JPH0726819B2 - 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 - Google Patents
内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置Info
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- JPH0726819B2 JPH0726819B2 JP1206716A JP20671689A JPH0726819B2 JP H0726819 B2 JPH0726819 B2 JP H0726819B2 JP 1206716 A JP1206716 A JP 1206716A JP 20671689 A JP20671689 A JP 20671689A JP H0726819 B2 JPH0726819 B2 JP H0726819B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一続きの内空断面形状の狂いを測定すること
の出来るもので、例えば、浮上式鉄道におけるガイドウ
ェイの内空断面形状の狂い、鉄道線路における軌道狂
い、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の
変状等の測定法及びその測定法を用いた測定装置に関す
るものである。
の出来るもので、例えば、浮上式鉄道におけるガイドウ
ェイの内空断面形状の狂い、鉄道線路における軌道狂
い、鉄道、道路、水路等のトンネルの変状、道路路面の
変状等の測定法及びその測定法を用いた測定装置に関す
るものである。
（従来の技術） 従来、前述の狂い測定作業は、断面内の一測点に対して
10m程度までの長さの糸を張り、その糸と測定点までの
距離を計測して狂い量を求めるのが一般的で、高級な方
法の代表として、鉄道で使用している軌道検測法がある
が、測定原理は10mの糸張りと同じである。また１本の
レーザビームをレールに沿わせることにより、該レール
とレーザビームとの距離を測定する試みも行ってきた。
10m程度までの長さの糸を張り、その糸と測定点までの
距離を計測して狂い量を求めるのが一般的で、高級な方
法の代表として、鉄道で使用している軌道検測法がある
が、測定原理は10mの糸張りと同じである。また１本の
レーザビームをレールに沿わせることにより、該レール
とレーザビームとの距離を測定する試みも行ってきた。
（発明が解決しようとする課題） 現在、研究開発が進められている浮上式鉄道は500km/h
の走行速度であり、その地上設備である浮上車が走行す
るガイドウェイの内空断面形状は、該浮上車を推進案内
する推進案内コイルおよび浮上車を浮上せしめる浮上コ
イルにより規定され、Ｕ型ガイドウェイにおいては、左
右の側壁に装着された１対の推進案内コイル列と走行路
面の左右端部に装着された１対の浮上コイル列とから構
成されており、高速走行時の乗り心地の観点から各コイ
ル列は、200mの測定区間において±5mm以内の装着誤差
で建設されることが望ましいとされており、そのための
測定装置の目標精度は±0.5mm程度が必要である。
の走行速度であり、その地上設備である浮上車が走行す
るガイドウェイの内空断面形状は、該浮上車を推進案内
する推進案内コイルおよび浮上車を浮上せしめる浮上コ
イルにより規定され、Ｕ型ガイドウェイにおいては、左
右の側壁に装着された１対の推進案内コイル列と走行路
面の左右端部に装着された１対の浮上コイル列とから構
成されており、高速走行時の乗り心地の観点から各コイ
ル列は、200mの測定区間において±5mm以内の装着誤差
で建設されることが望ましいとされており、そのための
測定装置の目標精度は±0.5mm程度が必要である。
前述したように200mの測定区間に糸を張り渡した場合、
糸の自重等の影響から目標精度を満たすことは不可能
で、従来の糸張りの測定法は適用出来ない。
糸の自重等の影響から目標精度を満たすことは不可能
で、従来の糸張りの測定法は適用出来ない。
また、前述したレーザビームを使用する方法において
は、糸の代わりにレーザビームを渡すことにより自重の
影響は取り除かれる。しかし測定原理から各測定断面に
おけるレーザビームの受光点と測定点は同一平面内に存
在することが必要とされるのに対し、測定装置の構造上
からこの条件は満たされない場合が生じ、測定誤差の大
きな要因となっており、この測定誤差が無視出来る場合
か、もしくはあまり大きくならない直線構造物での使用
に限定せざるを得なかった。さらに、１箇所の測定点を
対象として開発したため、一般的な内空断面形状の狂い
測定への応用は無理であった。
は、糸の代わりにレーザビームを渡すことにより自重の
影響は取り除かれる。しかし測定原理から各測定断面に
おけるレーザビームの受光点と測定点は同一平面内に存
在することが必要とされるのに対し、測定装置の構造上
からこの条件は満たされない場合が生じ、測定誤差の大
きな要因となっており、この測定誤差が無視出来る場合
か、もしくはあまり大きくならない直線構造物での使用
に限定せざるを得なかった。さらに、１箇所の測定点を
対象として開発したため、一般的な内空断面形状の狂い
測定への応用は無理であった。
（課題を解決するための手段） 本発明は、以上述べた従来の問題点を解消し、かつ200m
を越える測定区間においても目標精度±0.5mmが確保で
きる測定法およびこの測定法を用いた測定装置を提案せ
んとするもので、以前の方法が１本のレーザビームとこ
のレーザビームを含む一つの平面において測定原理を定
めたのに対し、本発明の測定原理は、測定区間をカバー
する３次元の空間座標系を定義し、各測定断面において
測定された測定値から幾何数学に基づく演算により測定
区間の内空断面形状を一つの３次元の空間座標系で表し
た際の各座標値を基準の座標値と対比することにより狂
い量が測定できることである。
を越える測定区間においても目標精度±0.5mmが確保で
きる測定法およびこの測定法を用いた測定装置を提案せ
んとするもので、以前の方法が１本のレーザビームとこ
のレーザビームを含む一つの平面において測定原理を定
めたのに対し、本発明の測定原理は、測定区間をカバー
