(57)【要約】  距離および温度のセンシング・ユニットが、舗装用車両上で使用される。ユニットは、第１の直径の第１の組のレンジ・センサと、第２の直径の第２の組のレンジ・センサとを有する。ユニットは、複数のセンサによって測定されたレンジに基づいて道路表面までの重み付き平均距離を算出する。ユニットはまた、温度棒上に温度センサを有する。棒は、舗装車両が移動している間、棒が道路表面のような障害物に衝突した場合、折れ曲がるのを防ぐ可撓接続部によってユニットに取り付けられる。
2010525321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンジ・センシング装置から表面までの距離を割り出すためのレンジ・センシング装置であって、
第１の大きさを有する第１の超音波レンジ・センサと、
前記第１の大きさとは別の第２の大きさを有する第２の超音波レンジ・センサと、
前記第１および第２の超音波レンジ・センサにより測定されたレンジに少なくとも部分的に基づいて前記距離を算出するように構成されているコントローラとを
備えるレンジ・センシング装置。
【請求項２】
筐体と、
前記筐体に取り付けられている可撓接続部と、
第１の端部で前記可撓接続部に取り付けられている棒と、
前記棒の第２の端部で前記棒に取り付けられている温度検出器とを
さらに備え、
前記コントローラが温度情報を前記温度センサから受け取るようにさらに構成されている、
請求項１に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項３】
前記レンジ・センシング装置に結合されている温度センサを
さらに備える、請求項１に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項４】
前記第１の大きさを有する第３の超音波レンジ・センサと、
前記第２の大きさを有する第４の超音波レンジ・センサとを
さらに備え、
前記コントローラが前記第１、第２、第３および第４の超音波レンジ・センサにより測定されたレンジに少なくとも部分的に基づいて前記距離を算出するようにさらに構成されている、
請求項１に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項５】
前記第１および第３の超音波レンジ・センサが、前記第２および第４の超音波レンジ・センサの前記直径より小さい直径ならびに前記周波数より高い周波数を有する、請求項４に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項６】
第２および第４の超音波レンジ・センサは、前記レンジ・センシング装置の表面上に、前記第１および第３の超音波レンジ・センサの外側に配置されている請求項５に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項７】
前記第１の超音波レンジ・センサの前記大きさは第１の直径であり、前記第２の超音波レンジ・センサの前記大きさは、第２の直径である、請求項１に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項８】
レンジ・センシング装置から表面までの距離を割り出すためのレンジ・センシング装置であって、
第１の大きさおよび第１の周波数を有する第１の対の超音波レンジ・センサと、
前記第１の大きさとは別の第２の大きさおよび前記第１の周波数とは別の第２の周波数を有する第２の対の超音波レンジ・センサと、
前記第１および第２の対の超音波レンジ・センサにより測定されたレンジに少なくとも部分的に基づいて前記距離を算出するように構成されているコントローラとを
備えるレンジ・センシング装置。
【請求項９】
筐体と、
前記筐体に取り付けられている可撓接続部と、
第１の端部で前記可撓接続部に取り付けられている棒と、
前記棒の第２の端部で前記棒に取り付けられている温度検出器とを
さらに備え、
前記コントローラが、温度情報を前記温度センサから受け取るようにさらに構成されている、
請求項８に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項１０】
前記レンジ・センシング装置に結合されている温度センサを
さらに備える、請求項８に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項１１】
前記第２の対の超音波レンジ・センサが、前記第１の対の超音波レンジ・センサの前記直径より小さい直径と、前記周波数より高い周波数とを有する、請求項８に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項１２】
前記第１の対の超音波レンジ・センサが、前記レンジ・センシング装置の表面上に、前記第２の対の超音波レンジ・センサの外側に配置されている、請求項１１に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項１３】
前記第１の対の超音波レンジ・センサの前記大きさが第１の直径であり、前記第２の対の超音波レンジ・センサの前記大きさが第２の直径である、請求項８に記載のレンジ・センシング装置。
【請求項１４】
レンジ・センシング装置から表面までの距離を割り出す方法であって、
前記レンジ・センシング装置から前記表面までの第１の組の距離を、第１の大きさを有する第１の組のセンサにより測定することと、
前記レンジ・センシング装置から前記表面までの第２の組の距離を、前記第１の大きさとは別の第２の大きさを有する第２の組のセンサにより測定することと、
前記レンジ・センシング装置から前記表面までの算出距離を、前記測定された第１および第２の組の距離に少なくとも部分的に基づいて算出することとを
