SE520280C2 - Anordning för profilmätning av en vägbana - Google Patents

Description

20 25 30 35 :x-.Pflz E ,._>..t _.._. n. ..

I - i. ~. . - A , .;. * :_ Û 2f3 - =2^~':: ---»~~- f»fl o » f . . f” ',' 1 ' ' ' n. .. ringa vertikal avvikelse från fordonets körriktning. En svårig- het med denna kända teknik är att kameran blir känslig för skakningar och vibrationer, på grund av det stora avståndet från linjen.

Det finns därför en lång rad önskemål beträffande uppmätning av en vägbanas profil; mätningen bör givetvis kunna ske under färd med hög hastighet, exempelvis normal trafikhastighet för ett fordon som bär mätutrustningen.

Vidare bör mätningen kunna göras i ett mycket stort antal punk- ter tvärs körbanan vid uppmätning av tvärprofilen, och även med ett stort antal mätvärden i vägriktningen, vid uppmätning av vägens längdprofil.

Vidare bör även vägens sidolutning kunna avgöras.

Vidare bör mätningen av tvärprofilen enkelt kunna utvidgas till att erbjuda en noggrann utvärdering av vägens profil i kör- banans längdriktning.

Vidare bör mätningen kunna genomföras utmed en sträcka i vägens tvärriktning, som är större än fordonets bredd.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa en anordning som helt eller delvis uppnår de nämnda önskemålen. Ändamålet uppnås genom uppfinningen.

Uppfinningen definieras i det bilagda självständiga patent- kravet.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälv- ständiga patentkraven; I en i praktiken för närvarande föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar anordningen en elektronisk kamera, lO 15 20 25 30 35 . .. ,a 1.:* - ^ p ~- . .. . .zu .u 1 - exempelvis en CCD-kamera, som är monterad på fordonet, lämpli- gen på dess undersida, på ett avstånd i längdled från ett i fordonets tvärriktning orienterat element som är buret av fordonet.

På detta element monteras ett eller flera laseraggregat, som etablerar ett lodrätt laserljusplan, som sträcker sig utmed elementet och som på vägen projicerar en laserljuslinje. På elementet finns en referenslinje. Kameran avkänner avståndet mellan referenslinjen och den projicerade linjen på vägytan i ett valt antal punkter längs referenslinjen. Referenslinjen kan vara exempelvis en belyst reflekterande tejpremsa på elementet.

Referenslinjen kan vara försedd med speciella kännetecken längs densamma, t ex avbrott i referenslinjen eller lokalt varierande höjd för referenslinjen. Kameran kan med hjälp av sådana känne- tecken lokalisera i förväg bestämda positioner längs referens- linjen. I det fall flera bredvid varandra anordnade kameror utnyttjas, så att varje kamera får en motsvarande mindre betraktningsvinkel i horisontalplanet, kan nämnda kännetecken användas för att definiera de olika kamerornas horisontella betraktningsvinklar.

Referenslinjen kan ges en korrigerad sträckning i horisontalled eller vertikalled, så att kameran avkänner en konstant vertikal vinkel mellan referenslinjen och den projicerade linjen på en horisontell (väg-)yta.

Referenslinjen och/eller den på vägytan projicerade linjen kan ha formen av en serie av inbördes åtskilda punkter.

Laseraggregatet/laseraggregaten kan i vertikalplanet projicera laserljuset även i tvärled utanför fordonet och även utanför elementets/balkens ändar. Referenslinjen kan extrapoleras i anordninoens beräknings1tr1stning för to.. nQzmmlíhrï :av mätvär/*ïøn ut. ...._.....J .H ...Memriuvn för vägbanan även i tvärled utanför balken. 10 15 20 25 30 35 »- 520 280 4 Genom att tillhandahålla ett ytterligare vertikalt orienterat laserplan, som är parallellt med det första laserplanet, men har ett väl bestämt avstånd från detta i fordonslängdriktning, etableras en ytterligare laserlinjeprojektion på vägbanan.

