(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装用車両とともに移動可能であり、道路などの舗装面に区画線を形成する塗布剤を吹き付ける噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルを上下動させる昇降駆動手段が設置されてなる塗装ユニットと、
区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、
前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、
塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、
前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段とを具備し、
前記噴霧ノズル及び被塗装面の間の距離を測定する前記測距センサは、前記塗装用車両の進行方向の前方側に設置された第一の測距センサと、該塗装用車両の進行方向の後方側に設置された第二の測距センサと、前記噴霧ノズルの近傍に設置された第三の測距センサとから構成され、
前記複合演算手段により、前記第一の測距センサ並びに第二の測距センサが検出した測距データを比較し、その差が同一若しくは所定の範囲内にあるときは、塗装用車両の姿勢変化はないと判断し、前記速度センサの検出データに基づいて、前記昇降駆動手段を制御することを特徴とする道路等における区画線の塗装装置。
【請求項２】
前記塗装幅検出手段は撮像素子を備えたカメラであり、該撮像素子によって取得される塗装済の区画線における幅方向のピクセル数のデータに基づいて塗装直後の該区画線の線幅を算出することを特徴とする請求項１に記載の道路等における区画線の塗装装置。
【請求項３】
前記昇降駆動手段としてサーボモータが使用され、該サーボモータから出力される駆動信号によって、前記複合演算手段は前記噴霧ノズルの上下量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の道路等における区画線の塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や自転車が利用する道路や歩道などの舗装路面上に標示される区画線、自動機械が通行する通路などの舗装面に標示される区画線の塗装装置、及び区画線の施工データ記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が通行する舗装道路の表面には、走行車線と追越車線を区別するための区画線、側線、センターラインなど、いわゆる道路区画線が塗装されている。このような道路区画線は自動車の走行時や、自転車が通行する際の目安となり、円滑な道路交通を確保する上で不可欠といえる。通常、このような区画線の塗装作業は、塗料タンクや区画線用の塗装機器一式を積載した塗装用車両によって行われている。
【０００３】
道路区画線の塗装工事では、区画線を形成するペイント塗料並びにガラスビーズ（夜間の再帰反射用）の２種類の塗布剤につき、それぞれの設計塗布量を均一に路面に定着させて線幅を一定に保持することが重要であり、それらの塗料を路面に対して吹き付ける噴霧ノズルからの吐出量を、施工速度に同調させながら慎重に施工作業を行う必要がある。
【０００４】
施工作業に際しては、正確な区画線を塗装するために、予め塗装機械の塗料噴霧ノズルの吐出圧力（ポンプ圧力、ガラスビーズ圧力）や塗装用車両の走行速度などを、施工箇所の交通量などに応じて設定し、施行中は作業員が塗装幅を目視しながら、塗料噴霧ノズルを手動で上下動させて路面との距離を調節しながら行っていた。つまり、道路区画線の連続塗装施工中に発生する塗装幅の変動は、主に路面のうねりや、車両の姿勢変化が原因となって、塗料噴霧ユニット（実質的には塗料噴霧ノズル）と、路面との距離が変動することが大きな原因であることから、作業員による目視作業が不可欠であった。
【０００５】
このため、区画線の塗装作業に際しては塗装用車両を時速８キロ前後で走行させ、作業員が塗装部位を目視しながら車両とともに移動し、所定の塗装幅となっているかを確認しながら行うのが一般的である。この作業には高い熟練度を要し、又走行する塗装用車両とともに移動しなければならないことから、作業員の体力の消耗も激しく、休憩を頻繁にとるなどして対処していた。