含む方法。
【請求項１５】
前記第１および第２の組のセンサのそれぞれが、１つのセンサを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１および第２の組のセンサのそれぞれが、２つのセンサを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定された第１の組の距離を第１の重みにより重み付けすることと、
前記測定された第２の組の距離を第２の重みにより重み付けすることと、
前記重み付き測定距離に少なくとも部分的に基づいて前記算出距離を算出することとを
さらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面の温度を測定することと、
前記測定温度に少なくとも部分的に基づいて前記測定距離を重み付けすることとを
さらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記重み付き測定距離に少なくとも部分的に基づいて前記算出距離を算出することが、前記第１および第２の組の測定距離の重み付き平均を算出することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記レンジ・センシング装置は、超音波レンジ・センサであり、前記第１および第２の大きさは、第１および第２の直径である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
道路表面の温度を測定するための装置であって、
筐体と、
前記筐体に取り付けられている可撓接続部と、
前記可撓接続部に結合されている温度センサとを
備える装置。
【請求項２２】
前記温度センサが、第１の端部で前記可撓接続部に結合され、第２の端部で前記温度センサに結合されている棒によって、前記可撓接続部に結合されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
温度情報を前記温度センサから受け取るように構成されているコントローラを
さらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記筐体に取り付けられ、前記温度棒の一部分を固定するように構成されているキャッチを
さらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記筐体に取り付けられ、前記可撓接続部の一部分を固定するように構成されているキャッチを
さらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
第１の大きさを有する第１の超音波レンジ・センサと、
前記第１の大きさとは別の第２の大きさを有する第２の超音波レンジ・センサと、
前記第１および第２の超音波レンジ・センサにより測定されたレンジに少なくとも部分的に基づいて前記距離を算出するように構成されているコントローラとを
さらに備える、請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、レンジ・センシングに関し、より詳細には、道路の仕上げ用途における超音波のレンジ・センシングおよび温度センシングに関する。アスファルト材料およびコンクリート材料を使用する工事（例えば、道路仕上げ、舗装など）では、表面（例えば、道路）までの距離をセンシングするための様々なシステムおよび方法が使用されている。
【背景技術】
【０００２】
接触システムおよび非接触システムが使用されている。接触システムは、それらが損傷し易く、破損し易いということに悩まされる。従来の非接触システムは、精度が不十分である。これらのシステムは、一般に、工事車両またはセンシング・ユニットから道路表面までの距離を測定するために、超音波センサなど、レンジ・センサを用いる。システムによっては、複数の均質センサが、センシング・ユニットから表面までの距離を測定するために使用される。これらの測定距離は、センシング機構と表面との間の近似距離を割り出すために平均化される。
【０００３】
場合によっては、これらのセンシング・ユニットまたは工事車両は、温度センシングのためのいくつかの装置を含む。通常使用される温度センサの一例が、道路表面に向かって延びるセンシング装置のＵ形金属アタッチメントである。アタッチメントは、道路表面における温度を測定するために使用される。
【０００４】
従来のレンジ・センシング装置は、工事車両ならびに／もしくはセンサおよびセンシング・ユニットが道路表面に近づきすぎている場合、または道路表面から離れすぎている場合があるので、しばしば、不正確な測定および／または一貫性のないセンシングをもたらすことがある。すなわち、センサは、それらの最適な性能レンジ内に無い場合がある。したがって、レンジ・センシングのための改良されたシステムおよび方法が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一般に、レンジおよび温度センシングのための方法および装置を提供する。レンジ・センシング装置から表面までの距離を割り出すためのレンジ・センシング装置が、第１の大きさ（例えば、直径）を有する少なくとも１つの超音波レンジ・センサと、第２の大きさ（例えば、直径）を有する少なくとも１つの超音波レンジ・センサとを備える。レンジ・センシング装置はまた、レンジ・センサによって測定された距離に少なくとも部分的に基づいて表面までの距離を算出するように構成されているコントローラを備える。少なくとも１つの実施形態においては、コントローラは、表面までの所定の距離に基づいて測定距離を重み付けすることによって、ならびに第１および第２の組の測定距離の重み付き平均を算出することによって、算出距離を算出する。
