JPH07154909A - 架空電線の線下物体距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 架空電線の下にある物体と電線の距離をリア
ルタイムで精度良く測定する。 【構成】 架空地線から懸架されてこれに沿って走行す
る自走機に、光学的手段で距離測定するレ−ザ測距装置
を搭載する。パルスレ−ザ光を対象物に当てて反射光が
帰ってくるまでの時間により距離を求める。スキャンミ
ラ−を用いて、レ−ザ測距装置のビ−ムを鉛直下方を中
心にして揺動させる。揺動範囲にある電線や線下物体ま
での距離が、揺動角の関数として求められる。電線と、
線下物体のなす角と距離から電線と線下物体の距離が計
算できる。測定時間、計算時間が短いので、リアルタイ
ムで距離測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、架空送電線や架空配
電線と、線下物体との距離を測定する方法に関する。架
空電線と線下物体との距離を測定し、架空電線保守とそ
のデ−タ処理を可能にする。

【０００２】

【従来の技術】架空電線と線下物体の距離を測定するこ
とは、架空電線の保守のために必要である。線下物体と
いうのは、建物、橋梁、樹木、自動車などさまざまであ
る。架空電線の近くで工事をする場合に、建設機械が架
空電線に接触しないようにするためにも、架空電線と機
械の距離を監視することが望ましい。

【０００３】従来、架空電線と線下物体の距離の測定
は、 航空機からの写真撮影によって測定する方法 架空地線を自走する自走機からテレビカメラによって
測定する方法 架空地線を自走する自走機から超音波距離センサによ
って測定する方法 などがある。

【０００４】は飛行機に乗ったカメラマンが地上の架
空電線と線下物体を写真に撮り、視点の異なる複数の写
真からデ−タを解析して、電線と物体の距離を計算す
る。計算の量は多い。飛行機から写真を撮るので色々な
方向から撮影できる。写真は二次元情報であるが解析に
よって三次元情報を得ることができる。

【０００５】は架空地線を自走する自走機からテレビ
カメラで電線、物体を観察する方法である。カメラの位
置が動くのでいくつもの画像を得ることができる。画像
処理により特徴点抽出などをして、物体と電線を区別
し、これらの輪郭線の三次元的な座標を求める。光学的
な手段によるので位置に関する分解能が良い。しかし計
算量は多い。

【０００６】は架空地線を自走する自走機から超音波
を線、物体に向けて発射し反射してきた超音波を受信
し、往復の時間から自走機と対象の距離を計算できる。
これと超音波の方向から線、物体の距離を求める。架空
地線から懸架される自走機がある。これから超音波を発
射し電線や線下物体で反射させる。反射波を受波し往復
時間を計る。これから自走機と電線との距離Ｌ₁ 、自走
機と線下物体の距離Ｌ₂が分かる。鉛直線と電線とのな
す角θ₁ 、鉛直線と物体のなす角θ₂ は、超音波発信機
の方向から分かる。電線と線下物体の距離Ｌは余弦定理
より、

【０００７】 Ｌ＝Ｌ₁ ² ＋Ｌ₂ ² −２Ｌ₁ Ｌ₂ ｃｏｓ（θ₂ −θ₁ ） （１）

【０００８】によって計算する。計算量が極めて少な
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】の航空機による測量
は飛行機で写真撮影するので費用の掛かる方法である。
利用しにくい。また写真の解析により三次元座標を求め
るのであるが、計算が膨大であるために時間が掛かり過
ぎる。即時に距離を求めることができない。測量結果が
でるまでに日月を要する。

