(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定され、該架線をスキャンすることができる、測域センサと、
前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定部と、
前記架線位置測定部へ前記補正係数を出力する、キャリブレーション部とを備える、架線位置測定装置であって、
前記架線位置測定部は、
前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出する、架線の塊検出部と、
前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとする、架線重心点算出部と、
前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求める、補正後架線重心点算出部と、
下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める、架線高さ基準点算出部とを備える
ことを特徴とする、架線位置測定装置。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【請求項２】
前記キャリブレーション部は、
前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とする、ターゲット位置測定部と、
前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を、第１所定数以上メモリに記録したと判定すると、該キャリブレーションターゲット重心点のデータが該メモリから最小二乗法処理部へ出力されるように指令する、データ数判定部と、
前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求める、前記最小二乗法処理部と、
前記補正係数のデータを、前記補正後架線重心点算出部へ出力する、キャリブレーション結果出力部とを備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の架線位置測定装置。
【請求項３】
さらに、
複数の前記キャリブレーションターゲットが設置される設置台と、
前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、設置することができる、回転台とを備え、
前記回転台に前記測域センサを設置し、前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、
前記データ数判定部により、前記メモリに記録された前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満であると判定した場合、前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数が記録されているか否かを判定し、
第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、
前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める
ことを特徴とする、請求項２に記載の架線位置測定装置。
【請求項４】
車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定される、測域センサによって、該架線をスキャンし、
前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定方法であって、
前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出し、
前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとし、
前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求め、
下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める
ことを特徴とする、架線位置測定方法。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【請求項５】
前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とし、
第１所定数以上の前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を基に、前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求める
ことを特徴とする、請求項４に記載の架線位置測定方法。
【請求項６】
さらに、
複数の前記キャリブレーションターゲットを設置台に設置し、
前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、回転台に設置し、
前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、
前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満である場合、
前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、
前記回転台のある角度について前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める
ことを特徴とする、請求項５に記載の架線位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線検測において、電車の屋根上から架線までの高さ及び偏位を、１軸走査型の測定センサを用いて測定する、架線位置測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、架線の高さ測定には、下記特許文献１のように、パンタグラフに貼り付けたマーカをラインセンサカメラで撮影することで、マーカの高さを求め、そこから架線の高さを求める方法を取っている。
【０００３】
