JP4190647B2

JP4190647B2 - Reflection position detector

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Publication number: JP4190647B2
Application number: JP08799599A
Authority: JP
Inventors: 晃史縄田; 精二國分; 隆志神谷
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000283711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送受光方法およびそれに用いる送受光装置やその応用装置に関し、詳しくは、基準位置に設置された反射部材に向けて送光を行うとともにその反射光を受光することで所望の検出を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レール１上を走行・移動する軌道検測車２に送受光装置３を搭載するとともにレール脇の基準地点に反射部材４を設置しておいて（図１１参照）、走行状態を維持しながら、送受光装置３の送光部から横向きでほぼ水平な方向に送光を行う一方で、その送光方向と逆方向に返ってきた反射光を受光することで、反射部材４を検出し、さらに基準位置の通過を検知しようとする技術が知られている（特開平６−８８７１１号公報）。
【０００３】
その場合、反射部材４には細長い楕円状のレフシートが用いられ、出射光は、平行光束にされたうえで、やはり細長い楕円状に整形される（同公報の段落００１０等を参照）。そして、そのために、送受光装置３には、光源や，レンズ，光電変換用フォトダイオードの他に、楕円形（スリット状）の光学窓や，ハーフミラー，波長フィルタ等も、設けられている。また、出射光の縦断面長（送光のスリット長）は、レフシート４の長さとほぼ同等になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の送受光装置では、反射光の受光を確実に行うべく、光を入射方向と同方向に反射させる特性を持ったレフシートが用いられている。
しかしながら、そのような場合、反射光の受光は行えても、送光方向の変動にによって受光位置も変化するという副作用もある。例えば、軌道検測車２の向きがレール１のそれに一致している理想状態ではレフシート４の検出が的確に垂直線上で行われるが（図１１（ａ）参照）、軌道検測車２の向きがレール１のそれに一致しないような状態ではレフシート４の検出が垂直線上からずれた位置で行われてしまい（図１１（ｂ）参照）、垂直線上では検出されない（図１１（ｃ）参照）。
【０００５】
このため、片側だけで正確な基準位置等を得ることは困難であり、左右一対の両外すなわち左方レール１Ｌの更に左側と右方レール１Ｒの更に右側との双方にレフシート４を分散設置しておいて（図１１（ｄ）参照）、両者の検出結果を適宜に按分するといった補間処理・付随処理も行うことが避けられない。そして、その結果、直接的な検出値で無く、間接的な推定値で間に合わせざるを得ないものとなっている。
【０００６】
また、そのように、スリット状の送光を平行光束で行うためには、レーザ等の強力な光源を用いなければならないうえに、ハーフミラーや波長フィルタといった付随的な各種部品も必要である。
このため、装置構造が複雑になりがちである。
【０００７】
さらに、送光のスリット長が反射部材の長さとほぼ同じであることから、図示は割愛したが、軌道検測車２が上下動した場合や左右に傾いたような場合、上下端まで含めて送光全体を確実に反射部材に収めるのは難しい。送光のスリット長を反射部材の長さより短くすれば、比較的容易に収まるが、高密度に絞られたレーザ光を照射し続けるのは安全面からの規制等も想定されるので、対策は必ずしも容易で無い。
【０００８】
そこで、特殊な反射部材の採用を止めて単純な平面鏡を用いるとともに、反射部材が平面鏡であってもその検出を的確に行えるようにすることが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法および装置を実現することを目的とする。
また、本発明は、そのような送受光装置を用いて正確な位置や匐進量を効率よく測定する応用装置を実現することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第７の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１０】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の送受光方法は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、スリット状の送光を行うとともにその反射光を受光して細長い反射部材を検出する送受光方法において、前記反射部材が平面鏡であり、前記送光のスリット長が前記反射部材の長さの２倍以上である、という方法である。
【００１１】
ここで、上記の「スリット状の送光」は、出射光の断面形状が文字通りスリットで画定される場合は勿論、出射光の断面についてその半値等に対応した仮想線やその包絡線のなす形状がスリットの形あるいはそれに近い細長形状になっている場合も該当する。具体的には、長方形や、菱形、長円などが挙げられる。また、従来の技術の欄で述べた細長い楕円も該当する。さらに、スリットの幅を無視して言えば、それらのように一直線になるものの他、点線状、破線状になるようなものも該当する。
また、上記の「スリット長」は、スリットそのものの長さの他、スリットを用いていない場合にはそれに相当する長さをいい、出射光の断面形状についての長辺・長径など、縦横の長さのうち長い方を意味する。
なお、これらの用語の意味は、本明細書における他の欄でも、同じである。
【００１２】
このような第１の解決手段の送受光方法にあっては、送光が、反射部材の長さの２倍以上に展開して行われるので、あまり絞られないで、むしろその両端部等は反射部材からはみ出す。そして、反射部材が平面鏡であるため、送光部材が反射部材の長手方向に上下動等した場合やその方向に傾いたような場合、受光部に達する反射光の向きも変わるが、送光のスリット長が十分に長いので、一方の端部で反射部材からのはみ出し量が増えると概ねそれに見合う分だけ他方の端部ではみ出し量が減って、受光量の総量は、常時ほぼ一定に維持される。
【００１３】
これにより、送光部材が反射部材の長手方向に上下動等した場合やその方向に傾いたような場合でも、受光信号等のＳ／Ｎ比が安定しているので、反射部材からの反射光を受光したか否か等についての検出確度が向上する。
しかも、平面鏡の反射では、そのような変動によって直交方向に変動する成分を生じることが無いので、スリット幅方向すなわちスリット状の送光における短手方向に関する検出は、安定しており、正確なものとなる。
【００１４】
その結果、反射部材が平面鏡であってもその検出は的確に行われることとなる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができる。
【００１５】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の送受光装置は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、スリット状の送光を行う送光部と、その反射光を集める受光部とを備えた送受光装置において、前記送光部が、点光源を直線状に列設してなるものである、というものである。
【００１６】
このような第２の解決手段の送受光装置にあっては、点光源が直線状に列設されているので、その出射光は、余計なことをしなければ必然的に、断面形状が点線状・直線状に展開する。また、個々の点光源は光量が多くなくても総量は十分な光量に達する。
これにより、主として送光に関して、レーザ等の強力な光源や，シリンドリカルレンズ，ハーフミラー等の高価な部品を用いて複雑な光学系を組むまでも無く、安価な同種の部品を並べることで容易に、上記第１解決手段の送光等を行うことが可能になる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を簡便に実現することができる。
【００１７】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の送受光装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の第２の解決手段の送受光装置であって、前記受光部が前記送光部の中央に設けられている、というものである。
【００１８】
このような第３の解決手段の送受光装置にあっては、点光源が上下等の両サイドに分散して設けられているので、その中央に受光部を持ってきても、送光が遮られる割合は僅少に過ぎず、しかも、反射光はダイレクトに受光される。
これにより、送光ばかりか受光に関しても、集光レンズの他にハーフミラーや波長フィルタ等の高価な部品を用いて複雑な光学系を組むまでも無く、基本的な集光レンズとフォトセンサとを直結させる程度のことで容易に、上記第１解決手段の受光等を行うことが可能になる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を一層簡便に実現することができる。
【００１９】
［第４の解決手段］
第４の解決手段の送受光方法は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、スリット状の送光を行うとともにその送光方向と異なる方向に移動しながら反射光の受光を行って細長い反射部材を検出する送受光方法において、前記反射部材が平面鏡であり、前記送光が、移動に伴う送光方向の不確実性に基づいた所定の広がりを持って行われる、という方法である。
【００２０】
ここで、上記の「移動に伴う送光方向の不確実性」の典型例としては、送光部材やその支持部材等を可動状態に保つために必要な遊び・がた等に起因してそれら部材が移動する際に一体的に揺れることに伴って生じる送光方向の変動や、それら部材が各部の曲げや振動によって変形すること等に伴って生じる送光方向の変動が挙げられる。
【００２１】
このような第４の解決手段の送受光方法にあっては、反射部材は、その短手方向が移動方向と平行になるように設置される。そして、移動しながら送光が行われ、これが反射部材に当たると、反射部材が平面鏡であることから、平面鏡と垂直な方向から行われた送光だけが同じ経路を戻って来て受光されるので、反射光が検出されたときには、平面鏡から延びた垂直線上の位置が正確に確認されることとなる。
【００２２】
しかも、送光が所定の広がりを持って行われることから、送光方向に多少の変動があっても、送受光部が平面鏡からの垂直線上に位置しているときには、少なくともその一部によって反射部材が捉えられるので、反射部材の検出は確実に行われる。
【００２３】
これにより、送光部材が反射部材の短手方向に揺動等して送光方向が変動したような場合でも、その変動に影響されること無く、平面鏡の垂直位置で正確かつ確実に反射が検出されるので、検出能力が向上する。
したがって、この発明によれば、移動しているときでも平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができる。
【００２４】
［第５の解決手段］