【００１０】のテレビカメラを搭載した自走機を走ら
せる方法は、画像処理を行い、電線、物体の特徴点を抽
出し物体、電線の同定を行い、異なる画面での同一点の
座標から各点の三次元座標を求める。計算時間が掛か
り、大がかりな装置になる。即時に計算ができない。リ
アルタイムの処理ができない。このような難点がある。 は光学的手段でないだけに空間分解能が悪い。超音波
の広がりが光よりずっと広い。細い樹木などの場合は測
定できない。電線と物体が自走機から見て同一方向にあ
り重なって見える場合は、反射波を区別できないから、
距離測定できない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】架空地線を走行する自走
機から、レ−ザビ−ムを発射し対象物に当て反射光を検
知する。往復の時間から自走機と対象物との距離を求め
る。ビ−ムを軸まわりに揺動させる。これにより、自走
機の下方のある幅を持つ領域にある対象物との距離が分
かる。鉛直線となす角度はレ−ザビ−ムの方向から分か
る。さらに自走機が架空地線をゆっくりと走るので、線
に沿って存在する任意の対象物までの距離測定が可能で
ある。

【００１２】レ−ザはパルスレ−ザを用いる。発射時
と、受信時の時刻を明確にしなければならないからであ
る。レ−ザであるので指向性が強く空間分解能が良い。
ビ−ムを軸周りに揺動させるには、水平軸の周りに揺動
するミラ−を用いる。さらに、送信光（発射光）と、反
射して戻ってきた受信光（反射光）とが同一のレンズ系
を通り同一の受光素子で受光するようにすると、時間測
定精度が増大する。

【００１３】レ−ザビ−ムを当てている領域は同時にテ
レビカメラでモニタするとより好都合である。モニタで
見るので対象物が何であるのかを同定することができ
る。自走機の傾きを測定から分離するために、レ−ザ測
距の部分を、自走機の下に水平軸によって横揺れができ
るように懸架するようにすれば良い。

【００１４】

【作用】図１は本発明の線下物体距離測定方法の概略図
を示す。架空地線１が空中に水平に張られている。自走
機２の車輪３が架空地線２の上に乗っていて、自走機２
を支えている。自走機２の下面にレ−ザ測距儀４を取付
けてある。この点で本発明は新規である。線に沿って走
行する自走機の下にレ−ザ測距儀を設けて距離測定する
というものはこれまでに類例がない。

【００１５】レ−ザのビ−ムを走行方向と直角の面内
で、ある範囲の角度で揺動させる。レ−ザからパルス光
を発射し、電線５、６やその他の対象物（線下物体）７
に当てる。対象物ではさまざまな方向に反射される。ビ
−ムがスキャンするので、この面内でのすべての物体が
測定の対象になる。

【００１６】反射光の極一部がレ−ザ測距儀４に戻る。
戻った光が受光素子によって検出される。光の往復時間
Ｔからその物までの距離がＴｃ／２ｎによって求められ
る。ここでｃは真空中の光速、ｎは空気の屈折率であ
る。

【００１７】レ−ザ測距儀自体は公知であり、地上に設
置されて地上の物体までの距離を測定するのに用いられ
ている。多くの場合は、対象物体に反射鏡を設けてレ−
ザ光を反射している強い反射光が得られるのでＳ／Ｎが
大きい。しかしこれは任意の物体までの距離を測定でき
ないから、反射鏡を使わないものもある。対象からの自
然の反射光を検出する。これは強い光源を用いる必要が
ある。

【００１８】レ−ザビ−ムをスキャンするので、架空地
線に直行する面内にある多くの対象物までの距離を短時
間で測定することができる。鉛直下方ＧＨに対する斜角
θは、ビ−ムのスキャン角であるので予め分かる。スキ
ャン角θの関数として連続分布する対象物までの距離Ｌ
（θ）が求められる。目的は電線５、６と、他の対象物
７（線下物体）との距離を求めることである。レ−ザ測
距儀と、電線５、線下物体７までの距離をＬ₁ 、Ｌ₂ と
する。電線と線下物体の距離Ｌは余弦定理により求ま
る。

【００１９】 Ｌ＝Ｌ₁ ² ＋Ｌ₂ ² −２Ｌ₁ Ｌ₂ ｃｏｓ（θ₂ −θ₁ ） （２）

【００２０】これは超音波を使う測定において説明した
ものと同じである。説明の便宜のために座標を決める。
架空地線の延びる方向をＸ軸、高さ方向をＺ軸、走行方
向に直角な方向をＹ軸とする。前記のビ−ムスキャンは
ＹＺ面内でなされる。揺動角に含まれる範囲のＹＺ面内
の物体の測定が一時になされる。

