JPH0371004A - 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 - Google Patents
内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置Info
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- JPH0371004A JPH0371004A JP20671689A JP20671689A JPH0371004A JP H0371004 A JPH0371004 A JP H0371004A JP 20671689 A JP20671689 A JP 20671689A JP 20671689 A JP20671689 A JP 20671689A JP H0371004 A JPH0371004 A JP H0371004A
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、−続きの内空断面形状の狂いを測定すること
の出来るもので、例えば、浮上式鉄道におけるガイドウ
ェイの内空断面形状の狂い、鉄道線路における軌道狂い
、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の変
状等の測定法及びその測定法を用いな測定装置に関する
ものである。
の出来るもので、例えば、浮上式鉄道におけるガイドウ
ェイの内空断面形状の狂い、鉄道線路における軌道狂い
、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の変
状等の測定法及びその測定法を用いな測定装置に関する
ものである。
(従来の技術)
従来、前述の狂い測定作業は、断面内の一測点に対して
10m程度までの長さの糸を張り、その糸と測定点まで
の距離を計測して狂い量を求めるのが一般的で、高級な
方法の代表として、鉄道で使用している軌道検測法があ
るが、測定原理はlたすことは不可能で、従来の糸張り
の測定法は適用出来ない。
10m程度までの長さの糸を張り、その糸と測定点まで
の距離を計測して狂い量を求めるのが一般的で、高級な
方法の代表として、鉄道で使用している軌道検測法があ
るが、測定原理はlたすことは不可能で、従来の糸張り
の測定法は適用出来ない。
また、前述したレーザビームを使用する方法においては
、糸の代わりにレーザビームを渡すことにより自重の影
響は取り除かれる。しかし測定原理から各測定断面にお
けるレーザビームの受光点と測定点は同一平面内に存在
することが必要とされるのに対し、測定装置の構成上か
らこの条件は満たされない場合が生じ、測定誤差の大き
な要因となっており、この測定誤差が無視出来る場合か
、もしくはあまり大きくならない直線構造物での使用に
限定せざるを得なかった。さらに、1箇所の測定点を対
象として開発したため、−船釣な内空断面形状の狂い測
定への応用は無理であった。
、糸の代わりにレーザビームを渡すことにより自重の影
響は取り除かれる。しかし測定原理から各測定断面にお
けるレーザビームの受光点と測定点は同一平面内に存在
することが必要とされるのに対し、測定装置の構成上か
らこの条件は満たされない場合が生じ、測定誤差の大き
な要因となっており、この測定誤差が無視出来る場合か
、もしくはあまり大きくならない直線構造物での使用に
限定せざるを得なかった。さらに、1箇所の測定点を対
象として開発したため、−船釣な内空断面形状の狂い測
定への応用は無理であった。
(課題を解決するための手段)
本発明は、以上述べた従来の問題点を解消し、かつ20
0mを越える測定区間においても目標精度±0.5mm
が確保できる測定法およびこの測定法を用いた測定装置
を提案せんとするもので、Omの糸張りと同しである。
0mを越える測定区間においても目標精度±0.5mm
が確保できる測定法およびこの測定法を用いた測定装置
を提案せんとするもので、Omの糸張りと同しである。
また1本のレーザビームをレールに沿わせることにより
、1亥レールとレーザビームとの距離を測定する試みも
行ってきた。
、1亥レールとレーザビームとの距離を測定する試みも
行ってきた。
(発明が解決しようとする課題)
現在、研究開発が進められている浮上式鉄道は500k
m/hの走行速度であり、その地上設備である浮上車が
走行するガイドウェイの内空断面形状は、該浮上車を推
進案内する推進案内コイルおよび浮上車を浮上せしめる
浮上コイルにより規定され、U型ガイドウェイにおいて
は、左右の側壁に装着された1対の推進案内コイル列と
走行路面の左右端部に装着された(対の浮上コイル列と
から構成されており、高速走行時の乗り心地の観点から
各コイル列は、200mの測定区間において±5mm以
内の装着誤差で建設されることが望ましいとされており
、そのための測定装置の目標精度は±Oy5mm程度が
必要である。
m/hの走行速度であり、その地上設備である浮上車が
走行するガイドウェイの内空断面形状は、該浮上車を推
進案内する推進案内コイルおよび浮上車を浮上せしめる
浮上コイルにより規定され、U型ガイドウェイにおいて
は、左右の側壁に装着された1対の推進案内コイル列と
走行路面の左右端部に装着された(対の浮上コイル列と
から構成されており、高速走行時の乗り心地の観点から
各コイル列は、200mの測定区間において±5mm以
内の装着誤差で建設されることが望ましいとされており
、そのための測定装置の目標精度は±Oy5mm程度が
必要である。
前述したように200mの測定区間に糸を張り渡した場
合、糸の自重等の影響から目標精度を満以前の方法が1
本のレーザビームとこのレーザビームを含む一つの平面
において測定原理を定めたのに対し、本発明の測定原理
は、測定区間をカバーする3次元の空間座標系を定義し
、各測定断面において測定された測定値から幾何数学に
基づく演算により測定区間の内空断面形状を一つの3次
元の空間座標系で表した際の各座標値を基準の座標値と
対比することにより狂い量が測定できることである。
合、糸の自重等の影響から目標精度を満以前の方法が1
本のレーザビームとこのレーザビームを含む一つの平面
において測定原理を定めたのに対し、本発明の測定原理
は、測定区間をカバーする3次元の空間座標系を定義し
、各測定断面において測定された測定値から幾何数学に
基づく演算により測定区間の内空断面形状を一つの3次
元の空間座標系で表した際の各座標値を基準の座標値と
対比することにより狂い量が測定できることである。