第５の解決手段の反射位置検出装置は（、出願当初の請求項５に記載の如く）、上記の第２，第３の解決手段のうち何れかの送受光装置と、その受光量に基づいて反射部材に対する位置又は相当物理量を検出する検出手段とを備えた反射位置検出装置であって、前記検出手段が受光量の（最大値・極大値などの）ピークに対応した位置又は相当物理量を検出するものであり、前記送受光装置の前記点光源が、送光方向のぶれ等の不確実性に基づく所定の広がりを伴った送光を行うものである、というものである。
【００２５】
ここで、上記の「位置又は相当物理量」とは、距離や方位のように直截的に位置を示すものの他、例えば一定速度下での時間差や時刻列のように、既知の換算や演算にて位置を求めうる物理量を意味する。
また、上記の「送光方向のぶれ等の不確実性」には、上述した「移動に伴う送光方向の不確実性」に加えて、送光部材やその支持部材等が固定されていてもそれ自体での又は他の部材による揺れや変形等に起因して生じる送光方向の変動も該当する。
【００２６】
このような第５の解決手段の反射位置検出装置にあっては、反射部材として平面鏡を設置しておくことで、上記第４解決手段の送受光方法を行うことが可能である。しかも、その送光には所定の広がりが伴ううえ、その広がりが平面鏡によって反射光にも引き継がれるが、検出手段によって受光量のピークに対応した位置又は相当物理量が検出されるので、反射位置は一意に定まることとなる。
【００２７】
これにより、送光等に多少の広がりがあっても、平面鏡からの垂直方向の位置は、明瞭に検出される。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を用いて位置検出を正確に行う反射位置検出装置を実現することができる。
【００２８】
［第６の解決手段］
第６の解決手段の軌道走行位置検知装置は（、出願当初の請求項６に記載の如く）、軌道走行車両に搭載される上記第５解決手段の反射位置検出装置と、その検出位置又は相当物物理量に基づいて前記軌道走行車両の走行位置に関する制御又はデータ処理を行う情報処理手段とを備えたものである。
【００２９】
このような第６の解決手段の軌道走行位置検知装置にあっては、車両が軌道を走行するのに伴って、平面鏡の設置位置が反射位置検出装置によって正確に検出され、その検出に応じた処理が情報処理手段によって次々と行われる。
これにより、軌道における基準位置等の所望箇所に平面鏡を設置しておけば、軌道検測車やその他の車両を走行させた際に、その走行位置を正確に而も速やかに確認することが可能となる。
したがって、この発明によれば、軌道に沿った正確な位置を効率よく測定する軌道走行位置検知装置を実現することができる。
【００３０】
［第７の解決手段］
第７の解決手段の匐進量測定装置は（、出願当初の請求項７に記載の如く）、軌道検測車に搭載される上記第５解決手段の反射位置検出装置と、前記軌道検測車に搭載される他の軌道構造物検出装置と、それらの検出位置又は相当物理量の差に基づいて、軌道内で匐進することのあるレール等の軌道内構造物に関する匐進量を算出する演算手段とを備えたものである。
【００３１】
このような第７の解決手段の匐進量測定装置にあっては、軌道検測車が軌道を走行するのに伴って、平面鏡の設置位置が反射位置検出装置によって正確に検出されるとともに、他の軌道構造物検出装置によって他の位置が検出される。そして、その度に、演算手段によって、それらの検出位置又は相当物理量の差に基づきレール等の匐進量が算出される。
これにより、次々に軌道内構造物の匐進量が得られるが、軌道内で匐進することのある軌道内構造物あるいは軌道内で固定されていて匐進することのない基準部材のうち少なくとも一方または双方について正確な位置が得られるので、走行しながらの測定であっても、正確な匐進量を得ることが可能となる。
したがって、この発明によれば、軌道における正確な匐進量を効率よく測定する匐進量測定装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の送受光装置について、これを実施するための形態を、第１〜第５実施例により説明する。
図１，図２に示した第１実施例は、上述した第１〜第３解決手段を具現化したものであり、図３〜図５に示した第２実施例は、上述した第４〜第６解決手段を具現化したものであり、図６〜図８に示した第３実施例は、上述した第７解決手段を具現化したものであり、図９の第４実施例と図１０の第５実施例も、上述の第７解決手段を具現化したものである。
【００３３】
【第１実施例】
本発明の送受光装置の一実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その基本構造を示し、（ａ）が縦断側面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図である。
【００３４】
この送受光装置１０は、細長い頑丈なボックス１１の中に、複数・多数の発光ダイオード１２と、一のレンズユニット１３と、フォトセンサ１４とが組み込まれたものである。
また、この送受光装置１０の送光対象であって反射光の検出対象でもある反射部材には、細長い平面鏡１９が用いられ、平面鏡１９は、一般的な鏡台や手鏡等の鏡部分を細長くカットしたもので良く、あるいは一表面を鏡面仕上げした短冊状金属片などでも良く、要するに平坦で細長い反射面が有れば足りる。反射面の典型的なサイズは、幅が数ｍｍ〜数十ｍｍ、長さが数ｃｍ〜数十ｃｍである。
【００３５】
発光ダイオード１２は、ボックス１１の長手方向に延びた仮想直線上にほぼ等ピッチで穿孔された貫通孔の内側に設置されて一列に並び、発光部を貫通孔に向けており、図示しないＬＥＤ駆動回路等にて駆動されると、貫通孔を介して外へ而も方向を揃えて光を発する。これにより、これらの発光ダイオード１２は、点光源が直線状に列設された送光部であって、スリット状の送光を行うものとなっている。
【００３６】
また、送受光装置１０及び平面鏡１９は何れも細長いが、送光のスリット長が反射部材の長さの２倍以上となるように、送受光装置１０の方が平面鏡１９より一段と長く形成されており、送受光装置１０における両端の発光ダイオード１２間の距離は、平面鏡１９の長さの２倍を超えて更に幾分か長いものとなっている。
【００３７】
また、発光ダイオード１２には高輝度のものが用いられ、その発光波長は、可視光でも赤外光等の不可視光でも良いが、その指向性は、送光範囲が僅かずつ広がる程度のものが望ましい。その広がりは（図１（ｃ）の二点鎖線を参照）、角度にして数度〜十数度が典型的であるが、集光効率の観点からは小さい方が望ましい一方、送光方向が変動しても反射が確実に行われるようにするには大きい方が望ましいので、最適値は応用ごとに定まる。
【００３８】
レンズユニット１３は、一般的なカメラレンズ等で良く、ボックス１１の正面のうち多数の発光ダイオード１２を二分した真ん中に填め込まれる。反射光を受けるために入射面はボックス１１から外に露出して発光ダイオード１２と同じ方に向けられ、反射光を集めた焦点がボックス１１内に結ばれるようになっている。フォトセンサ１４は、光電変換を行うためにフォトダイオードやフォトトランジスタ等を具えたものであるが、その感応部がレンズユニット１３の焦点近傍に来るように、ボックス１１内でレンズユニット１３の後背位置に設けられる。このようなレンズユニット１３及びフォトセンサ１４は、平面鏡１９からの反射光を集めて光量を検出する受光部であって、送光部の中央に設けられたものとなっている。
【００３９】
この第１実施例の送受光装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、その送受光装置１０を用いて平面鏡１９（反射部材）に向けて送受光を行っている状態を図１（ａ）の側面図に準じて示した図であり、（ａ）が理想状態、（ｂ）が上下にずれた状態、（ｃ）が傾いた状態である。
【００４０】
この送受光装置１０は、平面鏡１９からの垂直線上に位置していることを確認する際などに利用され、通常、送受光装置１０も平面鏡１９も鉛直に立てて用いられる（図２では、長手方向が紙面上下方向に一致させられた状態で、左右に対峙している）。
【００４１】
そして、各発光ダイオード１２から点線状・スリット状の送光が行われると、その光は、平面鏡１９に向かって進みながら、少しずつ広がって、平面鏡１９の反射面全体を照らす。平面鏡１９に当たった光は、そこで反射して送受光装置１０側に戻って来るが、多少ぼけても細長い状態が維持されるので、発光ダイオード１２及びレンズユニット１３が平面鏡１９の垂直線上に位置しているときだけ明瞭に、レンズユニット１３に達する。それから、レンズユニット１３にて集光され、フォトセンサ１４にて光電変換されて、受光量に対応した検出信号が生成される。
【００４２】
一方、発光ダイオード１２及びレンズユニット１３が平面鏡１９の垂直線上から短手方向に（図２では紙面に直交する方向に）ずれると、レンズユニット１３に届く光量は、たちまち減少する。そこで、検出信号の値が十分に大きいか否か等に基づいて、送受光装置１０と平面鏡１９との特定の位置関係が確認される。こうして、送受光装置１０を用いてスリット状の送光を行うとともに、その反射光を受光して細長い反射部材１９が検出されることとなる。
【００４３】
しかも、そのような送受光を行っているときに、送受光装置１０及び平面鏡１９が何れも正確な鉛直になっていて、しかも両者の中心点・中央位置が同じ高さに保たれている場合には（図２（ａ）参照）、レンズユニット１３の上下に展開した発光ダイオード１２のうちでレンズユニット１３に反射光を送り込めるものは、上下同数ずつとなる（図では、上４個、下４個）。
【００４４】
これに対し、その理想状態から送受光装置１０が上方向に少しずれたような場合には（図２（ｂ）参照）、レンズユニット１３に反射光を送り込める発光ダイオード１２は、上側のものが増える一方で下側のものが減る（図では、上５個、下３個）。また、理想状態から送受光装置１０が送光方向を下げるように少し傾いたような場合にも（図２（ｃ）参照）、レンズユニット１３に反射光を送り込める発光ダイオード１２は、上側のものが増える一方で下側のものが減る（図では、上５個、下３個）。
【００４５】
図示は割愛したが、逆向きにずれたり傾いたような場合には、逆向きに増減する。
そして、いずれの変動に関しても、変動が大きくなり過ぎない限り、レンズユニット１３の総受光量は、その増減が相殺しあって、ほぼ一定となる。
こうして、受光量に対応した検出信号を所定の閾値と比較する程度の簡便な判別手段でも、正確に、細長い平面鏡１９を検出することができる。
【００４６】
【第２実施例】
本発明の送受光装置を用いた反射位置検出装置および軌道走行位置検知装置の一実施例としてのキロ程較正装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、その機械的構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図である。また、図４は、全体回路のブロック図であり、データの流れは実線矢印で、制御の関係は長破線矢印で示されている。
【００４７】
この軌道検測車２０は、軌道走行車両の一つであって、軌道を走行しながら軌道状態等を検査・計測するためのものである。これは、軌道に敷設された一対のレール１上を走行するためにレール１によって案内される車輪や図示しないモータ等を具えた台車２１に対し、適宜のブロック２２や締結具等にて上述の送受光装置１０を取り付けたものである。なお、レール１による台車２１の案内には、ある程度の遊びがあるので、送受光装置１０に採用される発光ダイオード１２には、その遊びによる台車２１のレール１からの最大傾斜より少し大きな角度で例えば約６゜で送光の広がるものが用いられている。これにより、送受光装置１０は、その点光源１２が何れも送光方向のぶれ等の不確実性に基づく所定の広がりを伴った送光を行うものとなっている。
【００４８】
