JP5709185B2 - 敷き均し方法 - Google Patents
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Description
そして、係る壁面が存在する場合には、基準ラインであるワイヤを張設することが困難である。すなわち、壁面が舗装材料の敷き均しを行うべき道路の縁部に近接している場合には、当該壁面とワイヤとが干渉してしまい、ワイヤが張設出来ない場合が存在する。
しかしながら、壁面に描かれたラインを認識して、そのラインを基準として舗装材料の敷き均し面を所定のレベルに調節する技術は、現段階では提案されていないのが実状である。
しかし、当該舗装材の敷き均し装置では、道路表面の波形形状を予め演算し、走行車両の進行距離を求め、両者を同期させる等の複雑な処理が必要になるという問題点を有している。そして、既存設備からの転換が困難であり、上述した従来技術の問題点を解決するものではない。
敷き均しを行う敷き均し機器(2)と、その敷き均し機器(2)の高さ方向位置を変更するための高さ位置変更装置(4)と、前記基準ライン(SL)を撮影するカメラ(8)と、そのカメラ(8)で撮影された映像データを解析して基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定する処理ユニット(9)と、その処理ユニット(9)で求めた基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値と目標値とから前記高さ位置変更装置(4)を制御する制御装置(5)、とを有する敷き均し機械を用い、
敷き均しをする道路の縁部に存在する壁面に連続した直線の基準ライン(SL)を描き、
連続した直線の基準ラインを前記カメラ(8)で撮影し(S1)、
制御サイクル毎に、連続した直線の基準ライン(SL)とカメラ(8)との距離を取得し(S2)、
前記カメラ(8)で撮影した画像データを前記処理ユニット(9)に送り、基準ライン(SL)をカメラ(8)で撮影した各フレーム(F)について各ピクセル毎のR値、B値、G値を用いて、前記基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定し(S3)、
前記取得された基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値と基準ライン(SL)の高さ方向位置の目標値とを比較し、そして目標値と実測値との差分を求め(S4)、
その差分に基づいて前記高さ位置変更装置(4)を制御することを特徴としている。
また、「敷き均し作業をするべき現場」としては、例えば、舗装材料を敷き均すべき路面や、コンクリート仕上げをするべき建造物の床面等が相当する。
そして、前記総和を求める(S34)作業に続いて、(平均化ブロック13Aにより)当該総和から各ピクセル(P)毎の平均値を算出し(S35)、前記比較する(S36)際に前記総和及び/又は前記平均値としきい値とを比較し、基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値として決定する(S41)際に、総和及び/又は平均値がしきい値よりも大きな横方向のラインから基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定するのが好ましい。
そして、前記総和を求める(S54)作業に続いて、(平均化ブロック13Bにより)当該総和から各ピクセル毎の平均値を算出し(S55)、前記比較する(S56)際に隣接する2本のラインの前記総和及び/又は前記平均値としきい値とを比較し、基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定する(S60)際には、隣接する2本のラインの前記総和及び/又は平均値の差異の絶対値(δ)がしきい値よりも大きな横方向のラインから基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定するのが好ましい。
そのため、本発明における基準ライン(SL)は、従来技術におけるワイヤの張設の様に、敷き均し作業を行うべき現場近傍の建造物等に干渉する恐れがない。そして、本発明における基準ライン(SL)は、従来技術におけるワイヤの張設に比較して、遥かに容易に設置(セット)することが出来る。
その結果、本発明によれば、従来技術に比較してアスファルトの敷き均し作業のコストを低減することが可能になる。
その結果、蛍光ピンク色の基準ライン(SL)を採用し、上述した式1により基準ライン(SL)を識別すれば、基準ライン(SL)が描かれている壁面に太陽光が照射し、或いは照明が強烈に照射されて、当該壁面の(カメラ8による)撮影範囲に明るい部分と暗い部分(影の部分)とが出来てしまっても、基準ライン(SL)を正確に認識することが可能である。
最初に、図1〜図6を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
ここで、第1実施形態は、道路の舗装材料の敷き均し機械(アスファルトフィニッシャ)であって、浮動スクリード方式を採用している機械に対して、本発明を適用している。