【０００６】
本発明の１つの実施形態においては、レンジ・センシング装置が、筐体と、筐体に取り付けられている可撓接続部と、可撓接続部に取り付けられている棒と、棒に取り付けられている温度センサとを備える。この実施形態においては、コントローラは、温度情報を温度センサから受け取るように構成されている。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態によるセンシング・ユニットの底面側斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態によるセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による代替のセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による代替のセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態によるコントローラのハイレベル・ブロック図である。
【図５】超音波センシングの方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による舗装システムを示す図である。
【図７】本発明の実施形態による舗装方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、一般に、工事環境における改良されたレンジ・センシングのためのシステムおよび方法を提供する。より詳細には、本発明は、より正確な距離の割出しを提供する。これは、単一のセンシング・ユニット、赤外線温度センシングおよび／または折畳み可能な温度棒における複数の大きさの複数のセンサを使用して達成可能である。
【００１０】
本発明の一実施形態においては、センシング・ユニット上の様々な大きさ（例えば、直径）の複数のセンサが、センシング・ユニットから基準点まで（例えば、レンジ・センサから表面まで）の近似距離を割り出すために使用される。本発明は、センシング機構と、意図される測定点または測定表面との間の距離をより正確に割り出すために、種々の大きさおよび種々の直径のセンサを用いる。このような実施形態においては、これらのセンサは、超音波の放射および受波の手段を通じて、この距離を最も正確に割り出すために使用され、それによって、それぞれのセンサは、割り出された距離に独自の重み付けまたは影響を与える。すなわち、１組のセンサによって測定された距離をより重く見なす（例えば、重み付けする、乗数を割り当てるなど）数学的な算出が実行可能である。これらのセンサは、測定されることになる距離の割出しをより正確にできるようにするために、単一の筐体または構成要素の一部の中に構成される。
【００１１】
本発明の同一および／または代替の実施形態においては、様々な温度センシング装置（例えば、温度センサ）がセンシング・ユニットに含まれる（例えば、そのユニット内に一体化され、かつ／またはそのユニットに結合される）。これらの温度センサは、道路表面までの距離の割出し（例えば、算出）に使用するための基準を構築する。理想的には、温度センサと表面との間の空気温度は知られるべきであり、なぜなら、空気温度の未補償の変動は、レンジ測定の正確性を損なう場合があるからである。温度センサは、空気温度の変動を補償するのに役立つ（例えば、明らかにする、算出する、かつ／または調整するのに役立つ）ことが可能である。空気温度がセンサと表面との間で比較的一定であり、一時的な空気乱流によってのみかく乱される場合、適切な補償係数はより容易に割出し可能であると同時に、本発明のシステムは、温度および状態のより大幅な変動を明らかにすることが可能である。加えておよび／または代替として、１つまたは複数の温度センサが、動作表面の温度を割り出して、適切な作業状態が存在するかどうかを判断するために使用される。
【００１２】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施形態による例示的なセンシング・ユニット１００を示している。図１Ａは、センシング・ユニット１００の底面側斜視図を示しており、図１Ｂは、センシング・ユニット１００の底面斜視図を示している。センシング・ユニット１００は、筐体１０２を備え、それは、センシング・ユニット１００の様々な構成要素および機能を制御するためのコントローラ４００（図１Ａおよび図１Ｂには示されていないが、図４に関して後述される）を包囲している。
【００１３】
センシング・ユニット１００は、１つまたは複数の外側センサ１０４ａおよび１０４ｂを含む。図１Ａおよび図１Ｂの例示的な実施形態においては、センシング・ユニット１００は、センシング・ユニット１００の底表面１０６上に配置された２つの外側センサ１０４ａおよび１０４ｂを有する。実施形態によっては、他の数の外側センサ１０４が使用可能であることが理解可能である。また、１つまたは複数の内側センサ１０８ａおよび１０８ｂが、底表面１０６上に配置される。外側センサ１０４ａおよび１０４ｂと類似して、任意の数の内側センサ１０８が使用可能である。もちろん、１組の内側・内側センサ（例えば、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂの内側に配置されたセンサ）などの、または例えば実質的な円形パターンにもしくは同心円の組にセンサを配置した後続センサ、センサの列、またはセンサの配置が使用可能である。一般には、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂは、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂの外側に（例えば、センシング・ユニット１００の端部または縁部により近づいて）配置される。