JP2017133980A - 三次元形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
線路周辺の構造物について検討したところ、線路周辺の構造物には、線路に平行な面や線路と直交する方向の段差が比較的多くあることが分かった。このため、測定器の光線の照射方向は、線路が延びる方向に対して斜めの方向に設定するのが良いと考えられた。一方、構造物に斜めから光線を照射して形状測定する場合、斜めから見て影となる部分の形状測定ができないなど、精密な形状測定が阻害されることがある。このため、構造物に対して一方の側とその逆側との二方向から光線を照射して測定を行うことで、両側からの精密な形状測定ができると考えられた。
本発明の目的は、測定器に特別な機能の追加を行わなくても、線路周辺の構造物の精密な形状測定を行うことのできる三次元形状測定装置を提供することである。
レール上を移動可能な台車と、
前記台車の移動方向の一方と逆方とにそれぞれ設けられ、レール上を走行する動力車と連結可能な第1連結部および第2連結部と、
進行方向に対して斜めのスキャン面に沿って順次光線を照射し、周囲の構造物の形状を測定する測定器と、
前記台車に固定されて前記測定器が搭載される載置台と、
を備え、
前記載置台は、前記測定器の前後の向きを変更可能な回転テーブルを有することを特徴としている。
この構成によれば、プラットホームなど測定器と高低差の小さい構造物がある場合に、昇降手段により測定器の配置を高くして、構造物と測定器との高低差を大きくすることができる。測定器と構造物とが近すぎると測定精度が低下することがあるが、高低差を大きくすることで測定器と構造物との距離を適宜伸ばして高精度な測定が可能となる。また、地上又はプラットホーム上などの光線の届く距離を延ばして広範囲な形状測定が可能となる。
前記測定器に含まれて周囲を撮影する撮影部と、
周囲を照らす照明と、
前記台車の移動方向の一方と他方とにそれぞれ設けられ前記照明を着脱可能な少なくとも2組の照明取付部と、
を更に備えているとよい。
この構成によれば、測定器が誤った形状測定を行った場合、例えば跨線橋があるはずの場所で、跨線橋が測定されていないとか、測定はされているが明らかにおかしな形状をとらえているような場合でも、撮影部が撮影した画像により、この誤りを後から確認することができる。また、照明により夜間においても撮影が可能となり、さらに、往路と復路とで動力車の連結位置が変わった場合にも、これに適応させて照明の位置および向きを変更することができる。
さらに、前記測定器のスキャン面は、前記台車の進行方向に向かって前方ほど高くなる傾斜面であるとよい。
この構成によれば、線路周辺の構造物に対して斜めの方向から光線を照射して形状測定を行うことができ、且つ、動力車が台車を引っ張ってレール上を走行する際に、測定器のスキャン面に動力車が干渉するのを回避できる。
アンテナが取り付け可能なアンテナ取付台と、
前記回転テーブルに一端が固定され、他端が前記台車より前記移動方向の一方、且つ、前記測定器の中央より上方へ張り出した位置で前記アンテナ取付台を支える支持アームと、
をさらに備えているとよい。
この構成によれば、離れた箇所にアンテナ(例えば測位用の補助アンテナなど)の設置が必要な測定器を用いる場合でも、このようなアンテナを、動力車と干渉せず、且つ、測定器のスキャン面と干渉しないように設置することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る三次元形状測定装置と動力車とを連結した構成を示す側面図である。図2は、実施の形態に係る三次元形状測定装置を往路で使用するときの状態を示す斜視図である。図3は、実施の形態に係る三次元形状測定装置を復路で使用するときの状態を示す斜視図である。
本実施の形態の三次元形状測定装置1は、レールR上を移動しながら線路周囲の構造物の三次元形状を測定する装置である。三次元形状測定装置1は、動力車100に牽引されてレールR上を移動する。動力車100は、4つの車輪112、原動機110、ならびに前照灯114を備えたレールバイク(「原動機付軌道自転車」とも呼ばれる)である。
台車10は、2本のレールR上を2つの車輪11により走行する二輪台車である。台車10には、展開と格納が可能な複数の脚部13が設けられている。複数の脚部13は、先端が地上に接するよう展開されたときに台車10を停止した状態で支えることができ、先端が地上から離れるように格納されたときに、台車10を移動可能とする。脚部13は、例えば固定ネジP3を緩めることで展開と格納との状態の切り替えが可能となり、固定ネジP3を締めることで状態が保持される。
載置台30は、台車10に固定される固定フレーム31と、昇降移動可能に固定フレーム31に支持される昇降フレーム32と、前後の向きを変更可能に昇降フレーム32に支持される回転フレーム33とを有している。
回転フレーム33には測定器20とアンテナ取付台45が固定される。
なお、アンテナ取付台45は回転フレーム33から取外し可能である。測定器20に補助用アンテナなどの取付けが不要な場合には、アンテナ取付台45を取り外して使用すればよい。
測定器20のスキャン面(光線の照射方向を1周期分回転させたときの光線を連ねた面)は、台車10の進行方向に進むほど高くなる傾斜面S1になるよう設定されている。測定器20の光線の出射部は、図1の中心軸Oを中心に回転し、傾斜面S1に沿った方向に光線を出射する。光線の1周期分の照射方向は、図2と図3の矢印線に示すように、測定器20の光の出射位置を中心として傾斜面S1に沿って広がる放射方向となる。
