特開 2024-66260 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024066260

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20240508BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175734

(22)【出願日】2022-11-01

(71)【出願人】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】501497264

【氏名又は名称】西日本高速道路エンジニアリング四国株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡▲崎▼ 風時

(72)【発明者】

【氏名】中村 和博

(72)【発明者】

【氏名】風戸 崇之

(72)【発明者】

【氏名】林 詳悟

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 謙治

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA52

2F065AA65

2F065CC11

2F065CC40

2F065FF01

2F065FF02

2F065FF04

2F065FF08

2F065FF09

2F065FF67

2F065GG04

2F065GG16

2F065HH05

2F065HH12

2F065JJ03

2F065JJ05

2F065JJ09

2F065JJ26

2F065MM06

2F065MM07

2F065PP22

2F065QQ13

(57)【要約】

【課題】走行中の車両において路面のたわみ量を測定する。
【解決手段】測定装置は、前記車両の進行方向の前後に配置された複数の測定部であって、各々の測定部は、前記車両の走行中に、光切断法により路面の形状を測定し、一の測定部は、載荷状態の路面を測定し、他の測定部は、載荷状態でない路面を測定する複数の測定部と、前記複数の測定部による測定結果の差分を、たわみ量として算出する算出部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に取り付けられる測定装置において、
前記車両の進行方向の前後に配置された複数の測定部であって、各々の測定部は、前記車両の走行中に、光切断法により路面の形状を測定し、一の測定部は、載荷状態の路面を測定し、他の測定部は、載荷状態でない路面を測定する複数の測定部と、
前記複数の測定部による測定結果の差分を、たわみ量として算出する算出部と、
を含む測定装置。

【請求項2】

前記一の測定部は、前記車両の後輪の前後に配置された測定部であって、前記後輪の接地位置の前後の路面の形状を測定する請求項１記載の測定装置。

【請求項3】

前記算出部は、
載荷状態でない路面を測定する測定部による測定結果から、路面の外側線側の車輪、及び中央線側の車輪の各位置について相対的な高さを表すプロファイルデータを取得し、
載荷状態の路面を測定する測定部による測定結果から、前記路面の外側線側の車輪、及び前記中央線側の車輪の各位置について前記プロファイルデータを取得し、
走行速度と、前記測定装置の設置間隔とから、時間間隔を求め、前記時間間隔で、前記路面の外側線側の車輪の位置についての前記プロファイルデータの差分、及び前記中央線側の車輪の位置についての前記プロファイルデータの差分を、前記たわみ量として算出し、
車両の位置を測定する測位装置による測位結果と、前記たわみ量とを紐づけて記録する請求項１記載の測定装置。

【請求項4】

前記測定部が、スリットレーザ発振器の照射により路面に形成されるマーカーを、斜め方向から撮影して路面の形状を測定する請求項１～請求項３の何れか１項記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

舗装の損傷は、表面状態の評価（路面性状）と構造体としての耐力（健全性）の２つで評価している。このうち、健全性については、重錘を落下させることで瞬間的に生じる路面たわみ量から評価（推定）するＦＷＤによるたわみ測定が一般的である。

【0003】

また、移動車両による路面の測定方法が知られている。例えば、光切断法の撮影手段で、走行面撮影手段を介し、走行路の縦断方向に沿って撮影し、路面プロフィル生成手段を介し、撮影画像情報、傾斜情報及び移動情報に基づき、傾斜情報を用いて撮影画像情報の傾きを補正した補正画像情報を生成した上で、移動情報を用いて補正画像情報を配列し、重複した領域の画像内容から走行面撮影手段の上下動情報を特定し、補正画像情報の一部を切り出して抽出画像情報を生成し、補正画像情報から上下動情報を用いて補正画像の高さを補正しながら、抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０１４／１７０９８９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のＦＷＤによるたわみ測定ではその地点の評価となり、道路進行方向に連続して測定することができない。また、静止状態で測定する必要があることから、車線規制を伴うなどの課題がある。

【0006】

上記特許文献１では、移動車両において光切断法に基づく測定を行っているが、路面のたわみ量を測定することは開示されていない。

【0007】

そこで、本発明は、走行中の車両において路面のたわみ量を測定することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の態様は、車両に取り付けられる測定装置において、前記車両の進行方向の前後に配置された複数の測定部であって、各々の測定部は、前記車両の走行中に、光切断法により路面の形状を測定し、一の測定部は、載荷状態の路面を測定し、他の測定部は、載荷状態でない路面を測定する複数の測定部と、前記複数の測定部による測定結果の差分を、たわみ量として算出する算出部と、を含む測定装置である。