第1実施形態では、垂直方向位置(高さ方向位置:レベル)を決定するべきラインは蛍光ピンク色をしている。そして、垂直方向位置(高さ方向位置:レベル)を決定するべきラインの高さを測定する制御の原理として、図6で示す様なヒストグラムの特徴を利用している。
図1において、アスファルトフィニッシャ101は、車両本体1と、スクリード2と、スクリード2を車両本体1に支持するサイドアーム3と、スクリード2の高さを変動するレベリングシリンダ4と、レベリングシリンダ4の作動を制御するシリンダコントロールユニット5と、取付ブラケット6で車両本体1に固定されたカメラ8と、カメラ8で撮影したデータを処理する処理ユニット9とを有している。そして、シリンダコントロールユニット5と処理ユニット9とは、情報伝達可能に構成されている。
供給されたアスファルトAは、アスファルトフィニッシャ101内に設けられた図示しないコンベア装置により、スクリード2前方(図1では左方)で道路上に供給され、スクリード2により敷き均される。
図1において、符号αは、スクリード2の下面2bがアスファルト表面Faと形成する作業角(アタックアングル)である。
アスファルトを敷き均すべき路面の縁部には、例えば、図1では図示しない壁面が存在し、当該図示しない壁面に基準ラインSLが描かれている。
図では明示されてはいないが、ラインSLは蛍光ピンク色であり、図示しない壁面上に、各種筆記具や専用の線引き機器によって描かれている。
なお、図1において、基準ラインSLを描いた壁面を表示していないのは、図面の簡略化のためである。
シリンダコントロールユニット5は、情報的に接続されている処理ユニット9に対して、ラインSLの高さ方向位置の実測値を要求する信号を出力する。ラインSLの高さ方向位置の実測値は、スクリード2の高さの制御に必要なデータだからである。
ラインSLの高さ方向位置の実測値を受信したシリンダコントロールユニット5は、ラインSLの目標値と、処理ユニット9から出力されたラインSLの高さ方向位置の実測値との偏差を求め、当該偏差が縮小するように、レベリングシリンダ4を伸縮制御する。
一方、アスファルト敷き均し厚さを厚く(多く)するべき場合には、作業角αを大きくする。
そして、作業角αを増減するために、レベリングシリンダ4を伸縮制御する。すなわち、アスファルト敷き均し厚さを薄く(少なく)するべき場合には、カメラ8の位置が低くなる様にレベリングシリンダ4を伸長し、アスファルト敷き均し厚さを厚く(多く)するべき場合には、カメラ8の位置が高くなる様にレベリングシリンダ4を収縮させる。
ここで、レベリングシリンダ4を伸縮して作業角αを増減すること、作業角αを増減してアスファルト敷き均し厚さを増減することについては、既存のアスファルトフィニッシャも同様である。しかし、第1実施形態は、基準ラインSLの実測値を求める構成において、従来技術とは大きく異なっているのである。
上述した様に、アスファルトを敷き均すべき路面の縁部には、図示しない壁面が存在し、当該壁面に、基準ラインSLが描かれている。
図2において、先ず、ステップS1では、基準ラインSL(或いは、基準ラインSLが描かれている図示しない壁面)が、カメラ8により撮影される。
その際に、基準ラインSL(或いは、基準ラインSLが描かれている図示しない壁面)とカメラ8との距離が取得される(ステップS2)。
ここで、基準ラインSLとカメラ8との距離は、公知の技術を用いて計測することが可能であり、例えば、赤外線の反射を利用して求められる。その際には、いわゆる「PSDセンサ」を用いても良い。
処理ユニット9では、カメラ8で撮影された画像データに基づいて、基準ラインSLの高さの実測値を取得する(ステップS3)。
基準ラインSLの高さ方向位置の実測値のデータを取得する詳細については、図3〜図6を参照して後述する。
ステップS4で求められた偏差に基づいて、ステップS5では、レベリングシリンダ4の伸縮制御を行なう。
一方、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が目標値よりも低い位置にある場合には、基準ラインSLの高さ方向位置を高くするため、アスファルト敷き均し厚さを厚く(多く)する(作業角αを大きくする)様に、偏差に対応してレベリングシリンダ4を収縮させる。
換言すれば、基準ラインSLの高さ方向位置における偏差とレベリングシリンダ伸縮量との関係は、アスファルトの敷き均しに先立って決定しておくべきである。
一方、作業を続行するのであれば(ステップS6がNo)、ステップS7に進み、所定の制御サイクルが経過するまで制御を待機する(ステップS7のループ)。そして、所定の制御サイクルが経過したならば(ステップS7がYes)、ステップS1に戻り、ステップS1以下を繰り返す。
ここで、所定の制御サイクルとは、カメラ9による撮影のインターバルであり、例えば、1/30秒である。
なお、図1、図2では、いわゆる「浮動スクリード方式」のアスファルトフィニッシャ101について図説している。
係る補助照明を配置すれば、基準ラインSLが描かれた壁面(図示せず)に暗い部分(影)が出来たとしても、当該影の部分を補助照明で照射することにより、カメラ8は基準ラインSLを明瞭に撮影することが出来る。
それにより、図3〜図6で後述する態様や、第3実施形態〜第5実施形態においても、暗い部分に存在する基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を、容易且つ正確に求めることが可能になる。
