JPS62282217A - 路面凹凸計測装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路面凹凸計測装置に係り、とくに超音波を使
用した路面凹凸計測装置に関する。

〔従来の技術〕

第６図に従来例を示す。この従来例は、測定時に路面Ｅ
上に停止して設置される本体フレーム１と、この本体フ
レーム１に沿って図の左右に往？！移動可能に形成され
たスライドフレーム２と、このスライドフレーム、２に
装備されたローラ式計測手段３と、このローラ式計測手
段３の上下方向の移動Ｈ（ｈの変化）を角度（θ）のデ
ータｒ（（θ）＝４−ｃｏｓθｊとして検知しこれを出
力するシャフトエンコーダ４とを備えている。そして、
ローラ弐計ヨリ手段３を図の八又はＢ方向に移動させる
ことによって路面の凹凸を直接測定することを意図した
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来例においては、ローラ式計測
手段３のセンサ部であるローラ３Δが路面に対して接触
し且つ回転移動する構造となっていることから、高速測
定が不可能であり、また、一方から他方への方向の切換
えにあっては、ローラ弐計測手段３を操作するか又は本
体フレーム全体を反対方向へ配置替えをしなければなら
ない等、手間が掛り、同時に必要以上に細かい凹凸を検
出してしまうことから、信号処理における雑音と測定デ
ータとの識別に手間どるという欠点があった。

〔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、とく
に、高速測定が可能で、しかも全体的な凹凸を確実に検
出することのできる路面凹凸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〕

そこで、本発明では、路面に対向して配設される超音波
送受信部と、この超音波送受信部を路面上の所定の高さ
に維持する本体フレームと、この本体フレーム上に装備
され且つ当該本体フレームに沿って前記超音波送受信部
を一方から他方へ移動せじめる１、副送手段とを設け、
前記超音波送受信部には、所定のパルス状超音波を、動
起せしめるための励振回路と、受信されるパルス状超音
波から所定の情報を検出する信号処理！路とを併設し、
前記励振回路から出力される励振信号の単位時間当りの
繰り返し回数を、前記超音波送受信部の本体フレーム上
の移動速度に同期して変化せしめるという構成を採り、
これによって前記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３図に基づい
て説明する。

第１図において、Ｅは路面を示し、１１は超音波送受信
部を示し、１２は図の如く左右に延設された本体フレー
ムを示す。

前記超音波送受信部１１は、本実施例においては超音波
送信部１１Ａと超音波受信部１１８どに分層されたもの
が使用されている。この超音波送受信部１１は、第１図
に示す如く路面已に対向して配設され、搬送手段１３の
一部をなす移動フレーム１４を介して本体フレーム１２
に装備されている。

前記搬送手段１３は、本体フレーム１２と同（ｐに第１
図の左右に延設された移動フレーム１４と、この移動フ
レーム１４に装備された搬送チェーン機構１５と、この
搬送チェーン機構１５を駆動する駆動手段１６とにより
構成されている。

移動フレーム１４は、第１のガイド手段１７を介して本
体フレーム１２に係合され支持されている。この第１の
ガイド手段１７は、本体フレーム１２に沿って配設され
ている。このため、移動フレーム１４は、第１図に示す
如く本体フレーム１２に沿ってＡ、Ｂ方向に往復移動可
能な構造となっている。

移動フレーム１４には、第２のガイド手段１８を介して
超音波送受信部１１が装備されている。

この第２のガイド手段１８はｆ多動フレーム１４に沿っ
て配設されている。このため、超音波送受信部１１は移
動フレーム１４に沿ってＣ，Ｄ方向に往復移動可能な構
造となっている。

前記超音波送受信部１１は、前述した如く移動フレーム
１４に支持されるとともに、前述した搬送チェーン機構
１５二こ係止されている。そして、後述するように搬送
チェーン機構１５に付勢されて超音波送受信部１１は移
動フレーム１４上を移動し得るようになっている。