また、下記特許文献２では、投光光学系から架線にスリット光を投光し、該スリット光の架線による反射光を受光し、該スリット光の反射点の映像の架線の高さに対応する位置をＣＣＤセンサにより検出し、該映像を受光した該ＣＣＤセンサの画素のアドレスから架線の高さを求める手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９２３９４２号公報
【特許文献２】特許第２８９０２６６号公報
【特許文献３】特許第５４７６７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、パンタグラフを架線に接触させる必要があるので、使えない場合がある。例えば、新設した摩耗のない真円型の架線（新線）の高さ及び偏位が設計通りに施工できているのかの検測には、パンタグラフで架線を消耗させるわけにはいかず、上記特許文献１の方法では検測できない。なお、「偏位」とは、パンタグラフが接触する架線の鉛直方向最下点の、パンタグラフの中央からの距離を指すものである。
【０００６】
また、上記特許文献２では、新線の高さ及び偏位が設計通りに施工できているのかの検測においても適用可能であるが、投光光学系を備えた特殊な検測車を用意する必要があり、装置が大掛かりなものとなってしまう。
【０００７】
なお、上記特許文献３には、装置の角度や位置などを調整することで、角度分解能が低い測域センサで架線からの反射点数を増やす技術が開示されている。
【０００８】
本発明では、１軸走査型の測域センサを用いた簡易的な構成で、測域センサによる新線の測定値につき重心点を算出することによって、新線の偏位及び高さを求めることができる、架線位置測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る架線位置測定装置は、
車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定され、該架線をスキャンすることができる、測域センサと、
前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定部と、
前記架線位置測定部へ前記補正係数を出力する、キャリブレーション部とを備える、架線位置測定装置であって、
前記架線位置測定部は、
前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出する、架線の塊検出部と、
前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとする、架線重心点算出部と、
前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求める、補正後架線重心点算出部と、
下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める、架線高さ基準点算出部とを備える
ことを特徴とする。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る架線位置測定装置は、
上記第１の発明に係る架線位置測定装置において、
前記キャリブレーション部は、
前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とする、ターゲット位置測定部と、
前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を、第１所定数以上メモリに記録したと判定すると、該キャリブレーションターゲット重心点のデータが該メモリから最小二乗法処理部へ出力されるように指令する、データ数判定部と、
前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求める、前記最小二乗法処理部と、
前記補正係数のデータを、前記補正後架線重心点算出部へ出力する、キャリブレーション結果出力部とを備える
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る架線位置測定装置は、
上記第２の発明に係る架線位置測定装置において、
さらに、
複数の前記キャリブレーションターゲットが設置される設置台と、
前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、設置することができる、回転台とを備え、
前記回転台に前記測域センサを設置し、前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、
前記データ数判定部により、前記メモリに記録された前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満であると判定した場合、前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数が記録されているか否かを判定し、
第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、
前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る架線位置測定方法は、
車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定される、測域センサによって、該架線をスキャンし、
前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定方法であって、
前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出し、
前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとし、
前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求め、
下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める
ことを特徴とする。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明に係る架線位置測定装方法は、
上記第４の発明に係る架線位置測定方法において、
前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とし、
