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公開番号2025042522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023149593
出願日2023-09-14
発明の名称算出システム、コンピュータプログラム、及び算出方法
出願人東海旅客鉄道株式会社,日立交通テクノロジー株式会社
代理人名古屋国際弁理士法人
主分類G01B 11/02 20060101AFI20250319BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象物における対象部位の基準部位からの高さを算出する。
【解決手段】測定器及び対象物の一方の移動に伴う対象物の測定器に対する相対移動により、測定器によるレーザ光の照射範囲を通過する対象物に関する測定データが取得される(S110)。測定データに基づいて、対象物における少なくとも一つの対象部位の、基準部位からの高さが算出される。測定器は、対象物における反射点までの相対位置を測定する。誤測定が生じる基準部位周辺での相対位置の測定値が、無効な測定値として判別される(S130)。無効な測定値を除いた測定データに基づく外挿により、基準部位に対応する基準位置が算出される。基準位置との比較に基づき、対象部位の基準部位からの高さが算出される(S140)。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
測定器及び対象物の一方の移動に伴う前記対象物の前記測定器に対する相対移動により、前記測定器によるレーザ光の照射範囲を通過する前記対象物に関する高さを、前記測定器を用いて算出するための算出システムであって、
前記測定器からの測定データを取得するように構成される取得部と、
前記測定データに基づいて、前記対象物における少なくとも一つの対象部位の、前記対象物における基準部位からの高さを算出するように構成される算出部と、
を備え、
前記測定器は、前記照射範囲に前記レーザ光を照射し、前記照射範囲を通過する前記対象物からの反射光を受光することによって、前記対象物における反射点までの相対位置を、三角測量の原理により測定し、前記測定データとして、前記相対位置を記述する測定データを、出力するように構成され、
前記基準部位は、前記相対移動によって前記対象物が前記照射範囲に入り、前記対象物に前記レーザ光が入射し、前記レーザ光の前記対象物における反射により前記測定器での前記相対位置の測定が開始される前記対象物の先頭部位、又は、前記対象物が相対移動する方向に関して前記先頭部位とは反対側に位置する前記対象物の後端部位に対応し、
前記算出部は、
前記レーザ光がビーム径方向において部分的に前記対象物に入射することが原因で前記相対位置の誤測定が生じる前記基準部位周辺での前記相対位置の測定値を、無効な測定値として判別し、
前記無効な測定値を除いた前記測定データに基づく外挿により、前記基準部位における前記相対位置を、基準位置として算出し、
前記測定データが示す前記少なくとも一つの対象部位の前記相対位置と、前記基準位置との比較に基づいて、前記少なくとも一つの対象部位の前記基準部位からの高さを算出する
ように構成される算出システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記算出部は、前記測定データが示す前記無効な測定値を除いた前記基準部位に隣接する前記対象物の複数地点における測定値の一群に対する関数フィッティングにより、前記対象物の表面形状に対応する関数を判別し、判別した関数に基づいて、前記基準位置を算出する請求項１記載の算出システム。
【請求項３】
前記算出部は、前記レーザ光の照射による前記相対位置の測定周期と、前記対象物の前記測定器に対する相対速度と、前記ビーム径とに基づいて、前記無効な測定値を判別する請求項１記載の算出システム。
【請求項４】
前記算出システムは、前記測定器を備え、
前記対象物の前記測定器に対する相対移動は、所定の走行面に沿う相対移動であり、
前記測定器は、前記レーザ光を照射するための要素として、
前記対象物の前記測定器に対する相対移動方向に対して９０度未満の角度を有する、前記走行面に沿う斜め方向に、前記レーザ光をライン状に照射することにより、前記レーザ光を前記対象物に対して前記斜め方向にライン状に照射するように配置されたラインレーザを備える請求項１記載の算出システム。
【請求項５】
前記対象物は、前記走行面に沿う方向であって、前記相対移動方向に対して交差する方向に延びる長尺な外形を有し、
前記基準部位は、長尺方向に広がる線状の部位に対応し、
前記少なくとも一つの対象部位は、前記対象物において、前記長尺方向に離れて位置する複数の対象部位を含み、
前記斜め方向は、前記対象物が前記照射範囲内を相対移動する期間に、前記レーザ光が前記基準部位及び前記複数の対象部位を照射可能であるように設定される請求項４記載の算出システム。
【請求項６】
前記対象物は、車両に対する搭載物であり、
前記測定器は、前記車両の移動路に設置される請求項１記載の算出システム。