すなわち、各測定断面で測定される各測定点の測定値を
計測車に固定した測定座標系の座標値として変換し、さ
らにこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値
に幾何数学の方法の一つである座標変換により変換可能
となればよいことで、この座標変換式に必要な回転と平
行移動の係数を定める方法として2本のレーザビームの
光点の測定座標系と空間座標系の相互の座標値の関係を
用いたものである。
計測車に固定した測定座標系の座標値として変換し、さ
らにこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値
に幾何数学の方法の一つである座標変換により変換可能
となればよいことで、この座標変換式に必要な回転と平
行移動の係数を定める方法として2本のレーザビームの
光点の測定座標系と空間座標系の相互の座標値の関係を
用いたものである。
したがって、本発明による測定装置は、前述の測定原理
を満足させるために、2本のレーザビームを測定区間の
終点外から始点側に向け一ζ投光することの出来る投光
装置と、始点から終点に向りて移動可能で各測定断面で
の測定点の位置を測定する変位測定器および2本のレー
ザビームの位置を検出する位置検出測定器さらに座標変
換等の演算と記録を行う演算記録器を搭載した計測車か
ら構成したものである。
を満足させるために、2本のレーザビームを測定区間の
終点外から始点側に向け一ζ投光することの出来る投光
装置と、始点から終点に向りて移動可能で各測定断面で
の測定点の位置を測定する変位測定器および2本のレー
ザビームの位置を検出する位置検出測定器さらに座標変
換等の演算と記録を行う演算記録器を搭載した計測車か
ら構成したものである。
(作 用)
本発明に基づく投光装置は、2本のレーザビームを測定
区間の終点外から始点側に向けて投光する。また計測車
は、搭載した任意数の変位測定器と位置検出測定器およ
び演算記録器により測定区間の始点から終点まで任意の
測定断面毎に移動測定する。
区間の終点外から始点側に向けて投光する。また計測車
は、搭載した任意数の変位測定器と位置検出測定器およ
び演算記録器により測定区間の始点から終点まで任意の
測定断面毎に移動測定する。
計測車に搭載された変位測定器は、通常、その取り何げ
位置と測定対象である測定点との間の間隔に相当した電
圧値を出力する。ずなわち変位測定器は、測定点の取り
付は位置からの変位量を検出する。
位置と測定対象である測定点との間の間隔に相当した電
圧値を出力する。ずなわち変位測定器は、測定点の取り
付は位置からの変位量を検出する。
よび終点における各測定点の空間座標値を基準座標値か
ら決定する。つぎに、この始点および終点における各測
定点に関する両座種糸の座標値の関係より測定座標系か
ら空間座標系への座標変換式を求め、この座標変換式に
より始点および終点でのレーザビームの光点の測定座標
値を空間座標値に変換する。さらに、レーザビームの直
進性より導かれる比例配分法により任意の測定断面にお
けるレーザビームの光点の空間座標値を算出する。
ら決定する。つぎに、この始点および終点における各測
定点に関する両座種糸の座標値の関係より測定座標系か
ら空間座標系への座標変換式を求め、この座標変換式に
より始点および終点でのレーザビームの光点の測定座標
値を空間座標値に変換する。さらに、レーザビームの直
進性より導かれる比例配分法により任意の測定断面にお
けるレーザビームの光点の空間座標値を算出する。
ついで、任意の測定断面におけるレーザビームの両座標
情の関係から測定座標系から空間座標系への該測定断面
に関する座標変換式を求め、この座標変換式により該測
定断面での各測定点の空間座標値を算出する。
情の関係から測定座標系から空間座標系への該測定断面
に関する座標変換式を求め、この座標変換式により該測
定断面での各測定点の空間座標値を算出する。
最後に、各測定点の空間座標値と基準の座標値とを対比
することにより狂い量を算出する。
することにより狂い量を算出する。
(実 施 例)
本発明を第1図〜第10図に示す実施例に従って説明す
る。
る。
位置検出測定器は、通常、2次元の位置検出ができるも
ので、前記投光装置より投光された2本のし〜ザビーム
に対向して計測車に搭載され、各位置検出測定器の原点
に対する変位量に相当した電圧値を出力する。すなわち
、位置検出測定器は、2本のレーザビームのそれぞれの
測定原点からの2次元の変位量を検出する。
ので、前記投光装置より投光された2本のし〜ザビーム
に対向して計測車に搭載され、各位置検出測定器の原点
に対する変位量に相当した電圧値を出力する。すなわち
、位置検出測定器は、2本のレーザビームのそれぞれの
測定原点からの2次元の変位量を検出する。
また、剖測車に搭載した演算記録器は、通常、コンピユ
ータ・システムで、各変位測定器および位置検出測定器
の電圧出力値をAD変換して物理量に変換するとともに
、この物理量を用いた各種の演算を行い、その結果を収
録する。
ータ・システムで、各変位測定器および位置検出測定器
の電圧出力値をAD変換して物理量に変換するとともに
、この物理量を用いた各種の演算を行い、その結果を収
録する。
演算記録器は、計測車に固定した測定座標系において、
各変位測定器からの出力電圧値を演算記録器を介してA
D変換した物理量に該変位測定器の取り付は位置の測定
座標値を足し合わせることにより各測定点の測定座標値
を算出する。
各変位測定器からの出力電圧値を演算記録器を介してA
D変換した物理量に該変位測定器の取り付は位置の測定
座標値を足し合わせることにより各測定点の測定座標値
を算出する。
また同様に、2本のレーザビームの光点の測定座標値を
算出する。
算出する。
一方、空間座標系において、測定区間の始点お第1図は
、本発明に基づく測定法を用いた測定装置の概要を示し
た平面図(上図)と側面図(下図)で、2点鎖線A−A
’ は、測定区間の始点、同しく2点鎖線B−B’
は、測定区間の終点を示すもので、1は、該測定区間
の終点外に設置された投光装置で、2.2゛ は、測定
区間の終点外から始点側に向レノで投光されたレーザビ
ーム、3.3° は、該レーザビーム2.2′を発生・
せしめるレーザ光源、4は、該レーザ光源3.3゛ を
支持し発光したレーザビーム2.2”の飛ぶ方向を」二
下左右に微調整できる回転調整部を備えた架台、5は、
前記投光装置1に対向して測定区間の始点側より終点側
に向けて移動計測可能に構成された計測車で、6.6゛
は、該計測車5に装着された2本のレーザビーム2.
