JP2019152499A - 計測装置および移動計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測機器を外環境因子から保護する計測装置および移動計測装置を提供する。【解決手段】計測機器１３０を有する計測装置１００であって、開口部２１１，２１２を有し、計測機器１３０を保護する保護部材本体２１０と、開口部２１１，２１２を保護する第１の保護部材２３０および第２の保護部材２２０と、を備え、第２の保護部材２２０は、第１の保護部材２３０で開口部を閉口する際に第１の保護部材２３０を担持することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、計測装置および計測装置を備える移動計測装置に関する。

カメラ、レーザーを用いた距離計測機器などの計測機器を移動体（車両、ドローンなど）に取り付けて、外環境の状態（周りの車両、道路の状態、トンネルの状態など）を計測する移動計測装置が知られている。なお、外環境の状態を計測する計測機器としては、広角のレンズを有するカメラ、複数のカメラ（ステレオカメラ）、レーザー装置を用いた計測構成などが既に知られている。

このような移動体に取り付けられる計測機器は、外環境因子（例えば、雨、砂埃）によって、計測機器が汚れてしまい計測精度が低下するという課題がある。これに関し、特許文献１には、カメラ非動作時にはフードの開口をカメラ本体の広角レンズから離間する位置に保持し、カメラ動作時にはフードの開口をカメラ本体の広角レンズに近接する位置に保持することにより、車載カメラの視界を遮らない様にした車載カメラが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、カメラ非動作時においてもフードの開口は開いたままであり、カメラ本体（計測機器）が雨や砂埃等の外環境因子で汚れてしまうという課題は解決できていない。

よって、本発明は、計測機器を外環境因子から保護する計測装置および移動計測装置を提供することを目的とする。

本実施の形態の一観点によれば、計測機器を有する計測装置であって、開口部を有し、前記計測機器を保護する保護部材本体と、前記開口部を保護する第１の保護部材および第２の保護部材と、を備え、前記第２の保護部材は、前記第１の保護部材で前記開口部を閉口する際に前記第１の保護部材を担持することを特徴とする。

本発明によれば、計測機器を外環境因子から保護する計測装置および移動計測装置を提供することができる。

第１実施形態に係る計測装置を備える移動計測装置を説明する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は後方側から見た斜視図である。 移動計測装置の計測状態を説明する図である。 第１実施形態に係る計測装置の断面図である。 第１実施形態に係る計測装置を下方側から見た斜視図であり、（ａ）は開口状態を示し、（ｂ）は閉口状態を示す。 図３のＣ部付近の部分拡大斜視図である。 第１実施形態に係る計測装置の可動式保護部材の移動を説明する切断斜視図であり、（ａ）は開口状態を示し、（ｂ）は移行状態を示す。 第１実施形態に係る計測装置の開口保護部材の移動を説明する切断図であり、（ａ）は移行状態を示し、（ｂ）は閉口状態を示す。 第１参考例に係る計測装置を説明する模式図である。 第２参考例に係る計測装置を説明する模式図である。 第３参考例に係る計測装置を説明する模式図である。 第１実施形態に係る計測装置を説明する模式図である。 第２実施形態に係る計測装置を備える移動計測装置を後方側から見た斜視図である。 第２実施形態に係る計測装置を下方側から見た斜視図であり、開口状態を示す。 第２実施形態に係る計測装置を下方側から見た斜視図であり、閉口状態を示す。 第２実施形態に係る計測装置を下方側から見た斜視図であり、一部開口状態を示す。 変形例に係る計測装置を下方側から見た斜視図であり、一部開口状態を示す。 計測装置を備える移動計測装置の他の例を説明する模式図である。 他の例の移動計測装置の計測状態を説明する図である。

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

≪第１実施形態≫
第１実施形態に係る計測装置１００を備える移動計測装置８００について、図１および図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置１００を備える移動計測装置８００を説明する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は後方側から見た斜視図である。図２は、移動計測装置８００の計測状態を説明する図である。なお、図１，２および以下の説明において、車両７００の進行方向を前方向（前進方向）、その逆方向を後方向（後進方向）、重力方向を下方向、その逆方向を上方向、進行方向にみて水平右方向を右方向、その逆方向を左方向、と称するものとする。

移動計測装置８００は、車両（移動体）７００と、車両７００に取り付けられたマウント７５０と、マウント７５０を介して車両７００に取り付けられた計測装置１００と、を備えている。