送受光装置１０は、右方レール１Ｒ上の走行位置を正確に検出するために、その真上で、正面が真横を向くように装着される。また、これと高さが同じになるよう、平面鏡１９は、適宜の基準杭１８に取り付けられる。基準杭１８は、軌道に沿って基準位置を確認したいところに幾つ立てても良いが、その際、右方レール１Ｒから１〜２ｍ程度あるいはそれ以上の一定距離だけ離れたところに設置される。さらに、平面鏡１９は、その反射面からの垂直線が水平に進んで右方レール１Ｒ上を通過するように向きを調整されるが、その際に、上から見て垂直線と右方レール１Ｒが直交していると特に良い。
【００４９】
軌道検測車２０には、送受光装置１０の他に、マイクロプロセッサシステム等からなるコントローラ２３と、スタート地点等からの走行距離を計るキロ程検知装置２４も、搭載されている。また、コントローラ２３に付随するＬＥＤ駆動回路２５と入力回路２６も、搭載されている。
【００５０】
キロ程検知装置２４には、右方レール１Ｒ上を転動する車輪に連動するエンコーダ２４ａが付加されていて、その出力を受けてキロ程検知装置２４は回転量を積算する等の演算も行って単独でも走行距離が計れるようになっている。そして、検知したキロ程はコントローラ２３に送出するのであるが、その一方、コントローラ２３から所定形式の較正指令を受け取ると、その較正値を積算値に加減する等のことでキロ程を随時較正しうるようにもなっている。
【００５１】
ＬＥＤ駆動回路２５は、発光ダイオード１２に安定した動作電流を供給するための定電流回路と、コントローラ２３の制御に従って発光ダイオード１２の動作電流をオンオフする切換回路とを具えたものである。
入力回路２６は、フォトセンサ１４の出力信号を増幅するアンプと、ノイズ除去のための適宜なフィルタと、その信号をデジタルデータに変換してコントローラ２３に送り込むＡ／Ｄ変換回路とを具えたものである。
【００５２】
コントローラ２３は、そのプログラムメモリに対し発光制御ルーチン２３ａとピーク検出ルーチン２３ｂとキロ程較正ルーチン２３ｃとがインストールされるとともに、そのデータメモリに対し基準位置データ２３ｄが割付されている。
この基準位置データ２３ｄには、保線員等によって予め正確に測定された基準杭１８の位置が軌道検測車２０の走行順に並べて記憶されている。
【００５３】
発光制御ルーチン２３ａは、コントローラ２３の処理全体を制御するメインプログラムを兼ねており、図示しないスイッチ等の操作に応じて起動されると、ＬＥＤ駆動回路２５を制御して発光ダイオード１２を駆動させるとともに、その駆動が行われている間はピーク検出ルーチン２３ｂも実行されるような制御を行うものである。
【００５４】
ピーク検出ルーチン２３ｂは、所定周期で繰り返し入力回路２６から受光量のデータを取り込み、その度に、受光量が所定の閾値を超えたか否かをチェックするとともに、一旦超えた後は、増加から減少に転じるのを監視して、反転を確認すると直ちに、キロ程較正ルーチン２３ｃに通知を行う。このようなピーク検出ルーチン２３ｂの処理は、送受光装置１０の受光量に基づいて反射部材１９に対する位置を検出する検出手段であって、受光量のピークに対応した位置を検出するものとなっている。
【００５５】
キロ程較正ルーチン２３ｃは、ピーク検出ルーチン２３ｂからの通知を受ける度に、キロ程検知装置２４からその時点でのキロ程を入力するとともに、基準位置データ２３ｄを検索して該当位置の正確な値を得て、この値と入力値との差を求める。それから、キロ程検知装置２４に対して、その差だけキロ程を改めさせるような指令を送出する。このようなキロ程較正ルーチン２３ｃの処理は、ピーク検出ルーチン２３ｂ等での検出位置に基づいて軌道検測車２０の走行位置に関する制御およびデータ処理を行う情報処理手段となっている。
【００５６】
この第２実施例のキロ程較正装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５は、レール１上を走行しながら送受光装置１０を用いて軌道検測車２０から平面鏡１９（反射部材）に向けて送受光を行って位置を検出している状態を図１（ｃ）の平面図に準じて示した図であり、（ａ）が傾きの無い理想状態、（ｂ）及び（ｃ）が傾いた状態である。これら図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来例等における図１１（ａ）〜（ｃ）と対比的に示されている。
【００５７】
軌道検測車２０の走行に先だって、キロ程検知装置２４がリセットされるとともに、コントローラ２３の基準位置データ２３ｄが走行予定のレール１に沿って設置された基準杭１８の測定済みデータで上書きされる。
それから、軌道検測車２０がレール１上を移動し始めるとともに、コントローラ２３が操作されて、その発光制御ルーチン２３ａが起動されると、送受光装置１０の発光ダイオード１２から軌道検測車２０の真横に向けてほぼ水平にスリット状の送光が行なわれる。その送光方向と異なる方向への移動すなわち軌道検測車２０の走行も継続して行われる。
【００５８】
さらに、それと並行して、キロ程検知装置２４によって連続的にキロ程が進められ、ピーク検出ルーチン２３ｂによって周期的・継続的にレンズユニット１３の受光量がサンプリングされるが、反射光が無いので、そのピークも検出されない。
そうこうするうちに、基準杭１８の立てられたところの真横まで走行して来ると、発光ダイオード１２から出た光が、そこの基準杭１８に取着された平面鏡１９に当たって反射し、レンズユニット１３に達するので、受光量が有意水準を超えるとともに、そのピークが検出される。
【００５９】
そして、直ちに、そのことがピーク検出ルーチン２３ｂからキロ程較正ルーチン２３ｃに通知され、速やかに、基準位置データ２３ｄが参照されて、キロ程検知装置２４のキロ程が較正される。
そのとき、軌道検測車２０が上下に変位したり左右に傾斜したりしても、その変動が許容範囲に収まっていれば、第１実施例において述べたように平面鏡１９の垂直線上の位置が正確に検出される。
【００６０】
その状態は、上から見れば、レール１の長手方向・伸長方向と軌道検測車２０の前後方向とが一致している理想状態に含まれ（図５（ａ）参照）、この場合は、上下動や左右傾斜の無いときの従来と同様に（図１１（ａ）参照）、単純に平面鏡１９からの垂直線上の位置が検出される。
【００６１】
これに対し、軌道検測車２０の向きがレール１のそれに一致しないような場合、従来では垂直線上からずれた位置で反射光が検出されていたが（図１１（ｂ）参照）、そのような垂直でない光は垂直線の反対側に反射されて検出されない（図５（ｂ）参照）。そして、軌道検測車２０が進んで送受光装置１０が平面鏡１９の垂直線上に来たとき、従来では反射が得られなかったのに対し（図１１（ｃ）参照）、送光の広がりの中に平面鏡１９が確実に捉えられ（図５（ｃ）参照）そのうち垂直線上を行き交う送光および反射光によって垂直線上の位置が正確に検出される。
【００６２】
こうして、走行しながらその移動方向と異なる直交方向にスリット状の送光が行われるとともにその反射光の受光も行なわれて細長い反射部材の位置が次々と正確に検出されることとなる。そして、キロ程検知装置２４のキロ程は、軌道検測車２０が基準杭１８の横を通過する度に、自動較正されて、累積誤差が解消する。
【００６３】
【第３実施例】
本発明の送受光装置を用いた装置の一実施例としてのレール匐進量測定装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図６は、その機械的構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図である。また、図７は、全体回路のブロック図であり、データの流れは実線矢印で、制御の関係は長破線矢印で示されている。さらに、図８は、信号波形の典型例であり、（ａ）が変位量Ａ、（ｂ）が受光量Ｂの例である。なお、図示等に際して、上述したものと同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、その重複する説明は割愛し、以下、相違点を中心に説明する。
【００６４】
この軌道検測車３０が上述の軌道検測車２０と相違するのは（図６参照）、走行しながら位置を検出するだけでなくレール１の匐進量をも測定するために、レーザ変位計３１が追加された点と、コントローラ２３に代えてコントローラ３３が搭載された点である。
【００６５】
また（図６参照）、脇に基準杭１８の立設された右方レール１Ｒの該当個所では、そのレール腹部または底部に対し、右方に突き出た付加プレート１ａが取り付けられる。このような付加プレート１ａは、右方レール１Ｒと共に匐進する軌道構造物となっており、従来例の如く小さなものでも良いが、ここではデータ処理の単純化等のために、その長さＰが右方レール１Ｒの最大匐進量の２倍以上になるよう長く形成されていて、その中央点が平面鏡１９からの垂直線上に位置するところに装着されることとする。
【００６６】
レーザ変位計３１は（図６参照）、他の軌道構造物検出装置として、そのような付加プレート１ａを検出するために、アーム３２等を適宜介在させて軌道検測車３０の台車２１の右側面等に取り付けられ、右方レール１Ｒの少し外側で付加プレート１ａを鉛直下方に見下ろすように設置される。そして、その付加プレート１ａの上方を通過したとき、その出力である変位量Ａが付加プレート１ａに対応してパルス状に変化するようになっている（図８（ａ）参照）。また、送受光装置１０も右方へ少し突き出てレーザ変位計３１の上方に来ている。
【００６７】
コントローラ３３は（図７参照）、上述したコントローラ２３と同様のマイクロプロセッサシステムであるが、コントローラ２３のと同じ発光制御ルーチン２３ａの他に、検出手法の異なるピーク検出ルーチン３３ｂと、新たな匐進量算出ルーチン３３ｃ及びエッジ検出ルーチン３３ｄとがインストールされている。また、そのデータメモリには、受光量データ用メモリ３３ｅが確保されている。
【００６８】
エッジ検出ルーチン３３ｄは（図７参照）、レーザ変位計３１から変位量Ａを取り込んで、付加プレート１ａに対応したパルスの始端および終端を検出し、それらの時刻ｔ１，ｔ３のデータは検出位置に相当する物理量であって右方レール１Ｒに随伴・連動するものなので匐進量算出ルーチン３３ｃに引き渡すようになっている。また、始端検出時には、その旨をピーク検出ルーチン３３ｂに通知するようにもなっている。
【００６９】
ピーク検出ルーチン３３ｂは（図７参照）、入力回路２６から受光量Ｂを周期的に取り込むとともに、エッジ検出ルーチン３３ｄから付加プレート１ａの始端検出通知を受けると、一定期間または終端検出時までの間、時系列を保ってサンプリング時刻と共に受光量Ｂを受光量データ用メモリ３３ｅに一時記憶しておく。そして、その期間経過後、受光量データ用メモリ３３ｅに保存された受光量Ｂのデータ列からピークを示すデータを抽出し、それに該当するピーク時刻ｔ２を求め（図８（ｂ）参照）、このデータを匐進量算出ルーチン３３ｃに引き渡す。このように、ピーク検出ルーチン３３ｂは、基準位置に相当する物理量としてのピーク時刻ｔ２を正確に検出するために、その検出処理を、時間的制約の厳しいサンプリング処理から切り離して、時間的制約の緩和された時に行うようになっている。
【００７０】
匐進量算出ルーチン３３ｃは（図６参照）、エッジ検出ルーチン３３ｄから始端時刻ｔ１及び終端時刻ｔ３を受け取り、ピーク検出ルーチン３３ｂからピーク時刻ｔ２を受け取ると、付加プレート１ａの長さＰが既知でありその間の走行速度がほぼ一定であると想定されることから、時間差ｄ１＝（ｔ２−ｔ１）及び時間差ｄ２＝（ｔ３−ｔ２）を算出するとともに、式［Ｃ＝Ｐ×（ｄ１−ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）］の演算を行って、匐進量Ｃを求め、これをハードディスク３４等に記録する。これにより、軌道検測車３０に搭載されたコントローラ３３は、送受光装置１０及びレーザ変位計３１にて検出した平面鏡１９の位置および付加プレート１ａの位置に相当する時刻の差に基づいて、右方レール１Ｒの匐進量を算出する演算手段となっている。
