測定装置および雪面硬度測定方法に関する。 The present invention relates to a snow surface hardness measuring apparatus and a snow surface hardness measuring method for measuring the hardness of a snow surface.
従来、雪面(圧雪路面)の硬度の測定は、ペネトロメータ等による単点計測によっておこなわれている。
また、下記特許文献1および2では、自動測定により連続的に雪面の硬度を測定する技術が提案されている。
たとえば、特許文献1は、上下に移動自在に支持した硬度測定用部材を雪面に押圧し、その押圧した硬度測定用部材連続的に雪面上を移動させる。その連続的に移動した硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を順次測定し、その測定した沈下量から雪上硬度を求めている。
また、特許文献2は、被牽引物を牽引しながら走行する牽引車両を用いて雪上硬度を測定する方法であり、雪面上をスリップさせながら牽引車両を走行させた時に被牽引物を牽引する牽引力を検出し、検出した牽引力から雪面の雪上硬度を求めている。
Conventionally, the measurement of the hardness of a snow surface (pressed snow road surface) has been performed by single point measurement with a penetrometer or the like.
For example, in
しかしながら、上述した従来技術では、雪面硬度の測定精度に改善の余地がある。
より詳細には、特許文献1では、路面の不整を考慮しておらず、路面の不整が沈下量検出の誤差となる可能性があり、また、柔らかい路面や新雪が積もった路面では、路面硬度が過小評価され、測定結果が正確でない可能性がある。
また、特許文献2は、路面の変形を直接計測せずに牽引時の前後力から推定するため、測定結果が路面−タイヤの摩擦特性に大きく影響され、路面硬度の推定精度が低い。また、タイヤにスリップ率を与えるので、雪が移動して路面性状が大きく変化し、試験が困難となる可能性がある。
However, in the above-described conventional technology, there is room for improvement in the measurement accuracy of snow surface hardness.
More specifically, in
Further, since
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、雪面硬度を精度よく測定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to accurately measure the snow surface hardness.
上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる雪面硬度測定装置は、雪面に一定の接地圧を加えながら前記雪面上を移動する車輪状の押圧部材と、前記押圧部材の通過前における前記押圧部材の通過位置周辺の前記雪面の断面形状と、前記押圧部材の通過後における前記通過位置周辺の前記断面形状と、を連続的に測定する雪面形状測定手段と、前記押圧部材の通過前後における前記断面形状の変化に基づいて、前記押圧部材の前記通過位置の各点における前記雪面の鉛直方向の変位量を推定するとともに、当該変位量に基づいて前記通過位置の各点における雪面硬度を算出する処理手段と、を備えることを特徴とする。
請求項2の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材の移動方向の前方に設けられ、前記押圧部材の通過前の前記雪面に接地圧を加えて当該雪面を予圧縮する予圧縮手段をさらに備える、ことを特徴とする。
請求項3の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記予圧縮手段は、前記押圧部材の移動方向に対して所定長さを有する平面状の接地面を有する部材である、ことを特徴とする。
請求項4の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記予圧縮手段は、前記押圧部材と同方向に回転する車輪状の部材である、ことを特徴とする。
請求項5の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記予圧縮手段によって前記雪面に加えられる接地圧は、前記押圧部材によって前記雪面に加えられる接地圧より小さい、ことを特徴とする。
請求項6の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記予圧縮手段の接地面の幅は、前記押圧部材の接地面の幅よりも大きい、ことを特徴とする。
請求項7の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材および前記予圧縮手段によって前記雪面に加えられる接地圧は、0.1MPa以上1MPa以下である、ことを特徴とする。
請求項8の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材と前記雪面形状測定手段とは、同一の筐体に取着されており、前記押圧部材の移動方向に対する前記筐体の傾きを測定する筐体姿勢測定手段をさらに備え、前記処理手段は、前記筐体姿勢測定手段によって測定された前記筐体の傾きに基づいて前記断面形状を補正して前記変位量を推定する、ことを特徴とする。
請求項9の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材は、空気入りタイヤである、ことを特徴とする。
請求項10の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材および前記予圧縮手段は、共に空気入りタイヤである、ことを特徴とする。
請求項11の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材および前記予圧縮手段は、同一の筐体に取着されており、前記押圧部材である前記空気入りタイヤおよび前記予圧縮手段である前記空気入りタイヤの両方を駆動輪として前記筐体を移動させる、ことを特徴とする。
請求項12の発明にかかる雪面硬度測定装置は、前記押圧部材である前記空気入りタイヤと前記予圧縮手段である前記空気入りタイヤとを逆位相で操舵する、ことを特徴とする。
請求項13の発明にかかる雪面硬度測定方法は、車輪状の押圧部材を用いて雪面に一定の接地圧を加えながら前記雪面上を移動するとともに、前記押圧部材の通過前における前記押圧部材の通過位置周辺の前記雪面の断面形状を連続的に測定するステップと、前記押圧部材の通過後における前記通過位置周辺の前記断面形状を連続的に測定するステップと、前記押圧部材の通過前後における前記断面形状の変化に基づいて、前記押圧部材の前記通過位置の各点における前記雪面の鉛直方向の変位量を推定するステップと、前記変位量に基づいて前記通過位置の各点における雪面硬度を算出するステップと、を含んだことを特徴とする。
請求項14の発明にかかる雪面硬度測定方法は、前記押圧部材の移動方向の前方に設けられた予圧縮手段によって、前記押圧部材の通過前の前記雪面に接地圧を加えて当該雪面を予圧縮するステップをさらに備える、ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a snow surface hardness measuring apparatus according to the invention of
A snow surface hardness measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is provided in front of the pressing member in the moving direction, and pre-compresses the snow surface by applying a ground pressure to the snow surface before passing the pressing member. It further comprises a compression means.
The snow surface hardness measuring apparatus according to a third aspect of the invention is characterized in that the pre-compression means is a member having a flat contact surface having a predetermined length with respect to the moving direction of the pressing member. .
The snow surface hardness measuring apparatus according to a fourth aspect of the invention is characterized in that the pre-compression means is a wheel-like member that rotates in the same direction as the pressing member.
The snow surface hardness measuring apparatus according to
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 6 is characterized in that the width of the ground contact surface of the pre-compression means is larger than the width of the ground contact surface of the pressing member.
The snow surface hardness measuring apparatus according to the invention of
In the snow surface hardness measuring apparatus according to the invention of
The snow surface hardness measuring apparatus according to
The snow surface hardness measuring apparatus according to the invention of
In the snow surface hardness measuring apparatus according to the invention of claim 11, the pressing member and the pre-compression means are attached to the same housing, and the pneumatic tire and the pre-compression means which are the pressing members. The housing is moved using both of the pneumatic tires as drive wheels.
