JPH10500219A - 輪郭線の測量方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 輪郭線が測定輪により走行され、該測定輪のそれぞれの回転運動が運動感知装置により、その方向変化が方向感知装置により、それぞれ記録され、且つ、処理及び記憶のためにコンピュータに伝送される。前記回転運動に基づき、また、方向変化の同時測定に基づき、当該平面における前記測定輪の運動方向、及びその走行した絶対移動距離を連続的に求めることができる。追加的な傾斜角度感知装置を使用することにより、三次元空間内の輪郭線を測量することができる。この仕方で、前記測定輪により走行された輪郭線を、コンピュータのモニター上に縮尺通りに視覚化し、且つ、更に処理することができる。該測量手段は、特に、道路のコース及び事故現場を測量するのに必要な時間を著しく短縮するものである

Description

【発明の詳細な説明】 輪郭線の測量方法及びその装置 本発明は、請求項１の前提部分による、輪郭線（Konturen）の測量方法及びそ の装置に関する。また、本発明は、上記の方法を実施する装置にも関する。 本発明による測量方法、または測量装置は、それぞれ特に、道路表面(Strasse nverlauf)、または事故現場の測量に適している。勿論、その他の土地部分もこ の方法により測量し且つ表示することができる。この方法が適用可能と考えられ るその他の用途には、例えば、机上における、図上物の寸度決定(Einmessungen) が含まれる。また、この方法を建築工学分野及び土木工学分野に適用することも 考えられる［例えば、平面測量（Grundriss-vermessung）］。ここで、例えば「 道路表面の輪郭線」とは、任意に選択された方向（例えば当該道路に沿った方向 や、道路を横切る方向など）において当該道路表面が成す曲線を意味し、「或る 曲線の輪郭線」とは、当該曲線の形状及び長さを求め、示す場合の当該曲線自体 を意味する。 例えば、事故を分析するために地面の輪郭線を測量するとき、簡単な測定輪に より測定点間の距離を測定し、その後に、事故の分析に必要とされる道路表面及 び関連する痕跡（Spuren）をオフィス内で時間をかけて縮尺に従って地図内に記 入しなければならないというのが技術の現在の水準である。写真測量手段を利用 するもう一つの方法が利用可能であるが、この方法は、必要とされる撮影機及び 読図装置の購入価格が高過ぎるため、採用されることは稀である。 独国特許発明明細書 DE 39 25 133 C1は、行われた運動がコンピュータによっ て読み取られる、輪郭線を記録するための測量方法が初めて記載されている。 この目的のため、測量すべき輪郭線に沿ってボールが転がされ、そのボールに よって為される運動が記録される。この方法の詳細に関しては、上述の特許発明 明細書を参照されたい。 上記の方法は、特に、土地輪郭線を測量するのに適している。 独国特許発明明細書 DE 39 25 133 C1による装置において、転がすべきボール は、二つのボールリテーナ・リング（Kugelkraenze）によってその保持器（Kaef ig）内に支持されている。 その結果として、次のような欠点が生ずる。 三箇所以上の接点でボールをボールリテーナ・リング内に支持することは、静 力学的に不定なシステムを構成するので、極めて高い精度と多額の製造費用とを 必要とする。塵埃に起因する問題は、極めて高度な技術的努力によらない限り解 消し得ない。 独国特許出願公開明細書 DE 40 36 424 A1及び独国追加特許出願公開明細書 D E 41 15 809 A1の出願には、輪郭線が二つの測定輪によって測量される測定方法 、及び関係する装置が開示されており、これらの二つの測定輪は、互いに隣接し て取り付けられ、また、互いに独立に回転でき、両測定輪の回転角度が、インク レメンタルな角度センサ（inkrementale Drehgeber）により感知されて、辿られ た輪郭線が適当なデータ処理によって決定される。 独国特許出願公開明細書 DE 40 36 424 A1、及び独国追加特許出願公開明細書 DE 41 15 809 A1において、辿られた輪郭線は、双方の車輪の、測定された回転 角度を利用することにより求められる。 その結果として、次のような欠点が生じる。 特に、事故現場及び道路を測量するとき、舗装面が平らでなかったり、敷石が ゆるんでいたり、道路上にその他の物（礫）があるために汚なかったりすること がよくある。 このような物の上を通るとき、対応する車輪が受ける回転角度パルスが多くな り、測定システムには、三角法による評価（Auswertung）を介して方向の変更が 、意図無しに伝えられ、その結果、比較的短い距離の走行後すぐに、制御不可能 な測定誤差が生じる。 