JPH0949730A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
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- JPH0949730A JPH0949730A JP20110395A JP20110395A JPH0949730A JP H0949730 A JPH0949730 A JP H0949730A JP 20110395 A JP20110395 A JP 20110395A JP 20110395 A JP20110395 A JP 20110395A JP H0949730 A JPH0949730 A JP H0949730A
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定面の形状を連続的に且つ自動的に測定す
ることができる形状測定装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 形状測定装置は、測定面に沿って移動可
能な走行体と走行体に装着されたＸ加速度計及びＹ加速
度計と走行体の移動距離を測定する移動距離測定装置と
を有し、測定面の所定の位置に設定した原点に対するｘ
座標値及びｙ座標値を求める。走行体の停止中はＸ加速
度計の出力信号Ｘによってｄｙ／ｄｘの値が得られる。
走行体の移動中は走行体のｘ方向の速度ｖx は一定に保
持されるから、Ｙ加速度計の出力信号Ｙよりｄ2 ｙ／ｄ
ｘ2 の値が得られる。
ることができる形状測定装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 形状測定装置は、測定面に沿って移動可
能な走行体と走行体に装着されたＸ加速度計及びＹ加速
度計と走行体の移動距離を測定する移動距離測定装置と
を有し、測定面の所定の位置に設定した原点に対するｘ
座標値及びｙ座標値を求める。走行体の停止中はＸ加速
度計の出力信号Ｘによってｄｙ／ｄｘの値が得られる。
走行体の移動中は走行体のｘ方向の速度ｖx は一定に保
持されるから、Ｙ加速度計の出力信号Ｙよりｄ2 ｙ／ｄ
ｘ2 の値が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路の表面、橋の
表面等、比較的長い寸法を有し且つなだらかに変化する
面の形状を測定する装置に関する。
表面等、比較的長い寸法を有し且つなだらかに変化する
面の形状を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５を参照して道路の表面、橋の表面等
の形状を測定する従来の方法を説明する。測定する面上
の基準点に原点Ｏをとり、水平方向にｘ軸、垂直方向に
ｙ軸をとる。また、測定する面に沿って多数の測定点Ｐ
1 、Ｐ2 、Ｐ3 、・・・、ＰK、・・・、ＰN-1 、ＰN
を設定する。
の形状を測定する従来の方法を説明する。測定する面上
の基準点に原点Ｏをとり、水平方向にｘ軸、垂直方向に
ｙ軸をとる。また、測定する面に沿って多数の測定点Ｐ
1 、Ｐ2 、Ｐ3 、・・・、ＰK、・・・、ＰN-1 、ＰN
を設定する。
【０００３】先ず、原点Ｏに対する第１の点Ｐ1 の相対
的位置、即ち、第１の点Ｐ1 の座標を求める。次に、第
１の点Ｐ1 の座標より第２の点Ｐ2 の座標を求める。こ
れを繰り返して、測定する面上に沿って設定した全ての
測定点Ｐ1 〜ＰN の座標が求められる。
的位置、即ち、第１の点Ｐ1 の座標を求める。次に、第
１の点Ｐ1 の座標より第２の点Ｐ2 の座標を求める。こ
れを繰り返して、測定する面上に沿って設定した全ての
測定点Ｐ1 〜ＰN の座標が求められる。
【０００４】図６Ａを参照して、第Ｋ−１の点ＰK-1 の
座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が求められているものとし、第
Ｋの点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求める方法を説明す
る。尚、図６Ｂは原点Ｏと第１の点の座標（ｘ1 ，
ｙ1 ）を表す。図示のように、２点ＰK-1 、ＰK 間の直
線距離をΔｓK 、その傾斜角をθK-1 、ｘ方向の増分を
ΔｘK 、ｙ方向の増分をΔｙK とする。
座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が求められているものとし、第
Ｋの点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求める方法を説明す
る。尚、図６Ｂは原点Ｏと第１の点の座標（ｘ1 ，
ｙ1 ）を表す。図示のように、２点ＰK-1 、ＰK 間の直
線距離をΔｓK 、その傾斜角をθK-1 、ｘ方向の増分を
ΔｘK 、ｙ方向の増分をΔｙK とする。
【０００５】第Ｋの点ＰK のｘ座標の値ｘK 及びｙ座標
の値ｙK は次の式によって表される。
の値ｙK は次の式によって表される。
【０００６】
【数１】ｘK ＝ｘK-1 ＋ΔｘK ｙK ＝ｙK-1 ＋ΔｙK
【０００７】ｘ方向及びｙ方向の増分ΔｘK 、ΔｙK は
直線距離ΔｓK 及び傾斜角をθK-1によって次のように
表される。
直線距離ΔｓK 及び傾斜角をθK-1によって次のように
表される。
【０００８】
【数２】 ΔｘK ＝ΔｓK ｃｏｓθK-1 ＝ΔｙK ｃｏｔθK-1 ΔｙK ＝ΔｓK ｓｉｎθK-1 ＝ΔｘK ｔａｎθK-1
【０００９】４つの変数ΔｘK 、ΔｙK 、ΔｓK 、θ
K-1 のうちの２つ変数の値が知られると、他の２つの変
数の値は数２の式によって求められる。一般に、第Ｋ−
１の点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が求められてい
るものとし、４つの変数ΔｘK、ΔｙK 、ΔｓK 、θ
K-1 のうちの２つの変数の値が得られれば、第Ｋの点Ｐ
Kの座標（ｘK ，ｙK ）を求めることができる。
K-1 のうちの２つ変数の値が知られると、他の２つの変
数の値は数２の式によって求められる。一般に、第Ｋ−
１の点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が求められてい
るものとし、４つの変数ΔｘK、ΔｙK 、ΔｓK 、θ
K-1 のうちの２つの変数の値が得られれば、第Ｋの点Ｐ
Kの座標（ｘK ，ｙK ）を求めることができる。
【００１０】これを繰り返して、測定する面上に沿って
設定した全ての測定点の座標が求められる。第Ｋの点Ｐ
K のｘ座標の値ｘK 及びｙ座標の値ｙK は次の式によっ
て表される。
設定した全ての測定点の座標が求められる。第Ｋの点Ｐ
K のｘ座標の値ｘK 及びｙ座標の値ｙK は次の式によっ
て表される。
【００１１】
【数３】ｘK ＝ΣI=1 I=K ΔｘI ＝ΣI=1 I=K ΔｓI ｃ
ｏｓθI-1＝ΣI=1 I=K ΔｙI ｃｏｔθI-1 ｙK ＝ΣI=1 I=K ΔｙI ＝ΣI=1 I=K ΔｓI ｓｉｎθ
I-1＝ΣI=1 I=K ΔｘI ｔａｎθI-1
ｏｓθI-1＝ΣI=1 I=K ΔｙI ｃｏｔθI-1 ｙK ＝ΣI=1 I=K ΔｙI ＝ΣI=1 I=K ΔｓI ｓｉｎθ
I-1＝ΣI=1 I=K ΔｘI ｔａｎθI-1
【００１２】各測定点における傾斜角θは、適当な傾斜
計又は加速度計によって求められる。また、ｘ方向の距
離Δｘ及び面に沿った距離Δｓは適当な移動計又は速度
計によって求められる。ｙ方向の距離Δｙは直接測定す
ることができる。
計又は加速度計によって求められる。また、ｘ方向の距
離Δｘ及び面に沿った距離Δｓは適当な移動計又は速度
