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公開番号2025064969
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024157888
出願日2024-09-12
発明の名称縁部検出システム及び縁部の検出方法
出願人ヨゼフフェゲーレアーゲー
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類E01C 19/12 20060101AFI20250410BHJP(道路,鉄道または橋りょうの建設)
要約【課題】道路舗装を敷設する基準としての縁部の検出手段を提供すする。
【解決手段】道路舗装機用の縁部検出システム(10)が提供されており、ここで、縁部検出システム(10)は、レーザパルスシーケンス(16)を複数の方向(17)に放射して、レーザパルスシーケンス(16)を走査対象表面(19)の複数の地点(18)で反射させるよう構成されたセンサユニット(11)を備える。このセンサユニット(11)はさらに、レーザパルスシーケンス(16)の反射を検出するよう構成されていると共に、前記検出された反射に基づいて、極座標を表す極座標信号を生成するよう構成されており、ここで、極座標は距離及び関連する角度を含む。縁部検出システム(10)は、デカルト座標系(20)に対する走査対象表面(19)における縁部(28)の位置を、デカルト座標信号に基づいて判定するよう構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
道路舗装機（１）用の縁部検出システム（１０）であって、前記縁部検出システム（１０）は、レーザパルスシーケンス（１６）を複数の方向（１７）に放射して、前記レーザパルスシーケンス（１６）を走査対象表面（１９）の複数の地点（１８）で反射させるよう構成されたセンサユニット（１１）を備え、前記センサユニット（１１）はさらに、前記レーザパルスシーケンス（１６）の反射を検出するよう構成されていると共に、前記検出された反射に基づいて極座標を表す極座標信号を生成するよう構成されており、前記極座標は距離及び関連する角度を含み、
前記極座標信号をデカルト座標を表すデカルト座標信号に変換するよう構成されていると共に、デカルト座標系（２０）に対する前記走査対象表面（１９）における縁部（２８）の位置を、前記デカルト座標信号に基づいて判定するよう構成されている、縁部検出システム（１０）。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記縁部検出システム（１０）は、前記デカルト座標信号に基づいて平滑化関数（２２）を判定するよう構成されている、請求項１に記載の縁部検出システム。
【請求項３】
前記縁部検出システム（１０）は、前記滑化関数（２２）を微分して導関数（２３）を判定するよう構成されている、請求項２に記載の縁部検出システム。
【請求項４】
前記縁部検出システム（１０）は、前記導関数（２３）の最小極小値（２４）及び／又は最大極大値（２５）を判定するよう構成されている、請求項３に記載の縁部検出システム。
【請求項５】
前記縁部検出システム（１０）は、前記最小極小値（２４）及び／又は前記最大極大値（２５）における前記導関数（２３）の引数に基づいて、前記走査対象表面（１９）における前記縁部（２８）と前記センサユニット（１１）との縁部距離（２７）を表す縁部距離値（２６）を判定するよう構成されている、請求項４に記載の縁部検出システム。
【請求項６】
前記縁部検出システム（１０）は第２のセンサユニット（１４）をさらに備えていると共に、前記縁部検出システム（１０）は、前記センサユニット（１１）と前記第２のセンサユニット（１４）とを、ＩＰアドレスに基づいて区別するよう構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の縁部検出システム。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか一項に記載の縁部検出システム（１０）を備える、道路舗装機（１）用のスクリード（３）。
【請求項８】
少なくとも１つの延長部（１３）をさらに備え、前記延長部（１３）の移動は、前記縁部検出システム（１０）の出力に基づいて、特に前記縁部距離値（２６）を表す出力に基づいて制御可能である、請求項７に記載の道路舗装機用のスクリード。
【請求項９】
前記縁部検出システム（１０）は、前記縁部距離値（２６）の所望の値を表す目標値に基づいて、前記延長部（１３）の前記移動を制御するよう構成されている、請求項８に記載のスクリード。
【請求項１０】
前記縁部検出システム（１０）は前記目標値近傍に妥当性範囲を定義するよう構成されており、前記縁部検出システム（１０）は、前記判定された縁部距離値（２６）が前記妥当性範囲内にある場合には、前記延長部を移動させる際に前記判定された縁部距離値（２６）を考慮し、及び／又は、前記判定された縁部距離値（２６）が前記妥当性範囲外にある場合には、前記延長部（１３）を移動させる際に前記判定された縁部距離値（２６）を無視するよう構成されている、請求項９に記載のスクリード。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路舗装を敷設する基準としての縁部の検出に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