独国特許 DE 275507から、慣性測地システム（Traegheitsvermessungssystem ）を採用し、このシステムによって「鉛直線偏差（Ablenkung der Vertikalen） 」の測定における慣性システムの誤差を避け得るとされる大地測量の方法が公知 であるが、同システムを輪郭線の測量に使用することはできない。 米国特許第5174038 号明細書には、表面の輪郭線を測量するため牽引型のジャ イロスコープ（angehaengter Kreisel）を備えた測量車両が紹介されているが、 このジャイロシステムは、鉛直線に関する傾斜角度しか測定することができない 。また、このシステムは、本発明の意味における輪郭線を測量するのには不適当 である。 このため、本発明の目的は、更に経済的なもので、且つ更に簡単な構造のもの であって、独国特許発明明細書 DE 39 25 133 C1による測量システムの必要条件 を充たし、塵埃による影響を受けず、路上の小さい物の上を通っても測量全体に おいては方向が変化しない、測定システムを開発することである。 冒頭記載の方法によれば、この目的は、次のようにして達成される。即ち、対 象とする長さ及び輪郭線は、進行した絶対距離を連続的に測定する少なくとも一 つの測定輪によって走行され、また、装置に配置された、空間において方向が定 められた方向感知装置によって、運動方向、すなわち走行方向の変化が感知され る。 この方法を実施するため、本発明による測量手段は、少なくとも一つの測定輪 を備え、該測定輪は、絶対走行距離を連続的に決定する、所属する運動感知装置 と、測定輪の方向の絶対的な変化を連続的に感知することのできる少なくとも一 つの方向センサとを備えている。 上記の測量手段と、所定の面に関する測量手段の傾斜角度を感知することので きる少なくとも一つの追加のセンサ（傾斜角度センサ）とを使用して、同測量手 段の運動、従って、三次元空間内の輪郭線を求めることができる。 請求項２乃至１０は、この方法の好適な実施の形態を示すものである。請求項 １２乃至１８は、請求項１１による測量手段の好適な実施の形態を含む。 前記測量手段は、任意の持ち運び型、または静置型のコンピュータに接続する ことができる。また、該測量手段に、適当な表示器（例えば、面積または体積を 表示するもの）のみを設けることも考えられる。前記測定輪の運動感知装置と方 向センサとのコンピュータへの接続は、ケーブルによる接続、またはコードレス の信号伝送によって（例えば、無線信号、または赤外線による接続により）為す ことができる。後者は、特に、静置型のコンピュータに接続する場合に好まれる 。本発明の一つの実施の形態によれば、直接、測量手段にコンピュータが配置さ れる（請求項１４参照）。 更なる実施の形態によれば（請求項１５参照）、該測量手段は、測量の進行状 況を監視するモニターを備えている。従って、走行した道程をモニター上に輪郭 線として視覚化することが可能である。同時に、測量を直接、制御することも保 証される。 同様に、記録された測量データの、地図作成における利用も考えられる。 更なる応用例（請求項２０参照）によれば、記憶させ且つ特定した輪郭線を、 本発明の方法による測量手段を利用して辿ることも可能である。 このことは、例えば、倉庫の在庫品管理の分野にこのシステムを適用すること を可能にする。 前記測定輪の回転運動は、任意の運動感知装置によって感知することができる 。 本発明の目的上で使用される「運動感知装置」という語は、測定輪の回転運動 を定量的に把握することのできる任意の、また全ての手段を意味するものとする 。 光電子工学的、電気的、機械的または磁気的な原理に従って機能する運動感知装 置も可能である。 測定輪の大きさは、意図された用途及び地面の性質に応じて決められる。 測定輪の寸法は、地面の輪郭線上を確実に転がし得るような寸法でなければな らない。机上で地図を直接に製図する場合、車輪は、勿論、比較的柔らかな、且 つ、平らでない地面（例えば、草地）上で測量することを目的とする測量手段の 車輪よりも小さい直径のものでなければならない。 空間における測定輪の相対的な方向変化に関する情報は、任意の方法で求める ことができる。本発明の目的上で使用される「方向センサ」という語は、測定輪 の方向の変化を定量的に把握することのできる任意且つ全ての手段を意味するも のである。例えば、電磁場に沿って配向されたセンサによって方向の情報を求め ることも可能である。この電磁場は、絶対的な方向基準システム（例えば、地磁 界、衛星航法システム、またはその他の航法システム）を規定し得る。 この方向基準システムは、方向の相対的な変化が記録され得る相対的な方向シ ステム（例えば、方向の相対的な変化の評価（すなわちデータの処理）を許す局 所的な電磁場が発生するシステム）を用途に応じて適宜に具現することができる 。 