する３次元の空間座標系を定義し、各測定断面において
測定された測定値から幾何数学に基づく演算により測定
区間の内空断面形状を一つの３次元の空間座標系で表し
た際の各座標値を基準の座標値と対比することにより狂
い量が測定できることである。
すなわち、各測定断面で測定される各測定点の測定値を
計測車に固定した測定座標系の座標値として変換し、さ
らにこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値
に幾何数学の方法の一つである座標変換により変換可能
となればよいことで、この座標変換式に必要な回転と平
行移動の係数を定める方法として２本のレーザビームの
光点の測定座標系と空間座標系の相互の座標値の関係を
用いたものである。
計測車に固定した測定座標系の座標値として変換し、さ
らにこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値
に幾何数学の方法の一つである座標変換により変換可能
となればよいことで、この座標変換式に必要な回転と平
行移動の係数を定める方法として２本のレーザビームの
光点の測定座標系と空間座標系の相互の座標値の関係を
用いたものである。
したがって、本発明による測定装置は、前述の測定原理
を満足させるために、２本のレーザビームを測定区間の
終点外から始点側に向けて投光することの出来る投光装
置と、始点から終点に向けて移動可能で各測定断面での
測定点の位置を測定する変位測定器および２本のレーザ
ビームの位置を検出する位置検出測定器さらに座標変換
等の演算と記録を行う演算記録器を搭載した計測車から
構成したものである。
を満足させるために、２本のレーザビームを測定区間の
終点外から始点側に向けて投光することの出来る投光装
置と、始点から終点に向けて移動可能で各測定断面での
測定点の位置を測定する変位測定器および２本のレーザ
ビームの位置を検出する位置検出測定器さらに座標変換
等の演算と記録を行う演算記録器を搭載した計測車から
構成したものである。
（作 用） 本発明に基づく投光装置は、２本のレーザビームを測定
区間の終点外から始点側に向けて投光する。また測定車
は、搭載した任意数の変位測定器と位置検出測定器およ
び演算記録器により測定区間の始点から終点まで任意の
測定断面毎に移動測定する。
区間の終点外から始点側に向けて投光する。また測定車
は、搭載した任意数の変位測定器と位置検出測定器およ
び演算記録器により測定区間の始点から終点まで任意の
測定断面毎に移動測定する。
計測車に搭載された変位測定器は、通常、その取り付け
位置と測定対象である測定点との間の間隔に相当した電
圧値を出力する。すなわち変位測定器は、測定点の取り
付け位置さらの変位量を検出する。
位置と測定対象である測定点との間の間隔に相当した電
圧値を出力する。すなわち変位測定器は、測定点の取り
付け位置さらの変位量を検出する。
位置検出測定器は、通常、２次元の位置検出ができるも
ので、前記投光装置より投光された２本のレーザビーム
に対向して計測車に搭載され、各位置検出測定器の原点
に対する変位量に相当した電圧値を出力する。すなわ
ち、位置検出測定器は、２本のレーザビームのそれぞれ
の測定原点からの２次元の変位量を検出する。
ので、前記投光装置より投光された２本のレーザビーム
に対向して計測車に搭載され、各位置検出測定器の原点
に対する変位量に相当した電圧値を出力する。すなわ
ち、位置検出測定器は、２本のレーザビームのそれぞれ
の測定原点からの２次元の変位量を検出する。
また、計測車に搭載した演算記録器は、通常、コンピュ
ータ・システムで、各変位測定器および位置検出測定器
の電圧出力値をAD変換して物理量に変換するとともに、
この物理量を用いた各種の演算を行い、その結果を収録
する。
ータ・システムで、各変位測定器および位置検出測定器
の電圧出力値をAD変換して物理量に変換するとともに、
この物理量を用いた各種の演算を行い、その結果を収録
する。
演算記録器は、計測車に固定した測定座標系において、
各変位測定器からの出力電圧値を演算記録器を介してAD
変換した物理量に該変位測定器の取り付け位置の測定座
標値を足し合わせることにより各測定点の測定座標値を
算出する。
各変位測定器からの出力電圧値を演算記録器を介してAD
変換した物理量に該変位測定器の取り付け位置の測定座
標値を足し合わせることにより各測定点の測定座標値を
算出する。
また同様に、２本のレーザビームの光点の測定座標値を
算出する。
算出する。
一方、空間座標系において、測定区間の始点および終点
における各測定点の空間座標値を基準座標値から決定す
る。つぎに、この始点および終点における各測定点に関
する両座標系の座標値の関係より測定座標系から空間座
標系への座標変換式を求め、この座標変換式により始点
および終点でのレーザビームの光点の測定座標値を空間
座標値に変換する。さらに、レーザビームの直進性より
導かれる比例分配法により任意の測定断面におけるレー
ザビームの光点の空間座標値を算出する。
における各測定点の空間座標値を基準座標値から決定す
る。つぎに、この始点および終点における各測定点に関
する両座標系の座標値の関係より測定座標系から空間座
標系への座標変換式を求め、この座標変換式により始点
および終点でのレーザビームの光点の測定座標値を空間
座標値に変換する。さらに、レーザビームの直進性より
導かれる比例分配法により任意の測定断面におけるレー
ザビームの光点の空間座標値を算出する。
ついで、任意の測定断面におけるレーザビームの両座標
値の関係から測定座標系から空間座標系への該測定断面
に関する座標変換式を求め、この座標変換式により該測
定断面での各測定点の空間座標値を算出する。
値の関係から測定座標系から空間座標系への該測定断面
に関する座標変換式を求め、この座標変換式により該測
定断面での各測定点の空間座標値を算出する。
最後に、各測定点の空間座標値と基準の座標値とを対比
することにより狂い量を算出する。
することにより狂い量を算出する。
（実 施 例） 本発明を第１図〜第10図に示す実施例に従って説明す
る。
る。
第１図は、本発明に基づく測定法を用いた測定装置の概
要を示した平面図（上図）と側面図（下図）で、２点鎖