計によって求められる。ｙ方向の距離Δｙは直接測定す
ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、測定
すべき面上に沿って多数の測定点を設定し、各測定点毎
に、所定の測定値（上記４つの変数のうちの２つの変
数）を計測していた。それによって得られる測定面の形
状は各点を直線で結んだ折れ線状となる。従って、測定
すべき面の形状をより正確に求めるためには、多数の測
定点を設定する必要がある。
すべき面上に沿って多数の測定点を設定し、各測定点毎
に、所定の測定値（上記４つの変数のうちの２つの変
数）を計測していた。それによって得られる測定面の形
状は各点を直線で結んだ折れ線状となる。従って、測定
すべき面の形状をより正確に求めるためには、多数の測
定点を設定する必要がある。
【００１４】従来の方法では、測定すべき面を折れ線で
近似するから、曲線として求めることができなかった。
近似するから、曲線として求めることができなかった。
【００１５】本発明は斯かる点に鑑み、測定面の形状を
連続的に且つ自動的に測定することができる形状測定装
置を提供することを目的とする。
連続的に且つ自動的に測定することができる形状測定装
置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、測定面
に沿って移動可能な走行体と該走行体の走行方向に沿っ
て配置されたＸ加速度計と常に垂直方向に沿って配置さ
れるように上記走行体に装着されたＹ加速度計と上記走
行体の移動距離を測定する移動距離測定装置と上記走行
体の移動速度を制御する移動速度制御装置とを有し、上
記測定面の所定の位置に設定した原点に対するｘ座標値
及びｙ座標値を求めることによって上記測定面の形状を
測定するように構成された形状測定装置において、上記
Ｘ加速度計の出力信号ｇX 及びＹ加速度計の出力信号ｇ
Y は、ｇを重力加速度、ｔを時間、ｙを上記走行体のｙ
座標値、θを水平面に対する上記走行体の傾斜角度とし
て、次の式 ｇX ＝ｇ・ｓｉｎθ ｇY ＝ｇ＋ｄ2 ｙ／ｄｔ2 によって表され、上記移動速度制御装置によって上記走
行体のｘ方向の速度ｖx は一定ｖ0 に保持され、それに
よって上記Ｙ加速度計の出力信号ｇY は ｇY ＝ｇ＋ｖ0 2・ｄ2 ｙ／ｄｘ2 として得られることを特徴とする。
に沿って移動可能な走行体と該走行体の走行方向に沿っ
て配置されたＸ加速度計と常に垂直方向に沿って配置さ
れるように上記走行体に装着されたＹ加速度計と上記走
行体の移動距離を測定する移動距離測定装置と上記走行
体の移動速度を制御する移動速度制御装置とを有し、上
記測定面の所定の位置に設定した原点に対するｘ座標値
及びｙ座標値を求めることによって上記測定面の形状を
測定するように構成された形状測定装置において、上記
Ｘ加速度計の出力信号ｇX 及びＹ加速度計の出力信号ｇ
Y は、ｇを重力加速度、ｔを時間、ｙを上記走行体のｙ
座標値、θを水平面に対する上記走行体の傾斜角度とし
て、次の式 ｇX ＝ｇ・ｓｉｎθ ｇY ＝ｇ＋ｄ2 ｙ／ｄｔ2 によって表され、上記移動速度制御装置によって上記走
行体のｘ方向の速度ｖx は一定ｖ0 に保持され、それに
よって上記Ｙ加速度計の出力信号ｇY は ｇY ＝ｇ＋ｖ0 2・ｄ2 ｙ／ｄｘ2 として得られることを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、形状測定装置において、
上記走行体が移動中に測定点のｘ座標値及びｙ座標値を
求める移動測定モードと上記走行体が停止中に測定点の
ｘ座標値及びｙ座標値を求める停止測定モードとを有
し、上記２つのモードを交互に使用して上記測定面の形
状を測定するように構成されている。
上記走行体が移動中に測定点のｘ座標値及びｙ座標値を
求める移動測定モードと上記走行体が停止中に測定点の
ｘ座標値及びｙ座標値を求める停止測定モードとを有
し、上記２つのモードを交互に使用して上記測定面の形
状を測定するように構成されている。
【００１８】本発明によれば、形状測定装置において、
上記移動測定モードでは、上記Ｙ加速度計の出力信号ｇ
Y と上記移動距離測定装置の出力信号によって測定点の
ｘ座標値及びｙ座標値を求めるように構成されているこ
とを特徴とする。
上記移動測定モードでは、上記Ｙ加速度計の出力信号ｇ
Y と上記移動距離測定装置の出力信号によって測定点の
ｘ座標値及びｙ座標値を求めるように構成されているこ
とを特徴とする。
【００１９】本発明によれば、形状測定装置において、
上記停止測定モードでは、主として、上記Ｘ加速度計の
出力信号ｇX と上記移動距離測定装置の出力信号によっ
て測定点のｘ座標値及びｙ座標値を求めるように構成さ
れていることを特徴とする。
上記停止測定モードでは、主として、上記Ｘ加速度計の
出力信号ｇX と上記移動距離測定装置の出力信号によっ
て測定点のｘ座標値及びｙ座標値を求めるように構成さ
れていることを特徴とする。
【００２０】Ｘ加速度計は水平面に対する走行体の傾斜
角θを検出するから、Ｘ加速度計の出力信号よりｄｙ／
ｄｘ＝βの値が得られる。走行体は、ｘ方向の走行速度
ｖxが一定となるように速度制御されるから、Ｙ加速度
計の出力信号よりｄ2 ｙ／ｄｘ2 ＝αの値が得られる。
角θを検出するから、Ｘ加速度計の出力信号よりｄｙ／
ｄｘ＝βの値が得られる。走行体は、ｘ方向の走行速度
ｖxが一定となるように速度制御されるから、Ｙ加速度
計の出力信号よりｄ2 ｙ／ｄｘ2 ＝αの値が得られる。
【００２１】移動測定モードでは、Ｙ加速度計の出力信
号より得られるｄ2 ｙ／ｄｘ2 ＝αの値を使用して測定
点のｘ、ｙ座標値を求める。
号より得られるｄ2 ｙ／ｄｘ2 ＝αの値を使用して測定
点のｘ、ｙ座標値を求める。
【００２２】停止測定モードでは、Ｘ加速度計の出力信
号より得られるｄｙ／ｄｘ＝βの値を使用して測定点の
ｘ、ｙ座標値を求める。更に、移動測定モードによって
得られた測定点のｘ、ｙ座標値を修正する。
号より得られるｄｙ／ｄｘ＝βの値を使用して測定点の
ｘ、ｙ座標値を求める。更に、移動測定モードによって
得られた測定点のｘ、ｙ座標値を修正する。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明による形状
測定装置及び形状測定方法の概念を説明する。本例の形
状測定装置１０は、前後２対の車輪１１、１２を有する
移動可能な車両又は走行体の形態に構成されてよい。形
状測定装置１０はＸ加速度計２１とＹ加速度計２３と移
動距離測定装置２５とを有する。
測定装置及び形状測定方法の概念を説明する。本例の形
状測定装置１０は、前後２対の車輪１１、１２を有する
移動可能な車両又は走行体の形態に構成されてよい。形
状測定装置１０はＸ加速度計２１とＹ加速度計２３と移
動距離測定装置２５とを有する。
【００２４】Ｘ加速度計２１は走行体の長手方向に沿っ
て取り付けられており、走行体が傾斜すると走行体と共
に傾斜する。従って走行体が水平面上にある場合にはＸ
加速度計２１は水平に配置される。Ｙ加速度計２３は走
行体が傾斜しても常に垂直に配置されるように取り付け
られている。Ｙ加速度計２３、例えば、振り子の如き常
に鉛直下方に配置される部材に取り付けられてよい。
て取り付けられており、走行体が傾斜すると走行体と共
に傾斜する。従って走行体が水平面上にある場合にはＸ
加速度計２１は水平に配置される。Ｙ加速度計２３は走
行体が傾斜しても常に垂直に配置されるように取り付け
られている。Ｙ加速度計２３、例えば、振り子の如き常
に鉛直下方に配置される部材に取り付けられてよい。
【００２５】移動距離測定装置２５は、例えば、車輪１
１、１２の回転数を計数することによって移動距離Ｓ、