The snow surface hardness measuring device according to the invention of
The snow surface hardness measurement method according to the invention of claim 13 moves on the snow surface while applying a constant contact pressure to the snow surface using a wheel-shaped pressing member, and the pressure before passing the pressing member. A step of continuously measuring the cross-sectional shape of the snow surface around the passage position of the member, a step of continuously measuring the cross-sectional shape of the periphery of the passage position after the passage of the pressing member, and the passage of the pressing member Estimating the amount of vertical displacement of the snow surface at each point of the passing position of the pressing member based on the change in the cross-sectional shape before and after, and at each point of the passing position based on the amount of displacement And a step of calculating the snow surface hardness.
The snow surface hardness measurement method according to the invention of claim 14 is characterized in that a ground pressure is applied to the snow surface before passing through the pressing member by a pre-compression means provided in front of the pressing member in the moving direction. The method further comprises the step of pre-compressing.
請求項1の発明によれば、車輪状の押圧部材の通過位置周辺の雪面の断面形状を測定し、押圧部材の通過前後における雪面の鉛直方向の変位量に基づいて雪面硬度を算出する。雪面の位置を点ではなく断面形状で測定することによって、雪面の不整による影響を最小限にして雪面硬度の測定精度を向上させることができる。また、押圧部材の通過位置(轍内)のみならず通過位置周辺の雪面の断面形状を測定するので、連続して測定される断面形状のうち同一地点を特定しやすくすることができ、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
請求項2の発明によれば、押圧部材の移動方向の前方に予圧縮手段を設けたので、新雪のように密度が低い雪面であっても再現性の高い測定結果を得ることができる。また、予圧縮をおこなった雪面では予圧縮をおこなわない雪面と比較して、雪面の変位量と硬度との間の相関が高くなるため、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
請求項3の発明によれば、予圧縮手段を平面状の接地面を有する部材としたので、予圧縮手段のピッチング等が生じにくく、押圧部材の進行方向に対して均等に接地圧を与えることができる。
請求項4の発明によれば、予圧縮手段を車輪状の部材としたので、2輪車または4輪車等を雪面硬度測定装置とすることができる。
請求項5の発明によれば、予圧縮手段によって雪面に加えられる接地圧は、押圧部材によって雪面に加えられる接地圧より小さいので、過剰な予圧縮を防いで測定感度を向上させることができる。
請求項6の発明によれば、予圧縮手段の接地面の幅は押圧部材の接地面の幅よりも大きいので、押圧部材の接地面を全て予圧縮された状態にすることができ、測定の再現性を向上させることができる。
請求項7の発明によれば、押圧部材および予圧縮手段によって雪面に加えられる接地圧は、0.1MPa以上1MPa以下であるので、雪を変形(圧縮)させるのに必要な接地圧かつ通常の車輪状部材の接地圧範囲内にすることができる。
請求項8の発明によれば、押圧部材および雪面形状測定手段が取着された筐体の傾きに基づいて断面形状を補正して変位量を推定するので、筐体のローリングやピッチング、路面勾配の影響による測定誤差を補正することができ、雪面硬度の推定精度を向上させることができる。
請求項9の発明によれば、押圧部材として空気入りタイヤを用いるので、空気入りタイヤの性能評価試験における走行路面(走行雪面)の状態を把握するのに適したレンジの雪面硬度を測定することができる。
請求項10の発明によれば、押圧部材および予圧縮手段は、共に空気入りタイヤであるので、空気入りタイヤを装着した一般的な2輪車または4輪車等を雪面硬度測定装置とすることができる。
請求項11の発明によれば、押圧部材である空気入りタイヤおよび予圧縮手段である空気入りタイヤの両方を駆動輪として筐体を移動させるので、駆動時にかかる力の影響による測定誤差を最小にすることができる。
請求項12の発明によれば、押圧部材である空気入りタイヤと予圧縮手段である空気入りタイヤとを逆位相で操舵するので、旋回中も前輪(予圧縮手段である空気入りタイヤ)と後輪(押圧部材である空気入りタイヤ)の轍を同一位置にすることができ、曲路における雪面硬度の測定が可能となる。
請求項13の発明によれば、車輪状の押圧部材の通過位置周辺の雪面の断面形状を測定し、押圧部材の通過前後における雪面の鉛直方向の変位量に基づいて雪面硬度を算出する。雪面の位置を点ではなく断面形状で測定することによって、雪面の不整による影響を最小限にして雪面硬度の測定精度を向上させることができる。また、押圧部材の通過位置(轍内)のみならず通過位置周辺の雪面の断面形状を測定するので、連続して測定される断面形状のうち同一地点を特定しやすくすることができ、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
請求項14の発明によれば、押圧部材の移動方向の前方に予圧縮手段を設けたので、新雪のように密度が低い雪面であっても再現性の高い測定結果を得ることができる。また、予圧縮をおこなった雪面では予圧縮をおこなわない雪面と比較して、雪面の変位量と硬度との間の相関が高くなるため、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the snow surface around the passing position of the wheel-shaped pressing member is measured, and the snow surface hardness is calculated based on the amount of vertical displacement of the snow surface before and after the passing of the pressing member. To do. By measuring the position of the snow surface not by a point but by a cross-sectional shape, the measurement accuracy of the snow surface hardness can be improved by minimizing the influence of the snow surface irregularity. Further, since the cross-sectional shape of the snow surface around the pass position as well as the pass position (inside of the cage) of the pressing member is measured, it is possible to easily identify the same point in the cross-sectional shape measured continuously. Measurement accuracy of surface hardness can be improved.
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of claim 4, since the pre-compression means is a wheel-shaped member, a two-wheeled vehicle or a four-wheeled vehicle can be used as a snow surface hardness measuring device.
According to the invention of
According to the invention of claim 6, since the width of the ground contact surface of the pre-compression means is larger than the width of the ground contact surface of the pressing member, the ground contact surface of the pressing member can be all pre-compressed, and the measurement Reproducibility can be improved.
According to the invention of
According to the invention of
According to the ninth aspect of the present invention, since a pneumatic tire is used as the pressing member, the snow surface hardness of a range suitable for grasping the state of the traveling road surface (traveling snow surface) in the performance evaluation test of the pneumatic tire is measured. can do.
According to the invention of
According to the invention of claim 11, since the casing is moved using both the pneumatic tire as the pressing member and the pneumatic tire as the pre-compression means as the driving wheels, the measurement error due to the influence of the force applied during driving is minimized. can do.
According to the invention of
According to the invention of claim 13, the cross-sectional shape of the snow surface around the passing position of the wheel-shaped pressing member is measured, and the snow surface hardness is calculated based on the amount of vertical displacement of the snow surface before and after the passing of the pressing member. To do. By measuring the position of the snow surface not by a point but by a cross-sectional shape, the measurement accuracy of the snow surface hardness can be improved by minimizing the influence of the snow surface irregularity. Further, since the cross-sectional shape of the snow surface around the pass position as well as the pass position (inside of the cage) of the pressing member is measured, it is possible to easily identify the same point in the cross-sectional shape measured continuously. Measurement accuracy of surface hardness can be improved.