図3において、全体を符号9で示す処理ユニット(図3において、破線で示すブロック)は、演算ブロック11、総和ブロック12、平均化ブロック13、比較ブロック14、記憶手段15、決定ブロック16、移動平均ブロック17、距離決定ブロック18、距離補正ブロック19、高さ情報信号発生ブロック20およびインターフェース21を備えている。
なお、図3のカメラ8と演算ブロック11との間にも図示しないインターフェースが設けられているが、簡略化のため、当該インターフェースの図示は省略してある。
演算ブロック11で、「(R−G)+(B−G)」の演算を行う理由については、図4を参照して、後述する。
ここで、前記横方向の1本のラインについて、図示の例では、640ピクセルずつ存在する。
平均化ブロック13は、総和ブロック12で求めた総和を横方向の1本のラインにおけるピクセル数(画素数:640)で除算して、「(R−G)+(B−G)」の各ピクセル毎の平均値を演算する。
ここで、平均化ブロック13は、省略することが可能である。
或いは、比較ブロック14は、現ラインの「(R−G)+(B−G)」の総和の平均値と、記憶された以前の(現ラインの直近の)ラインの「(R−G)+(B−G)」の総和の平均値とを比較する。
比較ブロック14は、現ラインにおける「(R−G)+(B−G)」の総和或いは平均値が、以前に比較判断されたラインにおける総和或いは平均値よりも大きな場合は、当該現ラインの「(R−G)+(B−G)」の総和或いは平均値及び現ラインのライン番号を記憶手段15(例えば、メモリ装置やデータベース)に送る。
決定された横方向の1本ラインのライン番号は、「(R−G)+(B−G)」の総和或いは平均値が最大となった横方向の1本ラインの高さ方向位置と直接対応しており、当該ライン番号を決定すれば、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が決定される。
なお、フレームFにおける「(R−G)+(B−G)」の総和或いは平均値の最大値は、図6で示すヒストグラムにおけるピーク値に相当する。
移動平均ブロック17で基準ラインSLの高さ方向位置の実測値の移動平均値を求めることにより、例えば、壁面に描かれた基準ラインSLが途中で途切れたとしても、基準ラインSLが途切れる直前に撮影されたフレームFにおける解析結果と、基準ラインSLが存在しているフレームの解析結果とを平均化して、その平均値を以って、基準ラインSLが途切れている領域における基準ラインSLの高さ方向位置の実測値に決定することが可能となる。
距離補正ブロック19には、距離決定ブロック18で求めたカメラ8と壁との距離データが入力される。そして距離補正ブロック19は、カメラ8と壁との距離データに基づいて、決定ブロック16で決定された基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を補正する機能を有している。カメラ8と壁との距離が異なれば、撮影されたフレームを処理して求められた基準ラインSLの高さ方向位置の実測値も異なってしまうからである。
なお、図3で示す各ブロック間におけるデータの授受については、図4を参照して後述する。
図4において、ステップS11で、カメラ8で1フレームFを撮影する。カメラ8で撮影したフレームFが、図5で模式的に示されている。
カメラ8でフレームFを撮影したならば、図4のステップS12に進む。
図5では、フレームF中に、横方向のラインL1、L2、L3〜L480が示されている。
ここで、横方向のラインL1、L2、L3〜L480は、フレームFに撮影されているものではない。ラインL1、L2、L3〜L480は、第1実施形態において、フレームFのデータを処理して、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を決定する制御を、図5を参照して説明し易くするための仮想線である。
そして、ステップS13に進む。
そして、図4で示す制御は、カメラ8から送信されたデータ毎に処理を進行しているので、カメラ8からのデータ送信が、フレームFの上側から下側の順に行われていれば、画像データの処理もフレームFの上側から下側の順に進行する。
その場合には、図4で示す制御では、フレームFの下側から上側に向かって画像データの処理が進行する。
図4のステップS12において、「最上方(最下方)」と記載されているのは、第1実施形態の説明としては、フレームFの上から下に向かって処理を進めるが、下から上に処理を行う場合も有り得る旨を表現している。
第1実施形態では、上述した様に、カメラ8のデータ送信プロトコルは、フレームFの上方左端から下方右端へ向かって、順次、フレームFの画像データを送信している。そのため、図4で示す制御では、カメラ8から送信される順に画像データを処理しており、フレームFの左側から右側に向かって画像データの処理が進行する。
すなわち、図4で示す制御では、図5においてフレームFの左端に位置するピクセルから処理を開始して、右端に位置するピクセルに至るまで、すなわち、フレームFの左側から右側へ向かって、処理を進行させる。
その場合には、図4で示す制御は、フレームFの右側から左側に向かって画像データの処理が進行する。