【請求項７】
前記対象物は、車両の移動路に設置されるものであり、
前記測定器は、前記車両に搭載される請求項１記載の算出システム。
【請求項８】
前記車両は、鉄道車両である請求項６又は請求項７記載の算出システム。
【請求項９】
請求項１～請求項７のいずれか一項記載の算出システムが備える前記取得部及び前記算出部として、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１０】
測定器及び対象物の一方の移動に伴う前記対象物の前記測定器に対する相対移動により、前記測定器によるレーザ光の照射範囲を通過する前記対象物に関する高さを、前記測定器を用いて算出するための、コンピュータにより実行される算出方法であって、
前記測定器からの測定データを取得することと、
前記測定データに基づいて、前記対象物における少なくとも一つの対象部位の、前記対象物における基準部位からの高さを算出することと、
を含み、
前記測定器は、前記照射範囲に前記レーザ光を照射し、前記照射範囲を通過する前記対象物からの反射光を受光することによって、前記対象物における反射点までの相対位置を、三角測量の原理により測定し、前記測定データとして、前記相対位置を記述する測定データを、出力するように構成され、
前記基準部位は、前記相対移動によって前記対象物が前記照射範囲に入り、前記対象物に前記レーザ光が入射し、前記レーザ光の前記対象物における反射により前記測定器での前記相対位置の測定が開始される前記対象物の先頭部位、又は、前記対象物が相対移動する方向に関して前記先頭部位とは反対側に位置する前記対象物の後端部位に対応し、
前記算出することは、
前記レーザ光がビーム径方向において部分的に前記対象物に入射することが原因で前記相対位置の誤測定が生じる前記基準部位周辺での前記相対位置の測定値を、無効な測定値として判別し、
前記無効な測定値を除いた前記測定データに基づく外挿により、前記基準部位における前記相対位置を、基準位置として算出し、
前記測定データが示す前記少なくとも一つの対象部位の前記相対位置と、前記基準位置との比較に基づいて、前記少なくとも一つの対象部位の前記基準部位からの高さを算出する
ことを含む算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、算出システム及び算出方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
物体の形状を測定する手法として、光切断法が知られている。光切断法では、対象物へ向けてレーザ光を照射し、対象物からの反射光を受光する。受光によって、レーザ光の反射点である輝点を、対象物から離れた場所で観測する。
【０００３】
観測地点と輝点との間の相対位置に応じて、観測地点での輝点の位置は変化する。輝点の位置の違いを、三角測量の原理に当てはめることによって、観測地点から輝点までの相対位置を数値化することができる。光切断法によれば、数値化された相対位置に基づき、対象物の外形を、対象物の断面を示すように画像化することができる。
【０００４】
従来では、この光切断法を用いて、パンタグラフのすり板の厚さを算出することが行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－４１９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、対象物までの相対位置を測定する手法を用いる場合、対象物の厚みを算出するためには、厚みを算出する対象の部位である対象部位までの相対位置とは別に、厚みの原点位置に対応する基準部位までの相対位置の情報が必要である。
【０００７】
しかしながら、レーザ光の照射による相対位置の測定が、対象物及び測定器の一方が移動している状態で行われる場合、移動によりレーザ光の対象物への入射が変化することが原因で、相対位置の誤測定が生じる場合がある。
【０００８】
特に、レーザ光が部分的に対象物に入射し始める対象物の先頭部位では、相対位置の誤測定が生じ得る。従って、基準部位を対象物の先頭部位に設定することが必要な環境では、誤測定の影響を適切に除去しなければ、高精度に、対象物の厚み、すなわち対象物の基準部位から対象部位までの高さを算出することが難しい。このことは、レーザ光が部分的に入射する対象物の後端部位に基準部位が設定される場合にも、同様に生じる。
【０００９】
そこで、本開示の一側面によれば、対象物における対象部位の基準部位からの高さを、高精度に算出可能な技術を提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一側面によれば、測定器及び対象物の一方の移動に伴う対象物の測定器に対する相対移動により、測定器によるレーザ光の照射範囲を通過する対象物に関する高さを、測定器を用いて算出するための算出システムが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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