2°を左右それぞれの位置で受光してその光点7.7°
の位置を2次元の座標値として検出する位置検出測定器
、8.9.10.11は前記計測車5に装着される変位
測定器、12は、該変位測定器8.9.10、]Iおよ
び前記左右の位置検出測定器6.6° の各出力値を増
幅かつAD変換したのち演算式に基づいて演算し、その
演算結果を記録する演算記録器、13は、該演算記録器
12、位置検出測定器6.6′および変位測定器8.9
.10,11が装着され、かつ一体化せしめる台枠、1
4は、該台枠13の下面に装着された2対の走行用の車
輪である第2図は、本発明による計測車5を測定対象と
する浮上式鉄道のU型ガイドウェイの内空断面内に設置
した際の正面図を示したもので、計測車5に直角座標U
−Vの測定座標系を固定し、該測定座標系のU軸方向に
一致せしめた方向で変位測定器8.9を計測′車5に装
着すると共に、前記測定座標系のv軸方向に一致せしめ
た方向で変位測定器10.11を計測車5に装着し、左
右1対の位置検出測定器6.6′を同様に測定座標系の
座標軸に一致せしめて装着することにより、浮上車を推
進案内せしめる左右の側壁に装着された1対の推進案内
コイルの測定点15と測定点16および浮上車を浮上せ
しめる走行路面の左右端部に装着ΔX:U軸方向の変位
量 v8.:電極23の1端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 v8□:電極23の他端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 C+ 、C2:回路定数 同様に、光点7の測定座標系におけるV軸方向の変位量
は、第2Nの素子膜2oの電極24の電流値相互の値か
ら増幅回路25およびAD変換部26を介した電圧値よ
り次の式で一義的に算出できる。
、本発明に基づく測定法を用いた測定装置の概要を示し
た平面図(上図)と側面図(下図)で、2点鎖線A−A
’ は、測定区間の始点、同しく2点鎖線B−B’
は、測定区間の終点を示すもので、1は、該測定区間
の終点外に設置された投光装置で、2.2゛ は、測定
区間の終点外から始点側に向レノで投光されたレーザビ
ーム、3.3° は、該レーザビーム2.2′を発生・
せしめるレーザ光源、4は、該レーザ光源3.3゛ を
支持し発光したレーザビーム2.2”の飛ぶ方向を」二
下左右に微調整できる回転調整部を備えた架台、5は、
前記投光装置1に対向して測定区間の始点側より終点側
に向けて移動計測可能に構成された計測車で、6.6゛
は、該計測車5に装着された2本のレーザビーム2.
2°を左右それぞれの位置で受光してその光点7.7°
の位置を2次元の座標値として検出する位置検出測定器
、8.9.10.11は前記計測車5に装着される変位
測定器、12は、該変位測定器8.9.10、]Iおよ
び前記左右の位置検出測定器6.6° の各出力値を増
幅かつAD変換したのち演算式に基づいて演算し、その
演算結果を記録する演算記録器、13は、該演算記録器
12、位置検出測定器6.6′および変位測定器8.9
.10,11が装着され、かつ一体化せしめる台枠、1
4は、該台枠13の下面に装着された2対の走行用の車
輪である第2図は、本発明による計測車5を測定対象と
する浮上式鉄道のU型ガイドウェイの内空断面内に設置
した際の正面図を示したもので、計測車5に直角座標U
−Vの測定座標系を固定し、該測定座標系のU軸方向に
一致せしめた方向で変位測定器8.9を計測′車5に装
着すると共に、前記測定座標系のv軸方向に一致せしめ
た方向で変位測定器10.11を計測車5に装着し、左
右1対の位置検出測定器6.6′を同様に測定座標系の
座標軸に一致せしめて装着することにより、浮上車を推
進案内せしめる左右の側壁に装着された1対の推進案内
コイルの測定点15と測定点16および浮上車を浮上せ
しめる走行路面の左右端部に装着ΔX:U軸方向の変位
量 v8.:電極23の1端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 v8□:電極23の他端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 C+ 、C2:回路定数 同様に、光点7の測定座標系におけるV軸方向の変位量
は、第2Nの素子膜2oの電極24の電流値相互の値か
ら増幅回路25およびAD変換部26を介した電圧値よ
り次の式で一義的に算出できる。
Δz:v軸方向の変位量
V□:電極24の1端の出力電流に相当したAD変換後
の電圧値 ■、2:電極24の他端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 C,、C,:回路定数 されたI対の浮上コイルの測定点17と測定点18の4
つで内空断面形状19は規定され、以下この内空断面形
状19に限定して説明することとする。
の電圧値 ■、2:電極24の他端の出力電流に相当したAD変換
後の電圧値 C,、C,:回路定数 されたI対の浮上コイルの測定点17と測定点18の4
つで内空断面形状19は規定され、以下この内空断面形
状19に限定して説明することとする。
第3図は、計測車5に装着される位置検出測定器6の詳
細を示すもので、該位置検出測定器6は、レーザビーム
2の光を受けた光点7において電流が生しる光電気変換
作用を有する素子膜20をガラス板21にシリコン層2
2を介在せしめて塗布し、それぞれの対向端部に電極2
3.24を設けたもので、光点7の測定座標系における
U軸方向の変位量は、第1Nの素子膜20の対向した電
極23の電流値相互の値から前記演算記録器12に内蔵
された増幅回路25およびAD変換部2Gを介した電圧
値より次の式で一義的に算出できるただし、 2 なお、必要2こ応して前記位置検出測定器6をXYプロ
ソターのヘッドのような2次元の作動およびその作動位