移動フレーム１４上の搬送チェーン機構１５を走行駆動
せしめるための前記駆・助手段１６は、第１図に示すよ
うに本体フレーム１２上にＷ＆ｌｔｌされた馬区動モー
タ２０と、この駆動モータ２ｏの回中云力を前記搬送チ
ェーン機構１５に伝達する駆動チェーン機構２１とによ
り構成されている。この駆動チェーン機構２１は、同図
に示す如く図の下方に向って延設された本体フレーム１
２上に’！ｊ＞　備されている。このため、化３亥駆動
チェーンａ＋４２１と駆動モータ２０とは、常に定位置
にて稼働し得るようになっている。

前記超音波送受信部１１の超音波送信部１１Ａには所定
のパルス状超音波を出力せしめろための励振回路部３０
が併設され、また同じく超音波受信部１１Ｂには受信さ
れるパルス状超音波から路面Ｅの凹凸情報を検出し処理
するための信」−処理回路部３１が併設されている。

励振回路部３０は、具体的には第２図に示す如く信号発
振回路３２と分周器３３と送信回路３４とにより構成さ
れている。

この内、信号発振回路３２は、後述するエンコーダ（前
記駆動モータ２０に付勢されて回転する）によって、そ
の出力信号である励振信号の繰返し回数が規制されると
いう構成が採られている。

また、分周器３３は、本実施例では複数の分周器３３Ａ
、３３Ｂ、３３Ｃによって構成され、必要に応じて切換
え使用し得るようになっている。このため、超音波送受
信部１１から出力されるパルス状超音波の繰返し出力の
時間間隔を必要に応じて適宜変えることができるように
なっている。

また、信号処理回路部３１は、受信回路３５と信号処理
回路３６とメモリ３７とにより構成されている。この内
、信号処理回路３６は、前述した分周器３３の出力を入
力するとともに、この分周器３３からの信号に同期して
作動し、受信回路３５から送られてくる受信信号より所
定の距離情報及び凹凸情報を検出し、これをメモリ３７
へ格納するように機能する。

さらに、第１図において、４０はブレーキ手段を示す。

このブレーキ手段４０は、本体フレーム１２上に固着装
備され、通常は移動フレーム１４に対しゆるやかにブレ
ーキ力を印加する機能を有している。このため、例えば
傾斜面の凹凸計測に際しても、移動フレーム１４の下方
への自由な滑動を阻止する作用をなしている。また、４
１Ａ。

４１Ｂは移動フレーム１４の有無を常時検出するセンサ
を示す。このセンサ４１Ａ、４１Ｂからの出力に付勢さ
れて前記ブレーキ手段４０が直ちに作動し、これによっ
て移動フレームの移動が停止されるようになっている。

４２．４３は各々本体フレーム１２に装備された脚部を
示す。また、４４及び４５は、それぞれ超音波送受信部
の移動を係止せしめるストッパを示す。

ここで、前述した搬送チェーン機構１５及び駆動手段１
６等を、第１図及び第３図に基づいて更に詳細に説明す
る。

搬送チェーン機構１５は、第１図に示すように移動フレ
ーム１４上に装備されたチェーン車１５Ａ、１５Ｂと、
この各チェーン車１５Ａ、１５Ｂに架設さた搬送チェー
ン１５Ｃとにより構成されている。移動フレーム１４は
、第３図に示すようにその断面が本実施例では下方が開
放された箱型状に形成され、その内側の第１図における
両端部に、前述した如くチェーン車１５Ａ、１５Ｂが回
転自在に装備されている。この移動フレーム１４の第３
図における両側面に、前述した第１のガイド手段１７と
第２のガイド手段１８とが各々装備されている。

この内、第１及び第２の各ガイド手段１７．１８は、実
際には第３図に示すように、移動フレーム１４の両側面
に等間隔をおいて平行に固着されたガイドレール１７．
１８と、この各ガイドレール１７．１８の上下端に係合
された各４個１組の係合ローラ１７Δ、１７Ａ、・・・
、１８Ａ、１８Ａ。

・・・く第３図では各２個のみ開示）によって構成され
ている。そして、一方の４個１組の係合ローラ１７Ａ、
１７Ａ、・・・は、本実施例では第１図に示すように本
体フレーム１２上のＳｌ、Ｓｚ、５ＬＳ４の４ケ所に装
備され、これによって移動フレーム１４の移動に際し、
２箇所以上で移動フレーム１４を係止し且つ案内し得る
構成となっている。また、他方の４個１組の係合ローラ
１８Ａ、１８Ａ。

