JP2018084498A - 枕木加工用データ作成システム - Google Patents
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Abstract
Description
車両本体にレーザスキャナ、GNSS受信機、および慣性計測装置が搭載され、レール上を移動しながら、前記レーザスキャナを用いて軌道までの距離と方向を計測してレーザスキャンデータを取得し、かつ前記GNSS受信機および慣性計測装置を用いて前記車両本体の位置および姿勢に関するデータを取得する計測車両と、
前記レーザスキャナ、GNSS受信機および慣性計測装置で取得されたデータに基づいて枕木加工用データを作成するデータ加工装置と、を備え、
前記レーザスキャナは、スキャナ部を回転させながらパルス状のレーザビームを対象物に放射し、反射光を受信して対象物までの距離を計測するもので、前記スキャナ部は、レーザビームの回転断面が鉛直方向に対して所定の角度を保つように配置され、
前記データ加工装置は、
前記レーザスキャナで取得したレーザスキャンデータを、前記GNSS受信機および慣性計測装置で取得したデータに基づいて、地理座標系で表示された三次元点群データに変換するデータ変換部と、
前記三次元点群データに基づいて、少なくともそれぞれの枕木の厚みを算出して枕木加工用データを作成するデータ作成部と、で構成され、
前記データ変換部は、前記計測車両の進行方向と直交する方向のうち、枕木の正面左側、正面右側および正面中央に対向する地点に設置されたスキャナ部を用いて計測された第1、第2および第3の三次元点群データを作成し、
前記データ作成部は、
前記第1、第2および第3の三次元点群データから、枕木の正面の壁に沿った平面の所定幅の点群データをそれぞれ抽出して、第1、第2および第3の二次元点群データを作成すると共に、
前記第1の二次元点群データに基づいて枕木の左辺の厚みを算出し、前記第2の二次元点群データに基づいて枕木の右辺の厚みを算出し、前記第3の二次元点群データに基づいて枕木の上辺の長さを算出することを特徴とする。
本発明に係る枕木加工用データ作成システムは、鉄道橋上の軌道に設置された枕木を取り換える際に必要なデータを作成するものである。従って、枕木加工用データ作成システムの構成について説明する前に、枕木を含む鉄道橋上の軌道の構造について説明する必要がある。
次に、図3および図4を参照して、本発明の実施の形態に係る枕木加工用データ作成システムについて説明する。
次に、上記第1のステップを実現する計測車両2の構成と機能について説明する。
次に、図5を参照して、レーザスキャナ21によるレーザビームLBの走査方向とスキャナ部211の設置位置について説明する。図5は、レール13上を移動する計測車両2を上方から見た図である。なお、図では、ガイド板27、スライダ28、支持台29およびスキャナ部211だけを標示し、他の部材は省略している。
次に、上述の第2のステップと第3のステップを実現するデータ作成装置3の構成と機能について説明する。図3に示すように、データ作成装置3は、位置・姿勢算出部31、データ変換部33および枕木加工用データ作成部35を備えている。またデータ作成装置3は作成されたデータを記憶する位置・姿勢データ記憶部32、三次元点群データ記憶部34および枕木加工用データ記憶部36を備えている。
2 計測車両
3 データ作成装置
11 枕木
12L、12R フランジ
13L、13R レール
14 締結具
15 受け台
21 レーザスキャナ
22 GNSS受信機
23 慣性計測装置
24 レーザスキャンデータ記憶部
25 計測データ記憶部
26 車両本体
27 ガイド板
28 スライダ
29 支持台
31 位置・姿勢算出部
32 位置・姿勢データ記憶部
33 データ変換部
34 三次元点群データ記憶部
35 データ作成部
36 枕木加工用データ記憶部
111 段差部
211 スキャナ部
221 アンテナ
291 回転テーブル
292 傾斜テーブル
293 旋回テーブル
LB レーザビーム
Claims (8)
- 鉄道橋上の軌道を構成する一対のフランジと一対のレールとの間に挿入される複数の枕木の加工用データを作成する枕木加工用データ作成システムであって、