【００２１】自走機がＸ方向に走るのでＸ方向に同じ測
定が繰り返される。結局、自走機２が動く範囲の地上物
体の距離測定がなされる。どのような線下物体と電線と
の距離も求めることができる。空間分解能が高いので、
電線と他の物体が重なるという確率が小さくなる。超音
波の場合とこの点で著しく異なる。またあるＸ位置で、
電線と物体がビ−ム視線上に重なったとしても、Ｘ位置
を変えて同じ物体を距離測定するから電線との距離を正
確に求め得る。異なるＸ位置での測定は、色々な方法が
あり得る。

【００２２】 あるサンプリング間隔を決めてその点
に自走機を一旦停止させる。停止させた状態で、ＹＺ面
内にビ−ムをスキャンさせて、ＹＺ面の物体の距離測定
をする。図２でこのような物を示す。ａ地点で自走機を
通りＹＺ面に平行な面と電線や他の物体との交点群が角
度、距離の測定対象になる。レ−ザ測距儀は、ａ地点で
電線５の一点ａ_c 点と、線下物体７の点ａ_w 点を測定し
ている。これらの点の鉛直とのなす角度θ^a _c 、θ^a
_w 、距離Ｌ^a _c 、Ｌ^a _w が測定される。この他にも電線
６やその他の物体のＹＺ面との交点群が測定されるがこ
こでは図示していない。さらに自走機を動かしサンプリ
ング間隔Ｓだけ進ませる。ｂ地点で同様の測定をする。
線下物体８のｂ_w 点、電線５のｂ_c 点が測定対象にな
る。

【００２３】 デ−タ入力の速度が速ければ、一回の
スキャンを瞬時にすることができる。あえて自走機を停
車させる必要がない。そこでゆっくりと走行させなが
ら、あるサンプリング間隔Ｓ毎に、電線、線下物体の方
向、距離の測定をする。と得られる結果は同じであ
る。 自走機を一定速度で走行させ、スキャンは常時行な
う。常時デ−タが蓄積されてゆく。

【００２４】このような方法は、デ−タ蓄積の速さ、計
算の速さなど、レ−ザ測距装置の能力と、測定目的など
に応じて適当に決定される。いずれの場合でも、自走機
の位置（Ｘ座標）が対象物の位置を決めるパラメ−タに
なるので、基準位置からの走行距離を検出するセンサが
必要である。基準位置からの移動距離は、車輪の回転数
を積算することにより求めることができる。

【００２５】

【実施例】図１、図２に示すような、架空電線の線下物
体距離測定装置を製作した。この自走機は、架空地線１
を自在に走行することができる。自走機２はその下にレ
−ザ測距儀４を持ち、パルスレ−ザ光を下方に向けて発
射し、物体から反射してきた光を受光することができ
る。往復時間を求めてこれから距離を求める。

【００２６】図３は自走機の内部構造を示す概略図であ
る。レ−ザ測距装置１１は、パルス光を発生するレ−
ザ、レ−ザ光を導く光学系、反射光を検出する受光素子
などを備える。レ−ザ光は揺動ミラ−１２によって反射
される。揺動ミラ−１２は水平軸（Ｘ軸）の周りに揺動
できるように支持される。この例では、ミラ−で光路が
９０°曲げられるようになっている。スキャンモ−タ１
３が揺動ミラ−１２を揺動する。揺動角範囲Φは２０°
〜４０°程度である。架空地線の高さにより、適当な揺
動角範囲が異なる。

【００２７】スキャン角度検出センサ１４が、揺動ミラ
−１２の揺動角Θを検出している。−Φ≦Θ≦＋Φの範
囲でΘが変動する。揺動の角周波数をΩとすると、ミラ
−の揺動角Θは、Θ＝ΦｓｉｎΩｔによって表すことが
できる。この角度（揺動角）をスキャン角度検出センサ
１４が常時モニタしている。レ−ザビ−ムの方向は、単
位ベクトル