According to the fourteenth aspect of the present invention, since the precompression unit is provided in front of the moving direction of the pressing member, a highly reproducible measurement result can be obtained even on a snow surface having a low density such as fresh snow. In addition, since the correlation between the amount of displacement and the hardness of the snow surface is higher on the snow surface that has been pre-compressed than on the snow surface that has not been pre-compressed, the accuracy of measuring the snow surface hardness can be improved. it can.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる雪面硬度測定装置および雪面硬度測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a snow surface hardness measuring apparatus and a snow surface hardness measuring method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1にかかる雪面硬度測定装置10の構成を示す説明図である。
実施の形態1にかかる雪面硬度測定装置10は、車輪状の押圧部材102と、雪面形状測定手段104(104A,104B)と、処理部(処理手段)106と、姿勢角センサ(筐体姿勢測定手段)108と、筐体120と、によって構成される。
雪面硬度測定装置10による測定結果は、たとえばスノータイヤの性能評価試験における走行路面(走行雪面)の状態を把握するために使用される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a snow surface
The snow surface
The measurement result by the snow surface
押圧部材102は、雪面Gに一定の接地圧L1を加えながら雪面G上を移動する。
本実施の形態では、押圧部材102は空気入りタイヤである。
図1では押圧部材102を1つのみ図示しているが、中心軸Oを共通する2つの空気入りタイヤを進行方向に対して左右に並べて配置してもよい。その場合、後述する雪面硬度の測定は、一方の押圧部材102(空気入りタイヤ)のみでおこなってもよいし、両方の押圧部材102(空気入りタイヤ)でおこなってもよい。
雪面硬度測定装置10において、押圧部材102を車輪状としたのは、他の移動動兼接地圧維持手段の一例であるソリや無限軌道などでは、雪面Gに対する接地圧が不足し、上記のようなタイヤの性能評価試験時における雪面硬度測定に適したレンジの測定値が得られない可能性があるためである。
なお、押圧部材102からの接地圧L1とは、押圧部材102から雪面Gに対する荷重(接地荷重)を、押圧部材102の接地面積(平面接地形状の輪郭に含まれる範囲の面積)で除した値である。
The pressing
In the present embodiment, the pressing
Although only one pressing
In the snow surface
Note that the contact pressure L1 from the pressing
本実施の形態では、押圧部材102は、矢印R方向(紙面左方向)に移動するものとする。
押圧部材102および筐体120の移動は、たとえば筐体120を他の車両やウインチ等で牽引したり、モータなどによって押圧部材102を駆動することによっておこなわれる。
なお、雪面硬度測定装置20の測定中における移動速度は一定にするのが好ましい。これは、雪面硬度測定装置20の移動速度に応じて雪面Gに対する押圧部材102からのインパクト(接地圧のかかり方)が変化し、雪面Gの圧縮量が変化する可能性があるためである。
また、押圧部材102を駆動して雪面硬度測定装置20を移動させる場合には、最小限の駆動力で駆動させることが好ましい。これは、駆動輪から雪面Gに対してせん断応力が加わるため、雪面Gの状態が変化して測定に影響を与える可能性があるためである。駆動輪の駆動力を最小限にすることによって、駆動時にかかる力が雪面Gに与える影響を最小限にすることができる。
In the present embodiment, it is assumed that the
The movement of the
In addition, it is preferable that the moving speed during measurement by the snow surface
Further, when the snow surface
雪面形状測定手段104(104A,104B)は、押圧部材102の通過前における押圧部材102の通過位置周辺の雪面Gの断面形状と、押圧部材102の通過後における通過位置周辺の断面形状と、を連続的に測定する。
本実施の形態では、雪面形状測定手段104としてレーザーラインスキャナ104A,104Bを用いる。
押圧部材102の進行方向に対して前側にはレーザーラインスキャナ104Aが設置され、押圧部材102の通過前における通過位置周辺の雪面Gの断面形状を測定する。また、押圧部材102の進行方向に対して後側にはレーザーラインスキャナ104Bが設置され、押圧部材102の通過後における通過位置周辺の雪面Gの断面形状を測定する。
なお、雪面形状測定手段104として、たとえばステレオカメラなどを用いてもよい。また、レーザーラインスキャナとステレオカメラを組み合わせるなど、複数の測定装置を組み合わせて雪面形状測定手段104としてもよい。
押圧部材102の通過位置周辺とは、押圧部材102の通過によってできた轍およびその周辺を含む雪面Gである。轍のみならず轍周辺の雪面Gの形状を測定することにより、2つのレーザーラインスキャナ104A,104Bで得られた測定値の対応(同一地点における測定値の特定)を精度よく取ることができる。
また、連続的に測定とは、たとえば雪面硬度測定装置10に対する硬度測定の開始指示を受けてから硬度測定の終了指示を受けるまで、との意味である。
なお、本実施の形態では、押圧部材102と雪面形状測定手段104とは、同一の筐体120に取着されている。また、雪面形状測定手段104による測定結果は、処理部106に出力される。
The snow surface shape measuring means 104 (104A, 104B) includes a cross-sectional shape of the snow surface G around the passing position of the
In the present embodiment,
A
As the snow surface shape measuring means 104, for example, a stereo camera may be used. Also, the snow surface shape measuring means 104 may be combined with a plurality of measuring devices such as a laser line scanner and a stereo camera.
The vicinity of the passage position of the
Continuous measurement means, for example, from receiving a hardness measurement start instruction to the snow surface
In the present embodiment, the pressing
姿勢角センサ108は、押圧部材102の移動方向に対する筐体120の傾きを測定する筐体姿勢測定手段である。
姿勢角センサ108は、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit:IMU)などであり、筐体120のローリングやピッチング、路面勾配による傾きなどを検知する。
姿勢角センサ108による測定値は、処理部106に出力される。
The
The
The measurement value obtained by the
処理部106は、押圧部材102の通過前後における雪面Gの断面形状の変化に基づいて、押圧部材102の通過位置の各点における雪面Gの鉛直方向の変位量を推定するとともに、当該変位量に基づいて通過位置の各点における雪面硬度を算出する。
処理部106は、具体的には、CPU、制御プログラムなどを格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、各種データを書き換え可能に保持するEEPROM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
なお、本実施の形態では、処理部106を筐体120内に設けることとしたが、処理部106を筐体120の外部に設けてもよい。この場合、たとえば雪面形状測定手段104に通信機能を持たせて測定結果を処理部106送信させるようにする。
The
Specifically, the
Note that although the
図2は、処理部106の機能的構成を示すブロック図である。
処理部106は、上記CPUが上記制御プログラムを実行することにより、変位量推定部1062および硬度算出部1064を実現する。
変位量推定部1062は、押圧部材102の通過前後における雪面Gの断面形状の変化に基づいて、押圧部材102の通過位置の各点における雪面Gの鉛直方向の変位量を推定する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
The
The displacement
ここで、変位量推定部1062は、雪面形状測定手段104によって得られる雪面Gの断面形状の測定結果を用いて、雪面Gの鉛直方向の変位量を推定する。
図3は、雪面形状測定手段104によって得られる雪面Gの断面形状の測定値の一例を示す説明図である。
図3Aはレーザーラインスキャナ104Aで得られる押圧部材102の通過前における断面形状P1であり、図3Bはレーザーラインスキャナ104Bで得られる押圧部材102の通過後における断面形状P2であり、図3Cは断面形状P1およびP2を重ね合わせたものである。
図3Aに示す押圧部材102の通過前の断面形状P1は略平面であるのに対して、図3Bに示す押圧部材102の通過後の断面形状P2は中央部に轍Fが形成されている。
Here, the displacement
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a measured value of the cross-sectional shape of the snow surface G obtained by the snow surface shape measuring means 104.