置が確認可能なものに固定し、位置検出測定器6の検出
範囲を越えないようにヘッドを作動せしめることにより
、全体としての位置検出範囲を拡大する方法は、所要の
測定条件に応して採用の可否を検討しうろことである。
細を示すもので、該位置検出測定器6は、レーザビーム
2の光を受けた光点7において電流が生しる光電気変換
作用を有する素子膜20をガラス板21にシリコン層2
2を介在せしめて塗布し、それぞれの対向端部に電極2
3.24を設けたもので、光点7の測定座標系における
U軸方向の変位量は、第1Nの素子膜20の対向した電
極23の電流値相互の値から前記演算記録器12に内蔵
された増幅回路25およびAD変換部2Gを介した電圧
値より次の式で一義的に算出できるただし、 2 なお、必要2こ応して前記位置検出測定器6をXYプロ
ソターのヘッドのような2次元の作動およびその作動位
置が確認可能なものに固定し、位置検出測定器6の検出
範囲を越えないようにヘッドを作動せしめることにより
、全体としての位置検出範囲を拡大する方法は、所要の
測定条件に応して採用の可否を検討しうろことである。
第4図は、計測車5に固定された測定座標系における4
つの測定点15.16.17.18およびレーザビーム
2.2°の2つの光点7.7°の各座標値と4つの変位
測定器8.9、l0111および2つの位置検出測定器
6.6゛の各AD変換出力値との関係を示したもので、
図示の如く各測定器の測定原点の測定座標系における座
標値を定義すると、各測定器の測定値の各座標値は次の
式で一義的に算出できる。
つの測定点15.16.17.18およびレーザビーム
2.2°の2つの光点7.7°の各座標値と4つの変位
測定器8.9、l0111および2つの位置検出測定器
6.6゛の各AD変換出力値との関係を示したもので、
図示の如く各測定器の測定原点の測定座標系における座
標値を定義すると、各測定器の測定値の各座標値は次の
式で一義的に算出できる。
Xi=ΔX = + L xt −−−−−−−−−
−−(31z1−Δz H+ L zi−−−−−−(
4)ただし、 x4:U軸方向の座標値 ZH:V軸方向の座標値 Δx、:IJ軸方向の変位量に相当した出力値Δz4:
V軸方向の変位量に相当した出力値Lつ、:U軸方向の
測定原点の座標値 L7:■軸方向の測定原点の座標値 i−1:変位測定器8と測定点15の値l−2−変位測
定器9と測定点I6の値l−3:変位測定器10と測定
点17の値1=4−変位測定器11と測定点18の値j
−5:位置検出測定器6と光点7の値i−6:位置検出
測定器6゛ と光点7゛の値なお、変位測定器8.9は
測定座標系のU軸方向に一致して装着されているので、 Δz+=0. Δz2−o −−−−(5
)同様に変位測定器10.11は測定座標系のV軸方向
に一致して装着されているので、ΔX3=O,ΔX a
= 0−−−−−−− i61である。
−−(31z1−Δz H+ L zi−−−−−−(
4)ただし、 x4:U軸方向の座標値 ZH:V軸方向の座標値 Δx、:IJ軸方向の変位量に相当した出力値Δz4:
V軸方向の変位量に相当した出力値Lつ、:U軸方向の
測定原点の座標値 L7:■軸方向の測定原点の座標値 i−1:変位測定器8と測定点15の値l−2−変位測
定器9と測定点I6の値l−3:変位測定器10と測定
点17の値1=4−変位測定器11と測定点18の値j
−5:位置検出測定器6と光点7の値i−6:位置検出
測定器6゛ と光点7゛の値なお、変位測定器8.9は
測定座標系のU軸方向に一致して装着されているので、 Δz+=0. Δz2−o −−−−(5
)同様に変位測定器10.11は測定座標系のV軸方向
に一致して装着されているので、ΔX3=O,ΔX a
= 0−−−−−−− i61である。
第5図は、測定区間の始点における空間座標系における
レーザビーム2.2°の光点7.7゛の(x4 、za
)でZa”0 および、次の座標変換式により、θ、Xc、Ycば算出
できる。
レーザビーム2.2°の光点7.7゛の(x4 、za
)でZa”0 および、次の座標変換式により、θ、Xc、Ycば算出
できる。
XH−xIcos θ+z、sin θ+Xcf7)
Zi = XI sin θ”1−ZiCOS θ+
Zc is)さらに、光点7.7゛の測定値、すな
わち測定座標系における座標値を式(7)、式(8)に
代入することによりそれぞれの空間座標系におレノる座
標値が算出できる。
Zi = XI sin θ”1−ZiCOS θ+
Zc is)さらに、光点7.7゛の測定値、すな
わち測定座標系における座標値を式(7)、式(8)に
代入することによりそれぞれの空間座標系におレノる座
標値が算出できる。
同様にして測定区間の終点におけるレーザビーム2.2
゛の光点7.7°の空間座標系における座標値も算出す
ることができる。なおこの場合において、両座種間の関
係を規定する際に計測車5に傾斜計を新たに搭載しその
出力の始点断面と終点断面とでの差異を回転角θの決定
に持ち込むこと等も可能で、所要の測定条件に応して取
捨選択しろる。
゛の光点7.7°の空間座標系における座標値も算出す
ることができる。なおこの場合において、両座種間の関
係を規定する際に計測車5に傾斜計を新たに搭載しその
出力の始点断面と終点断面とでの差異を回転角θの決定
に持ち込むこと等も可能で、所要の測定条件に応して取
捨選択しろる。
第6図は、測定区間の空間をカバーする3次元の空間座
標系を示す概念図で、2本のレーザビーム2.2′の測
定区間の始点く測定断面i)、測圧標値を決定する1つ
の方法として、この始点における空間座標系と測定座標
系との関係を座標変換により求める方法を示したもので
、始点における内空断面形状19を狂い測定の基準断面
ど定めることにより、図示のごとく空間座標系のX軸を
浮上コイルの測定点17と測定点18を通る直線とし、
かつこの直線に垂直で推進案内コイルの測定点15を通