【００２８】 （０，−ｓｉｎ（ΦｓｉｎΩｔ），−ｃｏｓ（ΦｓｉｎΩｔ）） （３）

【００２９】によって示すことができる。デ−タ処理装
置１５はレ−ザ光の往復時間を求めて、これから対象物
までの斜め距離Ｌを求める。往復時間Ｔは、パルスレ−
ザ光が発射された時刻Ｔ₁ と、反射光が受光Ｔ₂ された
時刻の差（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）である。パルスが発生した時刻
Ｔ₁ は、パルスを発生させる電気回路の信号から分か
る。受光時刻Ｔ₂ は受光器の信号から分かる。これが求
まると、対象物は、レ−ザ測距装置を原点とした座標系
で、

【００３０】 （０、−Ｌｓｉｎ（ΦｓｉｎΩｔ），−Ｌｃｏｓ（ΦｓｉｎΩｔ）） （４）

【００３１】となる。自走機移動距離検出センサ１６は
自走機の架空地線での走行距離を求める。車輪の回転数
Ｒを積算して、架空地線ＤのＸ座標が分かる。鉄塔間に
張ってあるので、Ｘが分かれば、Ｙ、Ｚ座標も分かる。
鉄塔での電線の架設高さが既知であるし、電線は懸垂線
をなすので、鉄塔間での高さＺが分かる。電線に沿って
Ｘ軸をとればＹは常に０である。ある座標系における
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標が分かるので任意の座標系での自走機の
レ−ザ測距儀の座標も計算できる。すると、対象物の三
次元座標は、それに（４）を加えれば求められるので、

【００３２】 （Ｘ、Ｙ−Ｌｓｉｎ（ΦｓｉｎΩｔ），Ｚ−Ｌｃｏｓ（ΦｓｉｎΩｔ））（５）

【００３３】によって表すことができる。Ｌは瞬時に測
定できる。しかし、自走機のＹ、Ｚ座標が分からないこ
ともある。鉄塔の高さが分からない場合などである。実
際にすべての物体についてこのような三次元座標を求め
る必要はない。先に述べたように、電線と他の物体の距
離を求めれば良いのであるからＸ、Ｙ、Ｚ座標が厳密に
分からなくても良い。しかしどの地点で、電線と線下物
体が接近しているのかを明らかにする必要があるので、
電線に沿った距離Ｘは明確でなければならない。

【００３４】レ−ザ測距儀は従来から地上の物体を測定
するのに利用する物で良い。図４は一例を示す。レ−ザ
光源２０はパルス光を出す。これが送信レンズ３０を通
り、スキャンミラ−２４で反射される。スキャンミラ−
２４は、回転軸２５の周りで、−Φ〜＋Φの間を揺動す
る。反射された光は外部に出て、対象物体２６に当た
る。ここで散乱された散乱光２７はさまざまな方向に向
かう。極めて僅かな反射光２８が、スキャンミラ−２４
に戻る。対象物体とミラ−の距離はかなり長いので、ミ
ラ−に戻る光は極僅かである。スキャンミラ−で反射さ
れるとこれは受信レンズ３１を通り光受光器２９に入
る。

【００３５】このように、往復の光は同一のスキャンミ
ラ−で反射されて経路を同一としなければならない。本
発明はこのような配置を採用してもよい。

【００３６】さらに、図５のように、レンズも共通にす
ることができる。レンズは高価な光学部品であり、送信
光、受信光（反射光）に共用できれば、コストを下げる
ことができる。図５では、レ−ザ光源２０の強いパルス
光をプリズム２１、２２によって反射している。これが
送・受信レンズ２３を通って集光される。スキャンミラ
−２４で反射されて、下方に出射する。対象物体２６に
当たり散乱光２７となる。散乱光の一部が同方向を向く
光となる。これがスキャンミラ−に戻り、反射されて送
・受信レンズ２３を逆に通り、光受光器に入る。

【００３７】この例は送信、受信（反射光）の光軸を揃
えて、同じレンズ２３を通過するようにしている。こう
すると高価なレンズをひとつ節減することができる。ま
た装置の体積を小さくして小型化を計ることができる。
また測定において視差が生じない。本発明はもちろん図
５でも図４の構成でも実現できる。