図4のステップS13において、「左端(右端)」と記載されているのは、第1実施形態の説明としては、フレームFの左側から右側に向かって処理を進めるが、カメラ8のプロトコルによっては、フレームFの右側から左側に処理を進めることも有り得ることを表現している。
(R−G)+(B−G) ・・・ (1)
検出するべきラインSLは蛍光ピンク色であり、発明者の研究により、蛍光ピンク色は特徴として、R値、B値が大きく(高く)、G値が小さい(低い)。式1を用いてヒストグラム(図6参照)を作成すると、係る特徴が際立つ。
ここで、基準ラインSLを蛍光ピンク色以外の色彩であっても、上述したのとは異なる特徴があり、係る特徴によりヒストグラムにおいて明瞭なピークが観察できるのであれば、基準ラインSLは蛍光ピンク色以外の色彩であっても良く、その場合、演算ブロック11において、式1とは異なる演算(当該蛍光ピンク色以外の色彩のヒストグラム上の特徴が明瞭になるような数式)を実行する。
換言すれば、図6のヒストグラムでは、R値、B値が大きく(高く)、G値が小さい(低い)という蛍光ピンク色の特徴が明瞭なピークとなって表現されており、当該特徴を際立たせている。そして、図6のヒストグラムでは、基準ラインSLの位置が、ピークの位置或いは式1の演算結果の最大値として、明確に把握することが出来る。
そのため、演算ブロック11では式1の演算を行っている。
ステップS14の演算結果(式1の演算結果)は、総和ブロック12に送られる。
ステップS15で判断するのが上述したラインL1であれば、ピクセル(L1、640)について、式1で示す演算を行ったか否かを判断する。例えば、ピクセルP(L1,1)、P(L1,2)、P(L1,3)について式1の演算を行った直後にステップS15の判断を行うと、「No」と判断される。
例えば、ステップS15で判断されたのがピクセルP(L1,1)であれば、ステップS16では、ピクセルP(L1,2)が処理(ステップS14)の対象になる。
そして、ステップS14〜S16を繰り返し、ラインL1の各ピクセルPについて、演算ブロック11で式1の演算が行われ、演算結果は総和ブロック12に送られる。
ステップS15で「Yes」と判断されるとステップS17に進み、総和ブロック12において、ラインL1の全てのピクセルPにおける式1の演算結果の総和が演算される。
そしてステップS18において、平均化ブロック13により、ステップS17で求めた式1の演算結果の総和から、ラインL1の各ピクセルPの平均値を求める。
すなわち、総和或いは平均値を求めることにより、幾つかのピクセルPに光や細かい振動が作用し、各種ノイズが発生したとしても、係るノイズの影響(或いは、その結果として生じた式1の演算結果の異常値の影響)は、横方向のラインにおける640個のピクセルPにより、吸収されるのである。
ステップS18を省略する場合、図3において上述した通り、平均化ブロック13も省略可能である。
式1の演算結果の総和を求めれば、ノイズ等に起因して発生した式1の演算結果の異常値の影響を緩和することが出来るからである。
その時点で判断の対象となっている横方向の1本のライン(現ライン)における当該総和或いは平均値が先行するラインよりも大きい場合(ステップS19がYes)には、ステップS20に進む。
なお、ラインL1についてステップS19の判断を行う場合には、先行するラインが存在しないので、ステップS19では「Yes」と判断される。
換言すれば、ステップS19では、式1の演算結果の総和或いは平均値が、(当該フレームFにおいて)それまでで最大となる横方向の1本のラインのみが「Yes」と判定され、当該最大となる式1の演算結果の総和或いは平均値と、当該最大となる横方向の1本のラインにおけるライン番号が、記憶手段15に上書きされる。
フレームFの全域(ラインL1〜L480の全て)についてステップS19の判断を行った場合に、ステップS20で記憶される式1の演算結果の総和或いは平均値は、フレームFにおける式1の演算結果の総和或いは平均値の最大値であり、当該最大値と、その最大値のラインのライン番号のみが、記憶手段15に記憶される。
フレームFの全域についてステップS14〜S20の処理が終了したならば、ラインSL(或いはその中央)に相当する垂直方向位置のライン或いはピクセルPでは、式1の演算結果の総和或いは平均値はフレームF中で最大となり、ステップS20で記憶される。そして、蛍光ピンク色のラインSL(或いはその中央)に相当する横方向の1本のライン(ラインL1〜L480の何れか)の番号も、ステップS20で記憶される。
すなわち、フレームFの全域において、ステップS14〜S20の処理を完了した後に、記憶手段15に記憶されている式1の演算結果の総和或いは平均値は、当該フレームFにおける式1の演算結果の総和或いは平均値の最大値であり、図6のヒストグラムにおけるピークに相当する。そして、係る最大値或いはピークの高さ方向位置が、当該フレームFにおける蛍光ピンク色の基準ラインSLの高さ方向位置の実測値である。そして、当該最大値或いはピークの高さ方向位置は、当該最大値に係る横方向の1本のラインのライン番号と対応している。
当該最大値に係る横方向の1本のラインのライン番号は、記憶手段15で記憶されており、当該ライン番号により、最大値或いはピークの高さ方向位置が決まり、当該フレームFにおける蛍光ピンク色の基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が決定されるのである。
