SE506753C2 - Anordning för bestämning av formen av en vägyta - Google Patents

Description

506 lO 15 20 25 30 35 753 tagningspositionerna, när vagnen 2 förskjutes längs ramen l.

Om vid den konventionella anordningen den för mät- ning avsedda vägens bredd ökar, t ex 3 m, måste huvud- ramens l längd förlängas. I enlighet därmed blir den mekanism, som uppbär vagnen 2, och en mekanism för driv- ning av vagnen 2 skrymmande och komplicerade konstruk- tioner erfordras för att styra de exakta positionerna av vagnen 2 över vagnens 2 hela rörelseslag längs huvud- ramen, vilket resulterar i att kostnaderna ökar liksom att anordningen blir tung och antalet arbetare för tran- sport och drift ökar.

Ramen kan ersättas med en teleskopram, vilken kan förlänga sin längd för längre mätbredd än ramens längd dess hopdragna tillstånd. En sådan mekanism är emellert;i komplicerad och medför problem med avseende på vikt och kostnad.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN För att eliminera ovanstående nackdelar är det ett föremål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla vn anordning för mätning av skrovligheten i en vägyta, vil- ken anordning har ringa storlek och låg vikt.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla en anordning för mätning av skrovligheten i en väg- yta, vid vilken en operatör inte behöver gå ur fordonet under mätningen och utföra farligt utvändigt arbete på vägen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för mätning av en vägytas skrov- lighet, vilken kan reducera den mänskliga arbetsinsatsen.

Enligt uppfinningen tillhandahàlles en anordning för mätning av en vägytas skrovlighet, såsom konvexitet, kon- kavitet eller lutning av vägytan, vilken är monterad på fordonet och innefattar ett roterbart drivorgan för gene- rering av en rotationsrörelse i ett vertikalplan och för utmatning av en signal avseende dess rotationsvinkel. An- ordningen innefattar vidare en lutningsmätare och ett 10 15 20 25 30 35 506 753 distansmätorgan, som roteras genom det roterande driv- organets rotationsrörelse, och för mätning av ett avstånd från vägytan. En behandlingsenhet beräknar ett vertikalt avstånd och ett horisontellt avstånd mellan anordningen och vägytan med hjälp av den lutningsvinkel, som detekte- ras av lutningsmätaren, och rotationsvinkeln, vilken detekteras av det roterande drivorganet.

Avståndsmätorganet kan vara en ljusvågsdistansmätut- rustning, som mäter avståndet genom att sända en ljusvåg mot vägytan och motta dess reflekterade ljus.

Rotationsdrivorganet kan innefatta en pulsmotor för alstring av rotationsrörelsen och ett pulsmotordrivorgan för drivning av pulsmotorn. Pulsmotordrivorganet utmatar en signal med avseende på rotationsrörelsens rotations- vinkel.

Alternativt kan det roterande drivorganet innefatta en pulsmotor för alstring av en rotationsrörelse, en transmissionsmekanism för omvandling av rotationsrörelsen från pulsmotorn till en fram- och àtergående linjär rörelse och vidare för omvandling av den fram- och åter- gående, linjära rörelsen till en rotationsrörelse i ett vertikalplan kring ett bestämt rotationscentrum i anord- ningen samt ett pulsmotordrivorgan för drivning av puls- motorn. Pulsmotordrivorganet utmatar en signal med av- seende på rotationsvinkeln av rotationsrörelsen från pulsmotorn.

Ovanstående och andra ändamål, fördelar och nya sär- drag med uppfinningen framgår av efterföljande, detalje- rade beskrivning och bifogade ritningar, på vilka samma hänvisningsbeteckningar genomgående hänför sig till lika- dana eller liknande delar.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig l visar i perspektiv en anordning för mätning av formen av en vägyta i ett utförande enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 är ett blockschema för utförandet enligt fig 1. 506 753 10 15 20 25 30 35 Fig 3 är ett blockschema för en ljusvågsdistansmä- tande utrustning och en signalbehandlingsenhet i utföran- det enligt fig 1.

Fig 4 förklarar operationerna av utförandet enligt fig 1.