【0009】

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記算出部は、載荷状態でない路面を測定する測定部による測定結果から得られる、相対的な高さを表すプロファイルデータから、路面の外側線側の車輪、及び中央線側の車輪の各位置について値を取得し、載荷状態の路面を測定する測定部による測定結果から得られる、前記プロファイルデータから、前記路面の外側線側の車輪、及び前記中央線側の車輪の各位置について値を取得し、走行速度と、前記測定装置の設置間隔とから、時間間隔を求め、前記時間間隔で、前記路面の外側線側の車輪の位置についての値の差分、及び前記中央線側の車輪の位置についての値の差分を、前記たわみ量として算出し、車両の位置を測定する測位装置による測位結果と、前記たわみ量とを紐づけて記録する。

【0010】

本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様において、前記測定部が、スリットレーザ発振器の照射により路面に形成されるマーカーを、斜め方向から撮影して路面の形状を測定する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、走行中の車両において路面のたわみ量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】測定装置を示す機能ブロック図である。

【図2】測定装置の一部の構成要素が組み込まれた車両の側面図である。

【図3】実施形態に適用される光切断法を説明する斜視図である。

【図4】測定装置の算出部を示す機能ブロック図である。

【図5】測定装置による測定処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】連続して算出されたたわみ量を表すたわみ曲線の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明に係る測定装置の実施の形態について説明する。

【0014】

（測定装置の構成）
図１は、測定装置１００を示す機能ブロック図である。

【0015】

図２は、測定装置１００の一部の構成要素が組み込まれた車両１の側面図である。

【0016】

測定装置１００は、車両１に設けられた第１測定部２Ａ、第２測定部２Ｂ－１、２Ｂ－２と、測位部１１と、検出部１２と、車両１の外部に設けられた各機能部とから構成される。車両１の外部に設けられた各機能部は、制御部１０と、算出部１３と、記憶部１０１と、表示部１０２と、入力部１０３とで構成される。制御部１０、算出部１３、記憶部１０１、表示部１０２、及び入力部１０３は、パーソナルコンピュータのハードウェア及びソフトウェアで構成される。

【0017】

制御部１０は、上記パーソナルコンピュータ内で行われる各処理を制御する。

【0018】

車両１に設けられた第１測定部２Ａで測定されたデータ、第２測定部２Ｂ－１、２Ｂ－２で測定されたデータ、測位部１１で測定されたデータ、検出部１２で検出されたデータは、記憶媒体を介して、あるいはインターネットなどの情報通信手段を介して、上記パーソナルコンピュータに取り込まれる。なお、制御部１０、算出部１３、記憶部１０１、表示部１０２、及び入力部１０３の一部あるいはすべてを車両１に搭載する実施形態も可能である。

【0019】

車両１は、例えば道路維持作業に用いられる作業用トラックをベースとする作業車両である。

【0020】

第１測定部２Ａは、車両１の後輪より前方の底面（例えば、前輪（２軸）と後輪との間の中央部の底面）に、路面４に対面するよう設けられる。

【0021】

第２測定部２Ｂ－１、２Ｂ－２は、車両１の後輪の前後の底面に、路面４に対面するよう設けられる。

【0022】

第１測定部２Ａは、スリットレーザ発振器の照射により路面に形成されるマーカーを、斜め方向から撮影して、載荷状態でない路面の形状を測定する。具体的には、第１測定部２Ａは、路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について、路面４の進行方向各位置の高さを測定する。路面４の進行方向各位置の高さは、光切断法を用いて取得される。ここで、「載荷状態でない路面」とは、車輪による輪荷重応力の影響範囲外における路面である。

【0023】

第２測定部２Ｂ－１、２Ｂ－２は、路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について、スリットレーザ発振器の照射により路面に形成されるマーカーを、斜め方向から撮影して、載荷状態である路面の形状を測定する。具体的には、第２測定部２Ｂは、路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について、後輪の接地位置の前後の路面４の進行方向各位置の高さを測定する。路面４の進行方向各位置の高さは、光切断法を用いて取得される。ここで、「載荷状態である路面」とは、車輪による輪荷重応力により変形した路面である。

【0024】

具体的には、第１測定部２Ａは、第１スリットレーザ発振器２１Ａと、第１撮影部２２Ａとを含んで構成される。

【0025】

図３は実施形態に適用される光切断法を説明する斜視図である。

【0026】

第１スリットレーザ発振器２１Ａは、スリットレーザを発振する。第１スリットレーザ発振器２１Ａは、車両１の進行方向４１に対して平行となるスリット状のスリットレーザを、路面に対して垂直に上方から照射できるように車両１に取り付けられている。路面上には、スリットレーザの照射によって、路面の進行方向に平行な線状のマーカー４２が形成される。