【０００６】
また、区画線の塗装幅の変動は、塗料噴霧ノズルと路面との距離の他、塗料の粘度変化によっても影響を受けることが知られている。つまり、塗料噴霧ノズルから噴霧される塗料は、側面視扇形のパターン形状となるが、塗料の粘度が変わると、扇形のパターン形状の角度が変動する。仮に、同一のノズルを使用して噴射圧力を一定とし、且つ噴霧ノズルと路面との距離を一定とした場合でも塗料の粘度の高低によって塗装幅が変動することとなる。具体的には、外気温の下降等によって塗料の粘度が高くなると、噴霧される塗料のパターン角度が狭くなり、結果として塗装幅が狭くなるというように、塗装幅に変動をもたらす要因は路面の凹凸の他にも種々存在するのが現実である。
【０００７】
以上のことから、施工現場では、道路区画線の塗装幅を一定に保つために、塗料の粘度、噴射圧力の変化も考慮しながら、塗装時の移動中でも変化に迅速に対処可能な熟練した作業員の存在が不可欠である。しかし、近年の人手不足は深刻な問題であり、道路区画線塗装装置の自動化・省力化は喫緊の課題である。  
【０００８】
従来、道路区画線などの塗装用車両に搭載される塗装装置に関する公知発明として、特開２００２−１８８１１７号公報記載の路面標示工がある。同文献記載の発明は環境負荷の低減を目的に、区画線の塗装材料として水性塗料を用い、当該水性塗料をスリットノズルから吐出させるとともに、早期乾燥と塗膜の均質化のためにマイクロ波照射装置を備えている。これによれば、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）の含有量の低減を図ることができるとともに、塗膜残存率の向上やガラスビーズの固着力を高く維持できる等の効果を有するとされている。
【０００９】
また、前述の路面標示工では、所定の幅をもつスリットノズルを用いていることから、当該スリットノズルにより路面との間隔を数センチメートルの高さに設定することが可能であり、これによって塗装幅の線幅・厚みを均一に保つことができ、安定した区画線の施工が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１８８１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述した特許文献１記載の発明は、航空機の滑走路などのように幅が広く平坦性の高い舗装面には有効であるが、自動車用の一般道路の舗装面では、１０ｃｍを超える凹凸やうねりが存在したり、排水用の水勾配が設けられていることから、スリットノズルと舗装面との間の距離を一定に保持するのは困難を伴うことが多い。このため、区画線の幅を一定に保つことができず、不陸やうねり、激しい轍がある自動車用道路には対応することができないという課題があった。また、例えば、橋梁のジョイント部分など段差の大きな路面の場合は、施工時にスリットノズルやマイクロ波照射装置が、路面と接触して破損する可能性も高かった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、舗装面に凹凸やうねりなどがある場合でも区画線を正確な塗装幅で塗装することが可能であり、施工作業の能率向上を図ることができる区画線の塗装装置を提供することを目的としている。
また、塗料噴霧ノズルから噴霧される塗料の粘度変化による扇形パターンの変動などに起因する塗装幅の変動に対しても、リアルタイムで対応することができ、施工作業における作業員の負担軽減と安全性の向上を図ることが可能な塗装装置を提供することを目的とする。
さらに、区画線塗装工事の施工結果を記録することが可能な区画線の施工データ記録装置をも提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、塗装用車両とともに移動可能であり、道路などの舗装面に区画線を形成する塗布剤を吹き付ける噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルを上下動させる昇降駆動手段が設置されてなる塗装ユニットと、区画線が塗装される路面との距離を測定する複数の測距センサと、前記塗装ユニットの移動速度を測定する速度センサと、塗装直後の区画線の幅寸法を検出する塗装幅検出手段と、前記測距センサ、速度センサ、塗装幅検出手段によって取得されたデータに基づいて、前記昇降駆動手段による噴霧ノズルの上下量、並びに上下動のタイミングを算出するとともに該昇降駆動手段に対し、制御信号を出力する複合演算手段とを具備し、前記噴霧ノズル及び被塗装面の間の距離を測定する前記測距センサは、前記塗装用車両の進行方向の前方側に設置された第一の測距センサと、該塗装用車両の進行方向の後方側に設置された第二の測距センサと、前記噴霧ノズルの近傍に設置された第三の測距センサとから構成され、前記複合演算手段により、前記第一の測距センサ並びに第二の測距センサが検出した測距データを比較し、その差が同一若しくは所定の範囲内にあるときは、塗装用車両の姿勢変化はないと判断し、前記速度センサの検出データに基づいて、前記昇降駆動手段を制御することを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、上記１項において、前記塗装幅検出手段は撮像素子を備えたカメラであり、該撮像素子によって取得される塗装済の区画線における幅方向のピクセル数のデータに基づいて塗装直後の該区画線の線幅を算出することを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記１項又は２項において、前記昇降駆動手段としてサーボモータが使用され、該サーボモータから出力される駆動信号によって、前記複合演算手段は前記噴霧ノズルの上下量を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、路面の凹凸やうねり等により生ずる塗料噴霧ノズルと路面との距離変動を複数の測距センサによってとらえ、これらのデータに基づいて、塗料噴射ノズルと塗装面との間隔を一定に保持するようにしている。
さらに、測距センサ並びに速度センサのデータに加え、塗装直後の区画線を撮影して線幅を算出し、そのデータを複合演算手段にフィードバックして塗料噴射ノズルの高さ位置の制御を行うようにしている。
これらのことより、精度よく区画線の塗装工事を行うことができるとともに、自動化・省力化を図ることが可能となり、施工作業の一層のコストダウンと、一般交通に近接して作業を行わざるを得ないような場合でも安全性が向上し、作業環境の改善に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗装装置が搭載された塗装用車両を示す側面図である。
【図２】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置の要部を示す詳細図である。
【図３】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置における測距センサ等の回路構成を示す説明図である。
【図４】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置における塗装幅撮影カメラから路面までの距離と、ピクセル数との対応関係の測定結果を示した表である。
【図６】図５の結果について横軸を距離、縦軸をピクセル数としてグラフ化した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る塗装装置における塗装ユニットの制御に際し、区画線の線幅の変動をもたらす原因となる路面の凹凸による台車の上下動を示す説明図である。
【図８】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置の塗装ユニットの制御に際し、区画線の線幅の変動をもたらす原因となる塗装用車両の姿勢変化を示す説明図である。
【図９】同じく、本発明の一実施形態に係る塗装装置の塗装ユニットにおける測距センサ、塗装幅検知カメラ、塗料噴霧ノズル等の配置関係を模式的に示した説明図である。
【図１０】施工中の塗装用車両の挙動を模式的に示した説明図である。
【図１１】施工中の塗装用車両が勾配のある路面に差しかった際の姿勢変化を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る道路等における区画線の塗装装置、及び区画線の施工データ記録装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（塗装装置の構成）
図１は本発明の一実施形態に係る塗装装置が搭載された塗装用車両を示す側面図、図２は本発明の一実施形態に係る塗装装置の要部を示す詳細図である。
