JPH05644B2 - - Google Patents

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JPH05644B2
JPH05644B2 JP61303247A JP30324786A JPH05644B2 JP H05644 B2 JPH05644 B2 JP H05644B2 JP 61303247 A JP61303247 A JP 61303247A JP 30324786 A JP30324786 A JP 30324786A JP H05644 B2 JPH05644 B2 JP H05644B2
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JP
Japan
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road surface
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JP61303247A
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English (en)
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JPS63154911A (ja
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Kazuya Honma
Hirotsugu Nogi
Koichi Yamada
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Priority to US07/107,992 priority patent/US4878754A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路面計測装置に係り、とくにスポツ
ト光を出力し受信する光送受信部を備えた路面計
測装置に関する。
〔従来の技術〕
光方式の路面計測装置においては、光センサ部
にて検知された路面の高さに係る信号を所定のし
きい値で検出され、これを予め定めた方式で演算
処理し路面凹凸情報として記録し若しくは表示す
るという方式のものが一般に多く採用されてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来例においては、路面の
色や傾き、或いは路面のぬれ工合若しくは砂の有
無等によつてスポツト光の反射の割合が異なり、
これがため、光センサ部での受光量に著しい変化
が生じ、場合によつては受光量が不足してスポツ
ト光を見失う等の欠点が生じていた。
一方、かかる不都合を改善するため、近時にお
いては、例えば特開昭60−253811号公報にて開示
された如きもの、即ち測定感度低下等を補うため
増幅率を変化させて当該増幅器の出力レベルを設
定値に保持させ、これによつて反射して受信され
る入射光量の不足を補うという手法のものが開発
されている。
しかしながら、この種の単一の増幅器による増
幅率の可変設定にあつては、その応答速度が一般
に遅い。このため、この特開昭60−253811号公報
に係るものは、距離測定の対象物(反射面)から
の光量変化が短時間に大きく変化するもの(反射
面の凹凸のはげしいもの)には追従しにくい場合
が生じ、増幅率を変化させている間に反射受信さ
れる入射光量が変化するものに対しては全く適用
し得ないという不都合が生じていた。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、少ない受光量の反射光であつてもこれを充分
に捉えることができ、これにより比較的測定条件
の悪く凹凸の変化のはげしい路面であつても、そ
の凹凸情報を迅速にしかも確実に検出することの
できる路面計測装置を提供することを、その目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明では、路面の測定箇所をスポツト照射す
る光信号送信部と、このスポツト照射された路面
の計測位置を検知する光センサ部と、この光セン
サ部で検知される路面からの反射光量の変化を捕
捉し所定の演算を行つて路面凹凸情報として出力
する信号処理部とを備えている。信号処理部は、
光センサ部で検知される反射光量にかかる信号情
報を入力する並列接続された増幅率の異なる少な
くとも二つの増幅器と、この各増幅器の出力に基
づいて所定の演算を行い反射光量にかかる最適デ
ータを出力するデータ評定選定回路と、このデー
タ評定選定回路からの出力に基づいて所定の演算
を行い路面凹凸情報を出力する演算回路とを備え
た構成としている。そして、データ評定選定回路
が、光センサ部で検知される反射光量の大小を判
定する光量判定機能と、反射光量が多い場合は増
幅率の小さい増幅器の出力を選定すると共に反射
光量が少ない場合は増幅率の大きい増幅器の出力
を選定し最適データとして出力するデータ選定出
力機能と、二つの増幅器の出力が何れも信頼し得
る程度のレベルのものである場合は当該二つの増
幅器出力の平均値を最適データとして出力するデ
ータ演算出力機能とを備えている、という構成を
採つている。これによつて前述した目的を達成し
ようとするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第9図
に基づいて説明する。
この第1図ないし第9図に示す実施例は、路面
の測定箇所をスポツト照射する光信号送信部1A
と、このスポツト照射された路面の計測位置を検
知する光センサ部1Bと、この光センサ部1Bの
出力に基づいて所定の演算を行いこれを路面凹凸
情報として出力する信号処理部2とを備えてい
る。信号処理部2は、光センサ部1Bの出力を入