【００３８】以上のものは、レ−ザ光が照射されている
対象物付近を観察しないで、自動的に距離計測するもの
である。レ−ザ光の当たっている部分をモニタした方が
より好都合ということもある。この場合は図６に示すよ
うな配置のものを用いると良い。

【００３９】レ−ザ光源２０は指向性の良い赤外パルス
光を発生する。これがプリズム２１、２２で９０°反射
される。パルス光は送・受信レンズ２３を通り、集光さ
れる。さらにスキャンミラ−２４で反射されて、斜め下
方に投光される。対象物体２６に当たる。ここで反射散
乱される。一部の光がスキャンミラ−２４に戻り反射さ
れる。反射光が先程の送・受信レンズ２３を反対向きに
通過する。これがダイクロイックミラ−（ミラ−Ｍ
ｈ．）３３を通過して光受光器２９に入る。

【００４０】これにより赤外反射波が戻って来た時刻が
分かる。パルスの発生時Ｔ₁ と反射波が戻ってきた時刻
Ｔ₂ が分かるから、距離算出処理部３６が、対象物体ま
での距離を計算する。

【００４１】カメラで観察するための可視光とレ−ザ反
射光を分離するために、レ−ザ光は赤外光を使う。光受
光器２９も赤外用のものを用いる。ミラ−３３がビ−ム
を反射する位置にモニタ用テレビカメラ３４が置いてあ
る。対象物体２６はレ−ザ光を反射するほかに、自然の
太陽光を反射する。この一部が、レ−ザの反射光と同じ
経路をたどりモニタカメラ３４に入る。つまりモニタカ
メラはレ−ザの反射光の経路と同じ経路で対象物体から
来る光を受けることができる。カメラであるので、対象
物体の三次元的な像を観察することができる。

【００４２】物体からの自然光は可視光である。レ−ザ
光は赤外光である。両者の波長が違うので、ミラ−３３
により分離できる。ミラ−は例えば誘電体ミラ−とす
る。可視光を反射し、赤外光は透過する選択性を持つ。
物体の像を反映する可視光はミラ−で反射されてモニタ
カメラ３４に入る。赤外レ−ザ光はミラ−を透過して光
受光器２９に入る。測定用の光を赤外にして、ミラ−３
３での損失を少なくしている。

【００４３】もしも可視光を発するレ−ザを使いこれで
距離測定をするとすれば、ミラ−３３をハ−フミラ−と
しなければならない。この場合レ−ザ反射光の半分がカ
メラの方へ反射されて５０％の損失となる。これを避け
るために、レ−ザは赤外とし、赤外光を通し可視光を反
射する選択性のあるミラ−を使っている。

【００４４】モニタカメラの出力は、記録装置３５に繋
がれる。これは画面に移った二次元画像をそのまま記憶
する。或は２値化画像にして情報量を減らして記録す
る。さらに進んで２値化画像から特徴点抽出し、近似関
数を用いてデ−タ圧縮して記録するようにしてもよい。
スキャンミラ−２４の掃引速度が速い場合は、情報量も
多く、情報処理も迅速にしなければならない。

【００４５】自走機には人が乗っていないので、画像を
直接に肉眼で観察するということができない。しかし、
無線によって画像デ−タを送ることにより地上に入る作
業者が目視観察により、レ−ザ光を当てている部分を観
察することもできる。目視観察をする場合は、スキャン
ミラ−の掃引を遅くする必要がある。

【００４６】画像によるモニタと、レ−ザによる測距を
平行して行なうので接近物の監視が容易になる。接近の
度合いは、レ−ザ測距儀によって分かる。どのような物
体であるかということはモニタカメラによって検出でき
る。