代替の実施形態においては、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂの外側、および／または外側センサ１０４ａおよび１０４ｂに隣接して配置可能である。図３に関してさらに後述されるように、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、互いから、および／またはセンシング・ユニット１００上の点もしくは部分から、所定の距離を離間可能であり、互いに相関可能である様々な直径および／または様々な大きさであることが可能である。底表面１０６上／内に存在するように示されているが、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、センシング・ユニット１００上の任意の他の適切な位置に（例えば、端部の上に、上面の上に、表面から突出してなど）配置可能である。
【００１４】
センシング・ユニット１００はまた、１つまたは複数の温度センシング・デバイスを含むことが可能である。図１Ａおよび図１Ｂに示されている実施形態においては、温度センシング・デバイスは、底表面１０６から突出した温度棒１１０であることが可能である。温度棒１１０は、その近位端部で、可撓な、またはそうでなければ、可動な、回転可能な、および／もしくは取り外し可能な接続部１１２を介して、センシング・ユニット１００に結合（例えば、取り付け）可能であり、その遠位端部で、温度検出器１１４を含むことが可能である。図１Ｂに示されるように、温度棒１１０の遠位端部の上またはその端部の付近の一部分は、温度棒１１０および／または温度検出器１１４が使用されていない場合、センシング・ユニット１００が輸送されている場合など、１つまたは複数のキャッチ１１６において筐体１０２に固定できることが可能である。温度棒１１０は、加えてまたは代替として、他のキャッチまたは任意の他の適切な固定手段を使用してその長さに沿って、他の場所で筐体１０２に固定可能である。温度センサ１１８などの他の温度センシング手段もまた、含まれることが可能である。
【００１５】
センシング・ユニット１００は、スタンドアロンのユニットであっても、および／または工事システムの一部として含まれ（例えば、図６の舗装用車両６０２に取り付けられ）てもよい。実施形態によっては、センシング・ユニット１００は、温度および／またはレンジの情報などの情報をフィードバックすることができるように、舗装用車両６０２（図６）に結合可能である。このような情報は、（例えば、コントローラ４００の制御回路により）記録可能であるか、１人もしくは複数のユーザに表示可能であるか、あるいはそうでなければ、リアルタイムなおよび／またはメモリ内の情報を１人もしくは複数のユーザに提供するためにカタログ化可能である。すなわち、センシング・ユニット１００は、工事作業中に使用するために、舗装用車両の操作者に温度および／もしくはレンジの情報を記録し、かつ／または送信することが可能である。同様に、センシング・ユニット１００の１つまたは複数の部品（例えば、構成要素）は、距離および／または温度の情報を（例えば、図６の舗装システム６００などのシステムとともに）自動化システムに提供することが可能である。加えて、センシング・ユニット１００は、できる限り最も正確な温度およびレンジの情報を提供するために、取り外し可能、傾斜可能、および／またはそうでなければ、位置決め可能である。
【００１６】
外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、知られている超音波センサであってよい。必要に応じて、高度にコリメートされた光ビーム（例えば、レーザ）センサ、光学センサ、干渉計など、他のタイプのセンサが使用可能である。外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、外部ソースによって、または任意の他の適切な方法によって、センシング・ユニット１００の制御回路（例えば、コントローラ４００）を介して制御可能である。外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、センサから表面および／または対象までのそれぞれの距離を測定するように構成可能である。すなわち、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、センシング・ユニット１００から表面までの距離を測定するために使用される。
【００１７】
温度棒１１０は、可撓接続部１１２を介して、センシング・ユニット１００に固定されても、またはセンシング・ユニット１００に直接固定されている任意の適切な長さの杆状体、成形ワイヤ、実質的なＵ形の棒、支持手段などであってもよい。可撓接続部１１２は、温度棒１１０を筐体１０２に固定するために、しかしまた、温度棒１１０が移動できるようにするために、スプリング、ヒンジ、ピボット、または他の可撓な装置であることが可能である。場合によっては、温度棒１１０は、手動で移動（例えば、ユーザによってキャッチ１１６に固定）可能である。他の場合では、温度棒１１０は、障害物に応答して移動可能である。すなわち、作業の過程では、温度棒１１０および／または温度検出器１１４は、障害物（例えば、道路表面、小石、岩屑など）と接触する場合があり、可撓接続部１１２は、温度棒１１０が従来の硬質な延長温度センサにおいてのように折れ曲がることなく、障害物をかわして移動（例えば、スイングおよび／または屈曲）することを可能にすることができる。実施形態によっては、温度棒１１０は、障害物に衝突した場合、または外部の力によって作用される（例えば、押圧される）場合のように、屈曲し、撓み、かつ／または移動することができるように、それ自体が可撓であってよい。