ステップS21では、フレームFの全域(横方向のラインに着目すれば、フレームFの縦方向の全域)について、ステップS14〜S20の処理を完了したか否かを判断する。
例えば、ラインL1について処理している場合には、ステップS21は「No」と判断される。その場合には、ステップS22に進む。
そしてステップS13に戻り、ラインL12の左端のピクセルP(L2,1)が指定される。
ステップS21では「Yes」と判断されたならば、ステップS23に進み、記憶手段15に記憶されたライン番号(式1の演算結果の総和或いは平均値が最大である横方向の1本のラインにおけるライン番号:L1〜L480の何れか1本のライン番号)から、フレームFにおける基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を求める。
そして、ラインの番号は高さ方向位置と一対一で対応しており、記憶手段15に記憶されたラインの番号から、蛍光ピンク色のラインSLの高さ方向位置の実測値が直ちに求まる。
ステップS23で求められた高さ方向位置の実測値が、ノイズ、各種誤差、その他により、当該フレームにおけるラインSLの高さ方向位置の実測値が誤差を含んでいる場合に、当該誤差の悪影響を最小限にするためである。
上述した様に、例えば壁面に描かれた基準ラインSLが途中で途切れたとしても、基準ラインSLが途切れる直前に撮影されたフレームFにおける解析結果と、基準ラインSLが存在しているフレームの解析結果とを平均化して、その平均値を以って、基準ラインSLが途切れている領域における基準ラインSLの高さ方向位置の実測値に決定することが出来る。
そして、ステップS25に進む。
これにより、当該フレームFにおけるラインSLの高さ方向位置の実測値が確定する(ステップS26)。
レベリングシリンダ4の伸縮制御により、当該基準ラインSLの高さ方向位置の目標値と実測値との偏差を減少することによって、アスファルト敷き均し面を所望のレベルに調節することが出来る。
すなわち第1実施形態は、導入コストを高騰させること無く、実施することが可能である。
そのため、第1実施形態における基準ラインSLは、従来技術におけるワイヤの張設に比較して、遥かに容易に設置(セット)或いは描画することが出来るので、その分だけ、従来技術に比較してアスファルトの敷き均し作業のコストを低減することが可能になる。
その結果、蛍光ピンク色の基準ラインSLを採用し、上述した式1「(R−G)+(B−G)」を用いて、ヒストグラム(図6参照)上の特徴を利用して基準ラインSLの高さ方向位置を決定している第1実施形態では、基準ラインSLが描かれている壁面に太陽光が照射し、或いは照明が強烈に照射されて、当該壁面の(カメラ8による)撮影範囲に明るい部分と暗い部分(影の部分)とが出来てしまっても、基準ラインSLを正確に認識することが可能である。
そのため、壁面に描かれた基準ラインSLが途中で途切れた(消された)としても、基準ラインSLが途切れる(消える)直前に撮影されたフレームFにおける解析結果(基準ラインSLの高さ方向位置の実測値)と、基準ラインSLが存在している直後の領域を撮影したフレームFの解析結果とを平均化(例えば移動平均による平均化)して、その平均値を以って、基準ラインSLが途切れている(消えている)領域における基準ラインSLの高さ方向位置の実測値に決定することが出来る。
ここで、第2実施形態は、建造物の床面の仕上げ作業等に用いられるコンクリートフィニッシャについて、本発明を適用した実施形態である。
第2実施形態において、コンクリートの仕上面のレベルを調節する基準となるラインSLは蛍光ピンク色であり、図7、図8では図示しない壁面に描かれている。その点で、第1実施形態と同様である。
また、各脚部40の上端には、脚部を伸縮するためのアクチュエータ(脚部伸縮用アクチュエータ)4Aが設けられている。
図示しないコンクリートミキサ車からベルトコンベアBCによりコンクリートフィニッシャ102の前方に供給される。供給されたコンクリートは、オーガにより広げられる。
コンクリートフィニッシャ102のアクチュエータ4Aを伸長すると、スクリード2Aの下縁部2bが上昇して、コンクリート敷き均し厚さが増加する。一方、アクチュエータ4Aを収縮すると、スクリード2Aの下縁部2bが下降して、コンクリート敷き均し厚さが減少する。
カメラ8は取付ブラケット6により脚部40に取り付けられており、例えばアクチュエータ4A(図7参照)を伸長するとカメラ8の位置は上昇し、アクチュエータ4Aを収縮するとカメラ8の位置は下降する。
アクチュエータコントロールユニット5は、処理ユニット9で決定された基準ラインSLの高さ方向位置の実測値に応答して、脚部伸縮用アクチュエータ4Aの伸縮を制御する。
すなわち、アクチュエータコントロールユニット5は、基準ラインSLの高さ方向位置の目標値と実測値(基準ラインSLの高さ方向位置の実測値)との偏差を演算して、当該実測値を目標値にするべく(或いは、当該偏差を減少するべく)、脚部伸縮用アクチュエータ4Aの伸縮量を制御する。
第3実施形態は、第1実施形態及び第2実施形態とは、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を決定する制御の態様が異なっている。