図１に示されるように、塗装用車両１００は、その前方側に、塗装する区画線の位置をケガキによって示すフロントガイド１０２が折り畳み可能に設けられているとともに、運転席の後部側のシャーシには塗料用のペイントタンク、ガラスビーズタンク、油圧ポンプやコンプレッサなどの塗装用機器が積載されている。また、車体側方の後輪側には本発明の一実施形態に係る塗装装置１０が設置されている。
【００２２】
図２に示されるように、塗装ユニットとしての塗装装置１０は、台車（キャリッジ）１２と、ペイント塗料若しくはガラスビーズの噴霧ノズル１４Ａ，１４Ｂと、昇降駆動手段２０、移動輪１８等とを具備して構成されている。
台車（キャリッジ）１２は塗装用車両１００の側面に設置され、通常の走行時には車両１００の側方に収納することが可能であるとともに、塗装作業時には台車１２を横方向へ引き出して塗装用車両１００とともに走行しながら、区画線を塗装しながら移動するようになっている。台車（キャリッジ）１２は移動輪１８を備え、台車１２のフレームには噴霧ノズル１４Ａ，１４Ｂ、昇降駆動手段２０等が設置されている。
【００２３】
噴霧ノズル１４Ａはペイントタンク並びにコンプレッサと接続されており、噴霧ノズル１４Ａの下部先端から路面にペイント塗料を圧縮空気によって吹き付けるとともに、噴霧ノズル１４Ｂはガラスビーズタンク並びにコンプレッサと接続され、圧縮空気でガラスビーズを、やや斜め方向から吹き付けるようになっている。
噴霧ノズル１４Ａの上方には、該噴霧ノズル１４Ａを上下動させる昇降駆動手段２０が設置され、後述する複合演算手段の制御信号に基づいて噴霧ノズル１４Ａを駆動するようになっている。昇降駆動手段２０には、ステッピングモータ若しくはサーボモータなど、回転数の制御を行うことが可能で、且つ駆動量を複合演算手段にフィードバックすることが可能なモータが使用される。
【００２４】
図３は本発明に係る塗装装置１０における測距センサ等の回路構成を示す説明図、図４は塗装装置１０における制御系の構成を示すブロック図である。
図３及び図４に示されるように、本実施形態における塗装装置１０における制御系では、複合演算手段３０を中心として昇降駆動手段２０、合計３個の測距センサ（測距機構〜複数個の測距センサ）２２，２４，２６、塗装用車両１００の速度センサ２８、塗装幅検出手段３２が接続され、これらのセンサ等から取得される測距データ、速度データ、塗装幅データに基づいて複合演算手段３０により、昇降駆動手段２０の駆動制御を行うようになっている。
【００２５】
図２に示されるように、各測距センサは、塗装装置１０を基準とした場合に、進行方向の前方側に第一の測距センサ２２が設置されているとともに、進行方向の後方側に第二の測距センサ２４が設置されている。また、塗料噴霧ノズル１４Ａの近傍に第三の測距センサ２６が設置され、第三の測距センサ２６では、噴霧ノズル１４Ａと、直下の舗装面との距離をピンポイントで測定するようになっている。これらの各測距センサ２２〜２６によって検出された距離データは逐次、複合演算手段３０に入力されている。
距離センサとしては、ＬＥＤやレーザーと、受光部とを備えた光学式のもの、超音波方式のものなどが利用可能である。
【００２６】
図４に示されるように、複合演算手段３０には、測距データ、速度データの他、塗装幅検出手段３２のデータが入力されている。塗装幅検出手段３２は、塗装幅撮影カメラ３２Ａ、画像処理手段３２Ｂ等によって構成され、塗装直後の区画線の幅寸法を検出する。塗装幅撮影カメラ３２ＡはＣＣＤ若しくはＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたデジタルカメラであり、図２に示されるように、塗装ユニット１０の後方側に設置され、塗装直後の区画線を撮影し、画像データにつき、画像処理手段３２Ｂを経て複合演算手段３０へ出力するようになっている。
なお、図４では画像処理手段３２Ｂは複合演算手段３０に対し、独立した状態で設置しているが、これに限らず、複合演算手段３０によって、その処理を行わせるように構成しても良い。
【００２７】
塗装幅撮影カメラ３２Ａで撮影された画像データは以下のように処理される。塗装幅撮影カメラ３２Ｂから路面までの距離と、塗装幅撮影カメラ３２Ｂの素子のピクセル数との関係について、一種類の供試体（区画線と仮定）を使用した実験を行なって考察した。図５はカメラ３２Ｂから路面までの距離と、ピクセル数との対応関係の測定結果を示し、図６は当該結果について横軸を距離、縦軸をピクセル数としてグラフ化した図である。塗装幅撮影カメラ３２Ｂを路面から例えば６３７ｍｍの位置に設置し、当該高さを基準値として撮影画像が鮮明且つ尖鋭となるようにカメラのピントを設定し、路面との距離を変化させながらピクセル数を測定した。勿論、この基準値６３７ｍｍは条件によっては変更する場合もある。