線Ａ−Ａ′は、測定区間の始点、同じく２点鎖線Ｂ−
Ｂ′は、測定区間の終点を示すもので、１は、該測定区
間の終点外に設置された投光装置で、２、２′は、測定
区間の終点外から始点側に向けて投光されたレーザビー
ム、３、３′は、該レーザビーム２、２′を発生せしめ
るレーザ光源、４は、該レーザ光源３、３′を支持し発
光したレーザビーム２、２′の飛ぶ方向を上下左右に微
調整できる回転調整部を備えた架台、５は、前記投光装
置１に対向して測定区間の始点側より終点側に向けて移
動計測可能に構成された計測車で、６、６′は、該計測
車５に装着された２本のレーザビーム2,2′を左右それ
ぞれの位置で受光してその光点７、７′の位置を２次元
の座標値として検出する位置検出測定器、８、９、10、
11は前記計測車５に装着される変位測定器、12は、該変
位測定器８、９、10、11および前記左右の位置検出測定
器６、６′の各出力値を増幅かつAD変換したのち演算式
に基づいて演算し、その演算結果を記録する演算記録
器、13は、該演算記録器12、位置検出測定器６、６′お
よび変位測定器８、９、10、11が装着され、かつ一体化
せしめる台枠、14は、該台枠13の下面に装着された２対
の走行用の車輪である。
要を示した平面図（上図）と側面図（下図）で、２点鎖
線Ａ−Ａ′は、測定区間の始点、同じく２点鎖線Ｂ−
Ｂ′は、測定区間の終点を示すもので、１は、該測定区
間の終点外に設置された投光装置で、２、２′は、測定
区間の終点外から始点側に向けて投光されたレーザビー
ム、３、３′は、該レーザビーム２、２′を発生せしめ
るレーザ光源、４は、該レーザ光源３、３′を支持し発
光したレーザビーム２、２′の飛ぶ方向を上下左右に微
調整できる回転調整部を備えた架台、５は、前記投光装
置１に対向して測定区間の始点側より終点側に向けて移
動計測可能に構成された計測車で、６、６′は、該計測
車５に装着された２本のレーザビーム2,2′を左右それ
ぞれの位置で受光してその光点７、７′の位置を２次元
の座標値として検出する位置検出測定器、８、９、10、
11は前記計測車５に装着される変位測定器、12は、該変
位測定器８、９、10、11および前記左右の位置検出測定
器６、６′の各出力値を増幅かつAD変換したのち演算式
に基づいて演算し、その演算結果を記録する演算記録
器、13は、該演算記録器12、位置検出測定器６、６′お
よび変位測定器８、９、10、11が装着され、かつ一体化
せしめる台枠、14は、該台枠13の下面に装着された２対
の走行用の車輪である。
第２図は、本発明による計測車５を測定対象とする浮上
式鉄道のＵ型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の
正面図を示したもので、計測車５に直角座標Ｕ−Ｖの測
定座標系を固定し、該測定座標系のＵ軸方向に一致せし
めた方向で変位測定器８、９を計測車５に装着すると共
に、前記測定座標系のＶ軸方向に一致せしめた方向で変
位測定器10、11を計測車５に装着し、左右１対の位置検
出測定器６、６′を同様に測定座標系の座標軸に一致せ
しめて装着することにより、浮上車を推進案内せしめる
左右の側壁に装着された１対の推進案内コイルの測定点
15と測定点16および浮上車を浮上せしめる走行路面の左
右端部に装着された１対の浮上コイルの測定点17と測定
点18の４つで内空断面形状19は規定され、以下この内空
断面形状19に限定して説明することとする。
式鉄道のＵ型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の
正面図を示したもので、計測車５に直角座標Ｕ−Ｖの測
定座標系を固定し、該測定座標系のＵ軸方向に一致せし
めた方向で変位測定器８、９を計測車５に装着すると共
に、前記測定座標系のＶ軸方向に一致せしめた方向で変
位測定器10、11を計測車５に装着し、左右１対の位置検
出測定器６、６′を同様に測定座標系の座標軸に一致せ
しめて装着することにより、浮上車を推進案内せしめる
左右の側壁に装着された１対の推進案内コイルの測定点
15と測定点16および浮上車を浮上せしめる走行路面の左
右端部に装着された１対の浮上コイルの測定点17と測定
点18の４つで内空断面形状19は規定され、以下この内空
断面形状19に限定して説明することとする。
第３図は、計測車５に装着される位置検出測定器６の詳
細を示すもので、該位置検出測定器６は、レーザビーム
２の光を受けた光点７において電流が生じる光電気変換
作用を有する素子膜20をガラス板21にシリコン層22を介
在せしめて塗布し、それぞれの対向端部に電極23、24を
設けたもので、光点７の測定座標系におけるＵ軸方向の
変位量は、第１層の素子膜20の対向した電極23の電流値
相互の値から前記演算記録器12に内蔵された増幅回路25
およびAD変換部26を介した電圧値より次の式で一義的に
算出できる。
細を示すもので、該位置検出測定器６は、レーザビーム
２の光を受けた光点７において電流が生じる光電気変換
作用を有する素子膜20をガラス板21にシリコン層22を介
在せしめて塗布し、それぞれの対向端部に電極23、24を
設けたもので、光点７の測定座標系におけるＵ軸方向の
変位量は、第１層の素子膜20の対向した電極23の電流値
相互の値から前記演算記録器12に内蔵された増幅回路25
およびAD変換部26を介した電圧値より次の式で一義的に
算出できる。
ただし、 Δx:U軸方向の変位量 vx1:電極23の１端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 vx2:電極23の他端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 C1、C2:回路定数 同様に、光点７の測定座標系におけるＶ軸方向の変位量
は、第２層の素子膜20の電極24の電流値相互の値から増
幅回路25およびAD変換部26を介した電圧値より次の式で
一義的に算出できる。
値 vx2:電極23の他端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 C1、C2:回路定数 同様に、光点７の測定座標系におけるＶ軸方向の変位量