第１所定数以上の前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を基に、前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求める
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第６の発明に係る架線位置測定方法は、
上記第５の発明に係る架線位置測定方法において、
さらに、
複数の前記キャリブレーションターゲットを設置台に設置し、
前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、回転台に設置し、
前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、
前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満である場合、
前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、
前記回転台のある角度について前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る架線位置測定装置及び方法によれば、１軸走査型の測域センサを用いた簡易的な構成で、測域センサによる新線の測定値につき重心点を算出することによって、新線の偏位及び高さを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】測域センサ１及び架線位置測定部２の概略図である。
【図２】架線位置測定部２の装置構成を説明するブロック図である。
【図３】架線位置測定部２の制御を説明するフローチャートである。
【図４】架線４の真値と架線高さ基準点Ｂとの関係を示す模式図である。
【図５】実際の測域センサ１による架線４を示す測定値の挙動を表す模式図である。
【図６】最下点が暴れてしまう状態を示す模式図である。
【図７】重心点Ｅを説明する模式図である。
【図８】補正後架線重心点Ｆから架線高さ基準点Ｂを算出する手順を説明する模式図である。
【図９】キャリブレーションについて説明する正面図である。
【図１０】実施例１におけるキャリブレーションについて説明する側面図である。
【図１１】実施例１におけるキャリブレーション部２の装置構成を説明するブロック図である。
【図１２】実施例１におけるキャリブレーション部２の制御を説明するフローチャートである。
【図１３】実施例２におけるキャリブレーションについて説明する側面図である。
【図１４】実施例２におけるキャリブレーション部２の装置構成を説明するブロック図である。
【図１５】実施例２におけるキャリブレーション部２の制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例１に係る架線位置測定装置及び方法は、新線を測定対象とするものである。ただし、摩耗した架線でも精度は落ちるが適用可能である。
【００１８】
以下、本発明に係る架線位置測定装置及び方法を、実施例により図面を用いて説明する。なお、以下の記載における「架線」とは、「新線」を指すものとする。以下の記載における「角度」とは、測域センサからの角度、正確には、測域センサの光源からの角度を指すものとする。また、以下の記載における「距離」とは、測域センサからの距離、正確には、測域センサの光源からの距離を指すものとする。さらに、以下の記載における「真値」とは、正しい値のことを指すものとする。
【００１９】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る架線位置測定装置の構成について説明する。本発明の実施例１に係る架線位置測定装置は、測域センサ１、架線位置測定部２、及び、キャリブレーション部３を備える。なお、図１は、測域センサ１及び架線位置測定部２の概略図である。
【００２０】
測域センサ１は、１軸走査型であり、架線４をスキャンするため、図１に示すように、測域センサ１は車両の屋根上５に鉛直上向きに設置されている。さらに、作業者の安全も考慮して、測域センサ１はレーザ強度が弱く安全なクラスのものを使用する。本発明の実施例１に係る架線位置測定装置では、レーザ強度が弱く安全なクラスのレーザでも高精度に測定できる。
【００２１】
なお、測域センサ１の観測範囲は任意に設定できるので、予め架線４が変動し得る範囲（変動範囲）を観測範囲に設定する。
【００２２】
架線位置測定部２は、測域センサ１のスキャンによる架線４の角度分解能θmin毎の距離ｄを取得（すなわち、測定値、角度θ及び距離ｄを取得）し、この測定値である角度θ及び距離ｄから、後述する補正係数を用いて、架線高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを算出する。なお、架線高さ基準点Ｂとは、架線４の鉛直方向最下点に当たる箇所を指すものとする。
【００２３】
図２は、架線位置測定部２の装置構成を説明するブロック図である。図２に示すように、架線位置測定部２は、第１メモリ１０、架線の塊検出部１１、架線重心点算出部１２、架線補正後架線重心点算出部１３、及び、架線高さ基準点算出部１４を備え、架線高さ基準点Ｂを算出するものである。
【００２４】
第１メモリ１０は、上述の測域センサ１による測定値、及び、その他各種のデータを記憶する。
【００２５】
架線の塊検出部１１は、第１メモリ１０に記憶された測域センサ１の測定値（角度θ及び距離ｄ）の中から、架線４を示す測定値の塊を検出する。具体的には、架線の塊検出部１１は、角度分解能θmin毎に得られる測域センサデータのｎ番目のデータが、上記観測範囲内であるとき、ｎ＋１番目のデータもｎ番目のデータと距離が近接していれば、一つの架線の塊とする。この処理を繰り返し、架線の塊を検出する。検出された架線４を示す測定値の塊は、第１メモリ１０に記憶される。
【００２６】
架線重心点算出部１２は、第１メモリ１０に記憶された架線４を示す測定値の塊に含まれる測定値の角度θ及び距離ｄをそれぞれ平均化する。この平均値は、架線重心点Ｅ（角度θE及び距離ｄE）とし、第１メモリ１０に記憶される。
【００２７】