Fig 5 är ett uppmätt resultat av den i fig 1 visade anordningen.

Fig 6 visar i perspektiv en roterande drivmekanism i anordningen för mätning av formen av en vägyta enligt ett annat utförande av föreliggande uppfinning.

Fig 7 visar i perspektiv en roterande drivmekanism i anordningen för mätning av formen av en vägyta enligt ett ytterligare utförande av föreliggande uppfinning.

Fig 8 åskådliggör den i fig 7 visade anordningens avsökning.

Fig 9 visar i perspektiv en anordning för mätning av vägytans form i den konventionella anordningen.

Fig 10 visar den konventionella anordningens mät- princip.

Fig 11 visar i perspektiv en anordning för mätning av formen av en vägyta enligt ytterligare ett utförande av föreliggande uppfinning.

Fig 12 är den i fig 11 visade anordningens mätresul- tat.

Fig 13 visar perspektiv en anordning för mätning av formen av en vägyta enligt ett ytterligare utförande av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till fig 1 skall ett utförande av uppfinningen beskrivas nedan. En anordning för mätning av formen av en vägyta enligt utförandet är monterad på ett mätfordon 10. Med 11 betecknas en ram, som är fixerad på mätfordonet 10 och i övrigt ansluten till mätfordonet 10 medelst ett TILL/FRÅN-ledningsbärorgan 15, om så erford- ras, och dess position i ett horisontalplan (X-Y-plan) och dess vinkelläge kring en vertikal axel (Z-axel) justeras medelst vagnen 15. En lutningsmätare 12 är an- 10 15 20 25 30 35 506 753 ordnad på ramen 11 för detektering av en lutningsvinkel av en längdriktning av ramen 11 relativt horisontalplanet och för utmatning av en signal avseende den detekterade lutningsvinkeln. Ett vridningen drivande organ 13, som är fäst på ramen 11, har en drivmotor för generering av vridningsrörelser och en vinkelsändare 29, såsom en potentiometer eller kodare för detektering av vridnings- axeln av drivmotorns utaxel 13a och för utmatning av en signal avseende den detekterade vridningsvinkeln till be- handlingsenheten 16, såsom närmare förklaras i det föl- jande. En signal från behandlingsenheten 16 i enlighet med signalen från sändaren 29 matas tillbaka till driv- motorn, som styres medelst detta konventionella servo- styrsystem.

Lutningsmätaren 12 kan vara direkt fäst på ett hölje till vriddrivorganet 13, som är fixerat vid ramen 11, för att detektera en lutningsvinkel av vriddrivorganet 13.

Distansmätorganet 14 är fäst vid vriddrivorganets 13 vridbara utaxel 13a. Det är önskvärt att fastgöringen av distansmätorganet 14 vid vriddrivorganet 13 och fastgo- ringen av vriddrivorganet 13 vid ramen 11 skall vara ut- förd med en viss precision innan ramen 11 fästes vid mät- fordonet 10.

Distansmätorganet 14 är försett med en ljusvåg- distansmätutrustning 19 (se fig 3), vilken sänder ljus- vågen till en vägyta. Distansmätutrustningen 19 svänges fram och åter till höger eller vänster i ett vertikalplan medelst vriddrivorganet 13, så att ljusaxlarna av ljuset från utrustningen 19 korsar vägbanan. Såsom visas i fig 2 matas signalen från ljusvàgdistansmätutrustningen 19 till behandlingsenheten 16, som är monterad på mätfordonet 10, tillsammans med signaler från en vinkelsändare 29 i vrid- drivorganet 13 och från lutningsmätaren 12. Behandlings- En elekt- risk kraftkälla 18 är också monterad på mätfordonet 10 enheten 16 är kopplad till ett displayorgan 17. och matar elektrisk kraft till vriddrivorganet 13, ljus- vågdistansmätutrustningen 19, behandlingsenheten 16 etc. 506 753 10 15 20 25 30 35 Behandlingsenheten 16 innefattar en tidräknare 25, en mätdistansberäknare 26 och en vägkonvexitets- eller vägkonkavitetsberäknare 27 (se fig 3). Mätdistansberäk- naren 26 beräknar en sträcka från ljusvágdistansmätut- rustningen 19 till vägytan och vägkonvexitets~ eller väg- konkavitetsberäknaren 27 upptar data avseende vägytans konvexitet eller konkavitet medelst utsignalerna från lutningsmätaren 12 och en vinkelsändare 29 i vriddriv- organet 13.