【００４７】次に説明するのは、強風時などにも適当な
範囲でスキャンできるようにした改良である。レ−ザ測
距装置が自走機に固定されていると、強風が吹いて自走
機が横揺れする場合に、図９のようにレ−ザ測距装置も
横揺れする。横揺れしても、測定は瞬時になされるし、
横揺れ角度は傾斜センサなどにより求めることができ
る。ために測定誤差が発生するということはない。しか
しレ−ザ測距装置が傾くので、スキャン範囲が偏ってし
まう。横揺れ方向と反対方向のスキャン範囲が狭くなる
ので、電線や線下物体がスキャン範囲から抜け出る恐れ
がある。

【００４８】そこで、図７、図８のような改良がなされ
る。これはレ−ザ測距装置４０を回転軸４１により、自
走機２の下方に懸垂させたものである。回転軸４１は走
行方向（Ｘ方向）に平行であり、横揺れ方向と直角であ
る。回転軸４１がレ−ザ測距装置４０の上半分を回転可
能に支持しているので、強風で自走機が横揺れしても、
レ−ザ測距装置は追随しない。

【００４９】図１０のように自重により、レ−ザ測距装
置は鉛直下方に懸架される。スキャンの範囲が鉛直線に
関して大体対称になる。測定すべき電線や線下物体がス
キャン範囲からはみ出るということがない。自走機の横
揺れの影響の少ないスキャンができる。もちろん自重で
レ−ザ測距装置が鉛直線に向くようにするには条件があ
る。レ−ザ測距装置の方が、自走機よりも側面積が狭い
こと、より重いこと、回転軸よりレ−ザ測距装置の重心
がかなり低いことなどが必要である。

【００５０】自重による調整は簡単であるが、必ずしも
正確でない。より正確に常に鉛直下方を向くようにする
には、回転軸にレ−ザ測距装置を回転する装置を設け
て、レ−ザ測距装置には傾斜センサを設ける。レ−ザ測
距装置の傾斜角を０にするように回転装置によりレ−ザ
測距装置を回転する。

【００５１】次に電線の位置検出に関する改良を説明す
る。本発明のレ−ザ測距装置は図２のように、あるサン
プリング間隔Ｓ毎にスキャンし、距離計測する。この場
合サンプリング間隔の間にある電線の位置が分からな
い。さらに電線が細いので、あるスキャン面において電
線の距離測定ができない場合がある。この場合、このス
キャン面での電線位置デ−タが不足する。さらに自走機
が横揺れした場合に電線位置の測定が誤差を含む場合が
ある。

【００５２】このような時に、電線の位置を正確に求め
るため次の改良について述べる。スキャン面１、２、３
における、電線の位置をａ₁ 、ａ₂ 、ａ₃ 、…とする。
これらの位置を三次元座標として求めることができる。
一部が欠けていることもある。ところが電線は元々懸垂
線であるので、Ｘ方向には直線であり、Ｚ方向には懸垂
線になるはずである。多くのパラメ−タにより定義され
るものではない。それ故幾つかのスキャン面で位置が分
かれば電線の位置を完全に決定できる。

【００５３】そこで測定できたスキャン面での電線の三
次元座標を基に電線の位置の式を立てて、これと実測値
との誤差を最小にすれば、実際の電線の正確な位置が求
められる。例えば最小二乗法によって近似式を求める。
スキャン面は自走機のＸ座標により指定できる。サンプ
リング点のＸ座標をＸ₁ 、Ｘ₂ 、…とし、電線の近似式
を（Ｘ，Ｙ（Ｘ），Ｚ（Ｘ））とする。例えば、Ｙ
（Ｘ）＝ｅＸ＋ｆ、Ｚ（Ｘ）＝ｇＸ² ＋ｈＸ＋ｋという
近似式を考える。これは５つのパラメ−タによって規定
される。パラメ−タを決めることにより近似式が確定す
る。

【００５４】ｍ番目のサンプリング点での電線位置の測
定値が（Ｘ_m ，Ｙ_m ，Ｚ_m ）であるとする。サンプリン
グ点での誤差の２乗の和ΔＳは ΔＳ＝Σ_m=1 ^M ｜Ｙ（Ｘ_m ）−Ｙ_m ｜² ＋｜Ｚ（Ｘ_m ）−Ｚ_m ｜² （６） によって与えられる。これを最小にするように電線近似
式のパラメ−タを決定する。このようにして電線の連続
位置を求めると次のようなことができる。

【００５５】スキャン面以外の部分での電線の位置が
分かる。つまり補間ができる。 スキャン面であって位置測定できなかった電線の位置
が推定できる。測定の失敗があってもこれを補充でき
る。 スキャン面以外にある線下物体ＸＷ₁ の位置を測定し
た場合に、これと電線との距離を求めることができる。

【００５６】

【発明の効果】電線を走る自走機にレ−ザ測距装置を搭
載し、レ−ザ測距装置を揺動させながら、電線や線下物
体までの距離を鉛直に対する角度の関数として測定す
る。自走機の位置が分かるので、電線や線下物体の三次
元座標を求めることができる。さらに、電線と線下物体
のなす角度と、両者までの距離から電線と線下物体の距
離を計算することができる。この計算は直ちにできる。
電線の点検、保守に最適である。

【００５７】自走機にテレビカメラを載せたものは、膨
大な画像デ−タを処理し、特徴点抽出し、同一の特徴点
を決めて計算によりその点の三次元座標を計算する。時
間が掛かりリアルタイムの処理ができない。本発明は計
算量が少ないから即時に計算して、電線と線下物体の距
離を直ちに求めることができる。航空機から写真を取り
解析して電線と線下物体の関係を求める方法は、時間と
コストが掛かり現実的でない。超音波を用いるものは空
間的な分解能が低いが本発明はパルスレ−ザ光の反射を
用いるので分解能が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電線、線下物体の距離測定を説明する
ための概略正面図。

【図２】サンプリング間隔毎に自走機のレ−ザ測距装置
が電線、線下物体までの距離測定を行なうことを示す概
略斜視図。

【図３】本発明で用いる自走機の内部に設けられている
架空電線線下物体距離測定装置の概略図。

【図４】本発明で用いるレ−ザ測距装置の概略構成図。

【図５】本発明で用いるレンズを送受信に共用したレ−
ザ測距装置の構成図。

【図６】物体から反射される可視光をモニタ用のカメラ
で監視して距離測定している対象であるものを画像で観
察できるようにした実施例を示す構成図。

【図７】自走機の下に回転軸によってレ−ザ測距装置を
回転可能に懸架した例を示す縦断面図。

【図８】自走機の下の回転軸によってレ−ザ測距装置を
回転可能に懸架した例の正面図。

【図９】自走機とレ−ザ測距装置が固定されている場合
に、強風により自走機が横揺れした時に、横揺れと反対
方向のスキャン範囲が狭くなることを説明するための正
面図。