補正後架線重心点算出部１３は、キャリブレーション部３から入力した補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆ（後述）に基づき、架線重心点Ｅの角度θE及び距離ｄEを補正し、補正後架線重心点Ｆの角度θF及び距離ｄFを求める。
【００２８】
架線高さ基準点算出部１４は、第１メモリ１０に記憶された補正後架線重心点Ｆより、架線の高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを求める。
【００２９】
すなわち、架線高さ基準点算出部１４では、求める架線高さ基準点Ｂの偏位をｘ、高さをｙ、測域センサ１の光源から補正後架線重心点Ｆまでの距離（すなわち、補正後重心点Ｆの距離）をｄF、架線４の半径をｒ、測域センサ１の光源と架線４の中心とを結ぶ線分の角度（すなわち、補正後重心点Ｆの角度）をθFとし、下記（１）（２）式により架線高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを算出する。
【００３０】
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF      …（１）
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ  …（２）
ｘ：架線高さ基準点Ｂ（架線の鉛直方向最下点）の偏位
ｙ：架線高さ基準点Ｂ（架線の鉛直方向最下点）の高さ
ｒ：架線４の半径
ｄF：補正後重心点Ｆの距離
θF：補正後重心点Ｆの角度
【００３１】
以上が架線位置測定部２の装置構成についての説明である。以下、架線位置測定部２の動作について説明する。
【００３２】
図３は、架線位置測定部２の制御を説明するフローチャートである。以下、架線位置測定部２が、測域センサ１からの測定値を取得してから、架線高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを算出するまでの一連の流れを、図３を用いて説明する。
【００３３】
ステップＳ１では、測域センサ１によって架線４をスキャンし、測域センサ１の１スキャン分の測定値として、架線４に対する角度分解能θmin毎の距離ｄを取得する。取得した角度分解能θmin毎の距離ｄ（すなわち、角度θ及び距離ｄ）は、第１メモリ１０に記憶される。
【００３４】
ステップＳ２では、架線の塊検出部１１において、ステップＳ１で第１メモリ１０に記憶された測域センサ１の測定値の中から、架線４を示す測定値の塊を判定する。その方法は、角度分解能θmin毎に得られる測域センサデータのｎ番目のデータが、上記観測範囲内であるとき、ｎ＋１番目のデータもｎ番目のデータと距離が近接していれば、一つの架線の塊とする。この処理を繰り返し、架線の塊を検出する。検出された架線４を示す測定値の塊は、第１メモリ１０に記憶される。
【００３５】
ここで、得られた架線４を示す測定値の塊から、架線高さ基準点Ｂを求めるのであるが、その際、この測定値が距離方向に関して非常に暴れることが問題となる。この問題について、以下簡単に説明する。
【００３６】
測域センサ１は、細かな角度分解能θminで放射状にレーザを飛ばし、物体に跳ね返ってきた際のレーザの位相差を利用して距離（測域センサ１の光源と反射面との距離）ｄを測定し、極座標形式で出力されるものである。
【００３７】
図４は、架線４の真値と架線高さ基準点Ｂとの関係を示す模式図であり、該図中の破線は測域センサ１のレーザを表している。図４に示すように、架線４の真値の塊をＡ１〜Ａ３とする。このとき、中間の真値Ａ２が、架線高さ基準点Ｂと略同位置にあるものとする。
【００３８】
図５は、実際の測域センサ１による架線４を示す測定値の挙動を表す模式図であり、該図中の破線は測域センサ１のレーザを表している。図５に示すように、架線４を示す測定値の塊は、上述の真値の塊から外れ、例えば測定値Ｃ１〜Ｃ３のようになったり、測定値Ｄ１〜Ｄ３のようになったりする。すなわち、実際の測域センサ１による架線４の測定値は、距離方向に暴れてしまう。
【００３９】
そのため、角度及び距離で表される測定値を、偏位ｘ及び高さｙのデータに変換し、高さデータを得る場合、最も高さｙが低いデータすなわち最下点を、求めるべき架線高さ基準点Ｂとする単純な方法を用いてしまうと、最下点となる点の角度がスキャンごとに変わるため、架線高さ基準点Ｂは、高さ方向だけでなく偏位方向にも非常に不安定となってしまう。
【００４０】
図６は、最下点が暴れてしまう状態を示す模式図である。図６に示すように、測域センサ１でのスキャン度に、最下点は、測定値Ｃ２や測定値Ｄ２として誤認されるのみならず、測定値Ｃ１や測定値Ｃ３に誤認されることもあり得る。すなわち、測域センサ１でスキャンする度に最下点となる角度が変わってしまう（暴れてしまう）。
【００４１】
上記問題を解消するために、ステップＳ３では、架線重心点算出部１２によって、ステップＳ２で第１メモリ１０に記憶された架線４を示す測定値の塊から、架線重心点Ｅの角度θE及び距離ｄEを算出する。すなわち、架線重心算出部１２において、測定値の角度θ及び距離ｄをそれぞれ平均化し、架線重心点Ｅ（角度θE及び距離ｄE）を求める。架線重心点Ｅは第１メモリ１０に記憶される。
【００４２】
図７は、架線重心点Ｅを説明する模式図である。例えば、図７に示すように、測定値がＣ１〜Ｃ３である場合、架線重心点はＥ（Ｃ）となり、測定値がＤ１〜Ｄ３である場合、架線重心点はＥ（Ｄ）となる。このように、架線重心点Ｅを求めるようにすれば、角度の暴れを抑えられ、距離方向の暴れについても平均化することで軽減できる。なお、距離の誤差は３点とも独立して発生するため、例えば測定値がＣ１，Ｄ２，Ｄ３等の組み合わせとなる場合も考えられる。この場合でも、架線重心点の角度は、必ず３点の測定値の角度のうち中央の測定値の角度となる。すなわち、すべての組み合わせにおいて、架線重心点の角度は、必ず３点の測定値の角度のうち中央の測定値の角度となる。
【００４３】
つまり、上述のように単純な方法を用いてしまうと、最下点はいずれの点が選ばれることになるかが不確定であるが、ステップＳ３のように、架線重心点Ｅを求めるようにすれば、例えば上述のように３点を測定する場合、常に３点の角度のうち中央の測定値の角度（測定値Ｃ２，Ｄ２）が選ばれることになる。
【００４４】