【００２８】
その結果、図５及び図６に示されるように、ピントを一定にした場合で基準値である６３７ｍｍに対し、＋−４０ｍｍ一定の範囲内（Ｗ−Ｗ´）では、カメラ３２Ｂから路面までの距離と、ピクセル数とは、比例関係となることが判明した。即ち、基準値である６３７ｍｍの＋−４０ｍｍの範囲内ならば車両１００が上下動したとしても、当該範囲内である限り、塗装直後の区画線の線幅は、塗装幅撮影カメラ３２Ａによって得られるピクセル数のデータを基に算出することが可能であることが明らかとなった。つまり、１ピクセル（画素）が受け持つ距離を算出しておくことにより、塗装された区画線の幅方向のピクセル数をカウントすれば塗装幅を算出できることとなる。
【００２９】
図７及び図８は、塗装ユニットの制御に際し、区画線の線幅の変動をもたらす原因となる路面の凹凸による台車１２の上下動、並びに塗装用車両１００の姿勢変化を示す説明図である。
塗料噴霧ノズル１４Ａ及び路面間の距離の変化（Ｙ）は、路面の凹凸による変位（Ｙａ）と、塗装車両１００の姿勢変化による変位（Ｙｂ）とによって構成され、以下の（１）式で表される。
距離変化（Ｙ)＝路面の凹凸による変位（Ｙａ)＋姿勢変化による変位（Ｙｂ）〜（１）
【００３０】
路面の凹凸による変位（Ｙａ）は、図７（ａ）に示される塗装用車両１００に備えられた台車１２に吸収される場合と、図７（ｂ）に示される台車１２が感知しない場合とに分類される。また、姿勢変化による変位（Ｙｂ）は、図８（ａ）に示される上昇による変化と、図８（ｂ）に示される下降による変化に分類される。
測距センサ２２，２４，２６が設置されている位置は、必ずしも車両１００の姿勢変化の位置とはイコールではないことから、測距センサ２２，２４，２６、塗装幅検知カメラ３２Ａにより検出される各データを組み合わせて、塗料噴霧ノズル１４Ａの駆動制御をタイミング良く行うことで塗装される区画線の線幅の精度向上を図る必要がある。以下に各測距センサ２２，２４，２６の配置位置、その制御手順について説明する。
【００３１】
（塗装ユニットの制御〜測距センサのみを利用した場合）
図９は塗装用車両１００における測距センサ２２，２４，２６、塗装幅検知カメラ３２Ａ、塗料噴霧ノズル１４Ａ等の配置関係を模式的に示した説明図、図１０は施工中の塗装用車両１００の挙動を模式的に示した説明図である。図９，１０に示されるように、路面の凹凸による上下方向の変位をＹａ、経過時間をｔとすると、複合演算手段３０による昇降駆動手段２０の制御は以下のように処理が行われる。                                                                                                                                                                                                                                                                                                  
【００３２】
先ず、台車１２の前側にある第一の測距センサ２２（Ｓ１）によって、ある段差の高さが計測され〔ｔ＝０〕、この距離データが複合演算手段３０に入力される。この際、塗装用車両１００は前方へ移動していることから、車両の前進に伴い〔t＝０〕で検出された測距データを利用する際は〔ｔ＝Ａ〕の経過後まで昇降動作を遅延させるようにして、昇降駆動手段２０を制御する。つまり、塗料噴霧ノズル１４Ａが、〔t＝０〕にて検出した段差の真上にくるまで〔ｔ＝Ａ〕、遅延させて昇降動作を行うようにする。
【００３３】
つまり、図１０に示されるように、車両の前進に伴い〔t＝Ａ〕となったときに、塗料噴霧ノズル１４Ａ位置と路面との距離を一定に保つように、つまり〔ｔ＝０〕で検出された高さの変位量となるように、塗料噴霧ノズル１４Ａが、段差Ｘに到達したタイミングで、昇降駆動手段２０による塗料噴霧ノズル１４Ａの駆動量を操作する。