【００１８】
温度検出器１１４は、温度センサであることが可能である。同様に、温度棒１１０は、温度センサであることが可能であり、かつ／または温度情報を温度検出器１１４から図４のコントローラ４００もしくは上述した他の適切な場所に伝送するようになされていることが可能である。動作中、温度検出器１１４（または、温度検出器１１４が使用されない場合、温度棒１１０）は、表面付近の温度を測定することが可能であり、かつ／またはセンシング・ユニット１００と表面との間の空気の１つもしくは複数の温度を測定することが可能である。
【００１９】
温度センサ１１８は、表面の温度および／または表面に近い温度を測定することのできる、かつ温度情報をセンシング・ユニット１００および／または別の適切な場所に伝送することのできる赤外線センサであることが可能である。温度検出器１１４および温度棒１１０と同様に、温度センサ１１８はまた、センシング・ユニット１００と表面との間の空気の１つまたは複数の温度を測定することが可能である。実施形態によっては、温度センサ１１８は、検出された温度が、所定の温度レンジの外側である場合、アラーム状態をトリガすることが可能である。すなわち、温度センサ１１８（または、同様に、温度棒１１０および／もしくは温度検出器１１４）は、温度情報をコントローラ４００に伝送するように構成可能である。温度情報は、アラート状態（例えば、表面が熱すぎる、センシング・ユニット１００と作業表面との間に温度差があることなど）を（例えば、コントローラ４００によって）示すために使用可能である。温度センサ１１８はまた、任意の他の適切なタイプのセンサであってもよい。
【００２０】
実施形態によっては、温度棒１１０および／または温度検出器１１４を使用して割り出される温度（例えば、センシング・ユニット１００と表面との間の空気の温度）と、温度センサ１１８を使用して割り出される温度（例えば、表面の温度または表面付近の温度）とを組み合わせて使用して、センシング・ユニット１００と表面との間の空気温度の曲線を予測することが可能である。例えば、センシング・ユニット１００および／または図４のコントローラ４００は、温度棒１１０、温度検出器１１４および／または温度センサ１１８を使用して割り出される１つまたは複数の温度を使用して、センシング・ユニット１００と表面との間の実際の空気温度の分布を近似することが可能である。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施形態による代替の例示的なセンシング・ユニット２００を示している。図２Ａは、延長温度棒２１０を有するセンシング・ユニット２００の底面斜視図を示し、図２Ｂは、折畳み温度棒２１０を有するセンシング・ユニット２００の底面斜視図を示している。センシング・ユニット２００は、図１Ａおよび図１Ｂのセンシング・ユニット１００と類似していることが可能であり、したがって、類似の構成要素を含む。簡単に示すために、センシング・ユニット１００と異なるセンシング・ユニット２００のそれらの構成要素のみをさらに詳細に論じる。センシング・ユニット２００のかなり類似した構成要素を、以下、および図２Ａと図２Ｂとにおいて、同一の参照番号で呼ぶ。
【００２２】
図２Ａおよび図２Ｂに示されている実施形態においては、センシング・ユニット２００は、底表面１０６から突出した温度棒２１０を含む。温度棒２１０は、可撓な、またはそうでなければ、可動な、回転可能な、および／もしくは取り外し可能な接続部２１２を介して、センシング・ユニット２００に結合（例えば、取り付け）可能であり、温度検出器２１４を含むことが可能である。図２Ｂに示されるように、温度棒２１０の一部分は、温度棒２１０および／または温度検出器２１４が使用されない場合、センシング・ユニット２００が輸送されている場合など、１つまたは複数のキャッチ２１６において筐体１０２に固定できることが可能である。温度棒２１０は、加えてまたは代替として、他のキャッチまたは任意の他の適切な固定手段を使用してその長さに沿って、他の場所で筐体１０２に固定可能である。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂの例示的な実施形態においては、温度棒２１０は、可撓接続部２１２を介して、センシング・ユニット２００に固定されている任意の適切な長さの杆状体、成形ワイヤ、または実質的にＵ形の棒であってもよい。実施形態によっては、温度棒２１０は、ほぼＵ形構成に形成され、かつＵ形ワイヤの「開口」端部付近に横棒２１８を含む３ｍｍのスチール・ワイヤであることが可能である。温度棒２１０は、温度棒２１０の長さの一部分が、図２Ｂに示されるように、筐体１０２から自由に離れて枢動するように、横棒２１８のところで筐体１０２に固定可能である。もちろん、他の構成および材料も使用可能である。例えば、温度検出器２１４は、センシング・ユニット２００に可動なように固定される複数の温度棒２１０間で固定可能である。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂは、温度棒の例示的な構成を示しているが、任意の適切な温度センシング機構および／または手段も、それらの代わりに使用可能である。
【００２４】