Δｓを測定するように構成されたものであってよい。
１、１２の回転数を計数することによって移動距離Ｓ、
Δｓを測定するように構成されたものであってよい。
【００２６】Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX 及びＹ加速
度計２３の出力信号ｇY は次のように表される。
度計２３の出力信号ｇY は次のように表される。
【００２７】
【数４】ｇX ＝ｇ・ｓｉｎθ ｇY ＝ｇ＋ｄ2 ｙ／ｄｔ2
【００２８】ここに、ｇは重力加速度、θは水平面に対
する走行体の傾斜角度である。Ｘ加速度計２１の出力信
号ｇX より、傾斜角θ、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、ｔａｎθ
が求められる。
する走行体の傾斜角度である。Ｘ加速度計２１の出力信
号ｇX より、傾斜角θ、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、ｔａｎθ
が求められる。
【００２９】
【数５】θ＝ｓｉｎ-1（ｇX ／ｇ） ｓｉｎθ＝ｇX ／ｇ ｃｏｓθ＝（１／ｇ）〔ｇ2 −ｇX 2 〕1/2 ｔａｎθ＝ｇX ／〔ｇ2 −ｇX 2 〕1/2
【００３０】ｔａｎθは変数ｘに関するｙの１次微分に
等しい。従って、これをβとおくと次のように表され
る。
等しい。従って、これをβとおくと次のように表され
る。
【００３１】
【数６】β＝ｄｙ／ｄｘ＝ｔａｎθ＝ｇX ／〔ｇ2 −ｇ
X 2 〕1/2
X 2 〕1/2
【００３２】一方、Ｙ加速度計２１の出力信号ｇY に含
まれるｙ方向の加速度成分ｄ2 ｙ／ｄｔ2 を次のように
変形する。
まれるｙ方向の加速度成分ｄ2 ｙ／ｄｔ2 を次のように
変形する。
【００３３】
【数７】ｄ2 ｙ／ｄｔ2 ＝ｄ（ｄｙ／ｄｔ）／ｄｔ＝ｄ
〔（ｄｙ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）〕／ｄｔ＝ｄ〔ｖx
（ｄｙ／ｄｔ）〕／ｄｔ＝（ｄｖx ／ｄｔ）・（ｄｙ／
ｄｘ）＋ｖx ・ｄ（ｄｙ／ｄｘ）／ｄｔ＝（ｄｖx ／ｄ
ｔ）・（ｄｙ／ｄｘ）＋ｖ x 2 ｄ2 ｙ／ｄｘ2
〔（ｄｙ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）〕／ｄｔ＝ｄ〔ｖx
（ｄｙ／ｄｔ）〕／ｄｔ＝（ｄｖx ／ｄｔ）・（ｄｙ／
ｄｘ）＋ｖx ・ｄ（ｄｙ／ｄｘ）／ｄｔ＝（ｄｖx ／ｄ
ｔ）・（ｄｙ／ｄｘ）＋ｖ x 2 ｄ2 ｙ／ｄｘ2
【００３４】ここで、次のような条件を設定する。
【００３５】
【数８】ｖx ＝ｖ0 ＝ｃｏｎｓｔ
【００３６】このとき、ｄｖx ／ｄｔ＝０となり、数７
の式は次のように表される。
の式は次のように表される。
【００３７】
【数９】ｄ2 ｙ／ｄｔ2 ＝ｖ0 2 ・ｄ2 ｙ／ｄｘ2
【００３８】これを数４の式の第２式に代入して、ｄ2
ｙ／ｄｘ2 を求める。ｄ2 ｙ／ｄｘ 2 をαと置く。
ｙ／ｄｘ2 を求める。ｄ2 ｙ／ｄｘ 2 をαと置く。
【００３９】
【数１０】α＝ｄ2 ｙ／ｄｘ2 ＝（ｇY −ｇ）／ｖ0 2
【００４０】こうして、数８の式の条件を設定すること
によって、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY より数１０の
式の２次微分値αが得られる。
によって、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY より数１０の
式の２次微分値αが得られる。
【００４１】ここで、２つの加速度計２１、２２の出力
信号ｇX 、ｇY の精度について考察する。Ｘ加速度計２
１は走行体の長手方向に沿って配置されるように取り付
けられており、走行体の揺動によって揺動する。従って
走行体の移動中では、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX の
精度は高くない。走行体の移動中に、斯かる出力信号ｇ
X を使用して正確な傾斜角度θの値を求めることは困難
である。しかしながら、走行体が静止しているときに
は、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX の精度は高く、それ
を使用して正確な傾斜角度θの値を求めることができ
る。
信号ｇX 、ｇY の精度について考察する。Ｘ加速度計２
１は走行体の長手方向に沿って配置されるように取り付
けられており、走行体の揺動によって揺動する。従って
走行体の移動中では、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX の
精度は高くない。走行体の移動中に、斯かる出力信号ｇ
X を使用して正確な傾斜角度θの値を求めることは困難
である。しかしながら、走行体が静止しているときに
は、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX の精度は高く、それ
を使用して正確な傾斜角度θの値を求めることができ
る。
【００４２】一方、走行体の静止中では、Ｙ加速度計２
３の出力信号ｇY はｇY ＝ｇとなり一定である。走行体
の移動中のみ、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY ＝ｇ＋ｄ
2 ｙ／ｄｔ2 よりｙ方向の加速度ｄ2 ｙ／ｄｔ2 を検出
することができる。
３の出力信号ｇY はｇY ＝ｇとなり一定である。走行体
の移動中のみ、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY ＝ｇ＋ｄ
2 ｙ／ｄｔ2 よりｙ方向の加速度ｄ2 ｙ／ｄｔ2 を検出
することができる。
【００４３】従って、本例では、測定面の形状を正確に
求めるために、次の２つのモードを使用する。 （１）移動測定モード 走行体を移動させながら測定面の形状を測定する。走行
体が移動しているから、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY
と移動距離測定装置２５の出力信号Ｓ、Δｓを使用す
る。Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY に基づいて測定点に
おける２次微分値αが得られる。
求めるために、次の２つのモードを使用する。 （１）移動測定モード 走行体を移動させながら測定面の形状を測定する。走行
体が移動しているから、Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY
と移動距離測定装置２５の出力信号Ｓ、Δｓを使用す
る。Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY に基づいて測定点に
おける２次微分値αが得られる。
【００４４】（２）停止測定モード 走行体を随時停止させ、測定面の形状又は高さを測定す
る。走行体が停止しているから、Ｘ加速度計２１の出力
信号ｇX 及び移動距離測定装置２５の出力信号Ｓ、Δｓ
を使用する。Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX に基づいて
測定点における１次微分値βが得られる。
る。走行体が停止しているから、Ｘ加速度計２１の出力
信号ｇX 及び移動距離測定装置２５の出力信号Ｓ、Δｓ
を使用する。Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX に基づいて
測定点における１次微分値βが得られる。
【００４５】移動測定モードと停止測定モードを随時組