3A is a cross-sectional shape P1 before passing the
The cross-sectional shape P1 before the passage of the
図3Aや図3Bに示す断面形状は連続的に測定されているため、変位量推定部1062では、まず、レーザーラインスキャナ104Aで得られた測定値とレーザーラインスキャナ104Bで得られた測定値とから、同一箇所で得られた断面形状を特定する。
具体的には、たとえばレーザーラインスキャナ104Aおよびレーザーラインスキャナ104Bで得られた測定値にそれぞれ測定時刻を示すタイムスタンプを付与しておく。
変位量推定部1062は、たとえばレーザーラインスキャナ104Aとレーザーラインスキャナ104Bとの間の距離、および押圧部材102の移動速度から、レーザーラインスキャナ104Aの測定範囲が所定地点Yを通過した時刻T1およびレーザーラインスキャナ104Bの測定範囲が所定地点Yを通過した時刻T2を特定する。
そして、時刻T1にレーザーラインスキャナ104Aで得られた測定値と、時刻T2にレーザーラインスキャナ104Bで得られた測定値とが、同一箇所で得られた断面形状と特定する。
なお、押圧部材102の移動速度が一定であれば、一度2つのレーザーラインスキャナ104A,104Bの測定値の対応をとれば、その後は測定値を同時刻分ずらしていけばよい。
Since the cross-sectional shapes shown in FIGS. 3A and 3B are continuously measured, the displacement
Specifically, for example, a time stamp indicating the measurement time is given to each measurement value obtained by the
The displacement
Then, the measurement value obtained by the
If the moving speed of the
つぎに、変位量推定部1062は、図3Cに示すように、同一箇所で得られた断面形状P1,P2を重ね合わせて変位量Dを推定する。
このとき、押圧部材102の通過後の断面形状P2を用いて轍Fの幅である押圧部材102の接地幅W1(轍Fの幅)を特定し、轍F外部の断面形状の位置を揃えることにより、2つの断面形状における雪面Gの位置を揃える。たとえば、2つの断面形状における轍F外部の形状を、相互相関関数などを用いてパターンマッチングするとよい。
そして、変位量推定部1062は、接地幅W1の範囲における断面形状P1,P2の平均位置をそれぞれ算出する。
すなわち、図3Cの点線V1は接地幅W1の範囲における断面形状P1の平均位置、点線V2は接地幅W1の範囲における断面形状P2の平均位置である。
これにより、断面形状P1,P2の微小な凹凸などが平滑化される。
そして、変位量推定部1062は、接地幅W1の範囲における断面形状P1,P2の平均位置の差を、雪面Gの鉛直方向の変位量Dとして推定する。
Next, as shown in FIG. 3C, the displacement
At this time, the cross-sectional shape P2 after passing through the
Then, the displacement
That is, the dotted line V1 in FIG. 3C is the average position of the cross-sectional shape P1 in the range of the grounding width W1, and the dotted line V2 is the average position of the cross-sectional shape P2 in the range of the grounding width W1.
Thereby, the minute unevenness | corrugation of cross-sectional shape P1, P2 etc. are smoothed.
Then, the displacement
なお、押圧部材102の接地面(空気入りタイヤの場合、トレッド面)に模様(トレッドパターン)がある場合、図4に示すように、轍Fの断面形状に凹凸パターンMが形成されることがある。
このような場合、単に断面形状P2の平均位置を算出すると、轍Fの底面よりも高い位置が断面形状P2の平均位置となり、変位量Dの推定精度が低下する。
よって、押圧部材102の接地面に模様が設けられている場合には、図4に示すように、接地幅W1内における断面形状P2の包絡線P2’を平均位置とする。
In addition, when there is a pattern (tread pattern) on the ground contact surface (tread surface in the case of a pneumatic tire) of the
In such a case, if the average position of the cross-sectional shape P2 is simply calculated, the position higher than the bottom surface of the flange F becomes the average position of the cross-sectional shape P2, and the estimation accuracy of the displacement amount D decreases.
Therefore, when a pattern is provided on the ground contact surface of the
また、変位量推定部1062において、姿勢角センサ108の測定値を用いて断面形状(レーザーラインスキャナ104A,104Bの測定値)の補正をおこなってもよい。
より詳細には、姿勢角センサ108で測定された筐体120の姿勢角(ロール角、ピッチ角等)を用いて鉛直方向以外の成分を除去することにより、レーザーラインスキャナ104A,104Bの測定値の補正をおこなう。
この場合、筐体120の姿勢のずれに伴う断面形状の測定誤差を補正することができ、路面硬度の測定精度を向上させることができる。
Further, the displacement
More specifically, the measured values of the
In this case, the measurement error of the cross-sectional shape due to the deviation of the posture of the
図2の説明に戻り、硬度算出部1064は、雪面Gの変位量Dに基づいて押圧部材102の通過位置の各点における雪面硬度を算出する。
硬度算出部1064は、たとえば回帰式を用いて変位量Dを硬度値(CTI値等)に換算する。この回帰式では、路面硬度は変位量Dに反比例し、押圧部材102からの接地圧L1に比例する。なお、接地圧L1が一定であれば路面硬度の回帰式は変位量Dのみを説明変数とすればよい。
Returning to the description of FIG. 2, the
The
図5は、雪面硬度測定装置10による処理を示すフローチャートである。
図5のフローチャートでは、雪面G上の一地点Iに対する処理について説明するが、実際は雪面硬度測定装置10では連続的に下記の処理をおこない、雪面Gの硬度を連続的に測定する。
雪面硬度測定装置10は、まず、レーザーラインスキャナ104Aによって押圧部材102の通過前の地点Iの断面形状P1を測定する(ステップS10)。
押圧部材102が地点Iを通過すると(ステップS12)、レーザーラインスキャナ104Bによって押圧部材102の通過後の地点Iの断面形状P2を測定する(ステップS14)。
つぎに、処理部106において、レーザーラインスキャナ104A,104Bから連続的に出力される断面形状の中から地点I(同一地点)の断面形状P1,P2を特定し(ステップS16)、接地幅W1内の断面形状P1,P2を平均化する(ステップS18)。つづいて、処理部106は、平均化した断面形状P1,P2の位置の差分を変位量Dとして推定する(ステップS20)。
そして、変位量Dを硬度に変換する回帰式を用いて地点Iの雪面硬度を算出して(ステップS22)、本フローチャートによる処理を終了する。
FIG. 5 is a flowchart showing processing by the snow surface
In the flowchart of FIG. 5, the processing for one point I on the snow surface G will be described. Actually, the snow surface
First, the snow surface
When the
Next, the
And the snow surface hardness of the point I is calculated using the regression formula which converts the displacement amount D into hardness (step S22), and the process by this flowchart is complete | finished.