また、単純な方法を用いたとすると、真値から大きく離れている点（外れ値）が選ばれてしまうこともあり得るが、ステップＳ３のように、重心点を求めるようにすれば、仮に外れ値が発生したとしても、他点との平均化を行うことで、外れ値の影響を低減することができる。
【００４５】
続いて、ステップＳ４では、補正後架線重心点算出部１３は、ステップＳ３で第１メモリ１０に記憶された架線重心点Ｅの角度θE及び距離ｄEを補正し、補正後架線重心点Ｆの角度θF及び距離ｄFを算出する。この補正後架線重心点Ｆとは、図８に示す、測域センサ１の光源１ａと架線４の中心（軸心）Ｏとを結ぶ線分と、架線４の表面との交点になる。補正後架線重心点Ｆは第１メモリ１０に記憶される。
【００４６】
なお、補正後架線重心点Ｆを求めるために、架線重心点Ｅを入力して補正後架線重心点Ｆを出力するような、距離と角度に関するキャリブレーション（機器の校正）を、予め行い、補正係数を求めておく。キャリブレーション方法については後述する。
【００４７】
その後、ステップＳ５では、架線高さ基準点算出部１４において、ステップＳ４で第１メモリ１０に記憶された補正後架線重心点Ｆより、架線の高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを算出する。
【００４８】
図８は、補正後架線重心点Ｆから架線高さ基準点Ｂを算出する手順を説明する模式図である。図８にも示すように、求める架線高さ基準点Ｂの偏位をｘ、高さをｙ、測域センサ１の光源１ａから補正後架線重心点Ｆまでの距離（すなわち、補正後重心点Ｆの距離）をｄF、架線４の半径をｒ、測域センサ１の光源１ａと架線４の中心とを結ぶ線分の角度（すなわち、補正後重心点Ｆの角度）をθFとし、上記（１）（２）式により架線高さ基準点Ｂの偏位ｘ及び高さｙを算出する。
【００４９】
以上が、架線位置測定部２についての説明である。この架線位置測定部２によって、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置及び方法では、１軸走査型の測域センサを用いた簡易的な構成で、架線４の偏位ｘ及び高さｙを求めることができる。
【００５０】
また、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置及び方法では、測域センサ１による架線４の測定値のキャリブレーションを行う。１軸走査型の測域センサ１で高精度に対象物の位置を取得するためには、キャリブレーションが有効である。
【００５１】
すなわち、測定センサ１を用いて測定する対象が架線４であり、その架線４の変動範囲も既知であるので、これらの条件下に限定してキャリブレーションを行うことで、より高精度な架線４の位置測定を可能とする。また、上記ステップＳ４において、架線重心点Ｅから補正後重心点Ｆを求めるために、キャリブレーションを行うものである。
【００５２】
さらに、測定対象物である架線４と同一の材質及び形状のものをキャリブレーションターゲットに使用し、架線４の変動範囲にキャリブレーションターゲットの設置位置を限定することで、高精度に架線４の位置を取得するためのキャリブレーションとなる。
【００５３】
なお、言うまでもなく、キャリブレーションについては、実際に測域センサ１により架線４をスキャンし架線高さ基準点Ｂを求める前に、予め行っておく必要がある。
【００５４】
図９は、キャリブレーションを説明する正面図である。また、図１０は、キャリブレーションを説明する側面図である。
【００５５】
図９，１０に示すように、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置は、さらに、キャリブレーションターゲット２４及び設置台２５を備える。
【００５６】
キャリブレーションターゲット２４は、架線４と同一の材質及び形状であり、測定対象物の移動範囲内（架線４の変動範囲内）において、長手方向が測域センサ１のスキャン方向に垂直になるように設置台２５上に設置される。
【００５７】
なお、図９，１０では５本のキャリブレーションターゲット２４を設置したが、より多くのキャリブレーションターゲット２４を設置しても構わない。また、図９，１０では５本のキャリブレーションターゲット２４が正面視左上、右上、中央、右下、及び、左下に配置されているが、測定対象物である架線４の移動範囲を網羅できるような配置であれば、どの位置に配置しても構わない。
【００５８】
上述のように、測域センサ１及びキャリブレーションターゲット２４を配置した上で、測域センサ１によりキャリブレーションターゲット２４をスキャンする。
【００５９】
キャリブレーション部３は、架線位置測定部２へ補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆ（後述）を出力するものであり、ターゲット位置測定部２１、第２メモリ２０、データ数判定部１９、最小二乗法処理部２２、及び、キャリブレーション結果出力部２３を備える。
【００６０】
第２メモリ２０は、各種データを記録する。
【００６１】
ターゲット位置測定部２１は、測域センサ１の１スキャン分のキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を求め、第２メモリ２０に記録する。すなわち、上記ステップＳ１〜Ｓ３のような手順で、キャリブレーションターゲット２４に対する測域センサ１の１スキャン分の測定値（角度θ´及び距離ｄ´）からキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´（角度θE´及び距離ｄE´）を求め、第２メモリ２０に記録する。
【００６２】
すなわち、ターゲット位置測定部２１は、まず、キャリブレーションターゲット２４に対する測域センサ１の１スキャン分の測定値（角度θ´及び距離ｄ´）の中から、キャリブレーションターゲット２４を示す測定値の塊を検出する。具体的には、測定値が集中して複数存在すると、それらを、各キャリブレーションターゲット２４を示す測定値の塊としてそれぞれ検出する。
【００６３】
ターゲット位置測定部２１は、次に、検出された各キャリブレーションターゲット２４を示す測定値の塊ごとに、測定値の角度θ´及び距離ｄ´をそれぞれ平均化する。この平均値は、キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´（角度θE´及び距離ｄE´）とし、第２メモリ２０に記憶される。