は、第２層の素子膜20の電極24の電流値相互の値から増
幅回路25およびAD変換部26を介した電圧値より次の式で
一義的に算出できる。
ただし、 Δz:V軸方向の変位量 vz1:電極24の１端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 vz2:電極24の他端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 C3、C4:回路定数 なお、必要に応じて前記位置検出測定器６をXYプロッタ
ーのヘッドのような２次元の作動およびその作動位置が
確認可能なものに固定し、位置検出測定器６の検出範囲
を越えないようにヘッドを作動せしめることにより、全
体としての位置検出範囲を拡大する方法は、所要の測定
条件に応じて採用の可否を検討しうることである。
値 vz2:電極24の他端の出力電流に相当したAD変換後の電圧
値 C3、C4:回路定数 なお、必要に応じて前記位置検出測定器６をXYプロッタ
ーのヘッドのような２次元の作動およびその作動位置が
確認可能なものに固定し、位置検出測定器６の検出範囲
を越えないようにヘッドを作動せしめることにより、全
体としての位置検出範囲を拡大する方法は、所要の測定
条件に応じて採用の可否を検討しうることである。
第４図は、計測車５に固定された測定座標系における４
つの測定点15、16、17、18およびレーザビーム２、２′
の２つの光点７、７′の各座標値と４つの変位測定器
８、９、10、11および２つの位置検出測定器６、６′の
各AD変換出力値との関係を示したもので、図示の如く各
測定器の測定原点の測定座標系における座標値を定義す
ると、各測定器の測定値の各座標値は次の式で一義的に
算出できる。
つの測定点15、16、17、18およびレーザビーム２、２′
の２つの光点７、７′の各座標値と４つの変位測定器
８、９、10、11および２つの位置検出測定器６、６′の
各AD変換出力値との関係を示したもので、図示の如く各
測定器の測定原点の測定座標系における座標値を定義す
ると、各測定器の測定値の各座標値は次の式で一義的に
算出できる。
xi＝Δxi＋Lxi ……（３） zi＝Δzi＋Lzi ……（４） ただし、 xi:U軸方向の座標値 zi:V軸方向の座標値 Δxi:U軸方向の変位量に相当した出力値 Δzi:V軸方向の変位量に相当した出力値 Lxi:U軸方向の測定原点の座標値 Lzi:V軸方向の測定原点の座標値 ｉ＝1:変位測定器８と測定点15の値 ｉ＝2:変位測定器９と測定点16の値 ｉ＝3:変位測定器10と測定点17の値 ｉ＝4:変位測定器11と測定点18の値 ｉ＝5:位置検出測定器６と光点７の値 ｉ＝6:位置検出測定器６′と光点７′の値 なお、変位測定器８、９は測定座標系のＵ軸方向に一致
して装着されているので、 Δz1＝0,Δz2＝０ ……（５） 同様に変位測定器10、11は測定座標系のＶ軸方向に一致
して装着されているので、 Δx3＝0,Δx4＝０ ……（６） である。
して装着されているので、 Δz1＝0,Δz2＝０ ……（５） 同様に変位測定器10、11は測定座標系のＶ軸方向に一致
して装着されているので、 Δx3＝0,Δx4＝０ ……（６） である。
第５図は、測定区間の始点における空間座標系における
レーザビーム２、２′の光点７、７′の座標値を決定す
る１つの方法として、この始点における空間座標系と測
定座標系との関係を座標変換により求める方法を示した
もので、始点における内空断面形状19を狂い測定の基準
断面と定めることにより、図示のごとく空間座標系のＸ
軸を浮上コイルの測定点17と測定点18を通る直線とし、
かつこの直線に垂直で推進案内コイルの測定点15を通る
垂線をＺ軸と定める。また計測車５に固定された測定座
標系と空間座標系の回転および平行移動成分を図示のご
とく回転各θ、Ｘ成分Xc、Ｚ成分Zcのみとすると、２次
元の座標変換式よりθ、Xc、Zcを定めることができる。
すなわち、空間座標系のＸ−Ｚ平面における各測定点の
座標値を［Xi、Zi］、また測定座標系における座標値を
（xi、zi）とし、 測定点15における両座標系の座標値の関係、（x1、z1）
でX1＝０ 測定点17における両座標系の座標値の関係、 （x3、z3）でZ3＝０ 測定点18における両座標系の座標値の関係、 （x4、z4）でZ4＝０ および、次の座標変換式により、θ、Xc、Ycは算出でき
る。
レーザビーム２、２′の光点７、７′の座標値を決定す
る１つの方法として、この始点における空間座標系と測
定座標系との関係を座標変換により求める方法を示した
もので、始点における内空断面形状19を狂い測定の基準
断面と定めることにより、図示のごとく空間座標系のＸ
軸を浮上コイルの測定点17と測定点18を通る直線とし、
かつこの直線に垂直で推進案内コイルの測定点15を通る
垂線をＺ軸と定める。また計測車５に固定された測定座
標系と空間座標系の回転および平行移動成分を図示のご
とく回転各θ、Ｘ成分Xc、Ｚ成分Zcのみとすると、２次
元の座標変換式よりθ、Xc、Zcを定めることができる。
すなわち、空間座標系のＸ−Ｚ平面における各測定点の
座標値を［Xi、Zi］、また測定座標系における座標値を
（xi、zi）とし、 測定点15における両座標系の座標値の関係、（x1、z1）
でX1＝０ 測定点17における両座標系の座標値の関係、 （x3、z3）でZ3＝０ 測定点18における両座標系の座標値の関係、 （x4、z4）でZ4＝０ および、次の座標変換式により、θ、Xc、Ycは算出でき
る。
Xi＝xicosθ＋zisinθ＋Xc （７） Zi＝−xisinθ＋zicosθ＋Zc （８） さらに、光点７、７′の測定値、すなわち測定座標系に
おける座標値を式（７）、（８）に代入することにより
それぞれの空間座標系における座標値が算出できる。
おける座標値を式（７）、（８）に代入することにより
それぞれの空間座標系における座標値が算出できる。
同様にして測定区間の終点におけるレーザビーム２、
２′の光点７、７′の空間座標系における座標値も算出
することができる。なおこの場合において、両座標間の
関係を規定する際に計測車５に傾斜計を新たに搭載しそ
の出力の始点断面と終点断面とでの差異を回転角θの決