以上説明したように、実施の形態1にかかる雪面硬度測定装置10は、車輪状の押圧部材102の通過位置周辺の雪面Gの断面形状を測定し、押圧部材102の通過前後における雪面Gの鉛直方向の変位量Dに基づいて雪面硬度を算出する。雪面Gの位置を点ではなく断面形状で測定することによって、雪面Gの不整による影響を最小限にして雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
また、押圧部材102の通過位置(轍内)のみならず通過位置周辺の雪面Gの断面形状を測定するので、連続して測定される断面形状のうち同一地点を特定しやすくすることができ、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
また、雪面硬度測定装置10は、押圧部材102および雪面形状測定手段104が取着された筐体120の傾きに基づいて断面形状を補正して変位量Dを推定するので、筐体120のローリングやピッチング、路面勾配の影響による測定誤差を補正することができ、雪面硬度の推定精度を向上させることができる。
また、雪面硬度測定装置10は、押圧部材102として空気入りタイヤを用いるので、空気入りタイヤの性能評価試験における走行路面(走行雪面)の状態を把握するのに適したレンジの雪面硬度を測定することができる。
As described above, the snow surface
Further, since the cross-sectional shape of the snow surface G around the passing position as well as the passing position (inside the cage) of the
Further, since the snow surface
Moreover, since the snow surface
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1の構成に加えて、押圧部材102の通過前の雪面Gを予圧縮する予圧縮手段を設けた例について説明する。
なお、以下の説明において、実施の形態1と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図6は、実施の形態2にかかる雪面硬度測定装置20の構成を示す説明図である。
実施の形態2にかかる雪面硬度測定装置20は、図1に示す雪面硬度測定装置10の構成に加えて、押圧部材102の移動方向の前方に設けられ、押圧部材102の通過前の雪面Gに接地圧を加えて当該雪面Gを予圧縮する予圧縮手段110をさらに備える。
本実施の形態では、押圧部材102および予圧縮手段110は、同一の筐体120に取着されている。
予圧縮手段110を用いて押圧部材102の通過前に雪面Gを予圧縮することによって、新雪のように密度が低い雪面Gであっても再現性の高い測定結果を得ることができる。また、後述するように、予圧縮をおこなった雪面Gでは予圧縮をおこなわない雪面と比較して、変位量Dと硬度との間の相関が高くなるため、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an example in which pre-compression means for pre-compressing the snow surface G before passing through the
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a configuration of the snow surface
The snow surface
In the present embodiment, the pressing
By pre-compressing the snow surface G before passing through the
図6では、予圧縮手段110としてソリ110Aを採用している。予圧縮手段110は、雪面Gに対して一定の接地圧L2を加えながら雪面G上を移動できる構成であればよく、ソリ110Aの他、たとえば無限軌道などであってもよい。すなわち、この場合の予圧縮手段110は、押圧部材102の移動方向に対して所定長さを有する平面状の接地面を有する部材である。
予圧縮手段110として無限軌道を用いる場合、無限軌道を駆動輪とし、押圧部材102を従動輪とするのが好ましい。これは、押圧部材102を駆動輪とした場合に、押圧部材102と雪面Gとの摩擦等によって測定精度が低下する可能性があるためである。
また、予圧縮手段110がソリ110Aの場合は、たとえば筐体120を他の車両やウインチ等で牽引したり、モータなどによって押圧部材102を駆動することによって押圧部材102および筐体120を移動させる。
In FIG. 6, a
When an endless track is used as the precompression means 110, it is preferable that the endless track be a driving wheel and the
When the pre-compression means 110 is the
なお、雪面硬度測定装置20の測定中における移動速度は一定にするのが好ましい。これは、雪面硬度測定装置20の移動速度に応じて雪面Gに対する予圧縮手段110および押圧部材102からのインパクト(接地圧のかかり方)が変化し、雪面Gの圧縮量が変化する可能性があるためである。
また、予圧縮手段110または押圧部材102を駆動して雪面硬度測定装置20を移動させる場合には、最小限の駆動力で駆動させることが好ましい。これは、駆動輪から雪面Gに対してせん断応力が加わるため、雪面Gの状態が変化して測定に影響を与える可能性があるためである。駆動輪の駆動力を最小限にすることによって、駆動時にかかる力が雪面Gに与える影響を最小限にすることができる。
In addition, it is preferable that the moving speed during measurement by the snow surface
Further, when the pre-compression means 110 or the
また、予圧縮手段110によって雪面Gに加えられる接地圧L2は、押圧部材102によって雪面Gに加えられる接地圧L1より小さくする。
これは、予圧縮手段110によって雪面Gに加えられる接地圧L2が、押圧部材102によって雪面Gに加えられる接地圧L1より大きくなると、予圧縮が過剰となり測定感度が低下する(押圧部材102による雪面Gの圧縮がごく小さくなる)ためである。
なお、予圧縮手段110からの接地圧L2とは、予圧縮手段110から雪面Gにかかる荷重(接地荷重)を、押圧部材102の接地面積(平面接地形状の輪郭に含まれる範囲の面積)で除した値である。
Further, the ground pressure L2 applied to the snow surface G by the pre-compression means 110 is set to be smaller than the ground pressure L1 applied to the snow surface G by the pressing
This is because when the ground pressure L2 applied to the snow surface G by the pre-compression means 110 becomes larger than the ground pressure L1 applied to the snow surface G by the pressing
Note that the contact pressure L2 from the
また、予圧縮手段110の接地面の幅(接地幅)は、押圧部材102の接地面の幅(接地幅)よりも大きくする。
これは、予圧縮手段110の接地幅が押圧部材102の接地幅よりも小さいと、予圧縮がなされない領域を押圧部材102が圧縮することになり、測定の再現性が低下するためである。
Further, the width of the ground contact surface (ground contact width) of the pre-compression means 110 is made larger than the width (ground contact width) of the ground contact surface of the
This is because if the ground contact width of the pre-compression means 110 is smaller than the ground contact width of the
また、押圧部材102および予圧縮手段110によって雪面Gに加えられる接地圧は、0.1MPa以上1MPa以下とする。
接地面圧を0.1MPa以上とするのは、雪面Gが破壊性変形(塑性変形)をおこすために必要な接地圧が一般的に0.1MPa以上であることによる。
また、接地面圧を1MPa以下とするのは、通常の空気入りタイヤの接地面圧が1MPa以下程度であることによる。
なお、雪面Gの硬度が特に高い場合には、接地面圧を大きくすると測定感度が向上する。また、雪面Gの硬度が特に低い場合には、接地面圧を小さくすると測定の再現性が向上する。
すなわち、測定対象となる雪面Gの硬度の概算値を用いて押圧部材102および予圧縮手段110からの接地面圧を変更することにより、より信頼性の高い測定をおこなうことができる。
なお、押圧部材102および予圧縮手段110からの接地面圧を変更した場合は(たとえば押圧部材102または予圧縮手段110からの接地圧を変更した場合や、押圧部材102または予圧縮手段110の接地面積を変更した場合など)、変位量Dを硬度に変換する回帰式を再度計算する。
Further, the ground pressure applied to the snow surface G by the pressing
The reason why the contact pressure is 0.1 MPa or more is that the contact pressure required for the snow surface G to undergo destructive deformation (plastic deformation) is generally 0.1 MPa or more.