る垂線をZ軸と定める。また計測車5に固定された測定
座標系と空間座標系の回転および平行移動成分を図示の
ごとく回転角θ、X成分Xc、Z成分Zcのみとすると
、2次元の座標変換式よりθ、Xc、Z、を定めること
ができる。すなわち、空間座標系のX−Z平面における
各測定点の座標値を[Xi、Zi ] 、また測定座標
系における座標値を(X、L 、Zi、 )とし、測定
点15における両座種糸の座標値の関係、(X、 、Z
l )でXl−0 測定点17におりる両座種糸の座標値の関係、(X3
、z3)で23−0 測定点18における両座種糸の座標値の関係、6 定区間の終点(測定断面n)および任意の測定断面(測
定断面k〉での空間座標系の座標値を図示の如く定める
と、任意の測定断面における2本のレーザビーム2.2
°の光点7.7の空間座標系での座標値は、以下のよう
に一義的に算出できるyI。
標系を示す概念図で、2本のレーザビーム2.2′の測
定区間の始点く測定断面i)、測圧標値を決定する1つ
の方法として、この始点における空間座標系と測定座標
系との関係を座標変換により求める方法を示したもので
、始点における内空断面形状19を狂い測定の基準断面
ど定めることにより、図示のごとく空間座標系のX軸を
浮上コイルの測定点17と測定点18を通る直線とし、
かつこの直線に垂直で推進案内コイルの測定点15を通
る垂線をZ軸と定める。また計測車5に固定された測定
座標系と空間座標系の回転および平行移動成分を図示の
ごとく回転角θ、X成分Xc、Z成分Zcのみとすると
、2次元の座標変換式よりθ、Xc、Z、を定めること
ができる。すなわち、空間座標系のX−Z平面における
各測定点の座標値を[Xi、Zi ] 、また測定座標
系における座標値を(X、L 、Zi、 )とし、測定
点15における両座種糸の座標値の関係、(X、 、Z
l )でXl−0 測定点17におりる両座種糸の座標値の関係、(X3
、z3)で23−0 測定点18における両座種糸の座標値の関係、6 定区間の終点(測定断面n)および任意の測定断面(測
定断面k〉での空間座標系の座標値を図示の如く定める
と、任意の測定断面における2本のレーザビーム2.2
°の光点7.7の空間座標系での座標値は、以下のよう
に一義的に算出できるyI。
yI
ll
Y。
7
8
Y、l
Yま
ただし、
X6.:測定開始断面における光点7の空間座標系での
X軸方向の変位量 X、に:測定断面Kにおi、lる光点7の空間座標系で
のX軸方向の変位量 X50:測定終了断面における光点7の空間座種糸での
X軸方向の変位量 Z、1:測定開始断面における光点7の空間座標系での
X軸方向の変位量 ZSk:測定断面Kにおける光点7の空間座標系でのX
軸方向の変位量 Zsa’測定終了断面における光点7の空間座標系での
X軸方向の変位量 X4.:測定開始断面における光点7′の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Xbk:測定断面Kにおける光点7゛の空間座標系での
X軸方向の変位量 X、n:測定終了断面における光点7゛の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Z6.:測定開始断面における光点7′の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Zbk:測定断面Kにおける光点7゛の空間座標系での
X軸方向の変位量 Zbh:測定終了断面における光点7”の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Y、:測定開始断面でのY軸の空間座標値9 さらに、各測定断面において変位測定器8.9.10.
11で測定された各測定点の測定座標は、同様に式(3
)と式(4)により算出可能で、かつ式031に代入す
ることにより空間座標系の座標値に変換できる。
X軸方向の変位量 X、に:測定断面Kにおi、lる光点7の空間座標系で
のX軸方向の変位量 X50:測定終了断面における光点7の空間座種糸での
X軸方向の変位量 Z、1:測定開始断面における光点7の空間座標系での
X軸方向の変位量 ZSk:測定断面Kにおける光点7の空間座標系でのX
軸方向の変位量 Zsa’測定終了断面における光点7の空間座標系での
X軸方向の変位量 X4.:測定開始断面における光点7′の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Xbk:測定断面Kにおける光点7゛の空間座標系での
X軸方向の変位量 X、n:測定終了断面における光点7゛の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Z6.:測定開始断面における光点7′の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Zbk:測定断面Kにおける光点7゛の空間座標系での
X軸方向の変位量 Zbh:測定終了断面における光点7”の空間座標系で
のX軸方向の変位量 Y、:測定開始断面でのY軸の空間座標値9 さらに、各測定断面において変位測定器8.9.10.
11で測定された各測定点の測定座標は、同様に式(3
)と式(4)により算出可能で、かつ式031に代入す
ることにより空間座標系の座標値に変換できる。
第8図は、計測車5に搭載される演算記録器12のブロ
ノクダイヤグラムを示したもので、変位測定器8.9.
10.11および位置検出測定器6.6′の各電極23
.24の出力を増幅する増幅回路25、該増幅回路25
の出力をAD変換するAD変換部26、さらにAD変換
出力から測定座標系の座標値番演算する演算部27、記
録部28等から構成され、通常の測定条件においては増
幅回路25以外はパソコン本体とAD変換器および記憶
素子等の周辺機器で構成できる。
ノクダイヤグラムを示したもので、変位測定器8.9.