【００６４】
データ数判定部１９は、第２メモリ２０に記録されたキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´のデータ数が、必要十分な数（第１所定数以上）か否かを判定する。必要十分な数であれば（第１所定数以上であれば）記録したキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を最小二乗法処理部２２へ出力するよう、第２メモリ２０に指令し、必要十分な数でなければ（第１所定数未満であれば）指令しない。
【００６５】
最小二乗法処理部２２は、角度及び距離に関してそれぞれで最小二乗法を行う。すなわち、まず、角度に関して、第２メモリ２０から入力された角度θE´と、測域センサ１の光源１ａとキャリブレーションターゲット２４の中心とを結ぶ線分と、キャリブレーションターゲット２４の表面との交点の真値Ｆ´（角度θF´及び距離ｄF´）の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する補正係数ｅ，ｆを求める。距離に関しても同様に、距離ｄE´と距離ｄF´との誤差が小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する補正係数ａ，ｂを求める。求めた補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆは、第２メモリ２０に記録される。
【００６６】
キャリブレーション結果出力部２３は、第２メモリ２０に記録された補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆのデータを、補正後架線重心点算出部１３へ出力する。
【００６７】
以下、キャリブレーション部３のキャリブレーションの手順についての概要を説明する。
【００６８】
測域センサ１はある範囲の一面に赤外線レーザをラインスキャンし、角度分解能θmin毎に反射面があればその反射面までの距離ｄを出力する。よって、ある角度θに対する反射面までの距離ｄが測定値として得られる。キャリブレーション部３でキャリブレーションを行うのは、この角度θと距離ｄについてである。
【００６９】
測域センサ１のレーザ光は距離に応じて拡散し、光強度が弱くなることから、補正係数をａ，ｂとすると、ｄ＝ａｄ＋ｂとしてキャリブレーションできる。
【００７０】
角度θについては測域センサの設置角度のずれを校正するものである。θ=θ＋ｆとすることで十分であるが、ここでは距離ｄの校正方法と揃えるため、便宜上、補正係数をｅ，ｆとし、θ＝ｅθ＋ｆとする。
【００７１】
測域センサ１で測定した各キャリブレーションターゲットの測定値が、必要十分な数集まったら、予め実測で求めた測域センサ１の光源１ａから各キャリブレーションターゲットまでの距離データ（真値）を基に、距離ｄと角度θのそれぞれに対し、最小二乗法を使用して補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆを求める。
【００７２】
図１２は、キャリブレーション部３の制御を説明するフローチャートである。以下、キャリブレーション部３の制御について、図１２を用いて具体的に説明する。
【００７３】
まず、ステップＳ１１では、各キャリブレーションターゲット２４について、予め精確に実測しておいた、測域センサ１の光源１ａとキャリブレーションターゲット２４の中心とを結ぶ線分と、キャリブレーションターゲット２４の表面との交点の真値Ｆ´（角度θF´及び距離ｄF´）を、最小二乗法処理部２２に入力する。
【００７４】
ステップＳ１２では、ターゲット位置測定部２１によって、測域センサ１の１スキャン分のキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を第２メモリ２０に記録する。すなわち、上記ステップＳ１〜Ｓ３のような手順で、キャリブレーションターゲット２４に対する測域センサ１スキャン分の測定値（角度θ´及び距離ｄ´）から求めたキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´（角度θE´及び距離ｄE´）を、第２メモリ２０に記録する。
【００７５】
ステップＳ１３では、データ数判定部１９によって、第２メモリ２０に記録されたキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´のデータ数が、必要十分な数（第１所定数以上）か否かを判定する。必要十分な数であれば（第１所定数以上であれば）ステップＳ１４へ、そうでなければ（第１所定数未満であれば）ステップＳ１２へ移行する。すなわち、ステップＳ１３を設けることで、上記ステップＳ１２を繰り返し行い、キャリブレーションに必要十分なデータ数を集め、第２メモリ２０に記録する。
【００７６】
ステップＳ１４では、第２メモリ２０に記録したキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を最小二乗法処理部２２へ出力する。
【００７７】
ステップＳ１５では、最小二乗法処理部２２において、角度及び距離に関してそれぞれで最小二乗法を行う。すなわち、まず、角度に関して、第２メモリ２０から入力された角度θE´と予め入力された真値Ｆ´の角度θF´との誤差が小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する補正係数ｅ，ｆを求める。距離に関しても同様に、第２メモリ２０から入力された真値Ｆ´の距離ｄE´と予め入力された距離ｄF´との誤差が小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する補正係数ａ，ｂを求める。求めた補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆは、第２メモリ２０に記録される。
【００７８】
ステップＳ１６では、上記で得られた距離に関する補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆを第２メモリ２０に記録し、キャリブレーションを終了する。キャリブレーションを終了した後は、第２メモリ２０に記録された補正係数ａ，ｂ，ｅ，ｆのデータを、キャリブレーション結果出力部２３によって、補正後架線重心点算出部１３へ出力する。