【００７１】
この第３実施例のレール匐進量測定装置について、その使用態様及び動作を、図８の信号波形等を参照しながら説明する。
【００７２】
軌道検測車３０がレール１上を移動し始めるとともに、コントローラ２３が操作されて、その発光制御ルーチン２３ａが起動されると、送受光装置１０の発光ダイオード１２から軌道検測車３０の真横に向けてほぼ水平にスリット状の送光が行なわれる。また、それと並行して、ピーク検出ルーチン３３ｂによって周期的・継続的にレンズユニット１３の受光量Ｂがサンプリングされるが、平面鏡１９及びその反射光が無いので、そのピークも検出されない。さらに、エッジ検出ルーチン３３ｄによって変位量Ａもサンプリングされるが、付加プレート１ａが無いので、そのパルスも検出されない。
【００７３】
そうこうするうちに、基準杭１８の立てられたところまで走行して来ると、先ず付加プレート１ａがレーザ変位計３１直下に現れて、変位量Ａが大きく変化し（図８（ａ）参照）、これに対応してエッジ検出ルーチン３３ｄにより始端時刻ｔ１が検出される。そして、ピーク検出ルーチン３３ｂによって受光量Ｂのデータ列が受光量データ用メモリ３３ｅに格納され（図８（ｂ）参照）、さらに、付加プレート１ａがレーザ変位計３１の直下から消えると、再び変位量Ａが大きく変化し（図８（ａ）参照）、これに対応してエッジ検出ルーチン３３ｄにより終端時刻ｔ３が検出される。
【００７４】
それから、ピーク検出ルーチン３３ｂによって受光量データ用メモリ３３ｅの受光量Ｂからピーク時刻ｔ２が求められ、さらに、匐進量算出ルーチン３３ｃによってそれらの時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３から右方レール１Ｒの匐進量Ｃが算出される。
こうして、基準杭１８及び付加プレート１ａの設置個所を走行する度にレール匐進量Ｃが算出されるとともに、その一連の演算結果がハードディスク３４等に保存されて、保線作業の要否判定やその他のデータ解析等に供される。
【００７５】
また、この場合、一対のレール１のうち右方レール１Ｒだけしか測定していないが（図６参照）、既述したように片側だけでも正確に基準位置等を検出することが可能なので、従来のように（図１１（ｄ）参照）常に左右両方を同時に検出するといった制約は無い。
【００７６】
【第４実施例】
図９に簡略平面図を示したレール匐進量測定装置は、台車２１の両側に送受光装置１０を搭載するとともに、平面鏡１９付きの基準杭１８もレール１の付加プレート１ａに対応してその両外に立設しておいて、左右のレール１Ｌ，１Ｒの匐進量を一回の走行で纏めて測定する、というものである。
この場合、左右の基準杭１８等を従来通り一対一で対峙させて設置しても良いが、そうすべき必然性は無いので、個数が異なっていても良く、対峙していなくても良い。左右それぞれ個別に都合の良いところで、匐進量を測定可能であり、そうした場合でも、正確な測定結果を得ることができる。
【００７７】
【第５実施例】
図１０に簡略平面図を示したレール匐進量測定装置は、左右のうち何れか一方たとえば左方が崖等のため所望の位置に平面鏡１９を設置できないような状況下で、右方レール１Ｒだけでなく左方レール１Ｌについても匐進量を測定しなければならない場合等に有用なものであり、台車２１への搭載に際して又は走行中に動的に、左方の送受光装置１０を反転させて、その送受光先を、右方の送受光装置１０と同じ右方の平面鏡１９に、一致させるようになっている。
この場合、左方に平面鏡１９が無くても、左右の送受光装置１０によって右方の平面鏡１９が共用され、その反射に基づいて、何れのレール１Ｒ，１Ｌについても正確な匐進量が得られる。
【００７８】
【変形例】
なお、上記実施例で、コントローラ２３，３３は、マイクロプロセッサで構成したが、シーケンサ等の他の種類の演算装置や、ワイヤードロジック、あるいはアナログ演算回路であっても良い。
また、ＬＥＤ駆動回路２５の出力する定電流は、直流に限らず、平均電流が確定していて弁別可能な周波数や波形を持ったものであれば、変調されていても良い。
さらに、入力回路２６に設けられたアンプや，フィルタ，Ａ／Ｄ変換回路は、総てが必要な訳で無く、これらは、フォトセンサ１４の出力信号や、コントローラ２３側の入力条件等に基づき、適宜に組み替えたり改変したりして、用いられる。
【００７９】
また、軌道に関する匐進量は、レール匐進量が典型的であるが、他のものであっても同様に匐進するものであれば同様にして測定される。また、左右一対のレールに限らず、モノレール等の他の軌道についても測定可能である。
また、付加プレート１ａは、その中央点が最初は垂直線上に来るよう取り付けられることとしたが、この条件は必須では無い。例えば、レール補修の直後に行った測定データを匐進の初期値・基準値として保存しておき、以後の測定時にそれとの差を匐進量とする等の演算も行うようにすれば、そのような条件は回避可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の送受光方法にあっては、送光を反射部材からはみ出させて受光量が一定に維持されるようにしたことにより、Ｓ／Ｎ比が安定して、平面鏡でもその反射を的確に検出することができるようになったという有利な効果が有る。
【００８１】
また、本発明の第２の解決手段の送受光装置にあっては、安価な同種の部品を並べてスリット状の送光が行えるようにしたことにより、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を簡便に実現することができたという有利な効果を奏する。
【００８２】
さらに、本発明の第３の解決手段の送受光装置にあっては、送光を遮ること無く反射光が直に受光されるようにしたことにより、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を一層簡便に実現することができたという有利な効果が有る。
【００８３】
また、本発明の第４の解決手段の送受光方法にあっては、平面鏡に対して垂直な送光だけが受光されるとともに、送光方向に多少の変動があっても反射部材が捉えられるようにしたことにより、移動しているときでも平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができたという有利な効果が有る。
【００８４】
また、本発明の第５の解決手段の反射位置検出装置にあっては、特定の送受光装置にピーク検出を適切に組み合わせたことにより、送光等に多少の広がりがあっても平面鏡からの垂直位置が明瞭に検出されて、その結果、位置検出を正確に行う反射位置検出装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００８５】
また、本発明の第６の解決手段の軌道走行位置検知装置にあっては、車両の軌道走行に伴って平面鏡の設置位置が検出されるとともにその検出に応じた処理も行われるようにしたことにより、軌道に沿った正確な位置を効率よく測定する軌道走行位置検知装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００８６】
また、本発明の第７の解決手段のレール匐進量測定装置にあっては、軌道検測車の軌道走行に伴って平面鏡の設置位置が正確に検出されるとともに他の位置検出および匐進量の算出も行われるようにしたことにより、軌道における正確な匐進量を効率よく測定する匐進量測定装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送受光装置（第１実施例）について、（ａ）は縦断側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図である。
【図２】それを用いて送受光方法を行っている状態の図である。
【図３】本発明の送受光装置を用いた検出装置（第２実施例）について、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図４】その全体の回路ブロック図である。
【図５】それを用いて検出を行っている状態の図である。
【図６】本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第３実施例）について、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】その全体の回路ブロック図である。
【図８】その信号波形例である。
【図９】本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第４実施例）について、その概要平面図である。
【図１０】本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第５実施例）について、その概要平面図である。
【図１１】従来のレール匐進量測定装置による測定状態である。
【符号の説明】
１レール（鉄道、軌道構造物）
１Ｌ左方レール（一対のレール）
１Ｒ右方レール（一対のレール）
１ａ付加プレート（軌道構造物）
２軌道検測車（車両、移動体）
３送受光装置
４レフシート（キャッツアイミラー、反射部材）
１０送受光装置
１１ボックス（箱体、枠部、筐体）
１２発光ダイオード（点光源、送光部）
１３レンズユニット（集光部、受光部）
１４フォトセンサ（光電変換部、受光部）
１８基準杭（平面鏡の保持部材、軌道構造物）
１９平面鏡（反射部材、軌道構造物）
２０軌道検測車（軌道走行車両、反射位置・軌道走行位置の検出装置）
２１台車（車両、移動体）
２２ブロック（装着部材、送受光装置の保持部）
２３コントローラ（マイクロプロセッサ、演算制御処理部）
２３ａ発光制御ルーチン
２３ｂピーク検出ルーチン（検出手段）
２３ｃキロ程較正ルーチン（情報処理手段）
２３ｄ基準位置データ（既知の参照用データ）
２４キロ程検知装置
２５ＬＥＤ駆動回路（発光ダイオード駆動部）
２６入力回路（受光信号の前処理部）
３０軌道検測車（反射位置検出装置、レール匐進量測定装置）
３１レーザ変位計（他の軌道構造物検出装置）
３２アーム（装着部材、変位計の保持部）
３３コントローラ（マイクロプロセッサ、演算制御処理部）
３３ｂピーク検出ルーチン（検出手段）
３３ｃ匐進量算出ルーチン（演算手段）
３３ｄエッジ検出ルーチン（レール位置検出手段）
３３ｅ受光量データ用メモリ（バッファメモリ、一時記憶部）
３４ハードディスク（ＨＤ、二次記憶装置、外部記録装置）
Ａ変位量
Ｂ受光量
Ｃ匐進量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light transmission / reception method, a light transmission / reception device used therefor, and an application device thereof, and more specifically, transmits light toward a reflecting member installed at a reference position and receives the reflected light to perform desired detection. It relates to technology to be performed.