10.11および位置検出測定器6.6′の各電極23
.24の出力を増幅する増幅回路25、該増幅回路25
の出力をAD変換するAD変換部26、さらにAD変換
出力から測定座標系の座標値番演算する演算部27、記
録部28等から構成され、通常の測定条件においては増
幅回路25以外はパソコン本体とAD変換器および記憶
素子等の周辺機器で構成できる。
また、第8図に示した判定部29は、変位測定器10の
出力の変化を追尾判定し、所定の出力変動が確認された
際に、各測定器の出力をAD変換する変換開始信号を発
生させるとともに、空間座標系のY軸の座標値として浮
上コイルピッチの距Yk −測定断面にでのY軸の空間
座標値Y7 :測定終了断面でのY軸の空間座標値第7
図は、任意の測定断面において収録された測定座標系の
座標値から空間座標系の座標値に座標変換する際の両座
種糸の関係を示したもので、両座種間の回転角をφ1、
平行移動のX成分をXcK、Z成分をZCXとすると、
次の座標変換式が成立する。なお空間座標系のX−Z平
面の座標値を[xgk、Z9□]、測定座標系の座標値
を(Xtnk、Zffik>とする。
出力の変化を追尾判定し、所定の出力変動が確認された
際に、各測定器の出力をAD変換する変換開始信号を発
生させるとともに、空間座標系のY軸の座標値として浮
上コイルピッチの距Yk −測定断面にでのY軸の空間
座標値Y7 :測定終了断面でのY軸の空間座標値第7
図は、任意の測定断面において収録された測定座標系の
座標値から空間座標系の座標値に座標変換する際の両座
種糸の関係を示したもので、両座種間の回転角をφ1、
平行移動のX成分をXcK、Z成分をZCXとすると、
次の座標変換式が成立する。なお空間座標系のX−Z平
面の座標値を[xgk、Z9□]、測定座標系の座標値
を(Xtnk、Zffik>とする。
ここで、レーザビーム2.2゛の光点7.7°の空間座
標系の座標値は、前記の弐(9)〜式0匂により算出で
き、かつ測定座標系の座標値は位置検出測定器6.6゛
の測定値を式(3)と式(4)により算出できので、弐
〇刃にこれらの座標値を代入し、演算することにより各
測定断面における座標変換式の回転角φ3および平行移
動成分X ck−、Y ckが算出できる。
標系の座標値は、前記の弐(9)〜式0匂により算出で
き、かつ測定座標系の座標値は位置検出測定器6.6゛
の測定値を式(3)と式(4)により算出できので、弐
〇刃にこれらの座標値を代入し、演算することにより各
測定断面における座標変換式の回転角φ3および平行移
動成分X ck−、Y ckが算出できる。
0
離長さを積算記録するためのもので、変位測定器10の
対象とする測定点17を有する浮上コイルの形状の凹凸
を検出対象とした実施例であり、このほか直接手動で行
う方法、あるいは回転輪を有する測距器を使用すること
も可能で、いずれの方法においても空間座標系における
Y軸の座標値を入力することに通しる。
対象とする測定点17を有する浮上コイルの形状の凹凸
を検出対象とした実施例であり、このほか直接手動で行
う方法、あるいは回転輪を有する測距器を使用すること
も可能で、いずれの方法においても空間座標系における
Y軸の座標値を入力することに通しる。
内空断面形状19の狂い測定は、以下の手順で行われる
。
。
■ 測定区間の終点外に投光装置1を設置する。
■ 測定区間の始点に計測車5を置く。
■ 投光装置1のレーザ光源3.3゛と図示していない
電源とを接続し、該レーザ光源3.3°を作動させる。
電源とを接続し、該レーザ光源3.3°を作動させる。
■ 投光装置1の架台4に設けられた回転調整部により
レーザ光源3.3′から発光したレーザビーム2.2°
を対向する計測車5の位置検出測定器6.6゛の中央付
近に位置せしめる。
レーザ光源3.3′から発光したレーザビーム2.2°
を対向する計測車5の位置検出測定器6.6゛の中央付
近に位置せしめる。
■ 計測車5と図に示されてない電源とを接続し搭載さ
れている変位測定器8.9.10.11、位置検出測定
器6.6″および演算記録器12を作動せしめる。
れている変位測定器8.9.10.11、位置検出測定
器6.6″および演算記録器12を作動せしめる。
■ 測定区間の始点における各測定値を収録する■ 測
定区間の始点から終点に向けて計測車5を移動せしめる
。この際、第8図に示した判定部29により自動的に所
定の浮上コイルの凹凸位置に対応した測定断面で各測定
値を収録する。
定区間の始点から終点に向けて計測車5を移動せしめる
。この際、第8図に示した判定部29により自動的に所
定の浮上コイルの凹凸位置に対応した測定断面で各測定
値を収録する。
■ 測定区間の終点に至った際に計測車5の移動並びに
各測定値の収録を中止する。
各測定値の収録を中止する。
■ 弐(1)、式(2)により位置検出測定器6.6′
からAD変換部26を介した出力電圧より光点7.7°
の変位量を算出する。
からAD変換部26を介した出力電圧より光点7.7°
の変位量を算出する。
[相] 式(3)、式(4)により各測定器のAI)変
換値より測定座標系の座標値を算出する。
換値より測定座標系の座標値を算出する。
0 式(7)、弐(8)と測定区間の始点における測定
点15.17.18の両座種糸の関係を用いて、式(7
1と弐(8ンの未知数θ、Xc、Zcを求めたのち、光
点7.7”の測定座標系の座標値を空間座標系の座標値
に変換する。
点15.17.18の両座種糸の関係を用いて、式(7
1と弐(8ンの未知数θ、Xc、Zcを求めたのち、光
点7.7”の測定座標系の座標値を空間座標系の座標値
に変換する。
3
−−−・−04)
ただし、
X、=測定区間の始点におけるX軸の座標値Xk :測
定断面KにおけるX軸の座標値X7 :測定区間の終点
におけるX軸の座標値Z、:測定区間の始点におけるZ
軸の座標値Zk :測定断面KにおけるZ軸の座標値Z
7 :測定区間の終点におけるZ軸の座標値Y、:測定
区間の始点におL−するY軸の座標値Y5 :測定断面
KにおけるY軸の座標値Y、:lll定区間の終点にお
けるY軸の座標値また、測定区間が200mを越える場
合、レーザビーム2,2°の揺らぎの影響が大きくなる
ため、第9図に示すように測定区間を区間Aと区間Bに
一部重複させて設定し、各々の区間番こ対して測定を行
った後、各区間の空間座標系での座標値の連結を行うこ
とが得策である。
定断面KにおけるX軸の座標値X7 :測定区間の終点
におけるX軸の座標値Z、:測定区間の始点におけるZ
軸の座標値Zk :測定断面KにおけるZ軸の座標値Z
7 :測定区間の終点におけるZ軸の座標値Y、:測定
区間の始点におL−するY軸の座標値Y5 :測定断面
KにおけるY軸の座標値Y、:lll定区間の終点にお
けるY軸の座標値また、測定区間が200mを越える場
合、レーザビーム2,2°の揺らぎの影響が大きくなる
ため、第9図に示すように測定区間を区間Aと区間Bに
一部重複させて設定し、各々の区間番こ対して測定を行