可撓接続部２１２は、温度棒２１０を筐体１０２に固定するために、しかしまた、温度棒２１０が移動できるようにするために、スプリング、ヒンジ、ピボット、または他の可撓な、および／もしくは可動な装置であることが可能である。少なくとも１つの実施形態においては、可撓接続部２１２は、温度棒２１０を固定するために、複数の構成要素を含むことが可能である。例えば、留め金、ピン、棒、または他の固定するための手段は、図２Ａおよび図２Ｂの横棒２１８を底表面１０６に保持するために、しかし、横棒２１８の回転運動を可能にするために使用可能であり、これにより、温度棒２１０および温度検出器２１４は枢動できることが可能になるが、温度棒をセンシング・ユニット２００にしっかりと保持できることが可能になる。場合によっては、温度棒２１０は、手動で移動（例えば、ユーザによってキャッチ２１６に固定して）可能である。他の場合では、温度棒２１０は、障害物に応答して移動可能である。すなわち、作業の過程では、温度棒２１０および／または温度検出器２１４は、障害物（例えば、道路表面、小石、岩屑など）と接触する場合があり、可撓接続部２１２は、温度棒２１０が従来の硬質な延長温度センサにおいてのように折れ曲がることなく、障害物をかわして移動（例えば、スイングおよび／または屈曲）することを可能にすることができる。実施形態によっては、温度棒２１０は、障害物に衝突した場合、または外部の力によって作用される（例えば、押圧される）場合のように、屈曲し、撓み、かつ／または移動することができるように、それ自体が可撓であってよい。
【００２５】
温度検出器２１４は、温度センサであることが可能である。同様に、温度棒２１０は、温度センサであることが可能であり、かつ／または温度情報を温度検出器２１４から図４のコントローラ４００もしくは上述した他の適切な場所に伝送するようになされていることが可能である。動作中、温度検出器２１４（または、温度検出器２１４が使用されない場合、温度棒２１０）は、表面付近の温度を測定することが可能であり、かつ／またはセンシング・ユニット２００と表面との間の空気の１つもしくは複数の温度を測定することが可能である。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態によるセンシング・ユニット１００の側面概略配置図を示している。センサの様々な直径および周波数は、センシング・ユニット１００の動作に使用可能である。図３は、複数のセンサの相互作用を示すために例示の実施形態として示されており、特定の直径の単一の組の外側センサ１０４ａおよび１０４ｂ、または特定の直径の単一の組の内側センサ１０８ａおよび１０８ｂに、本発明を限定することを意味していない。
【００２７】
図３の例示的な実施形態においては、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂは、直径Ａおよび周波数ｆＡを有することが可能である。１つの実施形態においては、直径Ａは、実質的に２５ｍｍであることが可能であり、周波数ｆＡは、約１２０ｋＨｚであることが可能である。同様に、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、直径Ｂおよび周波数ｆＢを有することが可能である。１つの実施形態においては、直径Ｂは、実質的に１６ｍｍであることが可能であり、周波数ｆＢは、約２００ｋＨｚであることが可能である。センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに１０８ａおよび１０８ｂのそれぞれは、心心距離（例えば、約Ｃ）によって分離可能である。実際には、より大きな直径のセンサは、より広い放射コーンを生成し、より小さい直径のセンサは、より狭い放射コーンを生成する。センサ間の距離Ｃは、有利な最小読取り距離Ｌ（後述される）において、すべての放射コーンが極めてわずかに重複するのが好ましい。等しい直径および周波数を有するセンサの対として、ここでは示されているが、それぞれのセンサが、それ自体の独自の直径および／または周波数を有することが可能であることは、理解され得る。概して上述したように、温度棒１１０は、長さＬであることが可能であり、底表面１０６から延在している。
【００２８】
実施形態によっては、コントローラ４００が含まれることが可能であり、典型的には、コンピュータもしくはコンピュータ・システムによって使用されるか、またはそれと接続して使用される任意の構成要素もしくはデバイスであっても、あるいはその構成要素またはデバイスを含んでもよい。このようなコントローラは、図１Ａおよび図１Ｂに関して説明する制御回路であること、センシング・ユニット１００内の別の場所に存在すること、および／または図６に関して後述する舗装用車両６０２と関連付けされること（例えば、その車両と通信すること、および／またはその車両に結合されること）が可能である。
【００２９】
図４は、本発明の実施形態によるコントローラ４００の概略図である。コントローラ４００は、このような動作を定義するコンピュータ・プログラム命令を実行することによって、コントローラ４００の全体的な動作を制御するプロセッサ４０２を含む。コンピュータ・プログラム命令は、ストレージ・デバイス４０４（例えば、磁気ディスク、データベースなど）の中に格納可能であり、コンピュータ・プログラム命令の実行が望ましい場合、メモリ４０６内にロード可能である。したがって、測定距離を重み付けし（方法５００のステップ５０８）、算出距離を割り出す（方法５００のステップ５１０）などの本明細書に述べられている方法ステップを実行するためのアプリケーションは、メモリ４０６および／またはストレージ４０４内に格納されるコンピュータ・プログラム命令によって定義され、コンピュータ・プログラム命令を実行するプロセッサ４０２によって制御される。コントローラ４００はまた、ネットワーク（例えば、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ））を介して他のデバイスと通信するための１つまたは複数のネットワーク・インターフェース４０８を含むことが可能である。これらのデバイスは、他のセンシング・ユニット１００、２００、他のコントローラ４００、または任意の他の関連デバイスであってよい。