The reason why the contact surface pressure is 1 MPa or less is that the contact surface pressure of a normal pneumatic tire is about 1 MPa or less.
When the snow surface G has a particularly high hardness, the measurement sensitivity is improved by increasing the contact surface pressure. In addition, when the hardness of the snow surface G is particularly low, the reproducibility of the measurement is improved by reducing the contact surface pressure.
That is, more reliable measurement can be performed by changing the contact surface pressure from the pressing
When the contact surface pressure from the pressing
図7は、実施の形態2にかかる雪面硬度測定装置20の他の構成を示す説明図である。
図7では、予圧縮手段110として押圧部材102と同様に空気入りタイヤ110Bを採用した例を示している。すなわち、この場合の予圧縮手段110は、押圧部材102でと同方向に回転する車輪状の部材であり、押圧部材102および予圧縮手段110は、共に空気入りタイヤである。
このように、予圧縮手段110および押圧部材102の両方を空気入りタイヤとした場合、押圧部材102である空気入りタイヤおよび予圧縮手段110である空気入りタイヤの両方を駆動輪として筐体120を移動させることが望ましい。
これにより、空気入りタイヤの駆動による測定誤差を最小にすることができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of another configuration of the snow surface
FIG. 7 shows an example in which a
As described above, when both the
Thereby, the measurement error by the drive of a pneumatic tire can be minimized.
また、押圧部材102である空気入りタイヤと予圧縮手段110である空気入りタイヤとを逆位相で操舵することが望ましい。
これにより、筐体120の旋回中も前輪と後輪の轍が同一位置となり、測定対象の雪面Gが曲路等である場合にも測定が可能となる。
Further, it is desirable to steer the pneumatic tire as the pressing
Thereby, even when the
実施の形態2における雪面硬度測定方法について説明する。
雪面硬度測定装置20に予圧縮手段110を設けた場合には、図5のフローチャートのステップS10の前に、押圧部材102の移動方向の前方に設けられた予圧縮手段110によって、押圧部材102の通過前の雪面Gに接地圧を加えて当該雪面Gを予圧縮するステップをおこなう。
A snow surface hardness measurement method according to
In the case where the pre-compression means 110 is provided in the snow surface
以上説明したように、実施の形態2にかかる雪面硬度測定装置20は、押圧部材102の移動方向の前方に予圧縮手段110を設けたので、新雪のように密度が低い雪面Gであっても再現性の高い測定結果を得ることができる。また、予圧縮をおこなった雪面Gでは予圧縮をおこなわない雪面Gと比較して、雪面Gの変位量Dと硬度との間の相関が高くなるため、雪面硬度の測定精度を向上させることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、予圧縮手段110を平面状の接地面を有する部材とすれば、予圧縮手段110のピッチング等が生じにくく、押圧部材102の進行方向に対して均等に接地圧を与えることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、予圧縮手段110を車輪状の部材とすれば、2輪車または4輪車等を雪面硬度測定装置とすることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、予圧縮手段110によって雪面Gに加えられる接地圧を押圧部材102によって雪面に加えられる接地圧より小さくすれば、過剰な予圧縮を防いで測定感度を向上させることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、予圧縮手段110の接地面の幅を押圧部材102の接地面の幅よりも大きくすれば、押圧部材102の接地面を全て予圧縮された状態にすることができ、測定の再現性を向上させることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、押圧部材102および予圧縮手段110によって雪面Gに加えられる接地圧を、0.1MPa以上1MPa以下とすれば、雪面Gを変形(圧縮)させるのに必要な接地圧かつ通常の車輪状部材の接地圧範囲内にすることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、押圧部材102および予圧縮手段110を共に空気入りタイヤにすれば、空気入りタイヤを装着した一般的な2輪車または4輪車等を雪面硬度測定装置とすることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、押圧部材102である空気入りタイヤおよび予圧縮手段110である空気入りタイヤの両方を駆動輪として筐体120を移動させるので、駆動時にかかる力の影響による測定誤差を最小にすることができる。
また、雪面硬度測定装置20において、押圧部材102である空気入りタイヤと予圧縮手段110である空気入りタイヤとを逆位相で操舵するようにすれば、旋回中も前輪(予圧縮手段である空気入りタイヤ)と後輪(押圧部材である空気入りタイヤ)の轍を同一位置にすることができ、曲路における雪面硬度の測定が可能となる。
As described above, the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
Further, in the snow surface
以下、本発明の実施例について説明する。
図8および図9は、共に本発明にかかる雪面硬度測定装置を用いて雪面硬度を一定距離間連続測定した結果を示すグラフであり、図8は予圧縮手段110による予圧縮をおこなった場合の測定結果(実施の形態2に対応:予圧縮あり条件)、図9は予圧縮手段110による予圧縮をおこなわない場合の測定結果(実施の形態1に対応:予圧縮なし条件)を示している。
図8および図9において、縦軸は雪面硬度(CTI換算値)、横軸は測定開始点からの距離を示す。また、図8および図9には、本発明にかかる雪面硬度測定装置で測定した雪面硬度の他、先行技術にかかる雪面硬度測定装置で測定した雪面硬度、およびペネトロメータで単点測定した雪面硬度がプロットされている。
なお、先行技術については、引用文献1の請求項11相当の雪上硬度測定装置を用いた。
Examples of the present invention will be described below.
FIGS. 8 and 9 are graphs showing the results of continuous measurement of snow surface hardness for a certain distance using the snow surface hardness measuring apparatus according to the present invention. FIG. 8 shows pre-compression performed by the pre-compression means 110. 9 shows the measurement results (corresponding to the second embodiment: conditions with pre-compression), and FIG. 9 shows the measurement results when the pre-compression means 110 does not perform pre-compression (corresponding to the first embodiment: conditions without pre-compression). ing.
8 and 9, the vertical axis represents the snow surface hardness (CTI conversion value), and the horizontal axis represents the distance from the measurement start point. 8 and 9 show the snow surface hardness measured with the snow surface hardness measuring apparatus according to the present invention, the snow surface hardness measured with the snow surface hardness measuring apparatus according to the prior art, and a single point measurement with a penetrometer. The snow surface hardness is plotted.