【００７９】
これによって、上記ステップＳ４において、補正後架線重心点算出部１３により、架線重心点Ｅから補正後架線重心点Ｆを求めることができる。
【００８０】
本発明の実施例１に係る架線位置測定装置及び方法では、上述のようにキャリブレーションを行うことで、１軸走査型の測域センサを用いた簡易的な構成で、より高精度に架線４の偏位ｘ、高さｙを求めることができる。
【００８１】
以上、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置及び方法について説明したが、換言すれば、
本発明の実施例１に係る架線位置測定装置は、車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定され、該架線をスキャンすることができる、測域センサと、前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定部と、前記架線位置測定部へ前記補正係数を出力する、キャリブレーション部とを備える、架線位置測定装置であって、前記架線位置測定部は、前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出する、架線の塊検出部と、前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとする、架線重心点算出部と、前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求める、補正後架線重心点算出部と、下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める、架線高さ基準点算出部とを備える、架線位置測定装置である。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【００８２】
また、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置は、前記キャリブレーション部が、前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とする、ターゲット位置測定部と、前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を、第１所定数以上メモリに記録したと判定すると、該キャリブレーションターゲット重心点のデータが該メモリから最小二乗法処理部へ出力されるように指令する、データ数判定部と、前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求める、前記最小二乗法処理部と、前記補正係数のデータを、前記補正後架線重心点算出部へ出力する、キャリブレーション結果出力部とを備えるものである。
【００８３】
さらに、本発明の実施例１に係る架線位置測定方法としては、車両の屋根上に鉛直上向きに設置され、予め架線が変動し得る範囲が観測範囲として設定される、測域センサによって、該架線をスキャンし、前記スキャンによる前記架線の測定値を角度θ及び距離ｄとして取得し、該角度θ及び該距離ｄから、補正係数を用いて、前記架線の鉛直方向最下点の偏位ｘ及び高さｙを算出する、架線位置測定方法であって、前記観測範囲内に複数存在する前記測定値を、一つの前記架線を示す測定値の塊として検出し、前記塊に含まれる前記測定値の前記角度θ及び前記距離ｄをそれぞれ平均化することで、架線重心点の角度θE及び距離ｄEとし、前記補正係数に基づき、前記架線重心点の前記角度θE及び前記距離ｄEを補正することで、前記測域センサの光源と前記架線の中心とを結ぶ線分と、該架線の表面との交点である、補正後架線重心点の、角度θF及び距離ｄFを求め、下記式を用いて、前記補正後架線重心点の前記角度θF及び前記距離ｄFより、前記架線の鉛直方向最下点の前記偏位ｘ及び前記高さｙを求める、架線位置測定方法である。
ｘ＝（ｄF＋ｒ）ｃｏｓθF
ｙ＝（ｄF＋ｒ）ｓｉｎθF−ｒ
ｘ：前記架線の鉛直方向最下点の偏位
ｙ：前記架線の鉛直方向最下点の高さ
ｒ：前記架線の半径
【００８４】
そして、本発明の実施例１に係る架線位置測定方法は、前記架線と同一の材質及び形状のキャリブレーションターゲットに対する前記測域センサのスキャンによる測定値を、角度θ´及び距離ｄ´として取得し、該測定値の中で集中して複数存在する測定値を、前記キャリブレーションターゲットを示す測定値の塊として検出し、該塊に含まれる測定値の該角度θ´及び該距離ｄ´をそれぞれ平均化することで、キャリブレーションターゲット重心点の角度θE´及び距離ｄE´とし、第１所定数以上の前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数を基に、前記角度θE´と、予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度θF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、角度に関する前記補正係数を求め、前記距離ｄE´と予め入力された、前記測域センサの光源と前記キャリブレーションターゲットの中心とを結ぶ線分と、前記キャリブレーションターゲットの表面との交点の真値の角度ｄF´との誤差が、小さくなるように、最小二乗法を行い、距離に関する前記補正係数を求めるものである。
【００８５】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る架線位置測定装置は、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置のうち、キャリブレーションの手順を一部変更したものである。以下、本発明の実施例１に係る架線位置測定装置と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については極力説明を省略する。
【００８６】
図１３は、キャリブレーションを説明する正面図である。また、図１４は、キャリブレーションを説明する側面図である。
【００８７】
図１３，１４に示すように、本発明の実施例２に係る架線位置測定装置は、キャリブレーションターゲット２４及び設置台２５に加え、回転台２６を備える。
【００８８】