み合わせて測定面の形状を測定する。測定面の形状の測
定は、上述のように座標が既知の測定点に基づいて次の
測定点の座標を求める作業を繰り返すことによってなさ
れる。斯かる作業は、移動測定モードと停止測定モード
の組み合わせによって次の３つの場合がある。図６を再
び参照して説明する。
み合わせて測定面の形状を測定する。測定面の形状の測
定は、上述のように座標が既知の測定点に基づいて次の
測定点の座標を求める作業を繰り返すことによってなさ
れる。斯かる作業は、移動測定モードと停止測定モード
の組み合わせによって次の３つの場合がある。図６を再
び参照して説明する。
【００４６】（１）移動測定モードによる第Ｋ−１の測
定点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとし
て、移動測定モードによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘ
K ，ｙ K ）を求める。２つの測定点はいずれも移動測定
モードによる点だから、２次微分値は得られるが１次微
分値は得られない。
定点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとし
て、移動測定モードによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘ
K ，ｙ K ）を求める。２つの測定点はいずれも移動測定
モードによる点だから、２次微分値は得られるが１次微
分値は得られない。
【００４７】（２）移動測定モードによる第Ｋ−１の測
定点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとし
て、停止測定モードによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘ
K ，ｙ K ）を求める。第Ｋ−１の測定点ＰK-1 において
は２次微分値は得られるが１次微分値は得られない。第
Ｋの測定点ＰK では１次微分値のみが得られる。
定点ＰK-1 の座標（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとし
て、停止測定モードによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘ
K ，ｙ K ）を求める。第Ｋ−１の測定点ＰK-1 において
は２次微分値は得られるが１次微分値は得られない。第
Ｋの測定点ＰK では１次微分値のみが得られる。
【００４８】（３）停止測定モードによる第Ｋの測定点
ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）が与えられたとして、移動測
定モードによる第Ｋ＋１の測定点ＰK+1 の座標
（ｘK+1 ，ｙK+ 1 ）を求める。第Ｋの測定点ＰK では１
次微分値のみが得られる。しかしながら第Ｋ＋１の測定
点ＰK+1 では２次微分値のみが得られる。
ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）が与えられたとして、移動測
定モードによる第Ｋ＋１の測定点ＰK+1 の座標
（ｘK+1 ，ｙK+ 1 ）を求める。第Ｋの測定点ＰK では１
次微分値のみが得られる。しかしながら第Ｋ＋１の測定
点ＰK+1 では２次微分値のみが得られる。
【００４９】先ず第１の場合について説明する。第Ｋの
測定点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求めるためは第Ｋ−
１の測定点ＰK-1 に対する第Ｋの測定点ＰK のｘ方向の
増分値ΔｘK 及びｙ方向の増分値ΔｙK が求められれば
よい。
測定点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求めるためは第Ｋ−
１の測定点ＰK-1 に対する第Ｋの測定点ＰK のｘ方向の
増分値ΔｘK 及びｙ方向の増分値ΔｙK が求められれば
よい。
【００５０】ｘ方向の増分値ΔｘK-1 は数８の式の条件
を使用して求められる。即ち、ｘ方向の増分Δｘは、ｘ
方向の移動速度ｖx ＝ｖ0 （＝一定）及び時間ΔｔK を
使用して、次のように表される。
を使用して求められる。即ち、ｘ方向の増分Δｘは、ｘ
方向の移動速度ｖx ＝ｖ0 （＝一定）及び時間ΔｔK を
使用して、次のように表される。
【００５１】
【数１１】ΔｘK ＝ｖ0 ΔｔK
【００５２】従って、第Ｋの測定点ＰK のｘ座標の値ｘ
K は次の式によって求められる。
K は次の式によって求められる。
【００５３】
【数１２】 ｘK ＝ΣI=1 I=K ΔｘI ＝ｖ0 ΣI=1 I=K ΔｔI
【００５４】尚、ｘ方向の増分値ΔｘK は変化してよ
い。例えば、測定面の形状の変化がなだらかな所では大
きな値に設定し、変化が激しい所では小さな値に設定さ
れる。しかしながら、簡単化のために一定であってよ
い。
い。例えば、測定面の形状の変化がなだらかな所では大
きな値に設定し、変化が激しい所では小さな値に設定さ
れる。しかしながら、簡単化のために一定であってよ
い。
【００５５】
【数１３】ΔｘK ＝ｖ0 Δｔ0 ＝Δｘ0 ｘK ＝ΣI=1 I=K ΔｘI ＝Ｋｖ0 Δｔ0 ＝ＫΔｘ0
【００５６】ｙ方向の増分値ΔｙK は数２の式の第２式
を使用して求める。この式において、ｘ方向の増分値Δ
ｘK は得られているが、ｔａｎθK-1 は得られていな
い。ここでは、先ず１次微分値βK-1 をβK-1 ≒ｔａｎ
θK-1 と近似するものとする。ｙ方向の増分値ΔｙK は
次のように表される。
を使用して求める。この式において、ｘ方向の増分値Δ
ｘK は得られているが、ｔａｎθK-1 は得られていな
い。ここでは、先ず１次微分値βK-1 をβK-1 ≒ｔａｎ
θK-1 と近似するものとする。ｙ方向の増分値ΔｙK は
次のように表される。
【００５７】
【数１４】ΔｙK ＝ΔｘK ｔａｎθK-1 ≒ΔｘK βK-1
【００５８】上述のように移動測定モードによる第Ｋ−
１の測定点ＰK-1 では２次微分値α K-1 は得られている
が、１次微分値βK-1 は得られていない。２次微分値α
K-1から１次微分値βK-1 を求めるためには、積分定数
を求めるために更に他の条件が必要となる。ここで、次
のような近似式を使用する。
１の測定点ＰK-1 では２次微分値α K-1 は得られている
が、１次微分値βK-1 は得られていない。２次微分値α
K-1から１次微分値βK-1 を求めるためには、積分定数
を求めるために更に他の条件が必要となる。ここで、次
のような近似式を使用する。
【００５９】
【数１５】βK-1 ＝βK-2 ＋ΔβK-1 ＝βK-2 ＋αK-1 ΔｘK-1
【００６０】ここに、βK-1 、βK-2 は第Ｋ−１の測定
点ＰK-1 及び第Ｋ−２の測定点ＰK- 2 における１次微分
値、ΔβK-1 は１次微分値の変化量、αK-1 は第Ｋ−１
の測定点ＰK-1 における２次微分値である。この式より
１次微分値βK-1 は次のように表される。
点ＰK-1 及び第Ｋ−２の測定点ＰK- 2 における１次微分
値、ΔβK-1 は１次微分値の変化量、αK-1 は第Ｋ−１
の測定点ＰK-1 における２次微分値である。この式より
１次微分値βK-1 は次のように表される。
【００６１】
【数１６】βK-1 ＝β0 ＋ΣI=1 I=K-1 αI ΔｘI
【００６２】数１６の式は２次微分値αI （Ｉ＝１〜Ｋ
−１）が得られる場合に成り立つ。これは、測定点ＰI
（Ｉ＝１〜Ｋ−１）が移動測定モードによる点の場合で
ある。従って、ｙ方向の増分値ΔｙK は次の式によって
求められる。