[0002]
[Prior art]
While mounting the light transmission / reception device 3 on the trajectory inspection vehicle 2 traveling and moving on the rail 1 and installing the reflecting member 4 at the reference point beside the rail (see FIG. 11), while maintaining the traveling state, While transmitting light from the light transmitting section of the light transmitting / receiving device 3 in a horizontal direction and in a substantially horizontal direction, the reflected light returning in the direction opposite to the light transmitting direction is received, thereby detecting the reflecting member 4, and A technique for detecting passage of a reference position is known (Japanese Patent Laid-Open No. 6-88711).
[0003]
In that case, an elongated elliptical reflex sheet is used for the reflecting member 4, and the emitted light is made into a parallel luminous flux and then shaped into an elongated elliptical shape (see paragraph 0010 and the like of the same publication). Therefore, in addition to the light source, the lens, and the photoelectric conversion photodiode, the light transmitting / receiving device 3 is also provided with an elliptical (slit-shaped) optical window, a half mirror, a wavelength filter, and the like. Further, the longitudinal section length of the emitted light (slit length of the light transmission) is substantially equal to the length of the reflex sheet 4.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional light transmitting / receiving device, a reflex sheet having a characteristic of reflecting the light in the same direction as the incident direction is used in order to surely receive the reflected light.
However, in such a case, there is a side effect that even if the reflected light can be received, the light receiving position also changes due to fluctuations in the light transmission direction. For example, in the ideal state where the direction of the track inspection vehicle 2 coincides with that of the rail 1, the detection of the reflex sheet 4 is accurately performed on the vertical line (see FIG. 11A). However, in the state where it does not match that of the rail 1, the detection of the reflex sheet 4 is performed at a position shifted from the vertical line (see FIG. 11B), and is not detected on the vertical line (see FIG. 11C).
[0005]
For this reason, it is difficult to obtain an accurate reference position or the like only on one side, and the left and right pair of outer sides, that is, the left side of the left rail 1L and the right side of the right rail 1R are further dispersedly installed. In this case (see FIG. 11D), it is inevitable to perform interpolation processing and accompanying processing such that the detection results of both are appropriately distributed. As a result, it is inevitable to use an indirect estimated value rather than a direct detected value.
[0006]
In addition, in order to perform slit-like light transmission with a parallel light flux, a powerful light source such as a laser must be used, and additional various components such as a half mirror and a wavelength filter are also required.
For this reason, the device structure tends to be complicated.
[0007]
Furthermore, since the slit length of the light transmission is almost the same as the length of the reflecting member, the illustration is omitted. However, when the track inspection vehicle 2 moves up and down or tilts to the left and right, the upper and lower ends are included. It is difficult to reliably store the entire light transmission in the reflecting member. If the slit length of the light transmission is made shorter than the length of the reflecting member, it can be accommodated relatively easily. Not always easy.
[0008]
Therefore, it is a technical problem to stop using a special reflecting member and use a simple plane mirror, and to accurately detect the reflecting member even if the reflecting member is a plane mirror.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to realize a transmission / reception method and apparatus for accurately detecting reflection of a plane mirror.
It is another object of the present invention to realize an application apparatus that efficiently measures an accurate position and amount of advance using such a light transmitting / receiving apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 7th solution means invented in order to solve such a subject, the structure and effect are demonstrated below.
[0010]
[First Solution]
The light transmitting / receiving method of the first solution means (as described in claim 1 at the beginning of the application) is a light transmitting / receiving method for performing slit-like light transmission and receiving the reflected light to detect an elongated reflecting member. The reflective member is a plane mirror, and the slit length of the light transmission is at least twice the length of the reflective member.
[0011]
Here, the “slit-shaped light transmission” is not limited to the case where the cross-sectional shape of the emitted light is literally defined by the slit, but the virtual line corresponding to the half value of the cross-section of the emitted light or the shape formed by the envelope thereof. This also applies to the case where is a slit shape or an elongated shape close thereto. Specifically, a rectangle, a rhombus, an ellipse, etc. are mentioned. Further, the elongated ellipse described in the section of the prior art also corresponds. Further, ignoring the width of the slit, not only a straight line like those but also a dotted line and a broken line are applicable.
In addition to the length of the slit itself, the above “slit length” refers to the length corresponding to the length of the slit when it is not used. It means the longer one.
The meanings of these terms are the same in the other columns in this specification.
[0012]
In such a light transmission / reception method of the first solution, since light transmission is performed by developing it to twice or more of the length of the reflecting member, it is not so narrowed. It protrudes from the reflecting member. And since the reflecting member is a plane mirror, when the light transmitting member moves up and down in the longitudinal direction of the reflecting member or when it tilts in that direction, the direction of the reflected light that reaches the light receiving portion also changes. Since the slit length is sufficiently long, when the amount of protrusion from the reflecting member at one end increases, the amount of protrusion at the other end decreases by an amount corresponding to that amount, and the total amount of received light is always kept substantially constant. The
[0013]
As a result, even when the light transmitting member moves up and down in the longitudinal direction of the reflecting member or tilts in that direction, the S / N ratio of the received light signal or the like is stable. The detection accuracy about whether or not the light is received is improved.
In addition, the reflection from the plane mirror does not produce a component that fluctuates in the orthogonal direction due to such fluctuations, so detection in the slit width direction, that is, the short direction in slit-like light transmission is stable and accurate. It becomes.
[0014]
As a result, even if the reflecting member is a plane mirror, the detection is accurately performed.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a light transmission / reception method that accurately detects reflection of a plane mirror.
[0015]
[Second Solution]
The light transmitting / receiving device of the second solving means (as described in claim 2 at the beginning of the application) is provided with a light transmitting portion for transmitting slit-like light and a light receiving portion for collecting the reflected light. In the above, the light transmitting section is formed by linearly arranging point light sources.
[0016]
In such a light transmitting / receiving device of the second solution means, since the point light sources are arranged in a straight line, the emitted light inevitably has a cross-sectional shape with a dotted line unless it is superfluous. It develops in a straight line. Moreover, even if each point light source does not have much light quantity, the total quantity reaches sufficient light quantity.
As a result, mainly for light transmission, it is easy to arrange inexpensive parts of the same type without having to assemble a complex optical system using a powerful light source such as a laser, expensive parts such as a cylindrical lens, and a half mirror. Thus, it is possible to perform light transmission of the first solving means.
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily realize a light transmitting / receiving device that accurately detects reflection of a plane mirror.
[0017]
[Third Solution]
The light transmitting / receiving device of the third solution means (as described in claim 3 at the beginning of the application) is the light transmitting / receiving device of the second solution means, wherein the light receiving unit is at the center of the light transmitting unit. It is provided.
[0018]
In such a third light transmitting / receiving device, since the point light sources are distributed on both the upper and lower sides, the light transmission is interrupted even if the light receiving unit is brought in the center. Only a small percentage is received, and the reflected light is received directly.
As a result, not only for light transmission but also for light reception, there is no need to assemble a complex optical system using expensive components such as a half mirror and a wavelength filter in addition to a condensing lens. It is possible to easily receive the light of the first solving means by the degree of direct connection.
Therefore, according to the present invention, a light transmitting / receiving device that accurately detects reflection of a plane mirror can be realized more simply.
[0019]
[Fourth Solution]
The fourth means for transmitting and receiving light (as described in claim 4 at the beginning of the application) performs slit-shaped light transmission and receives reflected light while moving in a direction different from the light transmission direction. In the light transmission / reception method for detecting an elongated reflection member, the reflection member is a plane mirror, and the light transmission is performed with a predetermined spread based on uncertainty in the light transmission direction accompanying movement. .
[0020]
Here, as a typical example of the above-mentioned “uncertainty of the light transmission direction accompanying movement”, the light transmission member and its support member are caused by play, rattle, etc. necessary to keep the movable state. Variations in the light transmission direction that occur when the members move integrally when the member moves, fluctuations in the light transmission direction that occur when the members deform due to bending or vibration of each part, and the like can be mentioned.
[0021]
In such a light transmitting / receiving method of the fourth solving means, the reflecting member is installed so that its short direction is parallel to the moving direction. Then, light is transmitted while moving, and when this hits the reflecting member, since the reflecting member is a plane mirror, only the light transmitted from the direction perpendicular to the plane mirror returns along the same path and is received. When the reflected light is detected, the position on the vertical line extending from the plane mirror is accurately confirmed.
[0022]
In addition, since the light transmission is performed with a predetermined spread, even if there is some variation in the light transmission direction, when the light transmission / reception unit is located on the vertical line from the plane mirror, it is reflected by at least a part thereof. Since the member is captured, the reflection member is reliably detected.
[0023]
As a result, even when the light transmitting member fluctuates in the short direction of the reflecting member and the light transmitting direction fluctuates, the light is reflected accurately and reliably at the vertical position of the plane mirror without being affected by the fluctuation. Since it is detected, the detection capability is improved.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a light transmission / reception method that accurately detects the reflection of the plane mirror even when moving.
[0024]
[Fifth Solution]
The reflection position detection device of the fifth solution means (as described in claim 5 at the beginning of the application) is based on the light transmitting / receiving device of any one of the above second and third solution means and the amount of light received. A reflection position detection device comprising a detection means for detecting a position relative to the reflection member or an equivalent physical quantity, wherein the detection means obtains a position or an equivalent physical quantity corresponding to a peak (such as a maximum value or maximum value) of the amount of received light. In other words, the point light source of the light transmitting / receiving device performs light transmission with a predetermined spread based on uncertainties such as blurring in the light transmission direction.
[0025]
Here, the above-mentioned “position or equivalent physical quantity” indicates a position directly such as a distance or a direction, or a known conversion or calculation such as a time difference or a time string under a constant speed. This means a physical quantity whose position can be obtained.
In addition to the above-mentioned “uncertainty in the light transmission direction associated with movement”, the “light transmission member and its supporting member” are fixed in the “uncertainty in the light transmission direction”. This also applies to fluctuations in the light transmission direction caused by shaking or deformation by itself or by other members.