これに対して第3実施形態では、R値、G値、B値の合計としきい値とを比較することにより、基準ラインSLの高さ方向位置を決定している。
換言すれば、第3実施形態ではヒストグラムのピークに相当するパラメータ(前記総和または平均値の最大値)を決定しておらず、第1実施形態で説明した式1に係る演算は行なわれず、基準ラインSLも蛍光ピンク色にする必要がない。
なお、図示の第3実施形態では、基準ラインSLは白色である。ただし、基準ラインSLをその他の色にすることは可能である。
図9において、処理ユニット9Aは、演算ブロック11A、総和ブロック12、平均化ブロック13、比較ブロック14A、記憶手段15A、平均値ブロック22、決定ブロック16、移動平均ブロック17、距離決定ブロック18、距離補正ブロック19、高さ情報信号発生ブロック20、インターフェース21を備えている。
なお、図3のカメラ8と演算ブロック11Aとの間にも図示しないインターフェースが設けられているが、簡略化のため、当該インターフェースの図示は省略してある。
演算ブロック11Aは、カメラ8で撮影された各フレームFについて、フレームFにおける横方向の1本のライン(図6のL1〜L480の何れか1本のライン)における各ピクセル(画素P)毎に、R値(当該ピクセルにおける赤色の値)、G値(当該ピクセルにおける緑色の値)、B値(当該ピクセルにおける青色の値)を合算する機能を有している。
R値、G値、B値の総和(或いは平均値)がしきい値よりも大きな場合は、当該総和(或いは平均値)を有する横方向の1本のライン(当該総和或いは平均値に対応するライン)におけるライン番号を、記憶手段15Aに記憶する。すなわち、記憶手段15Aには、R値、G値、B値の総和(或いは平均値)がしきい値よりも大きなラインのライン番号が記憶される。
そして、取得した(R値、G値、B値の総和或いは平均値がしきい値よりも大きなラインの)ライン番号から、当該ライン番号の平均値を演算して、演算されたライン番号の平均値を決定ブロック16に送信する。
平均値ブロック22から当該平均値が送信されたならば、当該平均値に対応する高さ方向位置を決定する(ライン番号の平均値に相当する位置あるいは高さを決定)。
ここで、上述したように、ライン番号は高さ方向位置と直接対応しており、ライン番号の平均値も高さ方向位置と直接対応している。そのため、ライン番号の平均値が求まれば、その高さ方向位置も求められるのである。
上述したように、基準ラインSLの高さ方向は、図5の上下方向である。そして、図10における「横方向の1本のライン」は、図5におけるラインL1〜L480の何れかである。
ステップS35では、平均化ブロック13によって、総和ブロック12で求めた総和(横方向の1本のラインにおける全てのピクセルにおけるR値、G値、B値の合計値の総和)を、当該ラインのピクセル毎の平均値を求める。ただし、このステップS36と平均化ブロック13は、省略することが可能である。その意味で、例えばステップS36等では、「総和(平均)」と記載されている。
R値、G値、B値の合計値の総和(或いは、平均値)が、しきい値を超えた場合(ステップS36がYes)は、横方向の1本のラインが、白色の基準ラインSLに相当する位置にあると認識する。そしてステップS37に進む。
一方、白線の基準ラインSL以外であれば、横方向の1本のラインにおける全てのピクセルのR値、G値、B値の合計値の総和(或いは、平均値)は、しきい値以下となる。
その様なしきい値の設定に際しては、各施工現場の状況、施工した時点における天候、基準ラインSLが描かれている壁面(図示せず)の状態、その他の条件により、ケース・バイ・ケースで試される。
横方向の1本のラインにおけるライン番号は、当該ラインの高さ方向位置に対応している。そのため、横方向の1本のラインにおけるライン番号を記憶することは、当該横方向の1本のラインにおける高さ方向位置を記憶するのと同等である。
ステップS36において、R値、G値、B値の合計値の総和(或いは、平均値)がしきい値以下であれば、ステップS37をバイパスして、ステップS38に進む。すなわち、R値、G値、B値の合計値の総和(或いは、平均値)がしきい値以下であれば、その横方向の1本のラインにおけるライン番号は、記憶手段15Aに記憶されない。
ラインL1〜L480の全てにおいて、ステップS33〜S36の処理が完了していれば(ステップS38がYes)、ステップS40に進む。一方、ラインL1〜L480の全ての処理を終えていないならば(ステップS38がNo)、その時点でステップS33〜S36の処理が完了したラインの1つ下のライン(下側に隣接するライン)に処理を進行せしめ(ステップS39)、ステップS33〜S36を繰り返す。
従って、ステップS40でしきい値を超えていると判断された横方向のライン(L1〜L480でしきい値を超えているライン)のライン番号の平均値を求めることは、ステップS36でしきい値を超えていると判断された横方向のライン(ラインL1〜L480で、基準ラインSLに対応するライン)の高さ方向位置の平均値、すなわち、基準ラインSLの高さ方向における中心の高さ方向位置を求めることに相当する。
次のステップS42では、先行するフレームFにおける基準ライン(白線)SLの高さの実測値との移動平均を演算する。このステップS42は、第1実施形態におけるステップS24(図4)に対応している。