Kameran ser denna ytterligare laserlinje på ett avstånd ovanför den första projicerade laserlinjen. Härigenom kan man samtidigt utföra två profilmätningar, så att man får ett gott underlag för beräkning av vägens profil i vägens längdriktning.

För att etablera en särskilt hög grad av mätnoggrannhet kan accelerometrar monteras på eller i närheten av balken för att erbjuda en avkänning av balkens rörelser vertikalt, så att vägens längsprofiler kan beräknas med god noggrannhet.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig 1 visar schematiskt en längdsektion genom ett fordon med en anordning enligt uppfinningen Fig 2 visar en vy tagen utmed linje II-II i fig. 1.

På fig. 1 illustreras en fordonsram eller en fordonskaross 10, som stabilt bär dels en balk 2, dels en CCD~kamera 3. Balken 2 sträcker sig vinkelrätt mot fordonets 10 längdriktning och visas bära ett par laseraggregat 1,1; 1', 1' på vardera sidan av balken 2. Värdera paret av laseraggregat 1, 1; 1', 1' avger laserljus i ett vertikalplan, antingen som ett utbrett laser- ljusplan eller som en snabbt i vertikalplanet svepande laser- linje. Paren av laseraggregat belyser vägbanan 4 med över- lappande ljusplan, så att de projicerar en linje 11 på väg- banan, varvid denna linje åtminstone utbreder sig längs balkens 2 hela längd och företrädesvis även sträcker sig en sträcka utanför vardera änden av balken. Även fast laseraggregaten 1 i respektive par har en begränsad laserljusvinkel, så kan de ändå inbördes vinkelställas i vertikalplanet för att ha korsande 10 15 20 25 30 35 520 280 5 huvudriktningar och därigenom erbjuda en linjelängd ll som är åtminstone så stor som balkens 2 längd.

Paren av aggregat 1' projicerar på motsvarande vis laserljus i ett vertikalplan, som är parallellt med det för aggregaten l, och projicerar därigenom en linje ll' på vägbanan 4 på ett avstånd s framför linjen ll i fordonets 10 färdriktning.

Man kan se att balken 2 i sin undre rand har en referenslinje 5, som kan bestå av en ljusreflekterande tejp, som belyses av en icke närmare visade ljuskälla.

Av fig. l kan man utläsa att kameran 3 är buren på fordonets 10 undersida, på ett relativt stort avstånd t bakom balken 2.

Avståndet t är valt för att säkerställa att kameran 3 med en faktisk fältvinkel skall kunna observera linjen 4, 4' utmed hela dess längd.

Av fig. l kan man se att avståndet s mellan linjer ll, ll' medför att den vertikala fältvinkeln från kameran 3 mellan blir olika, varför båda samtidigt kan avläsas av kameran 3. Kameran 3 kan referenslinjen 5 och respektive linje ll, ll' betrakta en mångfald positioner längs linjen 5 och avkänner i varje sådan position referenslinjen 5 respektive ljuslinjen ll och kan efter kalibrering eller uppmätning bestämma det lokala vertikala avståndet mellan linjen 5 och linjen ll. Dessa avstånd, i de utvalda positionerna längs balken 2, kan registreras i en registreringsanordning 7 och definierar därigenom vägbanans 4 profil vid varje registreringstillfälle.

Kameran 3 kan väsentligen samtidigt mäta det nämnda avståndet i ett stort antal punkter längs balken 2.

Mätningen kan även ske direkt mellan linjerna.

Kameran 3 kan även i samma ögonblick mäta avståndet till linjen ll', i inbördes lika positioner längs balken 2, så att väg- banans 4 lutning i längdled mellan linjerna ll, ll' kan 10 l5 20 25 30 35 520 280 6 m.. .- registreras i de valda positionerna längs balken 2. För att uppnå ännu bättre mätresultat med avseende på vägbanans 4 lutning i längdled, kan accelerömetrar (ej visade) på i sig känt vis monteras på balken 2, exempelvis vid dess ändar, varvid accelerometrarnas mätvärden kan utnyttjas för att beräkna fordonets vertikala rörelser, så att en kompensering kan göras med avseende på dessa, om så erfordras. Även ett gyroskop kan på känt sätt utnyttjas för att förbättra mät- resultatet genom att mäta balkens orienteringsförändringar relativt ett referensplan, exempelvis horisontalplanet.