定に持ち込むこと等も可能で、所要の測定条件に応じて
取捨選択しうる。
２′の光点７、７′の空間座標系における座標値も算出
することができる。なおこの場合において、両座標間の
関係を規定する際に計測車５に傾斜計を新たに搭載しそ
の出力の始点断面と終点断面とでの差異を回転角θの決
定に持ち込むこと等も可能で、所要の測定条件に応じて
取捨選択しうる。
第６図は、測定区間の空間をカバーする３次元の空間座
標系を示す概念図で、２本のレーザビーム２、２′の測
定区間の始点（測定断面ｉ）、測定区間の終点（測定断
面ｎ）および任意の測定断面（測定断面ｋ）での空間座
標系の座標値を図示の如く定めると、任意の測定断面に
おける２本のレーザビーム２、２′の光点７、７′の空
間座標系での座標値は、以下のように一義的に算出でき
る。
標系を示す概念図で、２本のレーザビーム２、２′の測
定区間の始点（測定断面ｉ）、測定区間の終点（測定断
面ｎ）および任意の測定断面（測定断面ｋ）での空間座
標系の座標値を図示の如く定めると、任意の測定断面に
おける２本のレーザビーム２、２′の光点７、７′の空
間座標系での座標値は、以下のように一義的に算出でき
る。
ただし、 X5i:測定開始断面における光点７の空間座標系でのＸ軸
方向の変位量 X5k:測定断面Ｋにおける光点７の空間座標系でのＸ軸方
向の変位量 X5n:測定終了断面における光点７の空間座標系でのＸ軸
方向の変位量 Z5i:測定開始断面における光点７の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 Z5k:測定断面Ｋにおける光点７の空間座標系でのＺ軸方
向の変位量 Z5n:測定終了断面における光点７の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 X6i:測定開始断面における光点７′の空間座標系でのＸ
軸方向の変位量 X6k:測定断面Ｋにおける光点７′の空間座標系でのＸ軸
方向の変位量 X6n:測定終了断面における光点７′の空間座標系でのＸ
軸方向の変位量 Z6i:測定開始断面における光点７′の空間座標系でのＺ
軸方向の変位量 Z6k:測定断面Ｋにおける光点７′の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 Z6n:測定終了断面における光点７′の空間座標系でのＺ
軸方向の変位量 Yi:測定開始断面でのＹ軸の空間座標値 Yk:測定断面ＫでのＹ軸の空間座標値 Yn:測定終了断面でのＹ軸の空間座標値 第７図は、任意の測定断面において収録された測定座標
系の座標値から空間座標系の座標値に座標変換する際の
両座標系の関係を示したもので、両座標間の回転角をφ
ｋ、平行移動のＸ成分をXCK、Ｚ成分をZCKとすると、次
の座標変換式が成立する。なお空間座標系のＸ−Ｚ平面
の座標値を［Xgk、Zgk］、測定座標系の座標値を（xm
k、zmk）とする。
方向の変位量 X5k:測定断面Ｋにおける光点７の空間座標系でのＸ軸方
向の変位量 X5n:測定終了断面における光点７の空間座標系でのＸ軸
方向の変位量 Z5i:測定開始断面における光点７の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 Z5k:測定断面Ｋにおける光点７の空間座標系でのＺ軸方
向の変位量 Z5n:測定終了断面における光点７の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 X6i:測定開始断面における光点７′の空間座標系でのＸ
軸方向の変位量 X6k:測定断面Ｋにおける光点７′の空間座標系でのＸ軸
方向の変位量 X6n:測定終了断面における光点７′の空間座標系でのＸ
軸方向の変位量 Z6i:測定開始断面における光点７′の空間座標系でのＺ
軸方向の変位量 Z6k:測定断面Ｋにおける光点７′の空間座標系でのＺ軸
方向の変位量 Z6n:測定終了断面における光点７′の空間座標系でのＺ
軸方向の変位量 Yi:測定開始断面でのＹ軸の空間座標値 Yk:測定断面ＫでのＹ軸の空間座標値 Yn:測定終了断面でのＹ軸の空間座標値 第７図は、任意の測定断面において収録された測定座標
系の座標値から空間座標系の座標値に座標変換する際の
両座標系の関係を示したもので、両座標間の回転角をφ
ｋ、平行移動のＸ成分をXCK、Ｚ成分をZCKとすると、次
の座標変換式が成立する。なお空間座標系のＸ−Ｚ平面
の座標値を［Xgk、Zgk］、測定座標系の座標値を（xm
k、zmk）とする。
ここで、レーザビーム２、２′の光点７、７′の空間座
標系の座標値は、前記の式（９）〜式（12）により算出
でき、かつ測定座標系の座標値は位置検出測定器６、
６′の測定値を式（３）と式（４）により算出できの
で、式（13）にこれらの座標値を代入し、演算すること
により各測定断面における座標変換式の回転各φｋおよ
び平行移動成分Xck、Yckが算出できる。
標系の座標値は、前記の式（９）〜式（12）により算出
でき、かつ測定座標系の座標値は位置検出測定器６、
６′の測定値を式（３）と式（４）により算出できの
で、式（13）にこれらの座標値を代入し、演算すること
により各測定断面における座標変換式の回転各φｋおよ
び平行移動成分Xck、Yckが算出できる。
さらに、各測定断面において変位測定器８、９、10、11
で測定された各測定点の測定座標は、同様に式（３）と
式（４）により算出可能で、かつ式（13）に代入するこ
とにより空間座標系の座標値に変換できる。
で測定された各測定点の測定座標は、同様に式（３）と
式（４）により算出可能で、かつ式（13）に代入するこ
とにより空間座標系の座標値に変換できる。
第８図は、計測車５に搭載される演算記録器12のブロッ
クダイヤグラムを示したもので、変位測定器８、９、1
0、11および位置検出測定器６、６′の各電極23、24の
出力を増幅する増幅回路25、該増幅回路25の出力をAD変
換するAD変換部26、さらにAD変換出力から測定座標系の
座標値を演算する演算部27、記録部28等から構成され、
通常の測定条件においては増幅回路25以外はパソコン本
体とAD変換器および記憶素子等の周辺機器で構成でき
る。