Fig 3 visar principen för mätning medelst ljusvàg- distansmätutrustningen 19, vilken har ett laseremitter- element 20, en projektorlins 21, en mottagarlins 23 och ett lasermottagarelement 24. Laseremitterelementet 20 emitterar laserljuspulser med varje förutbestämt tidsin- tervall, vilka var och en omvandlas till parallellt ljus medelst projektorn 21 och belyser vägytan RS. En del av det reflekterade ljuset från vägytan RS uppsamlas av mot- tagarlinsen 23 och når lasermottagarelementet 24. Tidräk- naren 25 i behandlingsenheten 16 räknar klockpulserna från när en triggningssignal matas till laseremitterele- mentet 20 för emittering av lasern och när den mottagna signalen utmatas från lasermottagarelementet 24 och an- talet klockpulser omvandlas till en sträcka K medelst mätdistansberäknaren 26. Den erhållna sträckan I matas till vägkonvexitets- eller vägkonkavitetsberäknaren 27 och behandlas enligt följande.

Fig 4 visar operationen av denna anordning. Med 30 betecknas distansmätorganets 14 vridningscentrum. Hänvis- ningsbeteckningen 31 hänför sig till ramens ll längdrikt- ning och lutningsmätaren 12 detekterar lutningsvinkeln 60 av en längdriktning eller med andra ord den lutningsvin- kel av en fast del av vriddrivorganet 13, som avviker från horisontalplanet. Distansmätorganet 14, som är fäst vid det roterande drivorganets 13 roterande utaxel l3a, svänger till höger eller vänster om vridningscentrum 30 och en linje 32, vilken är vinkelrät mot det vridbara drivorganet 13. Vridningsvinkeln 61, som avviker från 10 15 20 25 30 35 506 755 vertikallinjen 32, utgår från vinkelsändaren 29. För- skjutningsvinkeln 0 av distansmätorganets 14 ljusaxel, vilken avviker från vertikallinjen 33, erhålles medelst följande ekvation: Ü=Û1+Û0 där R är en sträcka från vridningscentrum 30 till distansmätorganets 14 referenspunkt 34 och E är en sträcka, som erhålles medelst mätdistansberäknaren 26.

Den vertikala sträckan H och den horisontella sträckan L från vridningscentrum 30 till en mätpunkt på vägytan RS erhålles med hjälp av följande ekvationer.

H (R+l) (R+l) cos (B1+60) L (R+l) (R+l) sin (61+60) Följaktligen adderas i vägkonvexitets- eller vägkonkavi- cos 6 sin 6 tetsberäknaren 27 utsignalen 60 från lutningsmätaren 12 och utsignalen 61 från vinkelsändaren 29 i vriddrivorga- net 13 och den adderade vinkeln användes för beräkning av H och L. tella sträckan L mellan vridningscentrum 30 och mätpunk- Den beräknade vertikala sträckan H och horison- ten på vägytan matas till displayorganet 17 och ritas i displayanordningens 17 display.

Fig 5 visar ett exempel på ett mätresultat, varvid den maximala avsökningsvridningsvinkeln är 51,34° och mätbredden 5 m. Längderna i fig 5 visas i mm. Varje mät- punkt har inritats med hjälp av den beräknade vertikala sträckan H och den beräknade horisontella sträckan L mellan mätpunkten och vridningscentrum 30.

Såsom förklarats ovan är det möjligt att reducera anordningens storlek och vikt genom att det vridbara dis- tansmätorganet 14 vrides medelst vriddrivorganet 13, vil- ket resulterar i làga kostnader och mindre arbetskraft.

Fig 6 visar ett annat utförande av vriddrivorganet.