−１）が得られる場合に成り立つ。これは、測定点ＰI
（Ｉ＝１〜Ｋ−１）が移動測定モードによる点の場合で
ある。従って、ｙ方向の増分値ΔｙK は次の式によって
求められる。
【００６３】
【数１７】ΔｙK ＝ΔｘK βK-1 ＝ΔｘK （αK-1 Δｘ
K-1 ＋βK-2 ）
K-1 ＋βK-2 ）
【００６４】次に第２の場合について説明する。移動測
定モードによる第Ｋ−１の測定点Ｐ K-1 の座標
（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとして、停止測定モー
ドによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求め
る。
定モードによる第Ｋ−１の測定点Ｐ K-1 の座標
（ｘK-1 ，ｙK-1 ）が与えられたとして、停止測定モー
ドによる第Ｋの測定点ＰK の座標（ｘK ，ｙK ）を求め
る。
【００６５】ｘ座標の値ｘK の求め方は第１の場合と同
様である。ｙ座標の値ｙK も同様に、数２の式の第２式
を使用して求める。第２の場合を第１の場合と比較する
と、第Ｋ−１の測定点ＰK-1 は共に移動測定モードであ
り、第Ｋの測定点ＰK は第２の場合では移動測定モード
でなく停止測定モードである。
様である。ｙ座標の値ｙK も同様に、数２の式の第２式
を使用して求める。第２の場合を第１の場合と比較する
と、第Ｋ−１の測定点ＰK-1 は共に移動測定モードであ
り、第Ｋの測定点ＰK は第２の場合では移動測定モード
でなく停止測定モードである。
【００６６】しかしながら、数１５の式〜数１７の式を
導く過程で説明したように、ｙ座標の値ｙK を求めるた
めに第Ｋ−１の測定点ＰK-1 における１次微分値βK-1
及び２次微分値αK-1 を使用するが、第Ｋの測定点ＰK
における１次微分値βK 及び２次微分値αK は必要では
ない。
導く過程で説明したように、ｙ座標の値ｙK を求めるた
めに第Ｋ−１の測定点ＰK-1 における１次微分値βK-1
及び２次微分値αK-1 を使用するが、第Ｋの測定点ＰK
における１次微分値βK 及び２次微分値αK は必要では
ない。
【００６７】従って、第２の場合は第１の場合と同様な
方法でｙ座標の値ｙK を求めることができる。即ち、先
ず数１５の式によって第Ｋ−１の測定点ＰK-1 における
１次微分値βK-1 を近似的に求める。次に数１６の式〜
数１７の式によってｙ座標の値ｙK を求める。
方法でｙ座標の値ｙK を求めることができる。即ち、先
ず数１５の式によって第Ｋ−１の測定点ＰK-1 における
１次微分値βK-1 を近似的に求める。次に数１６の式〜
数１７の式によってｙ座標の値ｙK を求める。
【００６８】最後に第３の場合について説明する。停止
測定モードによる第Ｋの測定点ＰKの座標（ｘK ，
ｙK ）が与えられたとして、移動測定モードによる第Ｋ
＋１の測定点ＰK+1 の座標（ｘK+1 ，ｙK+1 ）を求め
る。
測定モードによる第Ｋの測定点ＰKの座標（ｘK ，
ｙK ）が与えられたとして、移動測定モードによる第Ｋ
＋１の測定点ＰK+1 の座標（ｘK+1 ，ｙK+1 ）を求め
る。
【００６９】ｘ座標の値ｘK+1 の求め方は上述の通りで
ある。ｙ座標の値ｙK+1 も同様に数１４の式によって求
められる。しかしながら、数１４の式の右辺に含まれる
１次微分値βK は数１５の式の近似によって求める代わ
りにわりに、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用す
る。第Ｋの測定点ＰK は停止測定モードによる点だから
である。
ある。ｙ座標の値ｙK+1 も同様に数１４の式によって求
められる。しかしながら、数１４の式の右辺に含まれる
１次微分値βK は数１５の式の近似によって求める代わ
りにわりに、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用す
る。第Ｋの測定点ＰK は停止測定モードによる点だから
である。
【００７０】斯かる第３の場合は、原点Ｏにて停止して
いた走行体が移動開始する場合にも適用される。尚、第
Ｋ＋２の測定点ＰK+2 以後の測定点の求め方は上述の通
りである。
いた走行体が移動開始する場合にも適用される。尚、第
Ｋ＋２の測定点ＰK+2 以後の測定点の求め方は上述の通
りである。
【００７１】以上の３つ場合において、ｘ座標の値ｘK
の求め方はいずれも同じである。一方、ｙ座標の値ｙK
の求め方は、第１及び第２の場合と第３の場合では異な
る。第１及び第２の場合では数１５の式の近似式を使用
して１次微分値βK を求めたが、第３の場合では、停止
測定モードにおけるＸ加速度計２１の出力信号ｇX を使
用して数６の式によって１次微分値βK を求めた。上述
のように、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用して求
めた１次微分値βK は正確な値であると考えられる。従
って第３の場合では、正確なｙ座標の値ｙK を求めるこ
とができる。
の求め方はいずれも同じである。一方、ｙ座標の値ｙK
の求め方は、第１及び第２の場合と第３の場合では異な
る。第１及び第２の場合では数１５の式の近似式を使用
して１次微分値βK を求めたが、第３の場合では、停止
測定モードにおけるＸ加速度計２１の出力信号ｇX を使
用して数６の式によって１次微分値βK を求めた。上述
のように、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用して求
めた１次微分値βK は正確な値であると考えられる。従
って第３の場合では、正確なｙ座標の値ｙK を求めるこ
とができる。
【００７２】停止測定モードでは正確な１次微分値βK
が得られるから、それを使用して移動測定モードにて１
次微分値βK を数１５の式によって近似したことに起因
する誤差を修正することができる。ここでは、ｙ座標の
値ｙK の誤差ではなく、１次微分値βK の誤差を修正す
る。
が得られるから、それを使用して移動測定モードにて１
次微分値βK を数１５の式によって近似したことに起因
する誤差を修正することができる。ここでは、ｙ座標の
値ｙK の誤差ではなく、１次微分値βK の誤差を修正す
る。
【００７３】以下に停止測定モードによる誤差修正につ
いて説明する。第Ｋの測定点ＰK における１次微分値β
K の誤差δβは次のように表される。
いて説明する。第Ｋの測定点ＰK における１次微分値β
K の誤差δβは次のように表される。
【００７４】
【数１８】δβK ＝βK −βK0
【００７５】ここにβK は数１５の式の近似式を使用し
て求めた１次微分値βK であり誤差を含む。βK0は正確
な１次微分値、即ち、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を
使用して求めた１次微分値である。
て求めた１次微分値βK であり誤差を含む。βK0は正確
な１次微分値、即ち、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を
使用して求めた１次微分値である。
【００７６】第Ｋの測定点ＰK は停止測定モードだか
ら、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用して求めた正
確な１次微分βK0は得られるが、数１５の式の近似式に
よる１次微分値βK は未だ求められていない。
ら、Ｘ加速度計２１の出力信号ｇX を使用して求めた正
確な１次微分βK0は得られるが、数１５の式の近似式に
よる１次微分値βK は未だ求められていない。
【００７７】第Ｋの測定点ＰK の１次微分値βK は数１
５の式によって、次のように表される。