そのタイミングと駆動量は、塗料噴霧ノズル１４Ａの近傍に設置された第三の測距センサ２６（Ｓ３）によって検出されるデータを利用する場合（車両に姿勢変化があった場合）、前述した図３及び図４に示される速度センサ２８の速度データＶ４を利用する場合（車両に姿勢変化がない場合）の二通りがある。
【００３４】
（車両の姿勢変化があると判断される場合）
第三の測距センサ（Ｓ３）２６を利用する場合、昇降駆動手段２０の駆動量をＹ（ｍ）とすると、以下の（２）式が成立する。
Ｙ（ｍ）操作量＝  Ｙa(S1 t=0)  -  Ｙa(S3 t=A)      〜    （２）
Ｙa(S1 t=0)：t=0にて測距センサ２２（Ｓ１）で計測した変位量
Ｙa(S3 t=A)：t=Aにて測距センサ２６（Ｓ３）で計測した変位量
つまり、（ｔ＝Ａ）にて、第三の測距センサ（Ｓ３）２６によって測定された変位（台車が凹凸を吸収した分）Ｙa(S3 t=A)を、第一の測距センサ２２（Ｓ１）にて測定した変位Ｙa(S1 t=0)から減じた値が、昇降駆動手段２０の駆動量となり、前記（２）式で表される。
【００３５】
更に、車両１００が前進すると、段差Ｘは〔t＝Ｂ〕で、第二の測距センサ２４（Ｓ２）でも（Ｙｂ）として測定されるが、車両の姿勢変化が無ければ、第二の測距センサ２４（Ｓ２）によって測定される測距データＹｂ（Ｓ２  ｔ＝Ｂ）は、Ｙａ(S1 t=0)と同じ値、若しくは、その差は誤差等を加味した一定の範囲内となる。
このことは同じ段差を計測するので、前述の（１）式におけるＹａが第二の測距センサ２４（Ｓ２）の検出値Ｙｂと同じ、若しくは、それらの差が一定の範囲内となることから、Ｙｂには変化が無いこととなる。
ここで〔t＝Ｂ〕で検出された測距データＹｂ（Ｓ２  ｔ＝Ｂ）は、Ｙａ(S1 t=0)と同じ値ではなく、若しくは、所定の範囲を超えている場合は、車両１００に姿勢変化があったと判断できるので整理すると、下記の（３）式で表される。
Ｙ(S1 t=0)＝Ｙa(S1 t=0)＋Ｙｂ(S1 t=0)
Ｙ(S2 t=B)＝Ｙa(S2 t=B)＋Ｙｂ(S2 t=B)
同じ凹凸を計測しているので、Ｙa(S1 t=0）＝  Ｙa(S2 t=B)
すなわち
Ｙ(S1 t=0)−Ｙ(S2 t=B)  ＝  Ｙｂ(S1 t=0)−  Ｙｂ(S2 t=B)    〜  （３）
【００３６】
（車両の姿勢変化がないと判断される場合）
第一の測距センサ２２、第二の測距センサ２４によって検出される測距データが同じとき、若しくは、それらの差が一定の範囲内のときは、車両１００に姿勢変化がないと判断し、速度センサ２８の速度データＶ４を利用した制御が複合演算手段３０により行われる。
図３に示されるように、複合演算手段３０に入力された第一の測距センサ２２の距離測定信号Ｖ１を基準信号Ｖと比較し、同じ信号となるように上昇指令信号Ｖ５又は下降指令信号Ｖ６を昇降駆動手段２０に出力して、塗料噴霧ノズル１４Ａを上昇又は下降させる。
【００３７】
そのタイミングを決定するために、第一の測距センサ２２の測点ｇ２と、塗料噴霧ノズル１４Ａの塗装点ｇ３との距離ｈと、速度センサ２８によって得られた速度データＶ４及び、第一の測距センサ２２によって取得された測距信号Ｖ１（高さデータ）を複合処理して、昇降駆動手段２０による昇降速度を同期制御することにより、塗料噴霧ノズル１４Ａと、被塗装体面路面ｉとの距離ｃを一定に保つことができる。
つまり、複合演算手段３０では、距離ｈを速度Ｖ４で割ることにより降駆動手段２０を駆動させるための遅延時間が得られるとともに、第一の測距センサ２２によって得られた測距データ分となる上下量で塗料噴霧ノズル１４Ａを駆動することとなる。
【００３８】
（塗装幅検出手段３２を利用する場合）
また、本実施形態では、前述の測距センサ、速度センサを利用した制御に加え、塗装幅撮影カメラ３２Ａによって得られる塗装直後の道路区画線ｅの線幅データを利用した制御を同時に行う。図３に示されるように、塗装直後の道路区画線ｅを塗装幅撮影カメラ３２Ａによって撮影し、撮影データを画像処理手段３２Ｂを経て、塗装幅ｆの結果信号Ｖ３として複合演算手段３０に出力する。
複合演算手段３０では、その結果信号Ｖ３を、基準値Ｖと比較することにより、塗装直後の区画線ｅの線幅と、基準となる設定線幅との変化量（ズレ）を比較し、調整量を上昇指令信号Ｖ５又は下降指令信号Ｖ６として昇降駆動手段２０へ出力する。結果信号Ｖ３は、前述したように、塗装幅撮影カメラ３２Ａによって得られるピクセル数のデータを基に算出される。