I detta utförande innefattar vriddrivorganet 40 en puls- motor 41 som drivmotor och vinkelsändaren 29 är uteläm- nad. Distansmätorganet 14 är fäst vid pulsmotorns 41 ut- axel 41a via en fästplatta 41b. Vriddrivorganet 40 har vidare en pulsfördelningskrets 42 och ett mikrostegdriv- 506 753 10 15 20 25 30 35 organ 43, som är kopplat till fördelningskretsen 42. Mik- rostegdrivorganet 43 driver pulsmotorn 41 med precisionen av en förutbestämd vinkel.

Det är möjligt att driva pulsmotorn 41 en förutbe- stämd stegvinkel med hög upplösning. Vägkonvexitets- eller vägkonkavitetsberäknaren 27 kan erhålla en signal motsvarande distansmätorganets 14 vridvinkelutsignal 61 från mikrostegdrivorganet 43.

Fig 7 är ett annat utförande av vriddrivorganet en- ligt föreliggande uppfinning. Vriddrivorganet 50 har i detta utförande en pulsmotor 51 som drivmotor och vinkel- sändaren 29 är utelämnad. I detta utförande motsvarar varje stegvridning, som àstadkommes medelst pulsmotorn 51, ett avsökningsintervall i horisontalriktningen i ett mätplan. Närmare bestämt är en utaxel från pulsmotorn 51, som är så anordnad, att den sträcker sig parallellt med ramens ll längdriktning och är roterbart förbunden med ramen l, i ett stycke förbunden med en kulgänga 52. En mutter 53 ingriper skruvbart med kulgängan 52. En linjär styrplatta 55 uppbäres roterbart av lagret 54 på axeln 53a, som sträcker sig vinkelrätt mot gängan 52 från mut- tern 53. En monteringsplatta 56 uppbäres glidbart av den linjära styrplattan 55. En övre änden på monteringsplat- tan 56 är roterbart förbunden med ramen ll via ett lager 57. Distansmätorganet 14 är fäst vid monteringsplattan 56. Vridrörelse fràn pulsmotorn 51 är omvandlad vrid- rörelse kring centrumet 30 medelst en transmissionsmeka- nism, bestående av kulgängan 52, muttern 53, lagret 54, den linjära styrplattan 55, monteringsplattan 56 och lag- ret 57.

Ovanstående konstruktion arbetar på följande sätt.

Pulsmotorn 51 roterar kulgängan 52 och förskjuter muttern 53 i en riktning parallellt med ramens ll längdriktning.

Monteringsplattan 56 vrider sig fram och åter kring cent- rum 30 pà grund av att den övre änden på monteringsplat- tan 56 är vridbart förbunden med ramen ll via lagret 57 och förskjutbart förbunden med den linjära styrplattan 10 15 20 25 30 35 506 753 55, som rör sig i en riktning, vilken är parallell med ramens 11 längdriktning, tillsammans med muttern 53.

Såsom framgår av fig 8 motsvarar varje vridningssteg (60, 60...) av muttern 53 längs kulgängan 52 och ljus från distansmät- av pulsmotorn 51 en förskjutningspunkt organet 14 utbredes i en riktning från centrumet 30 till förskjutningspunkterna 60, 60..., så att intervallerna av mätstegen i en horisontell riktning på mätytan blir lika stora.

Vägkonvexitets- eller vägkonkavitetsberäknaren 27 upptar en signal, motsvarande vridvinkelutsignalen 61 från en pulsmotordrivkrets 61.

I detta utförande är det möjligt att använda kugg- stång och drev i stället för kulgängan 52 och muttern 53.

Fig 11 är ett annat utförande av föreliggande upp- finning. En anordning enligt föreliggande uppfinning är placerad på gångbanan eller utanför vägen ER.

I fig ll är det stativ 11-1, som är anordnat på gångbanan eller utanför vägen ER, en höjbar tripod.

Vriddrivorganet 13 liknar det i det första utföran- det och är fäst vid ett plant parti på ovansidan av stativet 11-1. Distansmätorganet 14 är monterat på vrid- drivorganets 13 utaxel 13a. Ett vattenpass 62 är monterat på vriddrivorganets 13 hölje. Alternativt kan vattenpas- set 62 vara direkt monterat på stativet 11-1.