・・・は、超音波送受信部１１のケース部１１．Ａに第
３図に示す如く回転自在に装着されている。

また、駆動手段１６は、減速ギヤー機構５０を装備した
駆動モータ２０と、前記減速ギヤーａ１１が５０の出力
軸に係合された駆動チェーン典購２１と、この駆動チェ
ーン機構２１に連結された駆動用チェーン車５２とによ
り構成されている。この内、駆動用チェーン機構２１は
、２個のチェーン車２１Ａ及び２１Ｂと、この各チェー
ン車２１Δ及び２１Ｂに架設された駆動用チェーン２１
Ｃとにより構成されている。そして、第３図に示すよう
にチェーン車２１Ｂには、同軸に馬区・動用チェーン車
５２が装備され、この駆動用チェーン車５２によって前
述した搬送チェーンａ購１５カ４区・期されるようにな
っている。このし送チェーン■Ｉｎ　ｌ５の搬送用チェ
ーン１５Ｃには、第３図に示すように超音波送受信部１
■のケースＬＩＡが連結部１１Ｂを介して係着されてい
る。

さらに、前記減速ギヤー機構５０の出力軸には、前述し
た励振回路部３０から出力される励振用パルス信号の繰
返し時間を規制するエンコーダ６゜が装備されている。

３２Ａはエンコーダ６０から所定の信号を人力する信号
発振回路３２用のセンサ部を、又、３２Ｂは信号発振回
路３２を収納したケース部を各々示す。

次に、上記実施例の全体的な動作について説明する。

まず、通常の状！虚においては、ブレーキ手段４０が移
＋ＪＪフレーム１４をゆるやかに係止していることから
、かかる点において移動フレーム１４の移動は停止され
ている。今、駆動手段１６を作動させ、駆動チェーン車
５２を介して搬送チェーン１５Ｃを第１図の左回転方向
に回動走行せしめると、超音波送受信器１１は搬送チェ
ーン１５Ｃと一体的にＣ方向に移動する。ここで、超音
波送受信部１１が移動フレーム１４のストッパ４４に当
接した場合でも前記駆動手段１６は何ら停止しないよう
になっている。このため、超音波送受信器１１がストッ
パ４４に当接すると、その後は、■多動フレーム１４も
超音波送受信器１１の右方向への移動とともに一体的に
第１図の右方向へ移動する。

そして、移動フレーム１４の第１図における左端部が位
置センサ４１Ｂよりも右側に入り込むと、その情報を受
けたブレーキ手段４０は直ちに作動してモータ２０を電
源から開放するとともに移動フレーム１４を停止せしめ
る。

次に、図示しない制御手段を操作して駆動モータ２０の
回転を逆転させてみる（この操作で、ブレーキ手段４０
は同時に移動フレーム１４に対する完全停止動作から開
放されるようになっている）。この場合、第１図の右端
部に位置する超音波送受信部１１がまず図の左方（Ｄ方
向）へ移動を開始する。

一方、移動フレーム１４は、ブレーキ手段４０のゆるや
かな係上作用によって何ら移動しないようになっている
。このため、超音波送受信部１１は、移・助フレーム１
４の第１図における左端部に装備されたストッパ４５に
当接するまで単独で図のＤ方向へ移動する。そしてスト
、バ４５に当接した超音波送受信部１１は移動フレーム
１４とともに図の左方へ移動する。そして、移動フレー
ム１４の第１図におシする右端部が位置センサ４１Ａよ
りも左方へ移行した場合、その精子Ｕを受けたブレーキ
手段４０は直ちにモータ２０を電源から開放するととも
に移動フレーム１４を停止せしめる。

以下、前述したのと同様の操作を行うことにより、超音
波送受信部１１は、前述したのと同様の動作が繰返し行
われ、この間に路面の凹凸を有効に測定することができ
るようになっている。