コントローラ４００はまた、ユーザがコントローラ４００と相互作用することを可能にする入力／出力デバイス４１０（例えば、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、ボタンなど）を含む。コントローラ４００および／またはプロセッサ４０２は、１つまたは複数の中央処理装置、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）・デバイスおよび／またはランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）・デバイスを含むことが可能である。当業者は、実際のコントローラの実装は他の構成要素をさらに含み得ること、および図４のコントローラは、例示を目的として、このようなコントローラの構成要素のうちのいくつかをハイレベルに示しているものであることを理解するであろう。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、プログラムの命令（例えば、コントローラ・ソフトウェア）は、ＲＯＭデバイスからＲＡＭデバイスに、またはＬＡＮアダプタからＲＡＭデバイスになど、メモリ４０６に読み込み可能である。プログラムにおける命令シーケンスの実行により、コントローラ４００は、方法５００および方法７００に関して後述されるものなど、本明細書に説明されている１つまたは複数の方法ステップを行うことが可能になる。代替の実施形態においては、ハードワイヤードの回路または集積回路は、本発明のプロセスを実装するためのソフトウェア命令の代わりに、またはその命令と組み合わせて使用可能である。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアのいずれの特定の組合せに限定されない。メモリ４０６は、コントローラ４００のためのソフトウェアを格納することが可能であり、それは、ソフトウェア・プログラムを実行するようになされていること、およびそれによって、本発明により、および具体的には、詳細に後述される方法により動作することが可能である。しかし、本明細書に説明されている本発明は、広範なプログラミング技術ならびに汎用のハードウェア・サブシステムまたは専用コントローラを使用して、多数の種々のやり方で実装可能であることは、当業者には理解されるであろう。
【００３１】
このようなプログラムは、圧縮された、未コンパイルの、および／または暗号化されたフォーマットで格納可能である。プログラムは、さらに、コントローラがコンピュータの周辺デバイスおよび他の装置／構成要素とインターフェースを取ることを可能にするためのオペレーティング・システム、データベース管理システムおよびデバイス・ドライバなど、一般に有用であり得るプログラム要素を含むことが可能である。適切な汎用プログラム要素は、当業者に知られており、本明細書において詳細に説明する必要はない。
【００３２】
動作中、センシング・ユニット１００、２００は、センシング・ユニット１００、２００から表面Ｓまでの距離を割り出すために使用可能である。図５は、センシング・ユニット１００、２００を使用して、超音波センシングする方法５００の方法ステップを示し、図３と併せて説明されることになる。方法は、ステップ５０２から開始する。
【００３３】
ステップ５０４において、表面までの距離が、センサを使用して測定される。例えば、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂはそれぞれ、図３に示されるように、表面Ｓまでのそれぞれの距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４を測定する。具体的には、センサ１０４ａは距離Ｄ１を測定し、センサ１０８ａは距離Ｄ２を測定し、センサ１０８ｂは距離Ｄ３を測定し、センサ１０４ｂは距離Ｄ４を測定する。
【００３４】
ステップ５０６において、温度が測定される。実施形態によっては、温度が、例えば、温度棒１１０、温度検出器１１４、および／または温度センサ１１８によって測定可能である。このような実施形態においては、温度は、作業表面付近の温度であってよい。加えておよび／または代替として、温度は、複数の場所において（例えば、作業表面で、作業表面とセンシング・ユニット１００との中間で、およびセンシング・ユニット１００でなど）測定可能である。このようにして、温度変動が測定可能である。
【００３５】
ステップ５０８において、測定距離（例えば、Ｄ１〜Ｄ４）は重み付けされる。知られているように、測定デバイス（例えば、センサ）は、特定の状態の下で、多かれ少なかれ正確であることが可能である。本発明の文脈においては、より小さい直径のレンジ・センサは、表面に近づいた場合、より大きな直径のレンジ・センサより正確であることが可能である。同様に、より大きな直径のレンジ・センサは、表面までがより離れた距離では、より小さい直径のレンジ・センサより正確であることが可能である。したがって、特定の距離で、より正確である可能性がより高いセンサに対して、より明らかにすることは好ましいであろう。このようにして、複数のセンサの入力は、入力（例えば、測定距離）が正確であるという可能性を考慮に入れながら、センサから表面までの距離を割り出す際に使用可能である。
【００３６】
実施形態によっては、距離は、センサ（例えば、センサ１０４ａ、１０４ｂ、１０８ａおよび１０８ｂ）から表面Ｓまでの距離に基づいて重み付けされる。これは、ユーザによって入力可能であり、コントローラ４００で知られることが可能であり、かつ／または測定距離に基づいて近似可能である近似の所定距離であることが可能である。すなわち、センサ１０４ａ、１０４ｂ、１０８ａおよび１０８ｂはそれぞれ、表面Ｓまでの距離を測定することが可能であり、近似の所定距離は、これらの当初測定を使用して割出し可能である。