回転台２６は、鉛直平面上において回転自在であり、測域センサ１が光軸（光源１ａ）を中心として、全キャリブレーションターゲット２４をスキャン可能に回転するように、設置されている。
【００８９】
また、各キャリブレーションターゲット２４は、互いに測域センサ１のスキャン方向に対し被らないように、水平方向に対し所定の傾斜角を有するような直線状に並び、設置台２５に設置される。
【００９０】
上述のように、測域センサ１及びキャリブレーションターゲット２４を配置した上で、測域センサ１により全キャリブレーションターゲット２４をスキャンする。
【００９１】
図１５は、キャリブレーション部３の制御を説明するフローチャートである。以下、キャリブレーション部３の制御について、図１５を用いて具体的に説明する。
【００９２】
ステップＳ２１、Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６については、実施例１におけるステップＳ１１、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６と同様であるため、以下では、ステップＳ２３‐１，Ｓ２３‐２についてのみ説明する。
【００９３】
ステップＳ２３‐１では、データ数判定部１９により、ステップＳ２３において第２メモリ２０に記憶されたキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´のデータ数が必要十分な数でない（第１所定数未満である）と判定した場合、再度データ数判定部１９により、回転台２６の現在の角度（どの角度でもよい）について、第２メモリ２０に記憶されたキャリブレーションターゲット重心点Ｅ´のデータ数が必要十分なデータ数（第２所定数以上）か否かを判定する。必要十分な数であれば（第２所定数以上であれば）ステップＳ２３‐２へ、そうでなければ（第２所定数未満であれば）ステップＳ２２へ移行する。
【００９４】
ステップＳ２３‐２では、回転台２６を所定の微小角分回転させ、該回転を静止させてから、ステップＳ２２に移行する。
【００９５】
すなわち、ステップＳ２３，Ｓ２３‐１，Ｓ２３‐２を設けることで、回転台２６の所定の微小角毎に上記ステップＳ２２を繰り返し行い、回転台２６の所定範囲の角度において、キャリブレーションに必要十分な数の、キャリブレーションターゲット２４の測定値（角度θ´及び距離ｄ´）のデータを集め、第２メモリ２０に記録する。
【００９６】
このようにすることで、本発明の実施例２に係る架線位置測定装置では、光軸（光源１ａ）中心に測域センサ１を回転させるため、各キャリブレーションターゲット２４の真値データは変わらないが、測域センサ１のレーザが各キャリブレーションターゲットに当たる角度θが変わる。
【００９７】
よって、測域センサ１のレーザが様々な角度で架線４に当たることを考慮したキャリブレーションを簡易的に行うことができ、さらに高精度に架線４の偏位ｘ、高さｙを求めることができる。
【００９８】
以上、本発明の実施例２に係る架線位置測定装置及び方法について説明したが、換言すれば、
本発明の実施例２に係る架線位置測定装置は、複数の前記キャリブレーションターゲットが設置される設置台と、前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、設置することができる、回転台とを備え、前記回転台に前記測域センサを設置し、前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、前記データ数判定部により、前記メモリに記録された前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満であると判定した場合、前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数が記録されているか否かを判定し、第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める、架線位置測定装置である。
【００９９】
また、本発明の実施例２に係る架線位置測定方法は、複数の前記キャリブレーションターゲットを設置台に設置し、前記測域センサを、光軸を中心として、複数の前記キャリブレーションターゲットをスキャン可能に回転するように、回転台に設置し、前記回転台の所定角度毎に前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンするものとし、前記キャリブレーションターゲット重心点のデータ数が前記第１所定数未満である場合、前記回転台のある角度について第２所定数以上のデータ数であれば、前記回転台を前記所定角度回転させた上で、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求め、前記回転台のある角度について前記第２所定数未満のデータ数であれば、前記回転台を回転させずに、前記測域センサにより前記キャリブレーションターゲットをスキャンし、前記ターゲット位置測定部によって、前記キャリブレーションターゲット重心点Ｅ´を再度求める、架線位置測定方法である。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、架線位置測定装置及び方法として好適である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  測域センサ
１ａ  光源
２  架線位置測定部
３  キャリブレーション部
４  架線
５  車両の屋根上
１０  第１メモリ
１１  架線の塊検出部
１２  架線重心点算出部
１３  補正後架線重心点算出部
１４  架線高さ基準点算出部
１９  データ数判定部
２０  第２メモリ
２１  ターゲット位置測定部
２２  最小二乗法処理部
２３  キャリブレーション結果出力部
２４  キャリブレーションターゲット
２５  設置台
２６  回転台
【図１】
0006368933.tif 000002
【図２】
0006368933.tif 000003
【図３】
0006368933.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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