そして、ステップS43に進む。
そして、当該フレームFにおける基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が決定される(ステップS44)。
図9、図10の第3実施形態におけるその他の構成、制御の態様、作用効果については、第1実施形態、第2実施形態と同様である。
第4実施形態は、第1実施形態〜第3実施形態と、制御の態様が異なっている。
第4実施形態でも、第3実施形態と同様に、基準ラインSLは白色であり、第1実施形態及び第2実施形態の様な蛍光ピンク色の基準ラインSLは用いていない。
図11、図12の第4実施形態も、図1で示す様なアスファルトフィニッシャ、図7で示す様なコンクリートフィニッシャの何れについても実施可能である。
図11において、処理ユニット9Bは、演算ブロック11B、総和ブロック12、平均化ブロック13B、比較ブロック14B、記憶手段15B、決定ブロック16B、移動平均ブロック17、距離決定ブロック18、距離補正ブロック19、高さ情報信号発生ブロック20およびインターフェース21を備えている。
なお、図11のカメラ8と演算ブロック11Bとの間にも図示しないインターフェースが設けられているが、簡略化のため、当該インターフェースの図示は省略してある。
しかし、演算ブロック11Aは横方向の1本のラインにおけるピクセルのR値、G値、B値の合計を演算しているのに対して、演算ブロック11Bは、高さ方向について隣接する横方向の2本のラインにおいて、下側のライン(現ライン)についてのみ、R値、G値、B値の合計を演算する様に構成されている。ただし、最上方の2本のライン(図5のラインL1、L2)を処理するサイクルでは、ラインL1、L2の双方について、R値、G値、B値の合計を演算する。
最上方の2本のライン(図5のラインL1、L2)を除けば、上方にある横方向の1本のライン(先行するライン)は先行するサイクルにおいて、下側のラインとしてR値、G値、B値の合計を演算されているので、その演算結果を記憶しておけば良いからである。
演算ブロック11Bに関して上述したように、現ラインにおける総和(或いは平均値)を記憶手段15Bで記憶して、後続するサイクルにおける先行するラインの総和(或いは平均値)として利用すれば、演算ブロック11Bは、常時、先行するラインと現ラインの2本のラインについて、R値、G値、B値の合計を演算しなくても済むからである。
第1実施形態と同様に、平均化ブロック13Bは省略することも可能である。平均化ブロック13Bを省略した場合は、記憶手段15Bに伝送するのは、現ラインにおける総和である。
決定ブロック16Bは、フレーム信号を受信して、処理中のフレームFにおける処理終了の判定を行う。そして、差異の絶対値δがしきい値を超える現ラインであって、ライン番号が最小の現ラインを、基準ラインSLとして決定する。それと共に、当該現ラインのライン番号を取得する。
係る制御の説明に際しても、図5を参照する場合がある。そして、図12における「横方向の1本のライン」は、図5におけるラインL1〜L480の何れかである。
撮影が完了したなら、ステップS52において、「先行するライン」と「現ライン」を定義する。
「先行するライン」は、例えば、図5において、上下方向に隣接する2本の横方向のライン(ラインL1〜L480)の内、上方のライン(番号が小さい方のライン)である。そして、「現ライン」は、下方のライン(番号が大きい方のライン)である。
すなわち、図5において、フレームFの最上段の先行するラインがラインL1であれば、現ラインはラインL2となる。
なお、フレームFの処理を下方から上方に向かって行う場合には、「先行するライン」は、上下方向に隣接する2本の横方向のライン(ラインL1〜L480)の内、下方のライン(番号が大きい方のライン)であり、「現ライン」は、上方のライン(番号が小さい方のライン)となる。
すなわち、先行するラインの全ピクセルについてR値、G値、B値の合計及びその総和を求め、現ラインの全ピクセルについてもR値、G値、B値の合計及びその総和を求める。
ただし、図5において、先行するラインがラインL2及びそれよりも下方のラインである制御サイクルの場合には、先行するサイクルにおいて、「現ライン」の全ピクセルにおけるR値、G値、B値の合計及びその総和が演算されている。そのため、当該合計及び総和を記憶手段15Bで記憶して、先行するサイクルにおける「現ライン」の合計及び総和として用いることが出来る。従って、先行するラインがラインL2及びそれよりも下方のラインのサイクルの場合には、「現ライン」についてのみ、R値、G値、B値の合計及びその総和を求めれば良い。
同様に、現ラインについても、各ピクセルのR値、G値、B値の合計における平均値を求める。そしてステップS56に進む。
ただし、ステップS55は省略可能である。同様に、図11の平均化ブロック13Bも省略可能である。そのため、後述するステップS56の差異の絶対値δの説明では、「総和、あるいは平均値」と併記されている。
当該差異の絶対値δがしきい値以下であれば(ステップS56がNo)、先行するラインと現ラインは、共に、壁面の基準ラインSL以外の領域に存在しているか、或いは、共に、壁面の基準ラインSLに相当していると判断して、ステップS58まで進む。