På fig. 2 visas att balkens 2 referenslinje 5 har en tänkt fortsättning 6 vid vardera änden av balken 2. Denna fortsätt- ningslinje 6 är en extrapolerad förlängning av linjen 5 och kan framräknas såsom referenslinje utgående från den räta linjen 5 såsom den uppfattas av kameran 3. Linjen 6 kan sålunda beräknas i de till kameran anslutna organen 7, som även innehåller lämpliga registreringsorgan 8 för de aktuella mätvärdena.

Av fig. l och 2 framgår att man med en mycket enkel utrustning, bestående av en CCD-kamera 3 och en balk 2, som bär en referenslinje 5 och åtminstone en laser l, enkelt kan mäta vägbanans 4 tvärprofil vinkelrätt mot fordonets körriktning under fordonets körning, även då fordonet kör med hög hastig- het. Genom att på vägbanan 4 parallellt med laserlinjen ll projicera ytterligare en laserlinje ll' på avstånd från denna i körbanans längdriktning, kan man med den förhållandevis enkla utrustningen även registrera körbanans längsprofil i ett stort antal punkter tvärs körbanans bredd.

Inom ramen för uppfinningen kan naturligtvis flera varianter förekomma. Exempelvis kan flera kameror i bredd användas för att mäta ett större område i sidled, eller för att se erforder- ligt avläsningsområde i sidled för respektive kamera. Istället för en CCD-kamera kan man använda en kamera med PSD-element.

Referenslinjen kan skapas med laserljus som projiceras på ett element. Alternativt kan referenslinjen byggas upp av en serie 10 15 20 25 30 35 n. _. n , f. - _ ß. lf. . ., *, , i ~ n; f. n; o v n , u -»~ v 1 u u, u 1 -1 f. ' ' v -» » v -. > ' I - 1 1 u» n., ,. av ljuspunkter, exempelvis lysdioder, eller av små reflexer som monteras på referenselementet. Som ett annat alternativ kan referenslinjen utgöras av referenselementets/-balkens undre kant. Den projicerade laserlinjen på vägytan kan etableras av en snabbt svepande stråle från ett laseraggregat, eller av fasta strålar från ett eller flera laseraggregat. Genom att bilda linjerna av diskreta punkter nås fördelen att dessa punkter kan särskiljas som mätpunkter med i förväg bestämd belägenhet och dessutom kan dessa punkter ges en relativt högre ljusstyrka.

Om en enda kamera används, kan referenslinjen på ett rakt referenselement/balk ges en vertikal krökning för att kompen- sera för varierande avstånd mellan kameran och mätpunkterna.

Alternativt kan referenslinjen krökas i horisontalplanet, så att avståndet till kameran blir väsentligen konstant. Generellt kan anordningen enkelt kalibreras genom att en horisontell mätyta, exempelvis en reflekterande fri vätskeyta anordnas under referenslinjen, exempelvis när referenslinjen är rak och horisontell, så att man vet att vertikalavståndet mellan referenslinjen och väglinjen ll är konstant utmed referens- linjens längd. De vertikala vinklarna, som kameran eller kamerorna avläser mellan mätytan och referensytan i mät- positionerna längs referenslinjen, kan då korrigeras med korrektioner som medför att kamerans utsignal efter korrektion blir likformig i olika betraktningsriktningar i horisontal- planet.