力する並列接続された少なくとも二つの増幅率の
異なる増幅器30,40と、この各増幅器30,
40の出力に基づいて最適データを演算もしくは
選定し出力するデータ評価選定回路50と、この
データ評価選定回路50からの出力に基づいて所
定の演算を行い路面凹凸情報を出力する演算回路
51とを備えている。
ここで、データ評定選定回路は、光センサ部1
Bで検知される反射光量の大小を判定する光量判
定機能と、反射光量が多い場合は増幅率の小さい
増幅器の出力を選定すると共に反射光量が少ない
場合は増幅率の大きい増幅器の出力を選定し最適
データとして出力するデータ選定出力機能と、二
つの増幅器30,40の出力が何れも信頼し得る
程度のレベルのものである場合は当該二つの増幅
器出力の平均値を最適データとして出力するデー
タ演算出力機能とを備えていること。
これを更に詳述すると、第1図において、符号
1は信号送受信部としてのレーザ光送受信部を示
し、符号2は信号処理部を示す。
レーザ光送受信部1は、光信号送信部1Aと光
センサ部1Bとにより構成されている。この内、
光信号送信部1Aは半導体レーザ素子10と、こ
の半導体レーザ素子10を駆動するレーザ駆動回
路11と、半導体レーザ素子10から出力される
レーザ光を集束するレンズ部12と、このレンズ
部12及び半導体レーザ素子10を一体的に支持
する支持部材13とにより構成されている。この
ため、レーザ駆動回路11が作動すると、レンズ
部12の作用によつてスポツト状に集束されたレ
ーザ光が、その光軸TR(平行光線)を路面Aに
対して略垂直の状態で出力され、当該路面の計測
点を照射し得るようになつている。
また、レーザ光送受信部1の光センサ部1B
は、カメラ部5Aとイメージセンサ駆動回路5B
とにより構成されている。この内、カメラ部5A
は、路面A側から、干渉フイルタ16、集光レン
ズ17及び一次元CCDセンサ18の順で装備さ
れている。この内、一次元CCDセンサ18にイ
メージセンサ駆動回路5Bが併設されている。
一次元CCDセンサ18の出力側には、信号処
理部2が設けられている。また、この光センサ部
1Bの受光軸REは、基準とする高さの路面A上
においては、前述した送信光軸TRに対してθの
角度で交わるように配設されている。この場合、
路面A上のレーザスポツトは、一次元CCDセン
サ18上では、例えば第3図の如き受光の分布で
捕捉されている。
そして、かかる一連の動作は、第9図に示すよ
うに測定点における路面上を所定の搬送手段によ
つて光信号送受信部1が移動する間、所定のタイ
ミングで繰り返されるようになつている。
信号処理部2は、具体的には、第2図に示すよ
うに一次元CCDセンサ18の出力段に並列接続
された増幅率の異なる二つの増幅器30,40
と、一方の増幅器30に順次接続されたアナログ
−デジタル変換器(以下、「A/D変換器」とい
う)31及びラインバツフア32と、同様に他方
の増幅器40に順次接続されたA/D変換器41
及びラインバツフア42と、この各ラインバツフ
ア32及び42の出力を入力するとともに、いづ
れか一方のデータを最適データとして出力するデ
ータ評価選択回路50と、このデータ評価選択回
路50の出力を入力して演算処理し、路面の凹凸
情報を出力する演算回路51とにより構成されて
いる。
ここで、前述した二つの増幅器30,40の
内、一方の増幅器30の方が増幅率が小さく、他
方の増幅器40の方が増幅率が大きく設定されて
いる。この場合、各増幅器30,40の出力は、
第4図及び第5図に示すようになつている。そし
て、データ評価選択回路50では一定の基準に従
つてこれを評価し、例えば第4図の場合は(1)のデ
ータ、即ち一方の増幅器30からの出力を選択し
て出力し、また、第5図の場合は(2)のデータ、即
ち他方の増幅器40からの出力を選択して出力す
るようになつている。
次に、上記実施例における信号処理系の動作に
ついて説明する。
路面にレーザ光が照射された場合、路面はレー
ザ光を乱反射する。このため、光センサ部1Bか
らみると路面に対するレーザ光の照射部分がスポ
ツト状のレーザ光源の如く観測される。この場
合、基準面A(第1図参照)にレーザ光が照射さ
れると、その点Pを光センサ部1Bの受光軸RE
が通つているため、当該基準面A上にできたレー
ザスポツトの像の中心部は、一次元CCDセンサ
18の中心点Q点に結像する。一方、基準高さか
らH1だけ高くなつた位置の測定路面A′にレーザ
光が照射されると、そのときのレーザスポツトの
像は、その中心点が一次元CCDセンサ18上の
中心部(Q点)からδだけずれた位置に結像す
る。この時のδとhとの関係は、集光レンズ17
の中心をRとすると、 h=δ・/(δ・cosθ+・sinθ) … となる。この式の演算は、前述した第2の演算
部53で行われる。
一方、前述した一次元CCDセンサ18上に受
光されるスポツト光の中心位置の算定に際し、本
実施例では、二つの増幅器30及び40ないし第
1の演算部52に至る一連の回路が作動する。
すなわち、第2図において、まず一方のライン
バツフア32のデータをva〔i〕(i=1,N)と
し、他方のラインバツフア42のデータをvb〔i〕
(i=1,N)とする(但し、Nはイメージセン
サのビツト数)。
次に、va〔i〕(i=1,N)に対してしきい値
Taを定義し、va〔i〕≧Taを満足する一連のデー
タ集合群にノイズ除去及び統合処理を加えてブロ
ツクを検出する(第6図及び第7図S201参照)。
検出されたブロツクが1個の場合(S203)、直
ちにvaのブロツクの中心位置を算出し(S204)、
続いて高さh(式)の演算に移行する。
ステツプS202にて検出されたブロツクが1個
でない場合、vb〔i〕=(i=1,N)に対してし
きい値Tbを定義し、vb≧Tbを満足する一連のデ
ータ集合群にノイズ除去及び統合処理を加えてブ
ロツクを検出する(S205)。