クダイヤグラムを示したもので、変位測定器８、９、1
0、11および位置検出測定器６、６′の各電極23、24の
出力を増幅する増幅回路25、該増幅回路25の出力をAD変
換するAD変換部26、さらにAD変換出力から測定座標系の
座標値を演算する演算部27、記録部28等から構成され、
通常の測定条件においては増幅回路25以外はパソコン本
体とAD変換器および記憶素子等の周辺機器で構成でき
る。
また、第８図に示した判定部29は、変位測定器10の出力
の変化を追尾判定し、所定の出力変動が確認された際
に、各測定器の出力をAD変換する変換開始信号を発生さ
せるとともに、空間座標系のＹ軸の座標値として浮上コ
イルピッチの距離長さを積算記録するためのもので、変
化測定器10の対象とする測定点17を有する浮上コイルの
形状の凹凸を検出対象とした実施例であり、このほか直
接手動で行う方法、あるいは回転輪を有する測距器を使
用することも可能で、いずれの方法においても空間座標
系におけるＹ軸の座標値を入力することに通じる。
の変化を追尾判定し、所定の出力変動が確認された際
に、各測定器の出力をAD変換する変換開始信号を発生さ
せるとともに、空間座標系のＹ軸の座標値として浮上コ
イルピッチの距離長さを積算記録するためのもので、変
化測定器10の対象とする測定点17を有する浮上コイルの
形状の凹凸を検出対象とした実施例であり、このほか直
接手動で行う方法、あるいは回転輪を有する測距器を使
用することも可能で、いずれの方法においても空間座標
系におけるＹ軸の座標値を入力することに通じる。
内空断面形状19の狂い測定は、以下の手順で行われる。
測定区間の終点外に投光装置１を設置する。
測定区間の始点に計測車５を置く。
投光装置１のレーザ光源３、３′と図示していない
電源とを接続し、該レーザ光源３、３′を作動させる。
電源とを接続し、該レーザ光源３、３′を作動させる。
投光装置１の架台４に設けられた回転調整部により
レーザ光源３、３′から発光したレーザビーム２、２′
を対向する計測車５の位置検出測定器６、６′の中央付
近に位置せしめる。
レーザ光源３、３′から発光したレーザビーム２、２′
を対向する計測車５の位置検出測定器６、６′の中央付
近に位置せしめる。
計測車５と図に示されてない電源とを接続し搭載さ
れている変位測定器８、９、10、11、位置検出測定器
６、６′および演算記録器12を作動せしめる。
れている変位測定器８、９、10、11、位置検出測定器
６、６′および演算記録器12を作動せしめる。
測定区間の始点における各測定値を収録する。
測定区間の始点から終点に向けて計測車５を移動せ
しめる。この際、第８図に示した判定部29により自動的
に所定の浮上コイルの凹凸位置に対応した測定断面で各
測定値を収録する。
しめる。この際、第８図に示した判定部29により自動的
に所定の浮上コイルの凹凸位置に対応した測定断面で各
測定値を収録する。
測定区間の終点に至った際に計測車５の移動並びに
各測定値の収録を中止する。
各測定値の収録を中止する。
式（１）、式（２）により位置検出測定器６、６′
からAD変換部26を介して出力電圧より光点７、７′の変
位量を算出する。
からAD変換部26を介して出力電圧より光点７、７′の変
位量を算出する。
式（３）、式（４）により各測定器のAD変換値より
測定座標系の座標値を算出する。
測定座標系の座標値を算出する。
式（７）、式（８）と測定区間の始点における測定
点15、17、18の両座標系の関係を用いて、式（７）と式
（８）の未知数θ、Xc,Zcを求めたのち、光点７、７′
の測定座標系の座標値を空間座標系の座標値に変換す
る。
点15、17、18の両座標系の関係を用いて、式（７）と式
（８）の未知数θ、Xc,Zcを求めたのち、光点７、７′
の測定座標系の座標値を空間座標系の座標値に変換す
る。
同様に測定区間の終点における光点７、７′の空間
座標系での座標値を算出する。
座標系での座標値を算出する。
式（９）〜式（12）により各測定断面における光点
７、７′の空間座標系での座標値を算出する。
７、７′の空間座標系での座標値を算出する。
光点７、７′の両座標系での座標値を用い、式（1
3）の未知数φＫ、XCK、ZCKを求めたのち、各測定点の
空間座標系での座標値を式（13）を用いて測定座標系の
座標値より変換する。
3）の未知数φＫ、XCK、ZCKを求めたのち、各測定点の
空間座標系での座標値を式（13）を用いて測定座標系の
座標値より変換する。
以上において測定区間の任意の測定断面における内空断
面形状19を規定する測定点15、16、17、18の各座標値は
この測定区間をカバーする３次元の空間座標で一義的に
示すことができる。しかし従来より狂いを論議する一般
的な方法として、測定区間の始点および終点においては
狂いがないものとして考察されるので、座標変換により
算出した空間座標系の座標値から狂い量を算出すること
が必要であり、次の式（14）と式（15）は、測定点15の
空間座標値を狂い量に変換する式である。なお以後の説
明においては測定点15に関する演算を代表例として説明
する。
面形状19を規定する測定点15、16、17、18の各座標値は
この測定区間をカバーする３次元の空間座標で一義的に
示すことができる。しかし従来より狂いを論議する一般
的な方法として、測定区間の始点および終点においては
狂いがないものとして考察されるので、座標変換により
算出した空間座標系の座標値から狂い量を算出すること
が必要であり、次の式（14）と式（15）は、測定点15の
空間座標値を狂い量に変換する式である。なお以後の説
明においては測定点15に関する演算を代表例として説明
する。
ただし、 Xi:測定区間の始点におけるＸ軸の座標値 Xk:測定断面ＫにおけるＸ軸の座標値 Xn:測定区間の終点におけるＸ軸の座標値 Zi:測定区間の始点におけるＺ軸の座標値 Zk:測定断面ＫにおけるＺ軸の座標値 Zn:測定区間の終点におけるＺ軸の座標値 Yi:測定区間の始点におけるＹ軸の座標値 Yk:測定断面ＫにおけるＹ軸の座標値 Yn:測定区間の終点におけるＹ軸の座標値 また、測定区間が200mを越える場合、レーザビーム2,
2′の揺らぎの影響が大きくなるため、第９図に示すよ
うに測定区間を区間Ａと区間Ｂに一部重複させて設定