車両本体にレーザスキャナ、GNSS受信機、および慣性計測装置が搭載され、レール上を移動しながら、前記レーザスキャナを用いて軌道までの距離と方向を計測してレーザスキャンデータを取得し、かつ前記GNSS受信機および慣性計測装置を用いて前記車両本体の位置および姿勢に関するデータを取得する計測車両と、
前記レーザスキャナ、GNSS受信機および慣性計測装置で取得されたデータに基づいて枕木加工用データを作成するデータ加工装置と、を備え、
前記レーザスキャナは、スキャナ部を回転させながらパルス状のレーザビームを対象物に放射し、反射光を受信して対象物までの距離を計測するもので、前記スキャナ部は、レーザビームの回転断面が鉛直方向に対して所定の角度を保つように配置され、
前記データ加工装置は、
前記レーザスキャナで取得したレーザスキャンデータを、前記GNSS受信機および慣性計測装置で取得したデータに基づいて、地理座標系で表示された三次元点群データに変換するデータ変換部と、
前記三次元点群データに基づいて、少なくともそれぞれの枕木の厚みを算出して枕木加工用データを作成するデータ作成部と、で構成され、
前記データ変換部は、前記計測車両の進行方向と直交する方向のうち、枕木の正面左側、正面右側および正面中央に対向する地点に設置されたスキャナ部を用いて計測された第1、第2および第3の三次元点群データを作成し、
前記データ作成部は、
前記第1、第2および第3の三次元点群データから、枕木の正面の壁に沿った平面の所定幅の点群データをそれぞれ抽出して、第1、第2および第3の二次元点群データを作成すると共に、
前記第1の二次元点群データに基づいて枕木の左辺の厚みを算出し、前記第2の二次元点群データに基づいて枕木の右辺の厚みを算出し、前記第3の二次元点群データに基づいて枕木の上辺の長さを算出することを特徴とする枕木加工用データ作成システム。 - 前記データ作成部は、
前記第1の二次元点群データの上辺、下辺および左辺に沿って直線を引くと共に、それぞれの直線の位置と傾きを、直線から所定の範囲内にある点群データを用いて最小二乗法により補正し、
当該補正された左辺の直線が、上辺および下辺の直線で挟まれる区間の距離を算出し、当該算出された値を左辺の厚みとする、請求項1に記載の枕木加工用データ作成システム。 - 前記データ作成部は、
前記第2の二次元点群データの上辺、下辺および右辺に沿って直線を引くと共に、それぞれの直線の位置と傾きを、直線から所定の範囲内にある点群データを用いて最小二乗法により補正し、
当該補正された右辺の直線が、上辺および下辺の直線で挟まれる区間の距離を算出し、当該算出された値を右辺の厚みとする、請求項1に記載の枕木加工用データ作成システム。 - 前記データ作成部は、
前記第3の二次元点群データの上辺に沿って直線を引くと共に、当該直線の位置と傾きを、直線から所定の範囲内にある点群データを用いて最小二乗法により補正し、
当該補正された直線の長さが、予め用意した長さのうちいずれに近いか判定し、最も近いと判定した値を前記上辺の長さとする、請求項1ないし3のいずれかに記載の枕木加工用データ作成システム。 - 前記データ作成部は、前記第1、第2および第3の二次元点群データを作成する際、枕木の正面の壁に沿った平面のZ軸方向をY軸とし、それと直交する方向をX軸とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の枕木加工用データ作成システム。
- 前記レーザスキャナのスキャナ部はスライダに取り付けられ、当該スライダは、前記車両本体に固定されたガイド板上を、当該計測車両の進行方向およびそれと直交する方向に移動可能である、請求項1ないし5のいずれかに記載の枕木加工用データ作成システム。
- 前記計測車両には、3台のレーザスキャナが搭載されており、それぞれのスキャナ部は、当該計測車両の進行方向と直交する方向に距離を隔て、かつ水平面内の角度が異なる状態で設置されている、請求項1ないし5のいずれかに記載の枕木加工用データ作成システム。
- 前記データ作成部は、前記第1、第2および第3の三次元点群データから、同一の枕木のデータをそれぞれ取り出し、当該データに識別用の番号を付与する、請求項1ないし4のいずれかに記載の枕木加工用データ作成システム。
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