この場合には、ステップS57に進み、差異の絶対値δがしきい値よりも大きく(ステップS56が「Yes」であり)、且つ、その時点でライン番号が最小の「現ライン」のライン番号を記憶する。換言すれば、ステップS56が「Yes」であって、最も上方に存在する現ラインのライン番号を記憶する。
(1) 先行するラインは基準ラインSL以外の壁面であるが、現ラインが基準ラインSLに相当する場合(基準ラインSLの上縁)、
(2) 先行するラインは基準ラインSLに相当するが、現ラインは基準ラインSL以外の壁面に相当する場合(基準ラインSLの下縁)、
の2通りがある。
そして、図11、図12で示す第4実施形態では、基準ラインSLの高さ方向位置として、基準ラインSLの上縁、すなわち(1)の現ラインを選択している。
その場合には、ステップS57では、差異の絶対値δがしきい値よりも大きく、且つ、最も下方に存在する先行ラインのライン番号を記憶することになる。
上述した通り、ライン番号は横方向の1本のライン(L1〜L480)の各々における高さ方向位置(図5の上下方向位置)に対応しているので、ライン番号を求めれば、高さ方向位置が決定するからである。
上述した通り、第1実施形態〜第4実施形態では、図5の最上方のラインL1から最下方のラインL480に向かって、処理を進行させている。そのため、現ラインが最下方のラインL480(図5参照)であれば、フレームFにおける処理が完了することになる。
すなわち、「現ライン」は次のサイクルでは「先行するライン」となる。そして、「現ライン」の下方に隣接するラインが、次のサイクルにおける「現ライン」になる。
一方、フレームFにおける処理が完了したならば(ステップS58がYes)、ステップS60に進む。
従って、ステップS60では、係る「現ライン」のライン番号から、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が決定される。
そして、ステップS61に進む。
ステップS62では、基準ライン(白線)SLとカメラ8との距離(白線が描かれた壁面とカメラ8との距離:距離決定ブロック18で決定)に基づいて、基準ラインSLの高さ方向位置の実測値を補正する。この処理も、第1実施形態(図4のステップS25)、第2実施形態(図10のステップS43)と同様である。
そして、当該フレームFにおける基準ラインSLの高さ方向位置の実測値が決定される(ステップS63)。
図11、図12の第4実施形態におけるその他の構成、制御の態様、作用効果については、第1実施形態〜第3実施形態と同様である。
例えば、基準ラインSLの色について、第1実施形態及び第2実施形態では蛍光ピンク色であり、第3実施形態及び第4実施形態では白色であるが、基準ラインSLが描かれた壁面との区別がつくのであれば、その他の色彩であっても良い。
2・・・スクリード
3・・・サイドアーム
4・・・レベリングシリンダ
5・・・シリンダコントロールユニット
6・・・ブラケット
8・・・カメラ
9・・・処理ユニット
11・・・演算ブロック
12・・・総和ブロック
13・・・平均化ブロック
14・・・比較ブロック
15・・・記憶手段
16・・・決定ブロック
17・・・移動平均ブロック
18・・・距離決定ブロック
19・・・距離補正ブロック
20・・・高さ情報信号発生ブロック
Claims (1)
- 道路の舗装材料であるアスファルトやコンクリートを敷き均しするに際し、予め基準ラインを設定し、その基準ラインに沿って敷き均し面を所定の高さ方向位置に調節できる舗装材料の敷き均し方法において、
敷き均しを行う敷き均し機器(2)と、その敷き均し機器(2)の高さ方向位置を変更するための高さ位置変更装置(4)と、前記基準ライン(SL)を撮影するカメラ(8)と、そのカメラ(8)で撮影された映像データを解析して基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定する処理ユニット(9)と、その処理ユニット(9)で求めた基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値と目標値とから前記高さ位置変更装置(4)を制御する制御装置(5)、とを有する敷き均し機械を用い、
敷き均しをする道路の縁部に存在する壁面に連続した直線の基準ライン(SL)を描き、
連続した直線の基準ラインを前記カメラ(8)で撮影し(S1)、
制御サイクル毎に、連続した直線の基準ライン(SL)とカメラ(8)との距離を取得し(S2)、
前記カメラ(8)で撮影した画像データを前記処理ユニット(9)に送り、基準ライン(SL)をカメラ(8)で撮影した各フレーム(F)について各ピクセル毎のR値、B値、G値を用いて、前記基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値を決定し(S3)、
前記取得された基準ライン(SL)の高さ方向位置の実測値と基準ライン(SL)の高さ方向位置の目標値とを比較し、そして目標値と実測値との差分を求め(S4)、
その差分に基づいて前記高さ位置変更装置(4)を制御することを特徴とする舗装材料の敷き均し方法。
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