In addition, about the prior art, the snow hardness measuring apparatus equivalent to claim 11 of the cited
また、図10は、各測定条件における測定結果(雪面硬度)の標準偏差を示すグラフ、図11は、各測定条件における測定結果(雪面硬度)の平均値を示すグラフである。
本測定は、排気量1.6L、AWDの4輪車(ハッチバック車)の車両に空気入りタイヤを装着しておこなっている。空気入りタイヤのタイヤサイズは、F:225/45R17、R:195/65R15(ともにスタッドレスタイヤ)であり、トレッド幅は、F:1400mm、R:1400mmとし、ホイールスペーサーを利用して前後を整列させている。
押圧部材102とする車輪(測定車輪)は、予圧縮あり条件では後輪(R)、予圧縮なし条件では前輪(F)とした。
空気入りタイヤの空気圧は、F:180kPa、R:350kPaとし、単輪荷重は、F:4kN、R:4kNとし、接地圧は、F:0.20MPa、R:0.34MPaとした。
雪面形状測定手段104として、レーザーラインスキャナを測定車輪の前後に計2個設置した。また、筐体姿勢測定手段(姿勢角センサ108)として慣性計測装置(IMU)を使用した。また、車両の走行速度と走行距離を測定するためにGPS距離・速度計を使用した。
走行方法は、速度10±2km/hを維持し、直進走行をおこなうものとした。
FIG. 10 is a graph showing the standard deviation of the measurement result (snow surface hardness) under each measurement condition, and FIG. 11 is a graph showing the average value of the measurement result (snow surface hardness) under each measurement condition.
This measurement is performed by mounting a pneumatic tire on a four-wheel vehicle (hatchback vehicle) having a displacement of 1.6 L and an AWD. The tire sizes of the pneumatic tires are F: 225 / 45R17, R: 195 / 65R15 (both studless tires), the tread width is F: 1400mm, R: 1400mm, and the front and rear are aligned using wheel spacers ing.
The wheel (measurement wheel) used as the pressing
The pneumatic pressure of the pneumatic tire was F: 180 kPa, R: 350 kPa, the single wheel load was F: 4 kPa, R: 4 kPa, and the contact pressure was F: 0.20 MPa, R: 0.34 MPa.
As the snow surface shape measuring means 104, two laser line scanners were installed before and after the measuring wheel. In addition, an inertial measurement device (IMU) was used as the housing posture measuring means (posture angle sensor 108). In addition, a GPS distance / speed meter was used to measure the travel speed and travel distance of the vehicle.
The traveling method was to maintain a speed of 10 ± 2 km / h and perform straight traveling.
本測定に用いた雪面は、雪面硬度を一定としている。すなわち、雪上硬度測定装置で測定される雪面硬度が一定であるほど、真の雪面硬度に近いと推定できる。
図8および図9における雪面硬度の値を比較すると、先行技術と本願発明とでは本願発明の方が値が一定しており、実際の路面状態(硬度一定)と一致度が高いことがわかる。
また、図8に示す予圧縮あり条件と図9に示す予圧縮なし条件とを比較すると、図8に示す予圧縮あり条件の方が測定値が安定しており、実際の路面状態(硬度一定)と一致度が高いことがわかる。
また、図10に示す測定値の標準偏差を比較すると、先行技術における測定値の標準偏差が最も高く、雪面硬度一定である実際の路面との差異が最も大きい。
一方、本願発明は、予圧縮あり条件および予圧縮なし条件のいずれも先行技術と比較して標準偏差が半分以下となっており、本願発明は先行技術と比較して実際の雪面硬度をより正確に測定できていることがわかる。
また、予圧縮あり条件における標準偏差は、単点計測とほぼ同値となっており、予圧縮なし条件と比較して予圧縮あり条件の方が実際の雪面硬度をより正確に測定できていることがわかる。
また、図11に示すように、本願発明における測定値は、予圧縮あり条件および予圧縮なし条件のいずれも、先行技術と比較して単点計測で得られた測定値に近く、本願発明は先行技術と比較して実際の雪面硬度をより正確に測定できていることがわかる。
The snow surface used for this measurement has a constant snow surface hardness. That is, it can be estimated that the more the snow surface hardness measured by the on-snow hardness measuring device is constant, the closer to the true snow surface hardness.
Comparing the snow surface hardness values in FIGS. 8 and 9, it can be seen that the values of the prior art and the present invention are more consistent with the present invention, and the degree of agreement with the actual road surface condition (constant hardness) is higher. .
Further, when the pre-compression condition shown in FIG. 8 is compared with the pre-compression condition shown in FIG. 9, the measured value is more stable in the pre-compression condition shown in FIG. ) And the agreement is high.
Further, when comparing the standard deviations of the measured values shown in FIG. 10, the standard deviation of the measured values in the prior art is the highest, and the difference from the actual road surface having the constant snow surface hardness is the largest.
On the other hand, the present invention has a standard deviation of less than half of the conditions with pre-compression and the condition without pre-compression compared to the prior art. It turns out that it can measure accurately.
In addition, the standard deviation under conditions with pre-compression is almost the same value as single-point measurement, and the actual snow surface hardness can be measured more accurately under conditions with pre-compression than with conditions without pre-compression. I understand that.
Further, as shown in FIG. 11, the measured values in the present invention are close to the measured values obtained by single-point measurement in both the pre-compression condition and the non-pre-compression condition, compared with the prior art. It can be seen that the actual snow surface hardness can be measured more accurately than in the prior art.
図12は、雪面硬度測定装置で測定した雪面硬度と、単点測定した雪面硬度とを比較するグラフである。
図12において、縦軸は本発明および先行技術にかかる雪面硬度測定装置で測定した雪面硬度(CTI換算値)、横軸はペネトロメータで単点測定した雪面硬度(CTI)である。
本発明にかかる雪面硬度測定装置の測定値のうち、予圧縮あり条件の測定値は、幅広いレンジで単点測定値と一致している。
また、本発明にかかる雪面硬度測定装置の測定値のうち、予圧縮なし条件の測定値は、予圧縮あり条件と比較してCTIが低い領域(雪が柔らかい状態)での精度がやや低下している。
一方、先行技術にかかる雪面硬度測定装置で測定した測定値は、CTIが低い領域(雪が柔らかい状態)において単点測定値より大幅に低い値となっている。
上述のように、本発明および先行技術にかかる雪面硬度測定装置では、変位量Dを回帰式を用いて硬度値(CTI値等)に換算しているが、先行技術にかかる雪面硬度測定装置では、特にCTIが低い領域において誤差が生じやすく、本発明のような幅広いレンジでの雪面硬度の測定が困難である。
FIG. 12 is a graph comparing the snow surface hardness measured by the snow surface hardness measuring apparatus with the snow surface hardness measured at a single point.