Vriddrivorganet 13 har också en vinkelsändare 29, som inte visas, för detektering av utaxelns l3a vrid- ningsvinkel liksom i det första utförandet. Distansmät- organet 14 är försett med en ljusvågdistansmätutrustning 19, vilken sänder en ljusvàg mot vägytan liksom i det första utförandet. Signaler från ljusvågdistansmätutrust- ningen 19 och vinkelsändaren 29 matas till en behand- som inte visas. lingsenhet, Behandlingsenheten har också en tidräknare, en mätdistansberäknare och en vägkonvexi- tets- eller vägkonkavitetsberäknare liksom i det första utförandet. Mätdistansberäknaren beräknar sträckan från ljusvågdistansmätutrustningen 19 till vägytan och vägkon- 10 506 755 10 15 20 25 30 35 vexitets- eller vägkonkavitetsberäknaren 27 erhåller data avseende vägytans konvexitet eller konkavitet med hjälp av utsignalen från vriddrivorganets 13 vinkelsändare 29.

Behandlingsenheten är förbunden med en displayanordning.

En elektrisk kraftkälla matar elektrisk kraft till vrid- drivorganet 13 och ljusvågdistansmätutrustningen 19 etc.

I anordningen enligt föreliggande uppfinning place- rad på gångbanan eller utanför vägen ER justeras vrid- drivorganets 13 hölje och det plana partiet ovanpå stati- vet 11-1 för att bibehållas horisontella före mätning.

Såsom visas i fig 11 svänger distansmätorganet 14, som är fäst vid vriddrivorganets 13 vridbara utaxel 13a, mellan 01MAX och 61MIN mot vägen RD kring vridningscent- rum 30 från den vertikala linjen 32, som är standardlinje för vriddrivorganet 13. Vridningsvinkeln 01, som avviker från den vertikala linjen 32, som kommer från vinkelsän- daren 29, är lika med förskjutningsvinkeln 9 av distans- mätorganets 14 ljusaxel, vilken avviker från vertikal- linjen 33 (0 = 61). ningscentrum 30 till distansmätorganets 14 referenspunkt Antag att R är en sträcka från vrid- 34 och É är en sträcka, som erhålles medelst mätdistans- beräknaren 26 liksom i det första utförandet erhålles en vertikal sträcka H och en horisontell sträcka L från vridningscentrum 30 till en mätpunkt på vägytan medelst följande ekvationer.

H = (R+1) L = (R+1) I vägkonvexitets- eller vägkonkavitetsberäknaren användes cos 01 sin 01 följaktligen redan känd R, mätresultatet E och 61 från vinkelsändaren 29 på vriddrivorganet 13 för beräkning av H och L. Den beräknade vertikala sträckan H och horison- tella sträckan L mellan vridningscentrum 30 och mätpunk- ten på vägytan matas till displayanordningen 17 och in- ritas i en display av displayanordningen 17.

Fig 12 visar ett exempel på ett mätresultat, där den minimala avsökningsvridningen 0lMIN är l8,4° och den maximala avsökningsvridvinkeln 61MAX är 59,0° och mät- 10 15 20 25 30 35 ll 506 753 bredden 4 m. Längden i fig 12 visas i mm, varvid varje mätpunkt är inprickad av den beräknade vertikala sträckan H och den beräknade horisontella sträckan L mellan mät- punkten och vridningscentrum 30.

Såsom förklarats ovan är det möjligt att reducera anordningens storlek och vikt liksom i det första utfö- randet. Dessutom föreligger på grund av att anordningen är placerad på en gångbana eller utanför vägen ER inget behov att leda bilar på vägen runt anordningen. Mänsklig arbetskraft, av bilarna kan därför elimineras och trafikstockningar, kostnader och tid, som erfordras för ledning som kan förorsakas av anordningen, kan undvikas.

Operationerna på vägen kan vidare undvikas.