し、各々の区間に対して測定を行った後、各区間の空間
座標系での座標値の連結を行うことが得策である。
2′の揺らぎの影響が大きくなるため、第９図に示すよ
うに測定区間を区間Ａと区間Ｂに一部重複させて設定
し、各々の区間に対して測定を行った後、各区間の空間
座標系での座標値の連結を行うことが得策である。
この連結の方法の１つとして、相関直線を用いる方法を
以下に説明する。
以下に説明する。
区間Ａにおける空間座標系を区間Ｂまで延長した場合に
おいて、区間Ａと区間Ｂの重複区間で得られた２組のデ
ータ列の相関直線を求め、この相関直線の延長上へ区間
Ｂのデータ列を変換する。さらに、第10図に示すように
重複区間の２組のデータ列に逆比例の重み付けを行って
足し合わせる。
おいて、区間Ａと区間Ｂの重複区間で得られた２組のデ
ータ列の相関直線を求め、この相関直線の延長上へ区間
Ｂのデータ列を変換する。さらに、第10図に示すように
重複区間の２組のデータ列に逆比例の重み付けを行って
足し合わせる。
一方、昼間測定等の測定条件においては、レーザビーム
２、２′の揺らぎが無視できないが、同一測定区間を逆
方向、すなわち投光装置１を従来の始点外に設置し、計
測車５を従来の終点側から従来の始点側へと逆に走行せ
しめて収録し、第10図に示したように逆比例の重み付け
によりデータ列の平均化を行うことにより揺らぎの影響
は軽減できる。
２、２′の揺らぎが無視できないが、同一測定区間を逆
方向、すなわち投光装置１を従来の始点外に設置し、計
測車５を従来の終点側から従来の始点側へと逆に走行せ
しめて収録し、第10図に示したように逆比例の重み付け
によりデータ列の平均化を行うことにより揺らぎの影響
は軽減できる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば測定区間の終点外か
ら始点に向けて２本のレーザビーム２、２′を渡すとと
もに、該測定区間をカバーする３次元の空間座標系を定
め、かつ計測車５を測定区間の始点から終点まで移動さ
せながら各測定断面で測定した各測定点の測定値を計測
車５に固定した測定座標系の座標値として変換し、さら
にこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値に
幾何数学の方法の一つである座標変換により変換するこ
とにより測定区間の内空断面の形状を１つの座標系で表
すことができ、さらにこの座標値より各測定点に関する
狂い量は容易に算出できる。
ら始点に向けて２本のレーザビーム２、２′を渡すとと
もに、該測定区間をカバーする３次元の空間座標系を定
め、かつ計測車５を測定区間の始点から終点まで移動さ
せながら各測定断面で測定した各測定点の測定値を計測
車５に固定した測定座標系の座標値として変換し、さら
にこの測定座標系の座標値を前記空間座標系の座標値に
幾何数学の方法の一つである座標変換により変換するこ
とにより測定区間の内空断面の形状を１つの座標系で表
すことができ、さらにこの座標値より各測定点に関する
狂い量は容易に算出できる。
また、本発明によれば、各測定点の設定は測定座標系に
おいてその座標値が式（３）と式（４）により算出可能
であれば良いことであり、言い換えれば計測車５に固定
され、その測定原点に変動がなければ良いことでもあ
り、測定区間の内空断面形状19のいずれにも各測定点を
設定できる。
おいてその座標値が式（３）と式（４）により算出可能
であれば良いことであり、言い換えれば計測車５に固定
され、その測定原点に変動がなければ良いことでもあ
り、測定区間の内空断面形状19のいずれにも各測定点を
設定できる。
したがって、本発明による内空断面形状狂い測定法及び
その測定法を用いた測定装置によれば、浮上式鉄道にお
けるガイドウェイの内空断面形状の狂い測定に限らず、
鉄道線路における軌道狂い、鉄道、道路、水路等のトン
ネルの変状、道路路面の変状等の測定に応用可能であ
り、その用途は幅広いものである。
その測定法を用いた測定装置によれば、浮上式鉄道にお
けるガイドウェイの内空断面形状の狂い測定に限らず、
鉄道線路における軌道狂い、鉄道、道路、水路等のトン
ネルの変状、道路路面の変状等の測定に応用可能であ
り、その用途は幅広いものである。
第１図は、本発明に基づく測定法を用いた測定装置の概
要を示した平面図（上図）と側面図（下図）第２図は、
本発明による計測車５を測定対象とする浮上式鉄道のＵ
型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の正面図、第
３図は、計測車５に装着される位置検出測定器６の詳細
図、第４図は、計測車５に固定された測定座標系におけ
る各座標値と各AD変換値との関係を示すもの、第５図
は、測定区間の始点における空間座標系におけるレーザ
ビーム２、２′の光点７、７′の座標値を決定する１つ
の実施例を示すもの、第６図は、測定区間の空間をカバ
ーする３次元の空間座標系を示す概念図、第７図は、任
意の測定断面において収録された測定座標系の座標値か
ら空間座標系の座標値に座標変換する際の両座標系の関
係を示すもの、第８図は、計測車５に搭載される演算記
録器12のブロックダイヤグラム、第９図は、長大測定区
間における重複測定法を示す概念図、第10図は、データ
列の結合および平均化における重み付けの概念図であ
る。 １……投光装置、 ２、２′……レーザビーム、 ３、３′……レーザ光源、 ４……架台、 ５……計測車、 ６、６′……位置検出測定器、 ７、７′……光点、 ８、９、10、11……変位測定器、 12……演算記録器、 13……台枠、 14……車輪、 15、16、17、18……測定点、 19……内空断面形状、 20……素子膜、 21……ガラス板、 22……シリコン層、 23、24……電極、 25……増幅回路、 26……AD変換部、 27……演算部、 28……記録部、 29……判定部
要を示した平面図（上図）と側面図（下図）第２図は、
本発明による計測車５を測定対象とする浮上式鉄道のＵ
型ガイドウェイの内空断面内に設置した際の正面図、第
３図は、計測車５に装着される位置検出測定器６の詳細
図、第４図は、計測車５に固定された測定座標系におけ
る各座標値と各AD変換値との関係を示すもの、第５図