[0026]
In such a reflection position detection apparatus of the fifth solving means, it is possible to perform the light transmitting / receiving method of the fourth solving means by installing a plane mirror as the reflecting member. In addition, the light transmission is accompanied by a predetermined spread, and the spread is also carried over to the reflected light by the plane mirror, but the position corresponding to the peak of the received light amount or the corresponding physical quantity is detected by the detection means, so the reflection position is It will be determined uniquely.
[0027]
As a result, the vertical position from the plane mirror can be clearly detected even if the light transmission or the like has some spread.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a reflection position detection device that accurately performs position detection using a light transmission / reception device that accurately detects reflection of a plane mirror.
[0028]
[Sixth Solution]
The track position detection device of the sixth solution means (as described in claim 6 at the beginning of the application) is the reflection position detection device of the fifth solution means mounted on the track vehicle and its detected position or equivalent. And an information processing means for performing control or data processing related to the travel position of the track traveling vehicle based on the physical quantity.
[0029]
In such a track traveling position detection device of the sixth solving means, as the vehicle travels on the track, the installation position of the plane mirror is accurately detected by the reflection position detection device, and according to the detection Processing is performed one after another by the information processing means.
As a result, if a plane mirror is installed at a desired location such as a reference position on the track, it is possible to accurately and quickly confirm the travel position when the track inspection vehicle or other vehicle is driven. It becomes.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a track traveling position detection device that efficiently measures an accurate position along a track.
[0030]
[Seventh Solution]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a travel amount measuring apparatus (as described in claim 7 at the beginning of the application), the reflection position detecting apparatus of the fifth means mounted on a trajectory inspection vehicle, and the trajectory inspection. Based on the difference between other track structure detection devices mounted on the vehicle and their detection positions or equivalent physical quantities, the amount of travel related to the track structure such as a rail that may travel in the track is calculated. And an arithmetic means.
[0031]
In such a travel amount measuring apparatus of the seventh solving means, as the track inspection vehicle travels on the track, the installation position of the plane mirror is accurately detected by the reflection position detection device, Other positions are detected by other track structure detection devices. Each time, the calculation means calculates the amount of advance of the rail or the like based on the difference between the detected positions or the corresponding physical quantities.
Thereby, the amount of travel of the structures in the track can be obtained one after another, but at least of the structure in the track that can move in the track or the reference member that is fixed in the track and does not move Since an accurate position can be obtained for one or both, it is possible to obtain an accurate amount of travel even during measurement while traveling.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a travel amount measuring apparatus that efficiently measures an accurate travel amount in a track.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
About the light transmission / reception apparatus of this invention achieved by such a solution means, the form for implementing this is demonstrated by the 1st-5th Example.
The first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 embodies the first to third solving means described above, and the second embodiment shown in FIGS. The sixth solving means is embodied, and the third embodiment shown in FIGS. 6 to 8 embodies the seventh solving means described above, and is similar to the fourth embodiment shown in FIG. 9 and FIG. The fifth embodiment also embodies the seventh solving means described above.
[0033]
[First embodiment]
A specific configuration of an embodiment of the light transmitting / receiving device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic structure, (a) is a longitudinal side view, (b) is a front view, and (c) is a plan view.
[0034]
The light transmission / reception device 10 includes a plurality of light emitting diodes 12, a single lens unit 13, and a photosensor 14 incorporated in an elongated and sturdy box 11.
In addition, an elongated plane mirror 19 is used as a reflection member that is a light transmission target of the light transmission / reception device 10 and also a detection target of reflected light. The plane mirror 19 cuts a mirror part such as a general table or a hand mirror into an elongated shape. Or a strip-shaped metal piece having a mirror-finished surface, and it is only necessary to have a flat and slender reflecting surface. The typical size of the reflecting surface is several mm to several tens of mm in width and several cm to several tens of cm in length.
[0035]
The light emitting diodes 12 are installed inside the through holes drilled at a substantially equal pitch on a virtual straight line extending in the longitudinal direction of the box 11 and arranged in a line with the light emitting parts facing the through holes. When driven by a circuit or the like, it emits light with its direction aligned through the through hole. Thereby, these light emitting diodes 12 are light transmitting portions in which point light sources are arranged in a straight line, and perform light transmission in a slit shape.
[0036]
The light transmitting / receiving device 10 and the plane mirror 19 are both elongated, but the light transmitting / receiving device 10 is formed to be longer than the plane mirror 19 so that the slit length of the light transmission is more than twice the length of the reflecting member. The distance between the light emitting diodes 12 at both ends of the light transmitting / receiving device 10 is more than twice the length of the plane mirror 19 and is somewhat longer.
[0037]
Further, the light emitting diode 12 has a high luminance, and its emission wavelength may be visible light or invisible light such as infrared light, but its directivity is such that the light transmission range slightly increases. desirable. The spread (refer to the two-dot chain line in FIG. 1 (c)) is typically several degrees to several tens of degrees in angle, but is smaller from the viewpoint of light collection efficiency, while the light transmission direction is A larger value is desirable to ensure reflection even if it fluctuates, so the optimum value is determined for each application.
[0038]
The lens unit 13 may be a general camera lens or the like, and is inserted in the middle of a large number of light emitting diodes 12 in the front of the box 11. In order to receive the reflected light, the incident surface is exposed to the outside from the box 11 and directed to the same direction as the light emitting diode 12, and the focal point where the reflected light is collected is tied into the box 11. The photosensor 14 includes a photodiode, a phototransistor, and the like for performing photoelectric conversion, and the back position of the lens unit 13 in the box 11 so that the sensitive portion is in the vicinity of the focal point of the lens unit 13. Is provided. The lens unit 13 and the photo sensor 14 are light receiving units that collect reflected light from the plane mirror 19 and detect the amount of light, and are provided at the center of the light transmitting unit.
[0039]
The usage and operation of the light transmitting / receiving device of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a view showing a state in which light transmission / reception is performed toward the plane mirror 19 (reflection member) using the light transmission / reception device 10 according to the side view of FIG. 1 (a). The ideal state, (b) is shifted up and down, and (c) is tilted.
[0040]
The light transmitting / receiving device 10 is used when confirming that the light transmitting / receiving device 10 is positioned on a vertical line from the plane mirror 19, and is normally used with the light transmitting / receiving device 10 and the plane mirror 19 standing vertically (in FIG. They are facing left and right with their directions aligned with the vertical direction of the page).
[0041]
When the dotted line / slit light is transmitted from each light emitting diode 12, the light spreads little by little as it travels toward the plane mirror 19, and illuminates the entire reflecting surface of the plane mirror 19. The light hitting the plane mirror 19 is reflected there and returns to the light transmitting / receiving device 10 side. However, since the elongated state is maintained even if it is somewhat blurred, the light emitting diode 12 and the lens unit 13 are positioned on the vertical line of the plane mirror 19. The lens unit 13 is reached clearly only when Then, the light is condensed by the lens unit 13 and subjected to photoelectric conversion by the photo sensor 14 to generate a detection signal corresponding to the amount of received light.
[0042]
On the other hand, when the light emitting diode 12 and the lens unit 13 are displaced from the vertical line of the plane mirror 19 in the short direction (in the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 2), the amount of light reaching the lens unit 13 is immediately reduced. Therefore, a specific positional relationship between the light transmitting / receiving device 10 and the plane mirror 19 is confirmed based on whether or not the value of the detection signal is sufficiently large. In this way, slit-shaped light transmission is performed using the light transmitting / receiving device 10, and the reflected light is received to detect the elongated reflecting member 19.
[0043]
Moreover, when such light transmission / reception is performed, the light transmission / reception device 10 and the plane mirror 19 are both accurately vertical, and the center point and center position of both are kept at the same height. (See FIG. 2 (a)), among the light emitting diodes 12 developed above and below the lens unit 13, those which can send reflected light to the lens unit 13 are the same number in the top and bottom (in the figure, the top four, Bottom 4).
[0044]
On the other hand, when the light transmitting / receiving device 10 is slightly shifted upward from the ideal state (see FIG. 2B), the light emitting diode 12 that can send the reflected light to the lens unit 13 is the upper one. While increasing, the lower one decreases (upper 5 and lower 3 in the figure). Even when the light transmitting / receiving device 10 is slightly tilted so as to lower the light transmission direction from the ideal state (see FIG. 2C), the light emitting diode 12 that can send the reflected light to the lens unit 13 is Things increase while lower ones decrease (upper 5 and lower 3 in the figure).
[0045]
Although illustration is omitted, when it is shifted or tilted in the reverse direction, it increases or decreases in the reverse direction.
As for any fluctuation, unless the fluctuation becomes too large, the total received light amount of the lens unit 13 is substantially constant with the increase and decrease canceling each other.
In this way, the elongated flat mirror 19 can be accurately detected even with simple discrimination means that compares the detection signal corresponding to the amount of received light with the predetermined threshold value.
[0046]
[Second embodiment]
A specific configuration of a kilometer calibration apparatus as an embodiment of a reflection position detection apparatus and an orbital travel position detection apparatus using the light transmitting / receiving apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the mechanical structure, where (a) is a front view and (b) is a plan view. FIG. 4 is a block diagram of the entire circuit, where the data flow is indicated by solid arrows and the control relationship is indicated by long dashed arrows.
[0047]
This track inspection and measurement vehicle 20 is one of the track traveling vehicles, and is for inspecting and measuring the track state and the like while traveling on the track. This is because the vehicle is guided by the rails 1 for traveling on the pair of rails 1 laid on the track, the carriage 21 having a motor (not shown), etc., with the appropriate blocks 22 and fasteners as described above. The light transmitting / receiving device 10 is attached. Since there is a certain amount of play in guiding the carriage 21 by the rail 1, the light emitting diode 12 employed in the light transmitting / receiving device 10 has an angle slightly larger than the maximum inclination of the carriage 21 from the rail 1 due to the play. For example, the one that spreads light at about 6 ° is used. As a result, the light transmitting / receiving device 10 transmits light with a predetermined spread based on uncertainties such as fluctuations in the light transmitting direction.
[0048]
In order to accurately detect the traveling position on the right rail 1 </ b> R, the light transmitting / receiving device 10 is mounted so that the front faces right sideward. Moreover, the plane mirror 19 is attached to the appropriate reference | standard pile 18 so that this may become the same height. The reference piles 18 may be set in any number of places where the reference position is desired to be confirmed along the track. At this time, the reference piles 18 are installed at a distance of about 1 to 2 m or more from the right rail 1R. Further, the plane mirror 19 is adjusted in direction so that the vertical line from the reflecting surface thereof travels horizontally and passes over the right rail 1R. At this time, the vertical line and the right rail 1R are viewed from above. It is particularly good if the are orthogonal.