アスファルト層などの道路舗装が道路舗装機を用いて頻繁に敷設される。道路舗装、特にその横方向縁部に係る所望の経路を提供するために、道路舗装機、特にそのスクリードを案内することが可能である基準が使用される。これらの基準にはワイヤ又は縁部がある。基準として用いられる縁部の例は、縁石縁部、過去に敷設された舗装層の縁部、又は、交換される舗装層の除去により生じる切削縁部である。基準に沿った道路舗装機若しくはスクリードのそれぞれ、又は、その延長部の案内は、依然として作業員の手動制御によって行われることが多い。さらなる自動化が望まれている。基準の経路を検出することが困難な課題の１つである。国際公開第２０２００８８７８２Ａ１号パンフレットには、特に道路舗装機といった建設機器用のレーザスキャナを備えるセンサシステムが開示されている。これは、道路舗装機の操舵又は延長可能なスクリード部の伸縮によって追従を達成することを想定している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、縁部の検出に係る向上したシステム又は方法を提供することを目的とする。この目的は、請求項１に記載の特徴を有する縁部検出システムにより、並びに、請求項１３に記載の特徴を有する方法により達成される。有利なさらなる発展は、それぞれの従属請求項において提供されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
道路舗装機用の縁部検出システムが開示されている。この縁部検出システムは、レーザパルスシーケンスを複数の方向に放射して、レーザパルスシーケンスを走査対象表面の複数の地点で反射させるよう構成されたセンサユニットを備える。このセンサユニットはさらに、レーザパルスシーケンスの反射を検出し、検出された反射に基づいて、極座標を表す極座標信号を生成するよう構成されており、ここで、極座標は距離値及び関連する角度を含む。縁部検出システムはさらに、極座標信号をデカルト座標を表すデカルト座標信号に変換するよう構成されていると共に、デカルト座標系に対する走査対象表面における縁部の位置を、デカルト座標信号に基づいて判定するよう構成されている。デカルト座標信号への変換は、従来技術のアプローチとは対照的に、放射強度を必要としない処理技術を可能とし得る。
【０００５】
走査対象表面は例えば、道路舗装機が走行及び／又は道路舗装を施工する路盤又は路盤の一部であり得る。縁部検出システムは、センサユニットに追加して、例えば制御ユニットといったさらなる構成要素を備えていてもよい。縁部検出システムの構成要素は、例えば信号の伝送及び／又はデータの交換のために相互に接続されていてもよい。例えば、縁部検出システムの構成要素間の接続は、１つ以上のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）接続及び／又は１つ以上のＣＡＮバス接続を含み得る。縁部検出システムは、複数のセンサユニットを備えていてもよい。各センサユニットは、ＩＰアドレスなどのアドレスを有していてもよい。アドレスは、各センサユニットに静的にプログラムされているか、又は、各センサユニットに、例えば制御ユニットにより割り当てられていてもよい。例えば、制御ユニットは、それぞれセンサユニットを制御ユニットに接続するコネクタに基づいて、センサユニットの１つ、複数、又は、すべてにアドレスを割り当てるよう構成されていてもよい。
【０００６】
制御ユニットは、縁部検出システムの種々の機能を実装するよう構成されていてもよい。例えば、制御ユニットは、個別の電子回路として、又は、スクリード若しくは道路舗装機の中央制御ユニットの一部として具現化されていてもよい。レーザパルスシーケンスは、有限数の周期、特に１つ以上の周期を含むレーザ信号として理解され得る。
【０００７】
以下において、「関数」という表現は、一般的な数学的意味で用いられる。例えば、「関数」は２つの集合間の関係として理解され得、ここで、第１の集合の各要素は、第２の集合のちょうど１つの要素に割り当てられる。関連付けは、例えば、１つの数学的公式によって、又は、複数の、例えば離散的な順序付けられたペア（座標対など）によって与えられてもよい。順序付けられたペアは各々、例えば第１の座標又はｘ座標といった引数と、例えば第２の座標又はｙ座標又は勾配といった関数の値とを含んでいてもよい。縁部検出システムは、デカルト座標信号に基づいて補間関数を判定するよう構成されていてもよい。補間関数は、走査対象表面の輪郭を表すものとみなされ得る。輪郭の特徴的な地点は、曲線スケッチにより数学的に判定され得る。
【０００８】
縁部検出システムは、補間関数に基づいて、及び／又は、デカルト座標信号に基づいて平滑化関数を判定するよう構成されていてもよい。平滑化は、例えば、平滑化されていない関数における計測ノイズにより引き起こされ得る評価の誤りを回避し得る。平滑化関数は、複数の順序付けられたペアを含んでいてもよい。例えば、順序付けられたペアは各々、引数として第１の座標又は／及びｘ座標を、並びに、関数の値として第２の座標又はｙ座標を含んでいてもよい。
【０００９】
縁部検出システムは、平滑化関数を微分し、及び、導関数を判定するよう構成されていてもよい。導関数は、複数の順序付けられたペアを含んでいてもよい。例えば、順序付けられたペアは各々、引数として第１の座標又はｘ座標を、及び、関数の値として勾配、例えばそれぞれの引数又はそれぞれのｘ座標における平滑化関数の勾配を含んでいてもよい。導関数は平滑化関数の勾配の経路を表すものであり得るため、走査対象表面の輪郭の方向の変化がどこに位置するかを、導関数を評価することにより判定し得る。
【００１０】
縁部検出システムは、導関数の最小極小値及び／又は最大極大値を判定するよう構成されていてもよい。例えば、導関数はさらに１回微分して、これにより得られた第２の導関数のゼロ点を判定してもよい。縁部検出システムはさらに、導関数の最小極小値及び／又は最大極大値を判定する際に、導関数の値が閾値よりも小さい地点を無視するよう構成されていてもよい。これにより、明確な極値が存在しない場合に、ランダムに分布した値が継続的に出力されることが防止され得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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