【図１０】レ−ザ測距装置を回転軸により懸架したため
に横風があってもレ−ザ測距装置が鉛直下方を向くこと
ができることを示す正面図。

【図１１】電線位置を、幾つかの測定点での値をもとに
して補間により求めることを説明するための図。

【符号の説明】

１ 架空地線 ２ 自走機 ３ 車輪 ４ レ−ザ測距儀 ５ 電線 ６ 電線 ７ 線下物体 ８ 線下物体 １１ レ−ザ測距装置 １２ 揺動ミラ− １３ スキャンモ−タ １４ スキャン角度検出センサ １５ デ−タ処理装置 １６ 自走機移動距離検出センサ ２０ レ−ザ光源 ２３ 送・受信レンズ ２４ スキャンミラ− ２５ 回転軸 ２６ 対象物体 ２９ 光受光器 ３０ 送信レンズ ３１ 受信レンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空中に懸垂された架空地線に懸架されて
   走行する自走機と、自走機に搭載されているレ−ザ測距
   装置と、自走機の走行距離を測定する装置とを含み、レ
   −ザ測距装置は、パルスレ−ザ光を発生するレ−ザ光源
   と、レ−ザ光源から出た光を集光する送信レンズと、下
   方に向いて揺動しながら送信レ−ザ光を反射するスキャ
   ンミラ−と、スキャンミラ−を一定角度範囲で揺動させ
   る揺動機構と、ミラ−の揺動角を検出する検出装置と、
   対象物体から反射されレ−ザ測距装置に戻りスキャンミ
   ラ−で反射された光を集光する受信レンズと、パルス反
   射光を受信し受信時刻を求める為の光受光器と、パルス
   レ−ザ光の送信時刻と反射光の受信時刻の差を求める機
   構とを含み、電線とその他の線下物体からのパルス反射
   光を受光して光の往復時間から電線、線下物体までの距
   離を求め、スキャンミラ−の揺動角と自走機の走行距離
   から電線、線下物体の位置を求め、電線と線下物体の距
   離を計算することを特徴とする架空電線の線下物体距離
   測定装置。
2. 【請求項２】 空中に懸垂された架空地線に懸架されて
   走行する自走機と、自走機に搭載されているレ−ザ測距
   装置と、自走機の走行距離を測定する装置とを含み、レ
   −ザ測距装置は、パルスレ−ザ光を発生するレ−ザ光源
   と、レ−ザ光源から出た光を集光する送・受信レンズ
   と、下方に向いて揺動しながら送信レ−ザ光を反射する
   スキャンミラ−と、スキャンミラ−を一定角度範囲で揺
   動させる揺動機構と、ミラ−の揺動角を検出する検出装
   置と、対象物体から反射されレ−ザ測距装置に戻りスキ
   ャンミラ−で反射された光を集光する送・受信レンズ
   と、パルス反射光を受信し受信時刻を求める為の光受光
   器と、レ−ザ光源から出た送信光と、対象物で反射され
   た受信光の光軸を合わせる為の光学系と、パルスレ−ザ
   光の送信時刻と反射光の受信時刻の差を求める機構とを
   含み、電線とその他の線下物体からのパルス反射光を受
   光して光の往復時間から電線、線下物体までの距離を求
   め、スキャンミラ−の揺動角と自走機の走行距離から電
   線、線下物体の位置を求め、電線と線下物体の距離を計
   算することを特徴とする架空電線の線下物体距離測定装
   置。
3. 【請求項３】 レ−ザ光源として赤外光を発するレ−ザ
   を用い、スキャンミラ−で反射された受信光が光受光器
   に至るまでの光経路に、可視光を反射し赤外光を透過す
   るか或いは可視光を透過し赤外光を反射する波長選択性
   のあるミラ−を設け、赤外光は光受光器で検出し、可視
   光はテレビカメラで受光し、レ−ザ光を反射している対
   象物をカメラでモニタできるようにしたことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の架空電線の線下物体距離測
   定装置。
4. 【請求項４】 自走機の下方に進行方向と平行な回転軸
   を取り付け、回転軸により、レ−ザ測距装置を回転可能
   に懸架し、自走機が横揺れしても、レ−ザ測距装置が自
   重により鉛直下方を向くようにしたことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の架空電線の線下物体距離
   測定装置。
5. 【請求項５】 自走機の下方に進行方向と平行な回転軸
   を取り付け、回転軸により、レ−ザ測距装置を回転可能
   に懸架し、レ−ザ測距装置回転装置と、レ−ザ測距装置
   の傾斜センサを備え、自走機が横揺れしても、レ−ザ測
   距装置回転装置により、レ−ザ測距装置が常に鉛直下方
   を向くようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の架空電線の線下物体距離測定装置。
6. 【請求項６】 レ−ザ測距装置は傾斜センサを備え、自
   走機が横揺れしても、スキャンミラ−の揺動角度範囲を
   修正して、スキャン範囲が常に鉛直下方に対して対象で
   あるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の架空電線の線下物体距離測定装置。
7. 【請求項７】 一定のサンプリング時間毎または一定の
   サンプリング距離毎にミラ−をスキャンさせ、電線と線
   下物体の距離測定を行い、幾つかのサンプリング点での
   電線の座標から、電線を表す連続近似式を作り、近似式
   の各サンプリング点での測定値からの差の２乗を求め、
   これを最小にするパラメ−タにより直線の近似式を立
   て、その近似式と線下物体の距離を求めるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の架空電
   線の線下物体距離測定装置。