[0049]
In addition to the light transmission / reception device 10, the track inspection and measurement vehicle 20 is also equipped with a controller 23 composed of a microprocessor system and the like, and a kilometer detection device 24 that measures the travel distance from the starting point and the like. An LED drive circuit 25 and an input circuit 26 associated with the controller 23 are also mounted.
[0050]
The kilometer detection device 24 is provided with an encoder 24a that is linked to a wheel that rolls on the right rail 1R, and the kilometer detection device 24 performs calculation such as integrating the rotation amount in response to the output. The mileage can be measured by itself. The detected kilometer is sent to the controller 23. On the other hand, when a calibration command in a predetermined format is received from the controller 23, the kilometer is calibrated as needed by adding or subtracting the calibration value to the integrated value. It has become possible.
[0051]
The LED drive circuit 25 includes a constant current circuit for supplying a stable operating current to the light emitting diode 12 and a switching circuit for turning on and off the operating current of the light emitting diode 12 according to the control of the controller 23.
The input circuit 26 includes an amplifier that amplifies the output signal of the photosensor 14, an appropriate filter for removing noise, and an A / D conversion circuit that converts the signal into digital data and sends the digital data to the controller 23. It is.
[0052]
In the controller 23, a light emission control routine 23a, a peak detection routine 23b, and a kilometer calibration routine 23c are installed for the program memory, and reference position data 23d is assigned to the data memory.
In the reference position data 23d, the positions of the reference piles 18 accurately measured in advance by track maintenance workers and the like are arranged and stored in the order of travel of the track inspection vehicle 20.
[0053]
The light emission control routine 23a also serves as a main program for controlling the entire processing of the controller 23. When the light emission control routine 23a is activated in response to an operation of a switch or the like (not shown), the LED drive circuit 25 is controlled to drive the light emitting diode 12. During the driving, control is performed so that the peak detection routine 23b is also executed.
[0054]
The peak detection routine 23b repeatedly receives the received light amount data from the input circuit 26 at a predetermined cycle, and checks whether the received light amount exceeds a predetermined threshold each time. As soon as the inversion is confirmed, the calibration routine 23c is notified. Such processing of the peak detection routine 23b is detection means for detecting a position with respect to the reflecting member 19 based on the amount of light received by the light transmitting / receiving device 10, and detects a position corresponding to the peak of the amount of received light. Yes.
[0055]
Each time the kilometer calibration routine 23c receives a notification from the peak detection routine 23b, it inputs the kilometer at that time from the kilometer detection device 24 and searches the reference position data 23d to obtain an accurate value of the corresponding position. To obtain the difference between this value and the input value. Then, a command is sent to the kilometer detection device 24 to correct the kilometer by the difference. Such processing of the kilometer calibration routine 23c is information processing means for performing control and data processing related to the travel position of the track inspection vehicle 20 based on the detection position in the peak detection routine 23b and the like.
[0056]
The use mode and operation of the kilometer calibration apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a state in which the position is detected by transmitting and receiving light from the track inspection vehicle 20 toward the plane mirror 19 (reflecting member) using the light transmitting and receiving device 10 while traveling on the rail 1. (A) is an ideal state with no inclination, and (b) and (c) are in an inclined state. 5 (a) to 5 (c) are shown in contrast with FIGS. 11 (a) to 11 (c) in the conventional example.
[0057]
Prior to the traveling of the track inspection vehicle 20, the kilometer detection device 24 is reset, and the reference position data 23d of the controller 23 is overwritten with the measured data of the reference pile 18 installed along the rail 1 scheduled to travel. The
Then, when the track inspection and measurement vehicle 20 starts to move on the rail 1 and the controller 23 is operated and the light emission control routine 23a is started, the light emitting diode 12 of the light transmitting / receiving device 10 starts the movement of the track inspection and measurement vehicle 20. A slit-shaped light transmission is performed almost horizontally toward the side. Movement in a direction different from the light transmission direction, that is, traveling of the track inspection vehicle 20 is also continuously performed.
[0058]
Further, in parallel with this, the kilometer is continuously advanced by the kilometer detector 24, and the received light amount of the lens unit 13 is sampled periodically and continuously by the peak detection routine 23b, but there is no reflected light. The peak is not detected.
In the meantime, when the vehicle travels to the side where the reference pile 18 is erected, the light emitted from the light emitting diode 12 is reflected by the plane mirror 19 attached to the reference pile 18 and reflected by the lens unit 13. Therefore, the amount of received light exceeds the significance level, and its peak is detected.
[0059]
Immediately, this is notified from the peak detection routine 23b to the kilometer calibration routine 23c, and the reference position data 23d is quickly referred to calibrate the kilometer of the kilometer detection device 24.
At this time, even if the trajectory inspection vehicle 20 is displaced up and down or tilted left and right, if the variation is within the allowable range, the position of the plane mirror 19 on the vertical line as described in the first embodiment. Is accurately detected.
[0060]
The state is included in an ideal state in which the longitudinal direction / extension direction of the rail 1 and the longitudinal direction of the track inspection vehicle 20 coincide with each other when viewed from above (see FIG. 5A). The position on the vertical line from the plane mirror 19 is simply detected as in the conventional case when there is no vertical movement or horizontal tilt (see FIG. 11A).
[0061]
On the other hand, when the direction of the track inspection vehicle 20 does not coincide with that of the rail 1, the reflected light is conventionally detected at a position shifted from the vertical line (see FIG. 11B). Non-perpendicular light is reflected on the opposite side of the vertical line and is not detected (see FIG. 5B). Then, when the trajectory inspection vehicle 20 advances and the light transmitting / receiving device 10 comes on the vertical line of the plane mirror 19, reflection was not obtained in the prior art (see FIG. 11C), but the spread of the light transmission is increased. The plane mirror 19 is reliably captured in the inside (see FIG. 5C), and the position on the vertical line is accurately detected by the transmitted light and the reflected light traveling on the vertical line.
[0062]
Thus, while traveling, slit-shaped light transmission is performed in a direction orthogonal to the moving direction, and the reflected light is also received, so that the position of the elongated reflecting member is detected one after another accurately. The kilometer of the kilometer detection device 24 is automatically calibrated every time the track inspection vehicle 20 passes the side of the reference pile 18, and the accumulated error is eliminated.
[0063]
[Third embodiment]
A specific configuration of a rail advancement measuring apparatus as an embodiment of an apparatus using the light transmitting / receiving device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows the mechanical structure, where (a) is a front view and (b) is a plan view. FIG. 7 is a block diagram of the entire circuit, where the data flow is indicated by solid arrows, and the control relationship is indicated by long dashed arrows. Further, FIG. 8 is a typical example of a signal waveform, where (a) is a displacement amount A and (b) is a received light amount B. In the drawings and the like, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and therefore, redundant description thereof will be omitted. Hereinafter, differences will be mainly described.
[0064]
This track inspection and measurement vehicle 30 is different from the above-described track inspection and measurement vehicle 20 (see FIG. 6) in that not only the position is detected while traveling but also the displacement of the laser 1 is measured. The total 31 is added, and the controller 33 is mounted instead of the controller 23.
[0065]
Further, (see FIG. 6), at an appropriate portion of the right rail 1R where the reference pile 18 is erected on the side, an additional plate 1a protruding rightward is attached to the rail abdomen or bottom. Such an additional plate 1a is a track structure that moves together with the right rail 1R, and may be as small as the conventional example, but here the length P is used to simplify data processing. Is formed to be longer than twice the maximum amount of advance of the right rail 1 </ b> R, and the center point thereof is mounted on a vertical line from the plane mirror 19.
[0066]
The laser displacement meter 31 (see FIG. 6), as another track structure detection device, is provided on the right side of the carriage 21 of the track inspection vehicle 30 with an arm 32 or the like interposed as appropriate in order to detect such an additional plate 1a. It is attached to a surface or the like, and is installed so as to look down the additional plate 1a vertically downward slightly outside the right rail 1R. Then, when passing over the additional plate 1a, the displacement amount A which is the output changes in a pulse shape corresponding to the additional plate 1a (see FIG. 8A). The light transmitting / receiving device 10 also protrudes slightly to the right and comes above the laser displacement meter 31.
[0067]
The controller 33 (see FIG. 7) is a microprocessor system similar to the controller 23 described above, but in addition to the same light emission control routine 23a as the controller 23, a peak detection routine 33b with a different detection method and a new acceleration An amount calculation routine 33c and an edge detection routine 33d are installed. In addition, a received light amount data memory 33e is secured in the data memory.
[0068]
The edge detection routine 33d (see FIG. 7) captures the displacement amount A from the laser displacement meter 31, detects the start and end of the pulse corresponding to the additional plate 1a, and the data at times t1 and t3 are at the detection position. Since it is a corresponding physical quantity and is associated and interlocked with the right rail 1R, it is handed over to the travel amount calculation routine 33c. Further, at the time of detecting the start end, the fact is notified to the peak detection routine 33b.
[0069]
The peak detection routine 33b (see FIG. 7) periodically captures the amount of received light B from the input circuit 26, and receives a start edge detection notification of the additional plate 1a from the edge detection routine 33d, until a certain period or until the end detection time. The received light amount B is temporarily stored in the received light amount data memory 33e together with the sampling time while keeping the time series. Then, after the period, data indicating a peak is extracted from the data sequence of the received light amount B stored in the received light amount data memory 33e, and a corresponding peak time t2 is obtained (see FIG. 8B). The data is transferred to the progress amount calculation routine 33c. In this way, the peak detection routine 33b reduces the time restriction by separating the detection process from the sampling process with severe time restrictions in order to accurately detect the peak time t2 as a physical quantity corresponding to the reference position. It is supposed to be done when.
[0070]
The advance amount calculation routine 33c (see FIG. 6) receives the start time t1 and the end time t3 from the edge detection routine 33d, and receives the peak time t2 from the peak detection routine 33b, the length P of the additional plate 1a is known. Since the traveling speed is assumed to be almost constant, the time difference d1 = (t2−t1) and the time difference d2 = (t3−t2) are calculated and the equation [C = P × (d1−d2) / (D1 + d2)] is performed to obtain a progression amount C, which is recorded in the hard disk 34 or the like. As a result, the controller 33 mounted on the trajectory inspection / measurement vehicle 30 performs the right operation based on the time difference corresponding to the position of the plane mirror 19 and the position of the additional plate 1a detected by the light transmitting / receiving device 10 and the laser displacement meter 31. This is a calculation means for calculating the amount of travel of the direction rail 1R.