ここで検出されたブロツクが1個の場合
(S207)、直ちにvbのブロツクの中心位置を算出
し(S208)、続いて高さh(式)の演算に移行
する。
ステツプS201及びS205で答えが得られないも
のについては、va,vbの各ブロツクの個数及びそ
の形状から適当なブロツクを決定しその中心位置
を算出する(S209〜S213)。
このため、比較的高精度に受光スポツトの中心
位置が特定されるようになつている。
第8図は、受光スポツトを特定する場合の他の
方式を示すものである。
この第8図の方式は、va及びvbの両方のデータ
に対して、光量が飽和しない範囲で且つ十分あ
り、ノイズの影響等がないかを評価し、va,vb
も信頼できるデータであれば両方の平均値を出力
し、どちらか一方の信頼性が高ければそちらの方
の結果を出力するようにしたものである。
この第8図の手法においても、受光スポツトの
中心位置を高精度に特定することができる。
このように、第7図及び第8図のいづれの手法
を用いても、一次元CCDセンサ18にて受光さ
れるスポツト光の中心位置を高精度に算定するこ
とができ、これがため、その中心位置からの位置
づれ及びこれに対応する路面の凹凸を高精度に演
算し記録することができるという利点がある。
なお、上記第1図の実施例において、A/D変
換器を2個使用する場合を例示したが、増幅器3
0及び40の各出力段にアナログ・メモリとアナ
ログ・マルチプレクサを付加すると、1個のA/
D変換器により同一の動作をなし得ることができ
る。
〔発明の効果〕
本発明は、以上のように構成され機能するの
で、これによると、路面からの反射光量の大小に
よつてその都度増幅率を変えるという煩わしさが
排除されるので、受光される路面の凹凸データを
迅速に処理することが可能となり、従つて測定条
件の悪い路面であつても、当該路面の凹凸の変化
を高速度に測定することが可能となり、特に、光
センサ部で検知される反射光量の大小を判定する
光量判定機能と、反射光量が多い場合は増幅率の
小さい増幅器の出力を選定すると共に反射光量が
少ない場合は増幅率の大きい増幅器の出力を選定
し最適データとして出力するデータ選定出力機能
と、前記二つの増幅器の出力が何れも信頼し得る
程度のレベルのものである場合は当該二つの増幅
器出力の平均値を最適データとして出力するデー
タ演算出力機能とを備えたデータ評定選定回路を
装備したので、路面の凹凸データを高精度で迅速
且つ確実に捕捉することができ、これがため、路
面の凹凸測定時における作業能率を著しく向上さ
せることができるという従来にない優れた路面計
測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図は第1図における信号処理部を示す詳細ブロツ
ク図、第3図は第1図の一次元CCDセンサに受
光されるスポツト光のパターンを示す説明図、第
4図1,2ないし第5図1,2は各々増幅率の異
なる増幅器により増幅された受光パターンを示す
説明図、第6図はデータ評価選択回路における動
作例の一部を示す説明図、第7図は受光されるス
ポツト光の中心点算出方法の一例を示すフローチ
ヤート、第8図は他の手法によるスポツト光の中
心点の算出方法の一例を示すフローチヤート、第
9図は測定地点における光送信部のオン・オフの
状況を示す説明図である。 1A…光信号送信部、1B…光センサ部、3
0,40…増幅器、50…データ評価選定回路、
51…演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 路面の測定箇所をスポツト照射する光信号送
    信部と、このスポツト照射された路面の計測位置
    を検知する光センサ部と、この光センサ部で検知
    される路面からの反射光量の変化を捕捉し所定の
    演算を行つて路面凹凸情報として出力する信号処
    理部とを備えた路面計測装置において、 前記信号処理部が、前記光センサ部で検知され
    る反射光量にかかる信号情報を入力する並列接続
    された増幅率の異なる少なくとも二つの増幅器
    と、この各増幅器の出力に基づいて所定の演算を
    行い前記反射光量にかかる最適データを出力する
    データ評定選定回路と、このデータ評定選定回路
    からの出力に基づいて所定の演算を行い路面凹凸
    情報を出力する演算回路とを備えた構成とし、 前記データ評定選定回路が、前記光センサ部で
    検知される反射光量の大小を判定する光量判定機
    能と、反射光量が多い場合は増幅率の小さい増幅
    器の出力を選定すると共に反射光量が少ない場合
    は増幅率の大きい増幅器の出力を選定し最適デー
    タとして出力するデータ選定出力機能と、前記二
    つの増幅器の出力が何れも信頼し得る程度のレベ
    ルのものである場合は当該二つの増幅器出力の平
    均値を最適データとして出力するデータ演算出力
    機能とを備えていることを特徴とした路面計測装
    置。
JP30324786A 1986-10-16 1986-12-19 路面計測装置 Granted JPS63154911A (ja)

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US07/107,992 US4878754A (en) 1986-10-16 1987-10-14 Method of and apparatus for measuring irregularities of road surface

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JPS63154911A JPS63154911A (ja) 1988-06-28
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