った後、各区間の空間座標系での座標値の連結を行うこ
とが得策である。
[相] 同様に測定区間の終点にお1.する光点7.7
の空間座標系での座標値を算出する。
の空間座標系での座標値を算出する。
[相] 式(9)〜式aノにより各測定断面における光
点7.7゛の空間座標系での座標値を算出する。
点7.7゛の空間座標系での座標値を算出する。
■ 光点7.7゛の両座種糸での座標値を用い、式03
)の未知数φK 、XcK、 ZcKを求めたのち、各
測定点の空間座標系での座標値を式(131を用いて測
定座標系の座標値より変換する。
)の未知数φK 、XcK、 ZcKを求めたのち、各
測定点の空間座標系での座標値を式(131を用いて測
定座標系の座標値より変換する。
以上において測定区間の任意の測定断面における内空断
面形状19を規定する測定点I5.16.17.18の
各座標値はこの測定区間をカバする3次元の空間座標で
一義的に示すことができる。しかし従来より狂いを論議
するー・船釣な方法として、測定区間の始点および終点
においては狂いがないものとして考察されるので、座標
変換により算出した空間座標系の座標値から狂い量を算
出することが必要であり、次の式(14)と弐O5+は
、測定点15の空間座標値を狂い里に変換する式である
。なお以後の説明においては測定点15に関する演算を
代表例として説明する。
面形状19を規定する測定点I5.16.17.18の
各座標値はこの測定区間をカバする3次元の空間座標で
一義的に示すことができる。しかし従来より狂いを論議
するー・船釣な方法として、測定区間の始点および終点
においては狂いがないものとして考察されるので、座標
変換により算出した空間座標系の座標値から狂い量を算
出することが必要であり、次の式(14)と弐O5+は
、測定点15の空間座標値を狂い里に変換する式である
。なお以後の説明においては測定点15に関する演算を
代表例として説明する。
4
この連結の方法の1つとして、相関直線を用いる方法を
以下に説明する。
以下に説明する。
区間Aにおける空間座標系を区間Bまで延長した場合に
おいて、区間Aと区間Bの重複区間で得られた2組のデ
ータ列の相関直線を求め、この相関直線の延長上へ区間
Bのデータ列を変換する。
おいて、区間Aと区間Bの重複区間で得られた2組のデ
ータ列の相関直線を求め、この相関直線の延長上へ区間
Bのデータ列を変換する。
さらに、第10図に示すように重複区間の2組のデータ
列に逆比例の重み付けを行って足し合わせる。
列に逆比例の重み付けを行って足し合わせる。
一方、昼間測定等の測定条件においては、レザビーム2
.2゛の揺らぎが無視できないが、同一測定区間を逆方
向、すなわち投光装置1を従来の始点外に設置し、計測
車5を従来の終点側から従来の始点側へと逆に走行セし
めて収録し、第10図に示したように逆比例の重みイ」
Uによりデータ列の平均化を行うことにより揺らぎの影
響は軽減できる。
.2゛の揺らぎが無視できないが、同一測定区間を逆方
向、すなわち投光装置1を従来の始点外に設置し、計測
車5を従来の終点側から従来の始点側へと逆に走行セし
めて収録し、第10図に示したように逆比例の重みイ」
Uによりデータ列の平均化を行うことにより揺らぎの影
響は軽減できる。
[発明の効果コ
以上述べたように、本発明によれば測定区間の終点外か
ら始点に向けて2本のレーザビーム2、2′を渡すとと
もに、該測定区間をカバーする3次元の空間座標系を定
め、かつ計測車5を測定区間の始点から終点まで移動さ
せながら各測定新面で測定した各測定点の測定値を計測
車5に固定した測定座標系の座標値として変換し、さら
にこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値に
幾何数学の方法の一つである座標変換により変換するこ
とにより測定区間の内空断面の形状を1つの座標系で表
すことができ、さらにこの座標値より各測定点に関する
狂い量は容易に算出できる。
ら始点に向けて2本のレーザビーム2、2′を渡すとと
もに、該測定区間をカバーする3次元の空間座標系を定
め、かつ計測車5を測定区間の始点から終点まで移動さ
せながら各測定新面で測定した各測定点の測定値を計測
車5に固定した測定座標系の座標値として変換し、さら
にこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値に
幾何数学の方法の一つである座標変換により変換するこ
とにより測定区間の内空断面の形状を1つの座標系で表
すことができ、さらにこの座標値より各測定点に関する
狂い量は容易に算出できる。
また、本発明によれば、各測定点の設定は測定座標系に
おいてその座標値が式(3)と式(4)により算出可能
であれば良いことであり、言い換えれば計測車5に固定
され、その測定原点に変動がなければ良いことでもあり
、測定区間の内空断面形状19のいずれにも各測定点を
設定できる。
おいてその座標値が式(3)と式(4)により算出可能
であれば良いことであり、言い換えれば計測車5に固定
され、その測定原点に変動がなければ良いことでもあり
、測定区間の内空断面形状19のいずれにも各測定点を
設定できる。
したがって、本発明による内空断面形状狂い測定法及び
その測定法を用いた測定装置によれば、浮上式鉄道にお
けるガイドウェイの内空断面形状の狂い測定に限らず、
鉄道線路における軌道狂い7 録器12のブロソクダイヤグラム、第9図は、長大測定
区間における重複測定法を示す概念図、第10図は、デ
ータ列の結合および平均化における重み付けの概念図で
ある。
その測定法を用いた測定装置によれば、浮上式鉄道にお
けるガイドウェイの内空断面形状の狂い測定に限らず、
鉄道線路における軌道狂い7 録器12のブロソクダイヤグラム、第9図は、長大測定
区間における重複測定法を示す概念図、第10図は、デ
ータ列の結合および平均化における重み付けの概念図で
ある。
1− 投光装置、
2.2’ −レーザビーム、
3.3’−レーザ光源、
4− 架台、
5− 計測車、
6.6° −位置検出測定器、
7.7° −光点、
a、9.to、 1t −変位測定器、12
演算記録器、 13− 台枠、 14− 車輪、 15.16.17.18− 測定点、19− 内空断
面形状、 2〇 −素子膜、 21 ガラス板1 、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の変
状等の測定に応用可能であり、その用途は幅広いもので
ある。
演算記録器、 13− 台枠、 14− 車輪、 15.16.17.18− 測定点、19− 内空断
面形状、 2〇 −素子膜、 21 ガラス板1 、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の変
状等の測定に応用可能であり、その用途は幅広いもので
ある。
第1図は、本発明に基づく測定法を用いた測定装置の概
要を示した平面図(上図〉と側面図(下図〉、第2図は