なお、図１，２に示す移動計測装置８００では、車両７００の後方にマウント７５０が取り付けられ、図２に示すように計測装置１００が備えるステレオカメラ（計測機器）１３０の撮影範囲Ｓが下向きとなるように取り付けられている。このような構成により、移動計測装置８００は、前進方向Ｆに移動しながら計測装置１００内のステレオカメラ１３０で路面９００を撮影することにより、計測対象である路面９００の凹凸や道路の状態（白線が消えていないか等）を計測することができるようになっている。より具体的には、道路の平坦性（進行方向の凹凸）、わだち掘れ量、ひび割れ率を計測することができる。その後、これら３つの路面性状値に基づいてＭＣＩ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｄｅｘ）を求めることができる。ＭＣＩは、計測後に計測データを外部機器であるＰＣ、タブレット端末などに送信して求めてもよく、車両７００にＰＣを備えつけて計測移動しながら求めてもよい。

なお、車両７００の後方に限らず、車両７００の前方や側面（車両７００のドアが備えてある面）にマウント７５０を取り付けてもよい。

次に、第１実施形態に係る計測装置１００について、図３から図５を用いてさらに説明する。図３は、第１実施形態に係る計測装置１００の断面図である。図４は、第１実施形態に係る計測装置１００を下方側から見た斜視図であり、（ａ）は開口状態を示し、（ｂ）は閉口状態を示す。図５は、図３のＣ部付近の部分拡大斜視図である。なお、図３は、開口状態における計測装置１００の断面図を図示している。

計測装置１００は、ベースフレーム１１０と、カメラマウント１２０と、ステレオカメラ１３０と、保護カバーユニット２００と、を備えている。ベースフレーム１１０は、一端がマウント７５０（図１参照）に固定され、他端にカメラマウント１２０が取り付けられている。カメラマウント１２０は、計測機器であるステレオカメラ１３０を固定する。なお、カメラマウント１２０には、ステレオカメラ１３０の撮像角度を調整する角度調整機構を備えていてもよい。

ステレオカメラ１３０は、２つのレンズ１３１ａ，１３１ｂを有するカメラであり、得られた画像データを処理することにより計測対象までの距離を計測することができる。なお、計測装置１００が備える計測機器は、ステレオカメラ１３０であるものとして説明するが、これに限定されるものではない。例えば、計測機器としてレーザーを用いた距離計測機器を備え、計測機器−測定対象間の距離を計測する構成であってもよい。また、計測装置１００が備える計測機器の数は、１つに限られるものではなく複数備えていてもよい。複数備える構成とすることにより、より広範囲の計測データを取得することができる。また、ステレオカメラ１３０のレンズ１３１ａ，１３１ｂを広角のレンズとすることにより、より広範囲の計測データを取得することができるようにしてもよい。

保護カバーユニット２００は、開口部２１１，２１２ａ，２１２ｂを有する保護部材本体２１０と、開口部２１１の方向に可動する可動式保護部材２２０ａ，２２０ｂと、開口部２１１を保護する開口保護部材２３０と、を備えている。

保護部材本体２１０は、例えば樹脂プレートと樹脂プレートを支持するアルミフレームで構成されており、下面側に（即ち、計測機器の撮影方向側に）開口部２１１を有する箱体を形成している。なお、ステレオカメラ１３０は、保護部材本体２１０の内部空間に配置されている。また、保護部材本体２１０は、右側面の下端側から側面開口部２１２ａが形成され、左側面の下端側から側面開口部２１２ｂが形成されている。なお、開口部２１１と側面開口部２１２ａが連通し、開口部２１１と側面開口部２１２ｂが連通するように形成されている。このように、保護部材本体２１０に形成される開口部は、右側面から下面を通り左側面にわたって開口する開口部２１１，２１２ａ，２１２ｂの全体として形成されている。また、保護部材本体２１０には、開口状態の際に開口保護部材２３０を担持する第二開口保護部材担持部２１５ａ，２１５ｂを有している。

可動式保護部材２２０ａは、例えば樹脂プレートと樹脂プレートを支持するアルミフレームで構成されており、リニアスライダ等の直動部品２２１ａを介して、保護部材本体２１０に取り付けられている。可動式保護部材２２０ａは、上下方向に可動可能な保護部材であり、保護部材本体２１０の右側面に形成された側面開口部２１２ａを開閉することができるようになっている。即ち、可動式保護部材２２０ａは、保護部材本体２１０の右側面の下端側に形成された側面開口部２１２ａを閉じて、保護カバーユニット２００の右側面の下端部を保護することができるようになっている。また、可動式保護部材２２０ａの下側には、閉口状態の際に開口保護部材２３０を担持する第一開口保護部材担持部２２５ａを有している。なお、可動式保護部材２２０ａは、所定の上位置（後述する図６（ａ）で図示する位置）で固定可能な図示しない固定機構を有しており、自重で落下しないように構成されている。また、可動式保護部材２２０ａは、所定の下位置（後述する図６（ｂ）で図示する位置）よりも下がらないように構成されている。