また、方向の変化をジャイロコンパスを介して相対的に読み取ることも考えら れる。 水平面に対する傾斜角度に機能が依存する方向センサを使用する場合、傾斜角 度センサを測量手段に更に取り付けることも可能であり、その場合、該傾斜角度 センサは、方向信号を補正するために利用できる情報であって、且つ、測量手段 の現在の傾斜角度に関する情報を提供する。 更なる実施の形態（請求項１７参照）によれば、該測量手段は、多方向に回転 可能な車輪として作られ得る、一つの測定輪と、同二つの支持部材とから成って いる。これらの三つの車輪の全ては、地面上を移動可能であり、また、互いに独 立に回転可能で且つ一つの平面を規定する。規定されたもう一つの面（水平面が 好ましい）に関してこれらの車輪により規定された面の傾斜角度は、少なくとも 一つの傾斜角度センサにより測定することができ、その測定値は、処理用に設け られた電子的データ処理システム（EDV-Anlage）に伝送することができる。この ことは、三次元空間内の表面上で輪郭線を測量することを可能にする。 前記運動感知装置の、及び、前記方向変化感知装置の感知データは、コンピュ ータに伝送され、該コンピュータにおいて、該データは電子的に処理され且つ記 憶される。このコンピュータは、持運び型として作ることができるが、直接に測 量手段に配置してもよい。勿論、該コンピュータは、静置状態に設置することも できる。 本発明により実現される利点は、特に、単一の測定輪を支持することは、製造 技術上の観点から何らの問題も生じさせないということと、簡単な設計によるも のであり、従って、独国特許発明明細書 DE 39 25 133 C1の場合に必要とされる 支持装置の場合よりも著しく経済的であることとである。もう一つの利点は、地 面の輪郭線を十分に大きい輪で走行することができること、塵埃に起因する問題 が何ら生じないこと、また、独国特許出願公開明細書 DE 40 36 424 A1及び独国 追加特許出願公開明細書 DE 41 15 809 A1の場合に生ずるような制御不可能な測 定誤差が防止されること、空間内で方向決めした方向感知装置、または同傾斜角 度感知装置により、測量される表面の性質に関係無く、従来の測定輪の場合と全 く同様に絶対走行距離が測定され、且つ、運動方向の各変化が把握されることで ある。 以下、一つの実施例に関して本発明をより詳細に説明する。添付図面において 、 図１は、本発明による測量手段の正面図、 図２は、本発明による測量手段の側面図である。 図１には、測定輪（１５）の支持体として機能する、測量手段のフレーム（１ ０）が示されている。二つの支持部材から成る支持アーム（１２）がフレームに 設けられており、該支持アームは測定輪を一時停止させることを可能にする。押 し棒（１１）におけるスイッチユニット（３１）を介して操作することのできる 持ち運び型のノートブックコンピュータ(Notebook-Computer)（３０）が、フレ ームに取り付けられている。処理に必要なデータは、運動感知装置（３５）及び 方向センサ（４０）からコンピュータ（３０）に伝送される。 図２は、フレームに取り付けられた押し棒（１１）と、測定の停止時、即ち、 測定輪（１５）が静止している間に、測量手段が自立姿勢をとることを可能にす る支持アーム（１２）とを明確に示す、測量手段のフレームの側面図である。 この装置の機能は次の通りである。 測量すべき輪郭線の上を走行するとき、走行された絶対距離の尺度をなす、測 定輪が発生させる回転運動信号が運動感知装置（３５）によって、また、絶対方 向変化の尺度をなす、方向センサ（４０）が示す方向変化信号が、それぞれコン ピュータ（３０）に伝送され、処理、記憶される。 測定輪（１５）の半径が既知であるので、これらのデータを伝送し、また、同 時に方向変化信号を伝送した後、これらのデータを十分に短い時間で走査するこ とによりコンピュータ（３０）内のプログラムがこれらのデータを定量的に処理 することができる。 回転運動信号及び方向変化信号を十分に短い間隔で走査したとき、前記測定輪 により通過された輪郭線が、映像面上に一本の線として現れ、この線は、コンピ ュータに記憶され、所望に応じて更に処理されることができる。 スイッチボックス（３１）に取り付けられたスイッチを介して、使用者は完走 した輪郭線を単に記憶させるか、または、車線分離帯（Mittelstreifen）を記憶 させるために特に必要とされることであるが、更に映像面に表示すべきかを随意 に決定することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュテルツィク，ミヒャエル ドイツ連邦共和国、81549 ミュンヘン、 シンシナティシュトラーセ 44、ブロック 331