照明40は、三次元形状測定装置1の後方を照らすものである。照明40は、夜間又は照明の無いトンネル内でも、測定器20の撮影部が後方を撮影可能とするために設けられている。前方は、動力車100の前照灯114により照らされて撮影可能となる。固定フレーム31の前部と後部とには、照明40を取り付け可能な照明取付部31cが設けられている。
測定の準備工程において、作業者は、三次元形状測定装置1をレールRに設置して動力車100と連結する。測定対象が図1のA方向にある場合、この方向を向いて前方に動力車100を配置し、後方に三次元形状測定装置1を配置し、一方の連結部51を介して互いを連結する。測定器20の向きは、光線の照射方向を表わす傾斜面S1が前方ほど高くなる向きとする。このとき、アンテナ取付台45は前方に配置される。照明40は載置台30の後部に後方を向くように固定する。
また、測定準備の段階において、測定器20と同程度の高さの構造物がある場合に、作業者は、構造物と測定器20との高低差が大きくなるように、昇降フレーム32の高さ位置を調整する。高さ位置の変更は、取手32dを持って複数の作業者により昇降フレーム32を持ち上げ又は下げることで行われる。固定ピンP1を抜き、固定レバー31bを解除することで、昇降フレーム32が昇降可能となり、固定ピンP1を差して、固定レバー31bを締めることで、昇降フレーム32を固定できる。
準備工程を終えたら、往路の形状測定工程へ移行する(図4(a)を参照)。この工程において、先ず、作業者は、測定器20の測定動作を開始させるとともに、動力車100を運転してA方向に進行する。そして、そのまま計測対象の構造物を通過するところまで移動する。この間、測定器20は、自らの位置を計測しながら、傾斜面S1に沿って光線の照射方向を高速に回転させながら、構造物に光線が照射された各点までの距離を連続的に計算する。これにより、構造物を傾斜面S1の傾斜方向から見たときの各点の位置データの集合を得ることができる。
転回工程を終えたら、復路の形状測定工程に移行する。この工程において、作業者は、測定器20の測定動作を開始させるとともに、動力車100を運転してB方向に進行する。そして、そのまま計測対象の構造物を通過するところまで移動する。この間、測定器20は、自らの位置を計測しながら、向きが逆転した傾斜面S1に沿って光線の照射方向を高速に回転させながら、構造物に光線が照射された各点までの距離を連続的に計算する。これにより、構造物を往路のときと逆の傾斜方向から見たときの各点の位置データの集合を得ることができる。
さらに、この実施の形態の三次元形状測定装置1によれば、プラットホームなど測定器20と高低差の小さい構造物がある場合に、測定器20の高さ方向の配置を調整して、構造物と測定器20との高低差を大きくすることができる。測定器20と構造物とが近すぎると測定精度が低下することがあるが、高低差を大きくすることで測定器20と構造物との距離を適宜伸ばして高精度な測定が可能となる。また、地上又はプラットホーム上などの光線の届く距離を延ばして広範囲な形状測定が可能となる。
10 台車
11 車輪
13 脚部
20 測定器
30 載置台
31 固定フレーム
31c 照明取付部
32 昇降フレーム(昇降手段)
32f 回転レール(回転テーブル)
33 回転フレーム(回転テーブル)
40 照明
45 アンテナ取付台
46 支持アーム
51 連結部(第1連結部)
52 連結部(第2連結部)
100 動力車
110 原動機
112 車輪
114 前照灯
Claims (5)
- レール上を移動可能な台車と、
前記台車の移動方向の一方と逆方とにそれぞれ設けられ、レール上を走行する動力車と連結可能な第1連結部および第2連結部と、
進行方向に対して斜めのスキャン面に沿って順次光線を照射し、周囲の構造物の形状を測定する測定器と、
前記台車に固定されて前記測定器が搭載される載置台と、
を備え、
前記載置台は、前記測定器の前後の向きを変更可能な回転テーブルを有することを特徴とする三次元形状測定装置。 - 前記載置台は、さらに前記測定器を昇降可能な昇降手段を有することを特徴とする請求項1記載の三次元形状測定装置。
- 前記測定器に含まれて周囲を撮影する撮影部と、
周囲を照らす照明と、
前記台車の移動方向の一方と他方とにそれぞれ設けられ前記照明を着脱可能な少なくとも2組の照明取付部と、
を更に備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の三次元形状測定装置。 - 前記測定器のスキャン面が、前記台車、前記載置台及び前記回転テーブルと干渉しないことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の三次元形状測定装置。
- アンテナが取り付け可能なアンテナ取付台と、
前記回転テーブルに一端が固定され、他端が前記台車より前記移動方向の一方、且つ、前記測定器の中央より上方へ張り出した位置で前記アンテナ取付台を支える支持アームと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項4記載の三次元形状測定装置。
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- 2016-01-29 JP JP2016014984A patent/JP6747811B2/ja active Active
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