５の式によって、次のように表される。
【００７８】
【数１９】βK ＝βK-1 ＋αK ΔｘK
【００７９】この近似式は第Ｋの測定点ＰK の２次微分
値αK を含む。第Ｋの測定点ＰK は停止測定モードだか
ら２次微分値αK は得られない。ここでは、第Ｋの測定
点Ｐ K の２次微分値αK は第Ｋ−１の測定点ＰK-1 の２
次微分値αK-1 に等しいと近似する。斯かる場合、第Ｋ
の測定点ＰK の１次微分値βK は次のように表される。
値αK を含む。第Ｋの測定点ＰK は停止測定モードだか
ら２次微分値αK は得られない。ここでは、第Ｋの測定
点Ｐ K の２次微分値αK は第Ｋ−１の測定点ＰK-1 の２
次微分値αK-1 に等しいと近似する。斯かる場合、第Ｋ
の測定点ＰK の１次微分値βK は次のように表される。
【００８０】
【数２０】βK ＝βK-1 ＋αK-1 ΔｘK
【００８１】他の方法として、第Ｋの測定点ＰK で停止
しないで第Ｋ＋１の測定点ＰK+1 まで移動し、第Ｋの測
定点ＰK における２次微分値αK を測定する。それによ
って数１９の式の１次微分値βK を求める。そして再び
第Ｋの測定点ＰK まで戻り、停止測定モードに入り、正
確な１次微分βK0を求める。
しないで第Ｋ＋１の測定点ＰK+1 まで移動し、第Ｋの測
定点ＰK における２次微分値αK を測定する。それによ
って数１９の式の１次微分値βK を求める。そして再び
第Ｋの測定点ＰK まで戻り、停止測定モードに入り、正
確な１次微分βK0を求める。
【００８２】数１８の式の誤差δβK が所定の範囲を超
えると、修正する必要がある。斯かる誤差δβK の原因
の第１は、数１５の式、数１９の式又は数２０の式の近
似にあり、第２は、２次微分値αK の誤差にある。２次
微分値αK の誤差は数６の式によって表されるようにＸ
加速度計２１の出力信号ｇX に含まれるドリフト誤差に
起因する。
えると、修正する必要がある。斯かる誤差δβK の原因
の第１は、数１５の式、数１９の式又は数２０の式の近
似にあり、第２は、２次微分値αK の誤差にある。２次
微分値αK の誤差は数６の式によって表されるようにＸ
加速度計２１の出力信号ｇX に含まれるドリフト誤差に
起因する。
【００８３】斯かる誤差を除去するためには、数１５の
式、数１９の式又は数２０の式に使用される１次微分値
βK 及び２次微分値αK を次の修正式によって修正す
る。
式、数１９の式又は数２０の式に使用される１次微分値
βK 及び２次微分値αK を次の修正式によって修正す
る。
【００８４】
【数２１】βK ＝βK-1 ＋Δ’βK αK ＝αK0＋ΔαK
【００８５】ここにΔ’βK は１次微分値の修正値であ
る。αK0はＹ加速度計２３の出力信号ｇY より数１０の
式によって求めた２次微分値、ΔαK はドリフト誤差修
正値である。修正値Δ’βK 及び修正値ΔαK は適当な
方法、例えば試行錯誤法によって設定されてよい。
る。αK0はＹ加速度計２３の出力信号ｇY より数１０の
式によって求めた２次微分値、ΔαK はドリフト誤差修
正値である。修正値Δ’βK 及び修正値ΔαK は適当な
方法、例えば試行錯誤法によって設定されてよい。
【００８６】こうして修正された１次微分値βK 及び２
次微分値αK を使用して数１５の式及び数１９の式又は
数２０の式を演算し、数１８の式によって誤差δβK を
演算する。斯かる誤差δβK がゼロになるまでこの修正
演算を繰り返す。
次微分値αK を使用して数１５の式及び数１９の式又は
数２０の式を演算し、数１８の式によって誤差δβK を
演算する。斯かる誤差δβK がゼロになるまでこの修正
演算を繰り返す。
【００８７】図２を参照して本発明の形状測定装置の制
御系の構成及び機能を説明する。本例の形状測定装置は
Ｘ加速度計２１及びＹ加速度計２３と移動距離測定装
置、即ち、走行計２５とそれらの出力信号ｇX 、ｇY 、
Ｓを入力する演算部２７と演算部２７より出力された走
行体のｘ方向の速度ｖx を入力する走行体速度制御部２
９と走行体を駆動するための車輪駆動モータ３１とを有
する。
御系の構成及び機能を説明する。本例の形状測定装置は
Ｘ加速度計２１及びＹ加速度計２３と移動距離測定装
置、即ち、走行計２５とそれらの出力信号ｇX 、ｇY 、
Ｓを入力する演算部２７と演算部２７より出力された走
行体のｘ方向の速度ｖx を入力する走行体速度制御部２
９と走行体を駆動するための車輪駆動モータ３１とを有
する。
【００８８】演算部２７は測定点ＰK の座標（ｘK ，ｙ
K ）と走行体のｘ方向の速度ｖx を演算する。走行体の
ｘ方向の速度信号ｖx は走行体速度制御部２９に供給さ
れ、そこで実際のｘ方向の速度ｖx と設定速度ｖ0 が比
較される。即ち、両者の偏差Δｖx ＝ｖ0 −ｖx が演算
される。斯かる偏差Δｖx は車輪駆動モータ３１に供給
され、走行体が加速又は減速される。こうして、走行体
のｘ方向の速度ｖx は一定値Ｖ0 に維持される。
K ）と走行体のｘ方向の速度ｖx を演算する。走行体の
ｘ方向の速度信号ｖx は走行体速度制御部２９に供給さ
れ、そこで実際のｘ方向の速度ｖx と設定速度ｖ0 が比
較される。即ち、両者の偏差Δｖx ＝ｖ0 −ｖx が演算
される。斯かる偏差Δｖx は車輪駆動モータ３１に供給
され、走行体が加速又は減速される。こうして、走行体
のｘ方向の速度ｖx は一定値Ｖ0 に維持される。
【００８９】図３を参照して演算部２７の構成及び機能
を説明する。演算部２７は入力信号記憶部２７−１とモ
ード切替え部２７−２と第１及び第２演算部２７−３
Ａ、２７−３Ｂと第１及び第２記憶部２７−４Ａ、２７
−４Ｂと第１及び第２座標演算部２７−５Ａ、２７−５
Ｂと補正演算部２７−６と走行体速度演算部２７−７と
を有する。
を説明する。演算部２７は入力信号記憶部２７−１とモ
ード切替え部２７−２と第１及び第２演算部２７−３
Ａ、２７−３Ｂと第１及び第２記憶部２７−４Ａ、２７
−４Ｂと第１及び第２座標演算部２７−５Ａ、２７−５
Ｂと補正演算部２７−６と走行体速度演算部２７−７と
を有する。
【００９０】入力信号記憶部２７−１は所定の時間Δｔ
毎にＸ加速度計２１及びＹ加速度計２３の出力信号
ｇX 、ｇY を記憶する。また走行計２５の出力信号Ｓを
記憶する。
毎にＸ加速度計２１及びＹ加速度計２３の出力信号
ｇX 、ｇY を記憶する。また走行計２５の出力信号Ｓを
記憶する。
【００９１】例えば、図１において本例の形状測定装置
１０が測定面Ｃに沿って原点Ｏを出発し、移動測定モー
ドにて測定しながら、第Ｋの測定点ＰK にて停止し停止
測定モードにて測定した場合を想定する。入力信号記憶
部２７−１には次のような数値行列が記憶される。
１０が測定面Ｃに沿って原点Ｏを出発し、移動測定モー
ドにて測定しながら、第Ｋの測定点ＰK にて停止し停止
測定モードにて測定した場合を想定する。入力信号記憶
部２７−１には次のような数値行列が記憶される。
【００９２】
【数２２】 Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，・・・，ＳK-1 ，ＳK ｇX0，ｇX1，ｇX2，ｇX3，・・・，ｇXK-1，ｇXK ｇY0，ｇY1，ｇY2，ｇY3，・・・，ｇYK-1，ｇYK
【００９３】斯かる数値行列の第１列の数値は原点にお
ける測定値であり、第２列〜第Ｋ−１列の数値は移動測
定モードによる測定値であり、第Ｋ列の数値は停止測定
モードによる測定値である。
ける測定値であり、第２列〜第Ｋ−１列の数値は移動測
定モードによる測定値であり、第Ｋ列の数値は停止測定
モードによる測定値である。
【００９４】モード切替え部２７−２は移動測定モード
であるか又は停止測定モードであるかを判定する。斯か