可動式保護部材２２０ｂは、可動式保護部材２２０ａと同様の構成を有している。即ち、可動式保護部材２２０ｂは、上下方向に可動可能な保護部材であり、保護部材本体２１０の左側面に形成された側面開口部２１２ｂを開閉することができるようになっている。また、可動式保護部材２２０ｂの下側には、閉口状態の際に開口保護部材２３０を担持する第一開口保護部材担持部２２５ｂを有している。

開口保護部材２３０は、例えば可撓性を有する樹脂プレートで構成されている。開口保護部材２３０は、前後方向に移動可能に開口保護部材２３０の左右の端部が担持されており、前後方向に移動することで保護部材本体２１０の下面側に形成された開口部２１１を開閉することができるようになっている。なお、開口保護部材２３０は白色であることが好ましい。計測器１３０方向に向かう太陽光が白色の開口保護部材２３０によって反射されるため、内部の温度上昇を抑制することができる。また、材質は閉口時の計測器１３０の保護のため、耐衝撃性、耐熱性に優れるポリカーボネート製であることが好ましい。

開口保護部材２３０の右側は、保護部材本体２１０の第二開口保護部材担持部２１５ａ、可動式保護部材２２０ａの第一開口保護部材担持部２２５ａ、または、その両方で担持されている。また、開口保護部材２３０の左側は、保護部材本体２１０の第二開口保護部材担持部２１５ｂ、可動式保護部材２２０ｂの第一開口保護部材担持部２２５ｂ、または、その両方で担持されている。

なお、図３および図４に示す計測装置１００において、第二開口保護部材担持部２１５ａ，２１５ｂは、図５に示すように、保護部材本体２１０のフレームに設けられた左右方向の内側にむけて開口する溝として構成されている。また、第一開口保護部材担持部２２５ａ，２２５ｂは、図５に示すように、可動式保護部材２２０の下側のフレームに設けられた左右方向の内側にむけて開口する溝として構成されている。開口保護部材２３０は、左右の端部がこれらの溝に挿入されることにより、担持されている。なお、開口保護部材２３０の担持方法はこれに限定するものではない。

＜開閉動作の説明＞
次に、第１実施形態に係る計測装置１００における開口部２１１，２１２ａ，２１２ｂの開閉動作について、図６および図７を用いてさらに説明する。図６は、第１実施形態に係る計測装置１００の可動式保護部材２２０の移動を説明する切断斜視図であり、（ａ）は開口状態を示し、（ｂ）は移行状態を示す。図７は、第１実施形態に係る計測装置１００の開口保護部材２３０の移動を説明する切断図であり、（ａ）は移行状態を示し、（ｂ）は閉口状態を示す。なお、図６および図７においては、カメラマウント１２０およびステレオカメラ１３０を省略して図示している。なお、計測装置１００の右側と左側とでは同様の動作を行うため、右側の動作についてのみ説明し、重複する左側の動作の説明は省略する。

以下、計測装置１００について、図４（ａ）および図６（ａ）に示す開口状態から、図６（ｂ）および図７（ａ）に示す移行状態を介して、図４（ｂ）および図７（ｂ）に示す閉口状態とする動作の流れに沿って説明する。

開口状態においては、図６（ａ）に示すように、可動式保護部材２２０ａは所定の上位置まで上げられており、側面開口部２１２ａが開口した状態となっている。また、開口保護部材２３０は、第二開口保護部材担持部２１５ａに担持されており、開口部２１１が開口した状態となっている。

開口状態から閉口状態とするためには、まず、図６（ｂ）に示すように、可動式保護部材２２０ａを所定の下位置まで下げて、可動式保護部材２２０ａで側面開口部２１２ａを閉塞することにより、移行状態とする。ここで、図７（ａ）に示すように、可動式保護部材２２０ａを下位置まで下げると、第二開口保護部材担持部２１５と第一開口保護部材担持部２２５ａの溝が連通して、開口保護部材２３０を第一開口保護部材担持部２２５で担持可能な状態となる。

そして、図７（ｂ）に示すように、開口保護部材２３０を第二開口保護部材担持部２１５と第一開口保護部材担持部２２５に沿って、後方向に移動させ、開口保護部材２３０で開口部２１１を閉塞することにより、閉口状態とする。