【００３９】
塗装直後の道路区画線ｅの塗装幅ｆを測定するのは、塗料の粘度が変わると、塗料噴霧ノズル１４Ａから噴出する塗料の扇形のパターン形状の角度θが変わり、結果的に、塗装幅が変動するためである。そこで、塗装直後の塗装幅ｆを算出することで、その変動をいち早く捉えて複合演算手段３０にフィードバックし、昇降駆動手段２０の制御に利用して塗装幅の変動を抑制するようにしている。つまり、本実施形態では、塗装幅の変動をもたらす原因として、路面の段差等による台車１２の上下動、車両１００の姿勢変化の他、塗料の粘度変化についても変動要因として考慮し、その対策を施している。
【００４０】
なお、本実施形態では撮影された塗装幅に基づいて制御を行っているが、これに限られるものではなく、塗料噴霧ノズル１４Ａから噴出する塗料の扇パターンを逐次撮影して、扇パターンの角度θの変動を画像データから捉え、その結果に基づいて昇降駆動手段２０を駆動し、最適な線幅となるように昇降駆動手段２０を制御しても良い。これによっても塗料の濃度、粘度変化、外気温の変化等に対応した制御が可能となる。
【００４１】
次に塗装用車両１００の姿勢変化がもたらす影響について説明する。
図８（ａ）に示される上昇による変化と、図８（ｂ）に示される下降による変化は、主として道路の勾配が変化する部分等で発生するが、前輪が変化点に差掛ってから後輪が通過するまでの間、車両の姿勢は変化する。つまり、前輪と後輪が同一線形上に安定した状態であれば、それは上り坂でも下り坂でも姿勢変化と捉える必要がない。車両の姿勢変化は、平坦な路面が、勾配のある路面に変化するとき、その先の勾配と車両の傾きが一致するまでの間に発生する。つまり、車両と路面とが平行でない状態で、車両の姿勢変化が発生する。
【００４２】
図１１は平坦な路面Ｙを前進していた塗装用車両１００が勾配のある路面Ｚに差しかった際の姿勢変化を示す説明図である。図１１に示されるように、車両の姿勢変化は、後輪の接地点を支点に変化し、ｔ＝０において路面Ｙを前進していた車両がt=Ｂにて、車両の前輪が、勾配のある路面Ｚに差し掛かって姿勢変化する場合、例えばアンダーパスや跨線橋などの取付部分を通行するときや、路面の轍を跨って通行する場合などが想定される。
つまり、t=0において前方の第一の測距センサ２２（Ｓ１）が路面Ｙを計測した値をＹｂ(S1 t=0)とし、t=Bにおいて第二の測距センサ２４（Ｓ２）が路面Ｚを計測した値をＹｂ(S2 t=B)とすると、Ｓ２位置における姿勢変化の値ΔＹｂ(S2 t=B)は（４）式であらわされる。
ΔＹｂ(S2 t=B)  ＝  Ｙｂ(S2 t=B)  −  Ｙｂ(S1 t=0)      〜  （４）
ここで、ΔＹｂがゼロの場合は姿勢変化はないと判断できるが、＋となった場合は上り勾配の変化が、マイナスの場合は下り勾配の変化があったと判断できることから、複合演算手段３０上の処理は、凹凸ではなく、姿勢変化があった場合の処理へ移行する。
【００４３】
（車両に姿勢変化があると判断される場合）
車両の姿勢変化があると判断されると、車両１００は後輪の接地点を支点に姿勢が変化するため、支点を原点と見立てると、車両１００全体は同一線形上に配置されるので、図１１に示されるように１次関数にのっとって変化する。
ゆえに、t=Bにおける前方の第一の測距センサ２２（Ｓ１）の姿勢変化分の変位ΔＹｂ(S1 t=B)は、次の（５）式で算出する事ができる。
ΔＹｂ(S1 t=B)  ＝  （ΔＹｂ(S2 t=B)／Ｌ１）×Ｌ３      〜  （５）
【００４４】
ここで、ある時点ｔ＝ｚにおける第一の測距センサ２２（Ｓ１）の距離変化（Ｙ)は前述の（１）式で表されるので、以下の（６）式となる。
距離変化（Ｙ)＝Ｙａ（Ｓ１  t=ｚ）＋  Ｙｂ（Ｓ１  t=ｚ）  〜  （６）
路面の凹凸（段差）による変位：Ｙａ（Ｓ１t=ｚ）
姿勢変化による変位：Ｙｂ（Ｓ１t=ｚ）
【００４５】
前記（６）式における  Ｙｂ（Ｓ１  t=ｚ）は（５）式により算出されるので、ｔ＝ｚにおける路面凹凸による変位Ｙａ（Ｓ１  t=ｚ）は次式となる。
Ｙａ（Ｓ１  t=ｚ＝Ｙ（Ｓ１  t=ｚ）−  Ｙｂ（Ｓ１  t=ｚ）
すなわち
Ｙａ（Ｓ１  t=ｚ＝Ｙ（Ｓ１  t=ｚ）−  ΔＹｂ(S2 t=Z)／Ｌ１×Ｌ３    〜  （７）