る判定は、走行計２５の出力信号Ｓに基づいてなされて
よい。例えば走行体の速度ΔＳ／Δｔがゼロでない場合
には移動測定モードであると判定され、走行体の速度Δ
Ｓ／Δｔがゼロである場合には停止測定モードであると
判定される。移動測定モードの場合には、入力信号記憶
部２７−１に記憶された信号と共に移動測定モード信号
Ｍ1 を第１演算部２７−３Ａに供給する。停止測定モー
ドの場合には、入力信号記憶部２７−１に記憶された信
号と共に停止測定モード信号Ｍ2 を第２演算部２７−３
Ｂに供給する。
であるか又は停止測定モードであるかを判定する。斯か
る判定は、走行計２５の出力信号Ｓに基づいてなされて
よい。例えば走行体の速度ΔＳ／Δｔがゼロでない場合
には移動測定モードであると判定され、走行体の速度Δ
Ｓ／Δｔがゼロである場合には停止測定モードであると
判定される。移動測定モードの場合には、入力信号記憶
部２７−１に記憶された信号と共に移動測定モード信号
Ｍ1 を第１演算部２７−３Ａに供給する。停止測定モー
ドの場合には、入力信号記憶部２７−１に記憶された信
号と共に停止測定モード信号Ｍ2 を第２演算部２７−３
Ｂに供給する。
【００９５】第１演算部２７−３Ａは移動測定モードに
おけるｘ方向の増分値ΔｘK 、２次微分値αK 、１次微
分値βK 、１次微分値の増分値ΔβK 及びｙ方向の増分
値ΔｘK をそれぞれ演算する。ｘ方向の増分値ΔｘK は
数１３の式によって求められ、２次微分値αK は数１０
の式によって求められ、１次微分値βK は数１５の式及
び数１６の式によって求められ、１次微分値の増分値Δ
βK は数１５の式に示すようにΔβK ＝αK ΔｘK によ
って求められ、ｙ方向の増分値ΔｙK は数１７の式によ
って求められる。
おけるｘ方向の増分値ΔｘK 、２次微分値αK 、１次微
分値βK 、１次微分値の増分値ΔβK 及びｙ方向の増分
値ΔｘK をそれぞれ演算する。ｘ方向の増分値ΔｘK は
数１３の式によって求められ、２次微分値αK は数１０
の式によって求められ、１次微分値βK は数１５の式及
び数１６の式によって求められ、１次微分値の増分値Δ
βK は数１５の式に示すようにΔβK ＝αK ΔｘK によ
って求められ、ｙ方向の増分値ΔｙK は数１７の式によ
って求められる。
【００９６】第１演算部２７−３Ａによって演算された
値は第１記憶部２７−４Ａに供給されそこで記憶され
る。従って、第１記憶部２７−４Ａには次のような移動
測定モードによる演算値の行列が記憶されている。
値は第１記憶部２７−４Ａに供給されそこで記憶され
る。従って、第１記憶部２７−４Ａには次のような移動
測定モードによる演算値の行列が記憶されている。
【００９７】
【数２３】Δｘ1 ，Δｘ2 ，Δｘ3 ，・・・，ΔｘK-1 α0 ，α1 ，α2 ，α3 ，・・・，αK-1 β0 ，β1 ，β2 ，β3 ，・・・，βK-1 Δｙ1 ，Δｙ2 ，Δｙ3 ，・・・，ΔｙK-1
【００９８】第２演算部２７−３Ｂは停止測定モードに
おけるｘ方向の増分値ΔｘK 、１次微分値βK 及び１次
微分値の増分値ΔβK をそれぞれ演算する。１次微分値
βKは数６の式によって求められる。それ以外は第１演
算部２７−３Ａの場合と同様である。即ち、ｘ方向の増
分値ΔｘK は数１３の式によって求められ、１次微分値
の増分値ΔβK は数１５の式に示すようにΔβK ＝αK
ΔｘK によって求められ、ｙ方向の増分値ΔｙK は数１
７の式によって求められる。
おけるｘ方向の増分値ΔｘK 、１次微分値βK 及び１次
微分値の増分値ΔβK をそれぞれ演算する。１次微分値
βKは数６の式によって求められる。それ以外は第１演
算部２７−３Ａの場合と同様である。即ち、ｘ方向の増
分値ΔｘK は数１３の式によって求められ、１次微分値
の増分値ΔβK は数１５の式に示すようにΔβK ＝αK
ΔｘK によって求められ、ｙ方向の増分値ΔｙK は数１
７の式によって求められる。
【００９９】第２演算部２７−３Ｂによって演算された
値は第２記憶部２７−４Ｂに供給されそこで記憶され
る。従って、第２記憶部２７−４Ｂには次のような停止
測定モードによる演算値が記憶されている。
値は第２記憶部２７−４Ｂに供給されそこで記憶され
る。従って、第２記憶部２７−４Ｂには次のような停止
測定モードによる演算値が記憶されている。
【０１００】
【数２４】ΔｘK β0 ，βK ΔｙK
【０１０１】第１及び第２座標演算部２７−５Ａ、２７
−５Ｂは、それぞれ移動測定モード及び停止測定モード
におけるｘ座標値ｘK 及びｙ座標値ｙK を演算する。ｘ
座標値ｘK 及びｙ座標値ｙK はそれぞれ数１３の式及び
数１７の式（及び数３の式）によって求められる。第１
座標演算部２７−５Ａは、次のようなｘ及びｙ座標値を
演算しそれを記憶する。
−５Ｂは、それぞれ移動測定モード及び停止測定モード
におけるｘ座標値ｘK 及びｙ座標値ｙK を演算する。ｘ
座標値ｘK 及びｙ座標値ｙK はそれぞれ数１３の式及び
数１７の式（及び数３の式）によって求められる。第１
座標演算部２７−５Ａは、次のようなｘ及びｙ座標値を
演算しそれを記憶する。
【０１０２】
【数２５】ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，・・・，ｘK-1 ｙ1 ，ｙ2 ，ｙ3 ，・・・，ｙK-1
【０１０３】第２座標演算部２７−５Ｂは、次のような
ｘ及ｙ座標値を演算しそれを記憶する。
ｘ及ｙ座標値を演算しそれを記憶する。
【０１０４】
【数２６】ｘ0 ，ｘK ｙ0 ，ｙK
【０１０５】図４を参照して補正演算部２７−６の機能
を説明する。図４は補正演算部２７−６にて実行される
演算を示す流れ図である。先ず、ステップ１００にて補
正演算部２７−６が始動し、ステップ１０１にて数１８
の式より１次微分値の誤差δβK を演算する。ステップ
１０２にて斯かる誤差δβK が許容範囲内であるか否か
を判定する。もし、誤差δβK が許容範囲を超えた場合
には、ステップ１０３に進む。
を説明する。図４は補正演算部２７−６にて実行される
演算を示す流れ図である。先ず、ステップ１００にて補
正演算部２７−６が始動し、ステップ１０１にて数１８
の式より１次微分値の誤差δβK を演算する。ステップ
１０２にて斯かる誤差δβK が許容範囲内であるか否か
を判定する。もし、誤差δβK が許容範囲を超えた場合
には、ステップ１０３に進む。
【０１０６】ステップ１０３では、１次微分の補正値
Δ’βK 及び２次微分の補正値ΔαKを適当に設定して
数２１の式によって１次微分値βK 及び２次微分値αK
を計算する。
Δ’βK 及び２次微分の補正値ΔαKを適当に設定して
数２１の式によって１次微分値βK 及び２次微分値αK
を計算する。
【０１０７】ステップ１０４にて斯かる新たな値βK 、
αK に置き換える。再びステップ１０１、１０２に戻り
１次微分値の誤差δβK を演算し、それが許容範囲内で
あるか否かを判定する。ステップ１０２にて斯かる誤差
δβK が許容範囲内になったときに、ステップ１０５に
進み、座標（ｘ，ｙ）を出力する。
αK に置き換える。再びステップ１０１、１０２に戻り
１次微分値の誤差δβK を演算し、それが許容範囲内で
あるか否かを判定する。ステップ１０２にて斯かる誤差
δβK が許容範囲内になったときに、ステップ１０５に
進み、座標（ｘ，ｙ）を出力する。
【０１０８】走行体速度演算部２７−７は、入力信号記
憶部２７−１の出力信号Ｓ、ｇX を入力してｘ方向の速
度ｖx を演算する。ｘ方向の速度ｖx は次の式によって
求められる。
憶部２７−１の出力信号Ｓ、ｇX を入力してｘ方向の速
度ｖx を演算する。ｘ方向の速度ｖx は次の式によって
求められる。
【０１０９】