なお、閉口状態から開口状態とするためには、この手順を逆に行えばよく、重複する説明を省略する。

ここで、参考例に係る計測装置と対比しつつ、第１実施形態に係る計測装置について説明する。図８は、第１参考例に係る計測装置を説明する模式図である。図９は、第２参考例に係る計測装置を説明する模式図である。図１０は、第３参考例に係る計測装置を説明する模式図である。図１１は、第１実施形態に係る計測装置１００を説明する模式図である。なお、図８においては１基の計測機器１３０を備える構成で図示しており、図９から図１１においては３基の計測機器１３０を備える構成を例に説明する。

図８に示す第１参考例に係る計測装置は、計測機器１３０の保護カバーを備えていない構成である。なお、計測機器１３０の撮影範囲Ｓを一点鎖線で示す。このような構成においては、外環境では雨や空中を舞っている埃、砂などによって計測機器１３０のレンズ１３１などの光学部品が汚れるという課題がある。また、光学部品に付着した付着物によって計測機器１３０の光路が遮られてしまうため、計測機器１３０の測定精度が低下するおそれがある。

これに対し、図９に示す第２参考例および図１０に示す第３参考例は、計測機器１３０の上面および側面を保護カバー３００Ａ，３００Ｂで覆う構成である。しかしながら、第２参考例のように計測機器１３０のレンズ１３１などの光学部品が保護カバー３００Ａの開口に近い場合、保護カバー３００Ａが雨や埃の付着を保護しきれず光学部品が汚れるという課題がある。また、第３参考例のように計測機器１３０のレンズ１３１などの光学部品が保護カバー３００Ｂの開口から遠い場合、光学部品は保護されるものの、計測装置の大きさが大きくなるという課題がある。また、計測機器１３０の光路が保護カバー３００Ｂと干渉して計測範囲Ｗ２が第２参考例の計測範囲Ｗ１よりも小さくなるという課題がある。

これに対し、第１実施形態に係る計測装置１００によれば、計測時には図４（ａ）に示すように開口状態として、可動式保護部材２２０を上げて側面開口部２１２ａ，２１２ｂを開口させることにより、図１１に示すように、計測範囲Ｗを左右方向に広くとることができる。また、非計測時には図４（ｂ）に示すように閉口状態として、計測機器１３０のレンズ１３１などの光学部品が外環境により汚れてしまうことを防止することができる。

なお、保護カバーユニット２００の外装の色は、白色であることが好ましい。外装に向かう太陽光が白色に外装によって反射することで、太陽光による保護カバーユニット２００の内部に配置される計測機器１３０の温度上昇を抑制することができる。

また、保護部材本体２１０の第二開口保護部材担持部２１５ａ，２１５ｂは、図４等に示すように円弧状の曲げ部を有していることが好ましい。なお、図４に示す構成では、第二開口保護部材担持部２１５ａ，２１５ｂは、開口部２１１から前方向に伸びた後に曲げ部を経由して上方向に伸びるように形成されている。これにより、第二開口保護部材担持部２１５ａ，２１５ｂにおける前後方向の幅を短くすることができるので、計測装置１００のサイズを小さくすることができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る計測装置１００Ａを備える移動計測装置８００Ａについて、図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、第２実施形態に係る計測装置１００Ａを備える移動計測装置８００Ａを後方側から見た斜視図である。図１３は、第２実施形態に係る計測装置１００Ａを下方側から見た斜視図であり、開口状態を示す。図１４は、第２実施形態に係る計測装置１００Ａを下方側から見た斜視図であり、閉口状態を示す。図１５は、第２実施形態に係る計測装置１００Ａを下方側から見た斜視図であり、一部開口状態を示す。

第２実施形態に係る計測装置１００Ａは、３台の計測機器１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを備えている。また、下面側の開口部は、フレーム２１６ａ，２１６ｂで区画され、３つの開口部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが形成されている。そして、この３つの開口部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃに、開閉可能に保護する開口保護部材２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃがそれぞれ設けられている。

なお、保護部材本体２１０Ａの右側面に側面開口部２１２ａが設けられており、可動式保護部材２２０ａで開閉可能に保護する構成は、第１実施形態に計測装置１００と同様である。また、保護部材本体２１０Ａの左側面に側面開口部２１２ｂが設けられており、可動式保護部材２２０ｂで開閉可能に保護する構成は第１実施形態に計測装置１００と同様である。

開口保護部材２３０ａの右側の担持構造は、第１実施形態の開口保護部材２３０における右側の担持構造と同様である。開口保護部材２３０ａの左側の担持構造は、フレーム２１６ａの右側面に設けられた溝である固定開口保護部材担持部２１７ａで担持される。