は、測定区間の始点における空間座標系におけるレーザ
ビーム２、２′の光点７、７′の座標値を決定する１つ
の実施例を示すもの、第６図は、測定区間の空間をカバ
ーする３次元の空間座標系を示す概念図、第７図は、任
意の測定断面において収録された測定座標系の座標値か
ら空間座標系の座標値に座標変換する際の両座標系の関
係を示すもの、第８図は、計測車５に搭載される演算記
録器12のブロックダイヤグラム、第９図は、長大測定区
間における重複測定法を示す概念図、第10図は、データ
列の結合および平均化における重み付けの概念図であ
る。 １……投光装置、 ２、２′……レーザビーム、 ３、３′……レーザ光源、 ４……架台、 ５……計測車、 ６、６′……位置検出測定器、 ７、７′……光点、 ８、９、10、11……変位測定器、 12……演算記録器、 13……台枠、 14……車輪、 15、16、17、18……測定点、 19……内空断面形状、 20……素子膜、 21……ガラス板、 22……シリコン層、 23、24……電極、 25……増幅回路、 26……AD変換部、 27……演算部、 28……記録部、 29……判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−214704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291505（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】一続きの内空断面形状を有する測定区間の
内空において、該測定区間の両端間に２本のレーザービ
ームを渡し、該測定区間内の任意の測定断面における前
記２本のレーザービームの光点の空間座標系での座標値
を求め、測定座標系において前記測定区間内の任意の測
定断面における任意の測定点の位置と前記２本のレーザ
ービームの光点の位置を測定することによって、任意の
測定断面における各測定点の座標値及びレーザービーム
の光点の座標値を前記測定座標系で定め、２本のレーザ
ービームの光点の測定座標系と空間座標系とで表される
座標値相互の関係によって測定座標系と空間座標系との
座標変換の変換関係を求めて、測定座標系における座標
値を空間座標系に変換し、空間座標系において測定断面
における測定点の座標値を基準の座標値と比較して内空
断面形状の狂い量を測定することを特徴とする内空断面
形状狂い測定法。 - 【請求項２】一続きの内空断面形状を有する測定区間の
内空において、該測定区間の一方の端部外に設置されて
該測定区間の他方のの端部に向けて２本のレーザービー
ムを投光する投光装置と、前記測定区間内において移動
可能で任意の測定断面における任意の測定点の位置を測
定する変位測定器と前記２本のレーザービームの光の位
置を検出する位置検出測定器及び前記変位測定器と前記
位置検出測定器の各出力値を測定座標系及び空間座標系
などの座標値に変換して記録する演算記録器を搭載した
計測車とによって構成したことを特徴とする内空断面形
状狂い測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206716A JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206716A JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0371004A JPH0371004A (ja) | 1991-03-26 |
| JPH0726819B2 true JPH0726819B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=16527928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1206716A Expired - Fee Related JPH0726819B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726819B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106247984B (zh) * | 2016-08-26 | 2019-04-05 | 陕西理工大学 | 一种求解垂直投影时轴截面牙形遮挡量的计算方法 |
| JP2021068205A (ja) * | 2019-10-24 | 2021-04-30 | ピクシーダストテクノロジーズ株式会社 | 情報処理装置、方法およびプログラム |
| CN113932716B (zh) * | 2021-11-11 | 2023-04-28 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种大型电机线圈检测装置及检测方法 |
| CN114910043B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-06-14 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种航空发动机异型尾喷管出口截面面积测量方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59214704A (ja) * | 1983-05-21 | 1984-12-04 | Mc Kk | レ−ザ−を用いた自動測量装置 |
| JPS62291505A (ja) * | 1986-06-10 | 1987-12-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 容器の内面形状測定方法 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP1206716A patent/JPH0726819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0371004A (ja) | 1991-03-26 |
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