[0071]
The usage and operation of the rail travel amount measuring apparatus of the third embodiment will be described with reference to signal waveforms and the like in FIG.
[0072]
When the track inspection and measurement vehicle 30 starts moving on the rail 1 and the controller 23 is operated and the light emission control routine 23a is started, the light emitting diode 12 of the light transmitting / receiving device 10 is directly beside the track inspection and measurement vehicle 30. A slit-shaped light transmission is carried out almost horizontally. At the same time, the received light quantity B of the lens unit 13 is sampled periodically and continuously by the peak detection routine 33b. However, since there is no plane mirror 19 and its reflected light, the peak is not detected. Further, the displacement amount A is also sampled by the edge detection routine 33d, but the pulse is not detected because there is no additional plate 1a.
[0073]
In the meantime, when traveling to the place where the reference pile 18 is erected, the additional plate 1a first appears just below the laser displacement meter 31, and the displacement amount A greatly changes (see FIG. 8A). Correspondingly, the start end time t1 is detected by the edge detection routine 33d. Then, the data sequence of the received light amount B is stored in the received light amount data memory 33e by the peak detection routine 33b (see FIG. 8 (b)), and when the additional plate 1a disappears from directly below the laser displacement meter 31, it is displaced again. The amount A changes greatly (see FIG. 8A), and the end time t3 is detected by the edge detection routine 33d correspondingly.
[0074]
Then, the peak time t2 is obtained from the received light amount B of the received light amount data memory 33e by the peak detection routine 33b, and further, the advance of the right rail 1R from the time t1, t2, t3 by the advance amount calculation routine 33c. A quantity C is calculated.
In this way, the rail advance amount C is calculated every time the reference pile 18 and the additional plate 1a are traveled, and a series of calculation results are stored in the hard disk 34, etc. It is used for data analysis.
[0075]
In this case, only the right rail 1R of the pair of rails 1 is measured (see FIG. 6). However, as described above, the reference position and the like can be accurately detected only on one side. (See FIG. 11D), there is no restriction that both the left and right are always detected simultaneously.
[0076]
[Fourth embodiment]
The rail advancement measuring device shown in the simplified plan view in FIG. 9 is equipped with the light transmitting / receiving device 10 on both sides of the carriage 21, and the reference pile 18 with the plane mirror 19 corresponds to the additional plate 1 a of the rail 1. In this case, the amount of travel of the left and right rails 1L, 1R is measured together in a single run, standing up from both sides.
In this case, the left and right reference piles 18 and the like may be installed in a one-on-one manner as usual, but since there is no necessity to do so, the numbers may be different or may not be opposed. It is possible to measure the amount of advancement at a place convenient for each of the left and right, and even in such a case, an accurate measurement result can be obtained.
[0077]
[Fifth embodiment]
The rail travel amount measuring device shown in the simplified plan view in FIG. 10 has the right rail 1R in a situation in which the plane mirror 19 cannot be installed at a desired position because one of the left and right, for example, the left side is a cliff. This is useful not only for the left rail 1 </ b> L but also for measuring the amount of travel, and the left transmitter / receiver 10 is turned over dynamically when mounted on the carriage 21 or while traveling. Thus, the transmission / reception destination is made to coincide with the right plane mirror 19 which is the same as that of the right transmission / reception device 10.
In this case, even if there is no plane mirror 19 on the left side, the right plane mirror 19 is shared by the left and right light transmitting / receiving devices 10, and an accurate amount of travel can be obtained for any of the rails 1R and 1L based on the reflection. It is done.
[0078]
[Modification]
In the above embodiment, the controllers 23 and 33 are constituted by a microprocessor, but may be another type of arithmetic device such as a sequencer, a wired logic, or an analog arithmetic circuit.
The constant current output from the LED drive circuit 25 is not limited to direct current, but may be modulated as long as the average current is determined and has a frequency and waveform that can be distinguished.
Further, the amplifier, filter, and A / D conversion circuit provided in the input circuit 26 are not all necessary, and these are based on the output signal of the photosensor 14, the input conditions on the controller 23 side, and the like. These are used after being appropriately rearranged or modified.
[0079]
Further, the amount of travel related to the track is typically the amount of travel of the rail, but other types of travel can be measured in the same manner as long as they travel in the same manner. Further, not only a pair of left and right rails but also other tracks such as a monorail can be measured.
Moreover, although the additional plate 1a was attached so that the center point may initially be on a perpendicular line, this condition is not essential. For example, if the measurement data performed immediately after the rail repair is saved as the initial value / reference value of the advance, and the difference between the measured data is used as the advance amount during the subsequent measurement, the calculation is performed. Such a condition can be avoided.
[0080]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the light transmitting / receiving method of the first solving means of the present invention, the amount of received light is kept constant by causing the light transmission to protrude from the reflecting member. There is an advantageous effect that the / N ratio is stable and the reflection can be accurately detected even by a plane mirror.
[0081]
Further, in the light transmitting / receiving device of the second solving means of the present invention, the same kind of inexpensive parts are arranged so that slit-shaped light can be transmitted, thereby accurately detecting the reflection of the plane mirror. This has the advantageous effect that it can be realized easily.
[0082]
Further, in the light transmitting / receiving device of the third solution means of the present invention, the reflected light is directly received without blocking the light transmission, so that the reflection of the plane mirror can be accurately detected. There is an advantageous effect that can be realized more easily.
[0083]
Further, in the fourth light transmitting / receiving method of the present invention, only light transmitted perpendicular to the plane mirror is received, and the reflecting member can be captured even if there is some variation in the light transmitting direction. By doing so, there is an advantageous effect that a transmission / reception method for accurately detecting reflection of a plane mirror even when moving can be realized.
[0084]
Further, in the reflection position detecting device of the fifth solving means of the present invention, by appropriately combining peak detection with a specific light transmitting / receiving device, even if there is some spread in light transmission etc. The vertical position is clearly detected, and as a result, there is an advantageous effect that it is possible to realize a reflection position detection apparatus that performs position detection accurately.
[0085]
Further, in the track traveling position detection device of the sixth solving means of the present invention, the installation position of the plane mirror is detected along with the track traveling of the vehicle, and processing corresponding to the detection is also performed. Thus, there is an advantageous effect that it is possible to realize an orbital travel position detecting device that efficiently measures an accurate position along the trajectory.
[0086]
In the rail travel amount measuring apparatus according to the seventh solving means of the present invention, the installation position of the plane mirror is accurately detected along with the track traveling of the track inspection vehicle, and other position detection and travel are performed. Since the amount is also calculated, there is an advantageous effect that a progress amount measuring device that efficiently measures an accurate amount of advance in the trajectory can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal side view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a plan view of a light transmitting / receiving device (first embodiment) of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a light transmission / reception method is performed using the same.
3A is a front view and FIG. 3B is a plan view of a detection device (second embodiment) using the light transmitting / receiving device of the present invention.
FIG. 4 is an overall circuit block diagram.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which detection is performed using it.
6A is a front view, and FIG. 6B is a plan view of a rail advancement measuring apparatus (third embodiment) using the light transmitting / receiving device of the present invention.
FIG. 7 is an overall circuit block diagram thereof.
FIG. 8 is an example of the signal waveform.
FIG. 9 is a schematic plan view of a rail travel amount measuring device (fourth embodiment) using the light transmitting / receiving device of the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view of a rail travel amount measuring device (fifth embodiment) using the light transmitting / receiving device of the present invention.
FIG. 11 is a measurement state by a conventional rail travel amount measuring device.
[Explanation of symbols]
1 Rail (railway, track structure)
1L left rail (a pair of rails)
1R Right rail (a pair of rails)
1a Additional plate (track structure)
2 Track inspection vehicle (vehicle, moving object)
3 Transmitter / receiver
4 Reflex sheet (cat's eye mirror, reflective member)
10 Transmitter / receiver
11 Box (box, frame, housing)
12 Light-emitting diode (point light source, light transmitter)
13 Lens unit (light condensing part, light receiving part)
14 Photosensor (photoelectric conversion part, light receiving part)
18 Reference pile (plane mirror holding member, track structure)
19 Plane mirror (reflective member, track structure)
20 Track inspection vehicle (tracking vehicle, reflection position / tracking position detection device)
21 bogies (vehicles, moving objects)
22 blocks (mounting member, holding part of light transmitting / receiving device)
23 Controller (microprocessor, arithmetic control processing unit)
23a Light emission control routine
23b Peak detection routine (detection means)
23c kilometer calibration routine (information processing means)
23d Reference position data (known reference data)
24 kilometer detector
25 LED drive circuit (light emitting diode driver)
26 Input circuit (pre-processing part of received light signal)
30 Track inspection vehicle (reflection position detector, rail travel measuring device)
31 Laser displacement meter (Other orbital structure detector)
32 arm (mounting member, displacement gauge holder)
33 Controller (microprocessor, arithmetic control processing unit)
33b Peak detection routine (detection means)
33c Progression amount calculation routine (calculation means)
33d Edge detection routine (rail position detection means)
33e Memory for received light amount data (buffer memory, temporary storage unit)
34 Hard disk (HD, secondary storage device, external recording device)
A Displacement
B Received light amount
C Progressive amount

Claims

Point light sources are arranged in a straight line and transmit a slit-like light, a light receiving unit that collects the reflected light, and the position or equivalent physical quantity of the elongated flat mirror with respect to the reflecting member is detected based on the amount of light received A reflection position detecting device including a detecting means for detecting the position corresponding to the peak of the received light amount or an equivalent physical quantity, and the point light source is uncertain such as a blur in a light transmission direction. The light is transmitted with a predetermined spread based on the characteristics, and a clear light reception amount is obtained when it is located on the vertical line of the plane mirror, but the light reception amount is shifted from the vertical line of the plane mirror in the short direction. It is but decreased and so the data of the peak detectable amount of received light obtained, provided at the center of the light transmitting unit by a position in the middle of the light receiving portion is divided column of the point light source It is characterized in that Reflection position detection device.