この凹凸分の変位を昇降駆動手段２０が到達するタイミング〔ｔ＝Ａ〕まで遅延させて複合演算手段３０により処理するが、その時点での姿勢変化量を加味させて昇降駆動手段（駆動モジュール）２０を操作するためには、〔ｔ＝Ａ〕時点におけるＭ地点での姿勢変化量を算出する必要があり、以下の（８）式で表される。
ΔＹｂ(Ｍ t=A)  ＝  （ΔＹｂ(S2 t=A)／Ｌ１）×Ｌ２    〜  （８）
これらの値についても複合演算手段３０により、昇降駆動手段２０の駆動量を算出する際の要素として利用するようにしている。
【００４６】
（施工データ記録装置としての利用）
前述した塗装装置では、塗料噴霧ノズル１４Ａの制御に際し、施工作業中、測距センサ２２，２４，２６、速度センサ２８、塗装幅検出手段３２によってデータが取得されているが、これらの取得されたデータは、施工結果として、複合演算手段３０に接続されるフラッシュメモリ、ＳＳＤ、ハードディスクなどの記憶媒体に同時に蓄積するように構成しておくことで、施工データの記録装置としての活用も可能である。
蓄積されたデータは、次回の施工作業に際しての補助的若しくは前提となるデータとして活用することができる他、区画線の塗装品質を示すものとして発注先に提示するなど、様々な活用が可能である。
特に、近年では区画線を利用した自動運転に関する研究が進みつつあり、区画線は重要な役割を持つと考えられることから、施工時のデータをＧＰＳ等を利用した位置情報などともに蓄積しておけば、インフラ整備の資料として活用できるなど、応用範囲は多岐に亘る。
【００４７】
以上説明したように、本発明に係る区画線の塗装装置によれば、塗装幅の変動をもたらす要因として、施工時の噴霧ノズル１４Ａと被塗装面との距離変動が挙げられるが、本実施形態の塗装装置１０では、路面の凹凸（段差）に加え、塗装用車両１００の姿勢変化をも加味して塗料噴霧ノズル１４Ａの高さ位置の制御を行うため、路面に塗装される道路等の区画線の塗装幅の精度を向上させることが可能となる。
また、塗料の粘度変化に対しては、塗装直後の区画線の線幅を検出し、その値に基づいて、塗料噴霧ノズル１４Ａの駆動量を制御するため、施工時の外気温や塗料の温度、施工時期に拘わらず、一定の線幅での正確な区画線の塗装工事が可能となった。
さらに、施工作業中に測距センサ２２，２４，２６、速度センサ２８、塗装幅検出手段３２によって取得されたデータを記録することで、施工結果・施工状況を客観的に把握することが可能となり、これらのデータを活用することによって区画線の塗装品質の向上などに役立てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、路面の凹凸やうねり等により生ずる塗装装置と路面との距離変動、並びに塗装用車両の姿勢変化を複数の測距センサ並びに速度センサによってとらえ、これらのデータに基づいて、塗料噴射ノズルと塗装面との間隔を一定に保持するようにしたことから、道路等の区画線の塗装幅の精度を向上させることが可能である。
また、塗装直後の区画線を撮影して線幅を算出し、そのデータを複合演算手段にフィードバックすることにより、塗料噴射ノズルの高さ位置の制御を行うようにしている。この結果、塗料の濃度変化や外気温が変化することによる塗料の粘度変化などに対しても対処することが可能となり、精度よく区画線の塗装を行うことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０              塗装装置（塗装ユニット）
１２              台車（キャリッジ）
１４Ａ            塗料噴霧ノズル
１４Ｂ            ガラスビーズ噴霧ノズル
１８              移動輪
２０              昇降駆動手段
２２              第一の測距センサ（Ｓ１）
２４              第二の測距センサ（Ｓ２）
２６              第三の測距センサ（Ｓ３）
２８              速度センサ
３０              複合演算手段
３２              塗装幅検出手段
３２Ａ            塗装幅撮影カメラ
３２Ｂ            画像処理手段
１００            塗装用車両
１０２            フロントガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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