Referenselementet/balken kan vara fjädrande upphängd relativt karossen, om referenselementets rörelser relativt karossen kontinuerligt beräknas eller avläses så att kamerans mät- resultat kan korrigeras med hänsyn till referenselementets rörelse.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 520 280 8 Patentkrav

1. l. Anordning för mätning av en vägbanas tvärprofil, (1,1), som är avsett att köra längs vägbanan, innefattande ett läseraggregat som är buret av ett (10), laseraggregatet är anordnat att vertikalt belysa vägbanan (4) (3), att avkänna avståndet till den av laseraggregatet belysta fordon varvid och varvid en sensor som är buren av fordonet, är anordnad vägbanan, kännetecknad av att laseraggregatet är anordnat att belysa vägbanan utmed en linje (ll) som sträcker sig tvärs fordonet och vägbanan, varvid laserljuset är riktat väsentligen i ett vertikalplan, att en referenslinje (5), som sträcker sig väsentligen horisontell är buren av fordonet, att sensorn (3) innefattar en elektronisk kamera, som är monterad på fordonet på avstånd (t) i längsled från laserljusplanet och som sam- tidigt betraktar såväl den på vägbanan projicerade laserlinjen (ll) som referenslinjen (5) och att registreringsorgan (8) är anordnade att registrera den av kameran avkända vinkeln mellan (ll) vid ett den projicerade laserlinjen och referenslinjen (5) flertal positioner längs den projicerade laserlinjen (ll).

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att laser- aggregatet projicerar linjen (ll) på vägbanan även utanför åtminstone en av referenslinjens ändar.

3. Anordning enligt krav l eller 2, kännetecknad av att beräkningsorgan (7) är anordnade att extrapolera den av kameran avkända referenslinjen såsom en beräknad referens (6) till kamerans avkänning av den projicerade laserljuslinjen på väg- banan i positioner utanför elementets ändar.

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att referenslinjen (5) är en belyst reflekterande struktur på A-vw äv- ~~~..~^ a-- CA... A..- ett referenselcmcnt (2), som är bulet av fordonet. 10 15 20 25 30 35 520 280 9 iääíhë » = Å . t ,

5. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att referenslinjen (5) är en projicerad laserljuslinje på ett referenselement (2), som är buret av fordonet.

6. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att referenslinjen (5) är en strukturell kant på ett referens- element (2), som är buret av fordonet.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att laseraggregatet (l,l; l',l') är anordnat att belysa väg- (ll'), (ll) från denna i fordonets längdriktning, (ll') utbreder sig i vertikalplanet, banan utmed en ytterligare linje som är väsentligen parallell med den först nämnda linjen och ligger på avstånd (s) varvid även den ytterligare linjen är etablerad med laserljus som och att beräkningsorganet (7) är anordnat att på basis av samtidiga mätresultat, för de med laserlinjerna förknippade tvärprofilerna vid en serie av positioner längs laserljuslinjerna, utvärdera körbanans längdprofil.

8. Anordning enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att referenslinjen (5) är placerad på en balk (2), som sträcker sig tvärs fordonet och som är buren av fordonet, att balken (2) och kameran (3) (10) är stelt kopplade till fordonets ram eller kaross och att balken bär laseraggregatet.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, kännetecknad av att accelerationsmätare är kopplade till balkens (2) ändar för att utvärdera eventuella vertikalrörelser för balken mellan på varandra följande registreringar av tvärprofiler, för för- bättrad utvärdering av vägbanans längsprofil.

10. Anordning enligt något av kraven 4-9, kännetecknad av t Q.) t H eferenselementet 2 är försett med av kamerans markeringar som är åtskilda längs referenselementet (2). 22.3 1.;"^ * l 1. 10 ï“1'n.s-~ --=- 2- v . , ' E ' 1:1:

11. ll. Anordning enligt något av kraven 1-10, kännetecknad av att två eller flera kameror är anordnade bredvid varandra och ar anordnade att betrakta i tvärled åtskilda langdavsnitt av referenslinjen och laserljuslinjen.

12. Anordning enligt något av kraven l-ll, kännetecknad av att referenslinjen och/eller laserljuslinjen är formade som en serie av längs linjen åtskilda punkter.