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 測量すべき線に、或は測量すべき面の輪郭線に接して少なくとも一つの 測定輪（１５）が回転走行し、 該測定輪（１５）が、走行した絶対走行距離を連続的に記録し、 該測定輪（１５）の方向の絶対的な変化が、少なくとも一つの方向センサ（４ ０）により連続的に測定され、且つ、当該測定データが電子的に記録されること を特徴とする、輪郭線を、特に道路表面の輪郭線を測量し且つ縮尺通りに表現す る方法。 ２． 運動感知装置と方向感知装置とにより把握されたデータが、処理のため にコンピュータに伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 測量された前記輪郭線が、測量手段に設けられたモニター上に測量過程 中に表示されることを特徴とする請求項２に記載の方法。 ４． 前記の回転運動が機械的に把握されることを特徴とする請求項１乃至３ の何れかの項に記載の方法。 ５． 前記の回転運動が電子工学的に測定されることを特徴とする請求項１乃 至３の何れかの項に記載の方法。 ６． 電磁場に沿って配向している方向センサ（４０）により、前記測定輪（ １５）の方向の変化が把握されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項 に記載の方法。 ７． 空間における絶対的方向確認に関する情報を絶対的な方向基準システム から入手する方向センサ（４０）により、前記測定輪（１５）の絶対的な方向変 化が把握されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の方法。 ８． 空間における絶対的な方位確認に関する情報を信号ステーションから入 手する方向センサ（４０）により、前記測定輪（１５）の相対的な方向変化が把 握されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の方法。 ９． 相対的な方向変化に関する前記情報が、空間内で絶対的に方向決めされ たジャイロコンパスにより決定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか の項に記載の方法。 １０． 所定の平面に関する傾斜角度の変化に関する前記情報が傾斜角度センサ により連続的に決定されること特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の 方法。 １１． 走行した絶対走行距離を連続的に測定するための運動感知装置（３５） を備えた単一の測定輪（１５）と、該測定輪（１５）の方向の絶対的な変化を連 続的に感知し得る方向センサ（４０）とを有することを特徴とする、請求項１に 記載の方法を実施する測量手段。 １２． 所定の面に関する測量手段の傾斜角度を連続的に感知する傾斜角度セン サが前記測量手段に取り付けられたことを特徴とする請求項１１に記載の測量手 段。 １３． 前記運動感知装置、前記方向センサ及び前記傾斜角度センサが、電子的 データ処理システムに接続するための、データの入出力インターフェイスを有す ることを特徴とする請求項１１に記載の測量手段。 １４． 前記電子的データ処理システム（３０）が、前記測量手段内に一体化さ れ、または前記測量手段に取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記 載の測量手段。 １５． 測量過程を監視するためのモニターを備えたことを特徴とする請求項１ ３または請求項１４に記載の測量手段。 １６． 前記測量手段に、支持部材（１２）が設けられたことを特徴とする請求 項１１乃至１５の何れかの項に記載の測量手段。 １７． 前記測定輪（１５）の接地点と二つの前記支持部材（１２）の各接地点 とが一つの平面を規定し、前記測定輪（１５）及び前記支持部材（１２）が該平 面の上を案内され得て且つ互いに独立に回転可能であり、該測定輪（１５）と前 記二つの支持部材（１２）とにより規定された前記平面の、水平面に関する傾斜 角度が、傾斜角度センサにより感知され得ることを特徴とする請求項１１乃至１ ３、及び1６の何れかの項に記載の測量手段。 １８． 切換スイッチ（３１）で幾つかの作動モードのうち一つを選択すること により、走行された輪郭線の表示及び記録、または記録のみを使用者が選択し得 ることを特徴とする請求の範囲第１２項乃至第１５項の何れかの項に記載の測量 手段。 １９． 道路交通事故の事故分析のため、関連データを記録すべく、請求項１乃 至１８の何れかの項に記載の方法、または測量手段を使用すること。 ２０． 特定し且つ記憶させた輪郭線を、または同地図を辿るため、またはその 辿り移動を制御するため、請求項１乃至１８の何れかの項に記載の方法、または 測量手段を使用すること。