Fig 13 är ett exempel på den i fig ll visade anord- ningen monterad på en handvagn eller vagn 70, vilken för- skjutes medelst en inbyggd drivmekanism. När handvagnen eller vagnen 70 stannar på mätställena 1, 2 på det till vägen RD i en riktning tvärs vägen efter det att vrid- visade sättet mätes avstånd från ställena 1, 2 drivorganet 13 och det plana partiet ovanpå stativet 11-1 justerats till horisontellt läge. Alternativt kan i ut- förandet enligt fig l stativet 11 ersättas med det i fig 11 och 13 visade stativet ll-1 och placeras på gångbanan eller utanför vägen.

I ovanstående utföranden innefattar mätorganet 14 en ljusvågdistansmätutrustning 19 men det är emellertid också möjligt att använda ett konventionellt mätorgan 4 och infrarödstrålar eller ultraljudstrålar kan ersättas med laserljus.

Såsom förklarats ovan är det enligt föreliggande uppfinning möjligt att reducera anordningens storlek och vikt jämfört med vägbredden.

Operatörer behöver vidare inte gå ut ur fordonet under mätning och de behöver inte lossa anordningen från fordonet när väl anordningen monterats på detta. Till följd därav kan mänsklig arbetskraft och farliga arbeten på vägarna elimineras. 12 506 753 10 15 I det fall anordningen placeras på gångbanan eller utanför vägen ER föreligger därjämte inget behov att kontrollera bilar på vägen runt apparaten. Därför kan kostnaderna för mänskligt arbete, som annars skulle er- fordras för kontroll av bilarna, elimineras och trafik- stockningar, som annars förorsakas av anordningen, und- vikasi Kostnaderna för tillverkning av anordningen kan vidare reduceras på grund av att dess mätmekanism är enkel.

Ehuru föredragna utföranden av uppfinningen beskri- vits under hänvisning till bifogade ritningar inses det, att uppfinningen inte är begränsad till dessa specifika utföranden utan att olika förändringar och modifikationer kan utföras av fackmannen inom ramen för uppfinningen så- som denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (4)

1. 0 15 20 25 30 35 13 506 753 PATENTKRAV l. På ett fordon monterad anordning för mätning av formen av en vägyta, k ä n n e t e c k n a d av att an- ordningen innefattar ett vriddrivorgan (13) för åstadkom- mande av vridningsrörelse i ett vertikalt plan och för utmatning av en signal avseende dess vridningsvinkel, en (12) lutningsvinkel, ett vridbart distansmätorgan (14) lutningsmätare för detektering av vriddrivorganets för mätning av avståndet från distansmätorganet till vägytan, varvid det vridbara distansmätorganet vrides medelst vriddrivorganets vridningsrörelse, och ett databehand- (16) en horisontell sträcka mellan anordningen och vägytan lingsorgan för beräkning av en vertikal sträcka och medelst det avstånd som mäts av distansmätorganet, den lutningsvinkel som detekteras av lutningsmätaren och den vridningsvinkel som detekteras av vriddrivorganet.

2. Anordning för mätning av formen av en vägyta en- ligt krav 1, vid vilken distansmätorganet är en ljusvåg- (19), emittering av en ljusvåg mot vägytan och genom mottagning distansmätutrustning som mäter en sträcka genom av reflekterat ljus från vägytan.

3. Anordning för mätning av formen av en vägyta en- ligt krav 1, vid vilken vriddrivorganet innefattar ett (41, 51) sen, och ett pulsmotordrivorgan för drivning av puls- pulsmotororgan för generering av vridningsrörel- motororganet, vilket pulsmotordrivorgan utmatar signalen avseende vridningsvinkeln.

4. Anordning för mätning av formen av en vägyta en- ligt krav l, vid vilken vriddrivorganet innefattar ett (41, 51) sen och ett transmissionsorgan (52-57) pulsmotororgan för generering av vridningsrörel- för omvandling av vridningsrörelsen till en fram- och àtergàende linjär rörelse och för omvandling av den fram- och àtergàende linjära rörelsen till en vridningsrörelse kring ett be- stämt vridningscentrum i ett i huvudsak vertikalt plan och ett pulsmotordrivorgan för drivning av pulsmotorn, 14 506 753 vilket pulsmotordrivorgan utmatar signalen avseende nämnda vridningsvinkel.