【0027】

第１撮影部２２Ａは、線状のマーカー４２が撮影エリア内に収まるように、路面に対して斜めな方向から撮影できるように車両１に取り付けられている。

【0028】

したがって光切断法の原理にしたがい、第１撮影部２２Ａは、路面の進行方向に沿って路面が平坦であれば、線状のマーカー４２を直線として撮影し、路面の進行方向に沿って路面に凹凸があれば、線状のマーカー４２を凹凸がある歪んだものとして撮影する。

【0029】

また、第２測定部２Ｂは、第１測定部２Ａと同様に、第２スリットレーザ発振器２１Ｂと、第２撮影部２２Ｂとを含んで構成される。第２スリットレーザ発振器２１Ｂ及び第２撮影部２２Ｂは、第１スリットレーザ発振器２１Ａ及び第１撮影部２２Ａと同様の構成であるため、説明を省略する。

【0030】

測位部１１は、たとえばＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を用いて、車両１の走行位置を測定する。

【0031】

検出部１２は、例えば、車速センサを用いて、車両１の走行速度を検出する。

【0032】

算出部１３は、第１測定部２Ａ、第２測定部２Ｂによる測定結果の差分を、たわみ量として算出する。

【0033】

具体的には、算出部１３は、図４に示すように、プロファイル測定部１３１、値取得部１３２、差分算出部１３３、記録部１３４、及び評価部１３５を備えている。

【0034】

プロファイル測定部１３１は、第１測定部２Ａによって線状のマーカー４２を撮影したデータに基づいて路面の進行方向各位置の相対的な高さを表すプロファイルデータを生成する。また、プロファイル測定部１３１は、第２測定部２Ｂ－１、２Ｂ－２によって線状のマーカー４２を撮影したデータに基づいて路面の進行方向各位置の相対的な高さを表すプロファイルデータを生成する。

【0035】

具体的には、以下の通り、１単位の撮影画像から、路面プロフィルの生成材料となる、第１撮影部２２Ａの進行方向の相対的な上下動情報を生成する。

【0036】

まず、第１撮影部２２Ａによって撮影された撮影画像を、第１撮影部２２Ａの傾斜情報を用い、予め定められた特定の角度から撮影した状態の補正画像に補正することにより、各撮影画像を基準角度から撮影した状態に補正する。

【0037】

補正画像に含まれるマーカー４２の進行方向の各位置の、進行方向と直交する方向の位置ずれから、補正画像を撮影した第１撮影部２２Ａの進行方向の相対的な高さ変位を算出し、第１撮影部２２Ａの進行方向の相対的な上下動情報を生成する。

【0038】

そして、各撮影画像から生成された、第１撮影部２２Ａの進行方向の相対的な上下動情報を順次配列し、結合してプロファイルデータを生成する。

【0039】

また、以下の通り、１単位の撮影画像から、路面プロフィルの生成材料となる、第２撮影部２２Ｂの進行方向の相対的な上下動情報を生成する。

【0040】

まず、第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２によって撮影された撮影画像を、第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２の傾斜情報を用い、予め定められた特定の角度から撮影した状態の補正画像に補正することにより、各撮影画像を基準角度から撮影した状態に補正する。また、第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２の補正画像を連結した連結補正画像を生成する。

【0041】

連結補正画像に含まれるマーカー４２の進行方向の各位置の、進行方向と直交する方向の位置ずれから、連結補正画像を撮影した第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２の進行方向の相対的な高さ変位を算出し、第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２の進行方向の相対的な上下動情報を生成する。

【0042】

そして、各撮影画像から生成された、第２撮影部２２Ｂ－１、第２撮影部２２Ｂ－２の進行方向の相対的な上下動情報を順次配列し、結合してプロファイルデータを生成する。

【0043】

値取得部１３２は、載荷状態でない路面を測定する第１測定部２Ａにおいて光切断法による形状計測で得られたプロファイルデータを、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について取得する。

【0044】

また、値取得部１３２は、載荷状態の路面を測定する第２測定部２Ｂにおいて光切断法による形状計測で得られたプロファイルデータを、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について取得する。

【0045】

差分算出部１３３は、検出部１２によって検出された走行速度と、第１測定部２Ａ、第２測定部２Ｂの間隔から、時間間隔を求め、その時間間隔で、路面の外側線側の車輪ＯＷＰの位置の２つのプロファイルデータの差分を、たわみ量として算出し、車輪ＩＷＰの位置の２つのプロファイルデータの差分を、たわみ量として算出する。

【0046】

記録部１３４は、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について算出されたたわみ量を、ＧＰＳでの測位結果と紐づけて記憶部１０１に記録する。

【0047】

これにより、記憶部１０１に、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置（各測線）について連続して算出されたたわみ量が記憶される。