開口保護部材２３０ｂの右側の担持構造は、フレーム２１６ａの左側面に設けられた溝である固定開口保護部材担持部２１７ｂで担持される。開口保護部材２３０ｂの左側の担持構造は、フレーム２１６ｂの右側面に設けられた溝である固定開口保護部材担持部２１７ｃで担持される。

開口保護部材２３０ｃの右側の担持構造は、フレーム２１６ｂの左側面に設けられた溝である固定開口保護部材担持部２１７ｄで担持される。開口保護部材２３０ｃの左側の担持構造は、第１実施形態の開口保護部材２３０における左側の担持構造と同様である。

このような構成により、第２実施形態に係る計測装置１００Ａは、計測機器１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃの使用状況に応じて保護部材を開閉することができる。例えば、計測機器１３０ｂのみを使用する場合、図１５に示すように、開口保護部材２３０ｂのみを開口状態の位置に移動させて、可動式保護部材２２０ａ，２２０ｂおよび開口保護部材２３０ａ，２３０ｃは閉口状態の位置のままとすることにより、計測に使用していない計測機器１３０ａ，１３０ｃを保護することができる。

以上、計測装置の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

図１６は、変形例に係る計測装置１００Ｂを下方側から見た斜視図であり、一部開口状態を示す。なお、開口保護部材を取り外した状態で図示している。第１，２実施形態に係る計測装置１００，１００Ａは、計測機器としてステレオカメラを備えるものとして説明したが、計測機器はこれに限られるものではない。例えば、図１６に示すように、レーザーを用いて測定対象との距離を計測するレーザ距離計測機器１３５を用いてもよい。また、計測機器は距離を測定するものに限定されず、他の情報を計測するものであってもよい。

図１７は、計測装置１００Ｃを備える移動計測装置８００Ｃの他の例を説明する模式図である。図１８は、他の例の移動計測装置８００Ｃの計測状態を説明する図である。第１，２実施形態に係る計測装置１００，１００Ａは、移動体として、陸上を走行する車両７００に搭載されるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１７に示すように、空中を移動する飛行体（ドローン）７００Ｃに搭載されていてもよい。これにより、図１８に示すように、人が接近しにくい場所（例えば、橋梁９１０など）での計測（検査）が可能となる。

また、移動体として、鉄道車両にも適用可能である。この場合、道路の状態ではなく、鉄道車両が走行するレールや地下鉄のトンネル壁面、駅のホームなどの状態を計測することができる。

１００，１００Ａ，１００Ｃ 計測装置
１１０ ベースフレーム
１２０ カメラマウント
１３０，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ ステレオカメラ（計測機器）
１３１，１３１ａ，１３１ｂ レンズ
２００，２００Ａ 保護カバーユニット
２１０，２１０Ａ 保護部材本体
２１１，２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ 開口部
２１２ａ，２１２ｂ 側面開口部（開口部）
２１５ａ，２１５ｂ 第二開口保護部材担持部（第２担持部）
２１６ａ，２１６ｂ フレーム
２１７ａ〜２１７ｄ 固定開口保護部材担持部
２２０ａ，２２０ｂ 可動式保護部材（第２の保護部材）
２２１ａ 直動部品
２２５ａ，２２５ｂ 第一開口保護部材担持部（第１担持部）
２３０，２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ 開口保護部材（第１の保護部材）
７００ 車両（移動体）
７００Ｃ 飛行体（移動体）
８００，８００Ｃ 移動計測装置

特許第５７２９１６４号公報

Claims (11)

1. 計測機器を有する計測装置であって、
   開口部を有し、前記計測機器を保護する保護部材本体と、
   前記開口部を保護する第１の保護部材および第２の保護部材と、を備え、
   前記第２の保護部材は、
   前記第１の保護部材で前記開口部を閉口する際に前記第１の保護部材を担持する
   ことを特徴とする計測装置。
2. 前記第２の保護部材は、
   前記第１の保護部材で前記開口部を閉口する際に前記第１の保護部材を担持する第１担持部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記保護部材本体は、
   前記開口部を開口する際に前記第１の保護部材を担持する第２担持部を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測装置。
4. 前記第２担持部は、円弧状の曲げ部を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
5. 前記保護部材本体、前記第１の保護部材、および、前記第２の保護部材の外装は白色である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記計測機器は、ステレオカメラである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測装置。
7. 前記ステレオカメラは、広角のレンズを有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
8. 前記計測機器を複数備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の計測装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の計測装置と、
   前記計測装置が取り付けられる移動体と、を備える
   ことを特徴とする移動計測装置。
10. 前記移動体は、車両である
    ことを特徴とする請求項９に記載の移動計測装置。
11. 前記移動体は、飛行体である
    ことを特徴とする請求項９に記載の移動計測装置。

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