【数２７】ｖx ＝ｓ・ｃｏｓθ＝（ｄＳ／ｄｔ）・（１
／ｇ）〔ｇ2 −ｇX 2 〕1/2
／ｇ）〔ｇ2 −ｇX 2 〕1/2
【０１１０】数４の式に示されるように、Ｘ加速度計２
１の出力信号ｇX 及びＹ加速度計２３の出力信号ｇY は
重力加速度ｇを含む。Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY に
含まれる重力加速度ｇは走行体の停止している時のＹ加
速度計２３の出力信号ｇY として得られる。
１の出力信号ｇX 及びＹ加速度計２３の出力信号ｇY は
重力加速度ｇを含む。Ｙ加速度計２３の出力信号ｇY に
含まれる重力加速度ｇは走行体の停止している時のＹ加
速度計２３の出力信号ｇY として得られる。
【０１１１】本例の演算部２７はディジタル信号によっ
て演算されてよい。斯かる場合、演算部２７の入力側に
は適当なＡ／Ｄ変換器が設けられる。
て演算されてよい。斯かる場合、演算部２７の入力側に
は適当なＡ／Ｄ変換器が設けられる。
【０１１２】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は斯かる実施例に限定されることなく様々な変形
が可能であることは当業者にとって理解されよう。
本発明は斯かる実施例に限定されることなく様々な変形
が可能であることは当業者にとって理解されよう。
【０１１３】
【発明の効果】本発明によると、形状測定装置におい
て、測定面の形状を連続的に測定することができる利点
を有する。
て、測定面の形状を連続的に測定することができる利点
を有する。
【０１１４】本発明によると、形状測定装置において、
自動的に測定面の形状を測定することができる利点を有
する。
自動的に測定面の形状を測定することができる利点を有
する。
【０１１５】本発明によると、形状測定装置において、
正確に測定面の形状を測定することができる利点を有す
る。
正確に測定面の形状を測定することができる利点を有す
る。
【０１１６】従来の形状測定装置では、高い測定精度を
得る必要がある場合には多数の測定点にて停止する必要
があり、測定時間が長くなる欠点があったが、本発明の
形状測定装置では、連続的にデータを取り込むから、高
い測定精度を得る必要がある場合でも短時間で測定がで
きる利点を有する。
得る必要がある場合には多数の測定点にて停止する必要
があり、測定時間が長くなる欠点があったが、本発明の
形状測定装置では、連続的にデータを取り込むから、高
い測定精度を得る必要がある場合でも短時間で測定がで
きる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による形状測定装置の概略図を示す説明
図である。
図である。
【図２】本発明による形状測定装置の制御系及び演算系
の概略を示す図である。
の概略を示す図である。
【図３】本発明による形状測定装置の演算部の構成例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】本発明による形状測定装置の演算部の補正演算
部２７−６の機能を説明するための説明図である。
部２７−６の機能を説明するための説明図である。
【図５】従来技術による形状測定方法の概略を示す図で
ある。
ある。
【図６】２点間の座標、位置関係を示す図である。
１０ 形状測定装置 １１、１２ 車輪 ２１ Ｘ加速度計 ２３ Ｙ加速度計 ２５ 移動速度測定装置又は走行計 ２７ 演算部 ２９ 走行体速度制御部 ３１ 車輪駆動用モータ
Claims (5)
- 【請求項１】測定面に沿って移動可能な走行体と該走行
体の走行方向に沿って配置されたＸ加速度計と常に垂直
方向に沿って配置されるように上記走行体に装着された
Ｙ加速度計と上記走行体の移動距離を測定する移動距離
測定装置と上記走行体の移動速度を制御する移動速度制
御装置とを有し、上記測定面の所定の位置に設定した原
点に対するｘ座標値及びｙ座標値を求めることによって
上記測定面の形状を測定するように構成された形状測定
装置において、 上記Ｘ加速度計の出力信号ｇX 及びＹ加速度計の出力信
号ｇY は、ｇを重力加速度、ｔを時間、ｙを上記走行体
のｙ座標値、θを水平面に対する上記走行体の傾斜角度
として、次の式 ｇX ＝ｇ・ｓｉｎθ ｇY ＝ｇ＋ｄ2 ｙ／ｄｔ2 によって表され、 上記移動速度制御装置によって上記走行体のｘ方向の速
度は一定ｖ0 に保持され、それによって上記Ｙ加速度計
の出力信号ｇY は ｇY ＝ｇ＋ｖ0 2・ｄ2 ｙ／ｄｘ2 として得られることを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の形状測定装置において、上
記走行体が移動中に測定点のｘ座標値及びｙ座標値を求
める移動測定モードと上記走行体が停止中に測定点のｘ
座標値及びｙ座標値を求める停止測定モードとを有し、
上記２つのモードを交互に使用して上記測定面の形状を
測定するように構成されていることを特徴とする形状測
定装置。 - 【請求項３】請求項２記載の形状測定装置において、上
記移動測定モードでは、上記Ｙ加速度計の出力信号ｇY
と上記移動距離測定装置の出力信号によって測定点のｘ
座標値及びｙ座標値を求めるように構成されていること
を特徴とする形状測定装置。 - 【請求項４】請求項２又は３記載の形状測定装置におい
て、上記停止測定モードでは、上記Ｘ加速度計の出力信
号ｇX と上記移動距離測定装置の出力信号によって測定
点のｘ座標値及びｙ座標値を求めるように構成されてい
ることを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項５】請求項４記載の形状測定装置において、上
記停止測定モードでは、上記移動測定モードにて求めら
れた上記測定点のｘ座標値及びｙ座標値を修正するよう
に構成されていることを特徴とする形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20110395A JPH0949730A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20110395A JPH0949730A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949730A true JPH0949730A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16435457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20110395A Pending JPH0949730A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949730A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002528734A (ja) * | 1998-11-04 | 2002-09-03 | イディアグ | 体の表面ラインを検出する測定構造体 |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP20110395A patent/JPH0949730A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002528734A (ja) * | 1998-11-04 | 2002-09-03 | イディアグ | 体の表面ラインを検出する測定構造体 |
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