【0048】

評価部１３５は、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置（各測線）について連続して算出されたたわみ量を表すたわみ曲線から、舗装健全度の評価値を算出する。例えば、たわみ量が閾値以上となる箇所が多いほど、舗装健全度が低くなるように評価値を算出する。

【0049】

（測定装置の動作）
次に、図５に基づき、上記の測定装置１００の動作について説明する。

【0050】

まず、測定装置１００を搭載する車両１、具体的には、例えば、日常の巡回作業等に供されるパトロール車両で路面４上を走行させ、入力部１０３により、測定の開始が指示される。

【0051】

測定が開始されると、第１測定部２Ａは、各時刻について、第１スリットレーザ発振器２１Ａの照射により路面に形成されるマーカー４２を、斜め方向から撮影して路面の形状を測定し、記憶部１０１に格納する。

【0052】

第２測定部２Ｂは、各時刻について、第２スリットレーザ発振器２１Ｂの照射により路面に形成されるマーカー４２を、斜め方向から撮影して路面の形状を測定し、記憶部１０１に格納する。

【0053】

測位部１１は、各時刻について、例えばＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を用いて、車両１の走行位置を測定し、記憶部１０１に格納する。

【0054】

検出部１２は、各時刻について、例えば、車速センサを用いて、車両１の走行速度を検出し、記憶部１０１に格納する。

【0055】

プロファイル測定部１３１は、路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置に対し、各時刻について、第１測定部２Ａによって線状のマーカー４２を撮影したデータに基づいて路面の進行方向各位置の相対的な高さを表すプロファイルデータを生成し、記憶部１０１に格納する。

【0056】

また、プロファイル測定部１３１は、路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置に対し、各時刻について、第２測定部２Ｂによって線状のマーカー４２を撮影したデータに基づいて路面の進行方向各位置の相対的な高さを表すプロファイルデータを生成し、記憶部１０１に格納する。

【0057】

そして、測定装置１００は、図６に示す測定処理を実行する。

【0058】

ステップＳ１００において、値取得部１３２は、第１測定部２Ａについての路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置に対して生成されたプロファイルデータを取得する。

【0059】

ステップＳ１０２において、値取得部１３２は、第２測定部２Ｂについての路面４の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置に対して生成されたプロファイルデータを取得する。

【0060】

ステップＳ１０４において、値取得部１３２は、各時刻の車両１の走行位置を取得する。

【0061】

ステップＳ１０６において、差分算出部１３３は、各時刻について、走行速度と、第１測定部２Ａ、第２測定部２Ｂの間隔から、時間間隔を算出する。

【0062】

ステップＳ１０８において、差分算出部１３３は、各時刻について、上記ステップＳ１０６で算出された時間間隔で、路面の外側線側の車輪ＯＷＰの位置の２つのプロファイルデータの差分を、たわみ量として算出し、車輪ＩＷＰの位置の２つのプロファイルデータの差分を、たわみ量として算出する。

【0063】

ステップＳ１１０において、記録部１３４は、各時刻について、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置について算出されたたわみ量を、ＧＰＳでの測位結果と紐づけて記憶部１０１に記録する。

【0064】

ステップＳ１１２において、評価部１３５は、路面の外側線側の車輪ＯＷＰ、中央線側の車輪ＩＷＰの各位置（各測線）について連続して算出されたたわみ量を表すたわみ曲線から、舗装健全度の評価値を算出し、表示部１０２に表示し、測定処理を終了する。例えば、図６に示すように、たわみ量が閾値以上となる箇所が多いほど、舗装健全度が低くなるように評価値を算出する。図６では、路面の外側線側の車輪ＯＷＰについて連続して算出されたたわみ量を表すたわみ曲線では、たわみ量が大きい箇所があり、当該路面の舗装健全度の評価値が低く算出される例を示している。

【0065】

以上説明したように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、車両の進行方向の前後に配置された一の測定部は、載荷状態の路面を測定し、他の測定部は、載荷状態でない路面を測定し、測定部による測定結果の差分を、たわみ量として算出することにより、走行中の車両において路面のたわみ量を測定することができる。

【0066】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 車両
２Ａ 第１測定部
２Ｂ 第２測定部
４ 路面
１０ 制御部
１１ 測位部
１２ 検出部
１３ 算出部
２１Ａ 第１スリットレーザ発振器
２１Ｂ 第２スリットレーザ発振器
２２Ａ 第１撮影部
２２Ｂ 第２撮影部
４２ マーカー
１００ 測定装置
１０１ 記憶部
１３１ プロファイル測定部
１３２ 値取得部
１３３ 差分算出部
１３４ 記録部
１３５ 評価部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】