このため、本実施例では移動フレーム１４上の超音波送
受信部１［の移動正風りに加えて移動フレーム１４が本
体フレーム１２上を移動する距離（本実施例ではほぼ本
体フレーム１２から移動フレーム１４が突出する距離に
等しい）だけ広い範囲の路面の凹凸測定が可能となって
いる９ここで、前記超音波送受信部１１の移動速度が一
定の場合、前述した励振回路部３０は予めエンコーダ６
０及び分周器３０によって定められた繰返し周期によっ
て励振信号を出力していることから、超音波送信部１１
Ａから出力されるパルス状超音波の繰返し周期は一定と
なっている。一方〜駆動モータ２０の回転数を上昇せし
めて超音波送受信部１１の移動速度を上昇せしめると、
これに比例してエンコーダ６０の回転数も増大すること
から、パルス状超音波の繰返し出力（ｇ号も増加する。

このため、路面の凹凸を高速測定しても、低速測定した
場合と路面上の７［ｉ　ｆｆ１ｌｔのきざみが全く同一
となり、従ってヨリ定精度を変えることなく高速測定が
可能となるという利点がある。また、分周器３３を適当
に切換えることによりパルス状超音波の繰返し送信時間
の間隔を変化させることができ、かかる点は建設工事等
において行われる広い範囲の掘削に際し、その底面の凹
凸を計測する場合等には好適なものとなる。

第４図に信号処理系における他の例を示す。この第４図
の実施例では、送信回路３４Ａの出力を超音波送信部１
１Ａへ送り込むのと同時に受信回路側の位相差検出回路
３６Ａへ送り込み、この位相差検出回路３６Ａにて受信
回路３５Ａから送られてくる受信信号との間の位相差を
検出し、しかるのち当該位相差を距離変換回路３６Ｂに
て距離に変換しメモリ３７Ａで記憶しようとするもので
ある。

その他の構成は、前述した第２図のものと同一となって
いる。

このようにしても前述した第２図のものと略同等となる
ほか、位相差に着目したことから感度の増減に左右され
ずに路面の凹凸を検出することができるという利点があ
る。

尚、上記実施例において超音波送受信部１１の超音波送
信部１１Ａと超音波受信部１１Ｂとを、当該超音波送受
信部１１の移動方向に対して平行な面内に配置した場合
を例示したが、これとは別に超音波送受信部［１の移動
方向に直交する面内に配置したものであってもよい。

また、上記実施例は、特に路面Ｅ上に脚部４２゜４３を
介して定置した場合を例示したが、本発明は必ずしもこ
れに限定されず、例えば第１図の脚部４２．４３を取り
除いて第５図に示すように自動車に装備するようにして
もよい。このようにすると測定位置の移動に迅速に対処
し得るという利点がある。

更に、本発明は路面以外の地表等の凹凸測定についても
そっくりそのまま適用することができる。

〔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、路面の凹凸を測定精度を維持しつつ高速測定する
ことが可能となり、従って測定作業の迅速化を図り得る
という従来にない優れｆこ路面凹凸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正面図、第２図は第り
１内に示す超音波送受信部に接続される回路部分の一例
を示すブロック図、第３図は第１図の■−■線に沿った
一部省略した断面図、第４図は超音波送受信部に接続さ
れる回路部分の他の例を示すブロック図、第５図は本発
明の応用例を示す説明図、第６図は従来例を示す構成図
である。 １１・・・・・・超音波送受信部、Ｌ２・・・・・・本
体フレーム、１３・・・・・・搬送手段の一部をなす搬
送チェーン機構、１４・・・・・・俗送手段の一部をな
す移動フレーム、３０・・・・・・曲振回路部、３１・
・・・・・信号処理回路部、Ｅ・・・・・・路面。 特許出願人　　株式会社　東　京　計　器第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、路面に対向して配設される超音波送受信部と、
   この超音波送受信部を路面上の所定の高さに維持する本
   体フレームと、この本体フレーム上に装備され且つ当該
   本体フレームに沿って前記超音波送受信部を一方から他
   方へ移動せしめる搬送手段とを設け、 前記超音波送受信部には、所定のパルス状超音波を励起
   せしめるための励振回路と、受信されるパルス状超音波
   から所定の情報を検出する信号処理回路とを併設し、 前記励振回路から出力される励振信号の単位時間当りの
   繰り返し回数を、前記超音波送受信部の本体フレーム上
   の移動速度に同期して変化せしめる構成としたことを特
   徴とする路面凹凸計測装置。