、本発明による計測車5を測定対象とする浮上式鉄道の
U型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の正面図、
第3図は、計測車5に装着される位置検出測定器6の詳
細図、第4図は、計測車5に固定された測定座標系にお
ける各座標値と各AD変換値との関係を示すもの、第5
図は、測定区間の始点における空間座標系におけるレー
ザビーム2.2゛の光点7.7゛の座標値を決定する1
つの実施例を示すもの、第6図は、測定区間の空間をカ
バーする3次元の空間座標系を示す概念図、第7図は、
任意の測定断面において収録された測定座標系の座標値
から空間座標系の座標値に座標変換する際の両座種糸の
関係を示すもの、第8図は、計測車5に搭載される演算
部シリコン層、 24 電極、 増幅回路、 AD変換部、 演算部、 記録部、 判定部 B
要を示した平面図(上図〉と側面図(下図〉、第2図は
、本発明による計測車5を測定対象とする浮上式鉄道の
U型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の正面図、
第3図は、計測車5に装着される位置検出測定器6の詳
細図、第4図は、計測車5に固定された測定座標系にお
ける各座標値と各AD変換値との関係を示すもの、第5
図は、測定区間の始点における空間座標系におけるレー
ザビーム2.2゛の光点7.7゛の座標値を決定する1
つの実施例を示すもの、第6図は、測定区間の空間をカ
バーする3次元の空間座標系を示す概念図、第7図は、
任意の測定断面において収録された測定座標系の座標値
から空間座標系の座標値に座標変換する際の両座種糸の
関係を示すもの、第8図は、計測車5に搭載される演算
部シリコン層、 24 電極、 増幅回路、 AD変換部、 演算部、 記録部、 判定部 B
Claims (2)
- (1)一続きの内空断面形状を有する狂い測定区間の内
空において、その測定区間の終点外から始点外まで2本
のレーザビームを渡すと共に、測定区間の空間を3次元
の空間座標系でカバーすることにより、測定区間内の任
意の測定断面における前記2本のレーザビームの光点の
それぞれの空間座標系での座標値を定め、 かつ測定区間内の任意の測定断面における任意の測定点
の位置を計測する変位測定器を搭載するとともに2本の
レーザビームを受光してその位置をそれぞれ検出すべく
構成された計測車に測定座標系を固定することにより、
任意の測定断面における各測定点の座標値および2本の
レーザビームの光点の座標値を該測定座標系で定め、 さらに2本のレーザビームの光点の測定座標系と空間座
標系とで表される座標値相互の関係より測定座標系と空
間座標系との間の座標変換式の係数を算出して測定座標
系で定められた各測定点の座標値を空間座標系の座標値
に変換し、この各測定断面における測定点の空間座標系
の座標値を基準の空間座標系の座標値と対比することに
より狂い量を測定することを特徴とする内空断面形状狂
い測定法。 - (2)一続きの内空断面形状を有する狂い測定区間の内
空において、その測定区間の終点外に設置され、かつ2
本のレーザビームを始点側に向けて投光可能に構成され
る投光装置、 および、始点より終点に向けて移動測定が可能で、かつ
任意の測定断面内における任意の測定点の位置を測定す
る変位測定器と前記2本のレーザビームの光点の位置を
検出する位置検出測定器ならびに変位測定器と位置検出
測定器の各出力値を測定座標系の座標値に変換してさら
に空間座標系の座標値等の出力値に変換し記録する演算
記録器を搭載した計測車、 により構成したことを特徴とする内空断面形状狂い測定
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1206716A JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1206716A JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0371004A true JPH0371004A (ja) | 1991-03-26 |
JPH0726819B2 JPH0726819B2 (ja) | 1995-03-29 |
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ID=16527928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1206716A Expired - Fee Related JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0726819B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106247984A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-21 | 陕西理工大学 | 一种求解垂直投影时轴截面牙形遮挡量的计算方法 |
JP2021068205A (ja) * | 2019-10-24 | 2021-04-30 | ピクシーダストテクノロジーズ株式会社 | 情報処理装置、方法およびプログラム |
CN113932716A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-01-14 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种大型电机线圈检测装置及检测方法 |
CN114910043A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-16 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种航空发动机异型尾喷管出口截面面积测量方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59214704A (ja) * | 1983-05-21 | 1984-12-04 | Mc Kk | レ−ザ−を用いた自動測量装置 |
JPS62291505A (ja) * | 1986-06-10 | 1987-12-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 容器の内面形状測定方法 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP1206716A patent/JPH0726819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0726819B2 (ja) | 1995-03-29 |
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