In FIG. 12, the vertical axis represents the snow surface hardness (CTI converted value) measured by the snow surface hardness measuring apparatus according to the present invention and the prior art, and the horizontal axis represents the snow surface hardness (CTI) measured by a single point with a penetrometer.
Among the measurement values of the snow surface hardness measurement apparatus according to the present invention, the measurement values under the pre-compression condition agree with the single-point measurement values in a wide range.
In addition, among the measurement values of the snow surface hardness measurement apparatus according to the present invention, the measurement value under the pre-compression condition is slightly less accurate in the region where the CTI is low (the snow is soft) compared to the pre-compression condition. ing.
On the other hand, the measured value measured by the snow surface hardness measuring apparatus according to the prior art is significantly lower than the single-point measured value in the region where the CTI is low (the snow is soft).
As described above, in the snow surface hardness measuring apparatus according to the present invention and the prior art, the displacement amount D is converted into a hardness value (CTI value, etc.) using a regression equation. In the apparatus, an error is likely to occur particularly in a region where the CTI is low, and it is difficult to measure the snow surface hardness in a wide range as in the present invention.
以上のように、本発明にかかる雪上硬度測定装置は、先行技術にかかる雪上硬度測定装置と比較して、実際の雪面硬度をより正確に測定することができる。
また、実施の形態2のように予圧縮をおこなった方が、実施の形態1のように予圧縮をおこなわない場合と比較して、実際の雪面硬度をより正確に測定することができる。
As described above, the snow hardness measuring apparatus according to the present invention can measure the actual snow surface hardness more accurately than the snow hardness measuring apparatus according to the prior art.
In addition, the actual snow surface hardness can be measured more accurately when the pre-compression is performed as in the second embodiment than when the pre-compression is not performed as in the first embodiment.
10,20……雪面硬度測定装置、102……押圧部材、104……雪面形状測定手段、104A,104B……レーザーラインスキャナ、106……処理部、1062……変位量推定部、1064……硬度算出部、108……姿勢角センサ、110……予圧縮手段、110A……ソリ、110B……タイヤ、120……筐体。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記押圧部材の通過前における前記押圧部材の通過位置周辺の前記雪面の断面形状と、前記押圧部材の通過後における前記通過位置周辺の前記断面形状と、を連続的に測定する雪面形状測定手段と、
前記押圧部材の通過前後における前記断面形状の変化に基づいて、前記押圧部材の前記通過位置の各点における前記雪面の鉛直方向の変位量を推定するとともに、当該変位量に基づいて前記通過位置の各点における雪面硬度を算出する処理手段と、
を備えることを特徴とする雪面硬度測定装置。 A wheel-shaped pressing member that moves on the snow surface while applying a constant contact pressure to the snow surface;
Snow surface shape measurement for continuously measuring the cross-sectional shape of the snow surface around the passage position of the pressing member before passage of the pressing member and the cross-sectional shape of the periphery of the passage position after passage of the pressing member. Means,
Based on the change in the cross-sectional shape before and after the passage of the pressing member, the amount of vertical displacement of the snow surface at each point of the passage position of the pressing member is estimated, and the passage position based on the amount of displacement. Processing means for calculating the snow surface hardness at each of the points;
A snow surface hardness measuring apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1記載の雪面硬度測定装置。 A pre-compression means that is provided in front of the pressing member in the moving direction and pre-compresses the snow surface by applying a contact pressure to the snow surface before passing through the pressing member;
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の雪面硬度測定装置。 The pre-compression means is a member having a planar grounding surface having a predetermined length with respect to the moving direction of the pressing member.
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2記載の雪面硬度測定装置。 The pre-compression means is a wheel-shaped member that rotates in the same direction as the pressing member.
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の雪面硬度測定装置。 The contact pressure applied to the snow surface by the pre-compression means is smaller than the contact pressure applied to the snow surface by the pressing member,
The snow surface hardness measuring device according to any one of claims 2 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項記載の雪面硬度測定装置。 The width of the ground contact surface of the pre-compression means is larger than the width of the ground contact surface of the pressing member,
The snow surface hardness measuring apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項2から6のいずれか1項記載の雪面硬度測定装置。 The ground pressure applied to the snow surface by the pressing member and the pre-compression means is 0.1 MPa or more and 1 MPa or less.
The snow surface hardness measuring device according to any one of claims 2 to 6, wherein
前記押圧部材の移動方向に対する前記筐体の傾きを測定する筐体姿勢測定手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記筐体姿勢測定手段によって測定された前記筐体の傾きに基づいて前記断面形状を補正して前記変位量を推定する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の雪面硬度測定装置。 The pressing member and the snow surface shape measuring means are attached to the same housing,
A housing posture measuring means for measuring the inclination of the housing with respect to the moving direction of the pressing member;
The processing means corrects the cross-sectional shape based on the inclination of the casing measured by the casing posture measuring means, and estimates the displacement amount.
The snow surface hardness measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の雪面硬度測定装置。 The pressing member is a pneumatic tire.
The snow surface hardness measurement apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
ことを特徴とする請求項4記載の雪面硬度測定装置。 The pressing member and the pre-compression means are both pneumatic tires.
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 4.
前記押圧部材である前記空気入りタイヤおよび前記予圧縮手段である前記空気入りタイヤの両方を駆動輪として前記筐体を移動させる、
ことを特徴とする請求項10記載の雪面硬度測定装置。 The pressing member and the pre-compression means are attached to the same housing,
Moving the housing using both the pneumatic tire as the pressing member and the pneumatic tire as the pre-compression means as drive wheels;
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10または11記載の雪面硬度測定装置。 Steering the pneumatic tire as the pressing member and the pneumatic tire as the pre-compression means in opposite phases;
The snow surface hardness measuring apparatus according to claim 10 or 11, wherein
前記押圧部材の通過後における前記通過位置周辺の前記断面形状を連続的に測定するステップと、
前記押圧部材の通過前後における前記断面形状の変化に基づいて、前記押圧部材の前記通過位置の各点における前記雪面の鉛直方向の変位量を推定するステップと、
前記変位量に基づいて前記通過位置の各点における雪面硬度を算出するステップと、
を含んだことを特徴とする雪面硬度測定方法。 The wheel-shaped pressing member is used to move on the snow surface while applying a constant contact pressure to the snow surface, and the cross-sectional shape of the snow surface around the position where the pressing member passes before the pressing member passes is continuous. Measuring step automatically,
Continuously measuring the cross-sectional shape around the passing position after passing the pressing member;
Estimating a vertical displacement amount of the snow surface at each point of the passing position of the pressing member based on a change in the cross-sectional shape before and after the passing of the pressing member;
Calculating a snow surface hardness at each point of the passing position based on the amount of displacement;
A snow surface hardness measurement method comprising:
ことを特徴とする請求項13記載の雪面硬度測定方法。 The method further includes the step of pre-compressing the snow surface by applying a ground pressure to the snow surface before passing through the pressing member by pre-compression means provided in front of the pressing member in the moving direction.
The snow surface hardness measuring method according to claim 13.
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