【００３７】
同一または代替の実施形態においては、表面Ｓが、距離Ｌよりも大きい場合（例えば、センシング・ユニット１００が温度棒１１０および／または温度検出器１１４に衝撃を加えることなく、表面Ｓに最接近可能である）、ならびに内側センサ１０８ａおよび１０８ｂの有利な最大センシング距離よりも小さい場合、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ３およびＤ４）は、Ｘという係数によって重み付けされ（例えば、Ｘ（Ｄ３）およびＸ（Ｄ４）、Ｘ（Ｄ３＋Ｄ４）など）、代替の実施形態においては、それぞれの測定距離は、それ自体の重み付き係数を有する（例えば、Ｘ１（Ｄ３）、Ｘ２（Ｄ４）など）。
【００３８】
実際の適用においては、最小センシング距離は、選択されたセンサの機能によって制限され、温度棒１１０の長さＬによっては制限されない可能性がある。すなわち、最小センシング距離は、センサの能力と、関連するエレクトロニクスとによって制限され得る。
【００３９】
本明細書において説明される例においては、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂは、直径Ｂが１６ｍｍおよび周波数ｆＢが２００ｋＨｚ、ならびに最小センシング距離（例えば、許容できるような安定した読取りが達成可能である最小距離）が約２０ｃｍおよび有利な最大センシング距離が約４０ｃｍである。表面Ｓが、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂの有利な最大センシング距離（例えば、約４０ｃｍ）よりさらに離れている場合、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ１およびＤ２）は、Ｙという係数によって重み付けされる（例えば、Ｙ（Ｄ１）およびＹ（Ｄ２）、Ｙ（Ｄ１＋Ｄ２）など）。代替の実施形態においては、それぞれの測定距離は、それ自体の重み付き係数を有する（例えば、Ｙ１（Ｄ１）、Ｙ２（Ｄ２）など）。もちろん、種々のそれぞれの直径ＡおよびＢならびに／または周波数ｆＡおよびｆｂを有する他の内側センサ１０８ａおよび１０８ｂならびに／または外側センサ１０４ａおよび１０４ｂも使用可能である。このような場合、種々の最小センシング距離および有利な最大センシング距離が使用可能である。
【００４０】
例示的な実施形態においては、センシング・ユニット１００が表面から比較的離れている（例えば、約５０ｃｍより大きい）場合、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ１およびＤ２）はそれぞれ、５０％という係数によって重み付けされ、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ３およびＤ４）はそれぞれ、０％という係数によって重み付けされる。同様に、センシング・ユニット１００が表面に比較的近い（例えば、約２５ｃｍ未満の）場合、内側センサ１０８ａおよび１０８ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ３およびＤ４）はそれぞれ、５０％という係数によって重み付けされ、外側センサ１０４ａおよび１０４ｂによって測定された距離（例えば、距離Ｄ１およびＤ２）はそれぞれ、０％という係数によって重み付けされる。センシング・ユニット１００が中間距離（例えば、約２５ｃｍと約５０ｃｍとの間）で位置決めされた場合、それぞれのセンサに対する相対的重みは、表面からの距離により直線的に変化する。もちろん、他の変動勾配および／または変動重みが、表面からの様々な距離に対して使用可能である。
【００４１】
測定距離Ｄ１〜Ｄ４は、測定温度に少なくとも部分的に基づいて重み付け可能である。すなわち、追加の重み付き係数が、センサ１０４ａ、１０４ｂ、１０８ａおよび１０８ｂの領域におけるセンシング・ユニット１００と、表面Ｓとの間の温度の変動を明らかにするために、１つまたは複数の測定距離に適用可能である。それぞれのセンサは、温度の変動によって別々に影響される場合があるので、それぞれのセンサは、それ自体の重み付き係数を有することが可能である。同様に、等しい重み付き係数が、類似のセンサに適用可能である（例えば、センサ１０４ａおよび１０４ｂについては同一の重み付き係数、ならびにセンサ１０８ａおよび１０８ｂについては別の重み付き係数など）。
【００４２】
ステップ５１０において、算出距離が割り出される。実施形態によっては、重み付き平均距離が算出される。重み付き測定距離は、近似の算出距離（ＡＣＤ）を割り出すために平均化可能である。したがって、上述の例においては、
【数１】
2010525321.tif 000003
【００４３】
重み付き係数ＸおよびＹは、同一であってよいこと、任意の値であってよいこと（例えば、０、０．５、１、２など）、ならびに／またはあらかじめ定められていてよいこと、および／もしくは継続的に定め直してもよいことは理解される。多かれ少なかれ、センサが使用される場合、種々のおよび／または追加の重み付き係数が使用可能である。同様に、１つまたは複数の測定温度に基づいた重み付き係数はまた、表面までの距離の算出に使用可能である。
【００４４】
ステップ５１０に続いて、方法５００は、制御をステップ５０４に戻すことが可能である。すなわち、新規の距離が、重み付き平均距離（例えば、ＡＣＤ）の算出に使用されることになる１つまたは複数のセンサによって測定可能である。この方法は、工事作業で使用するために、表面までの距離の絶え間ない更新を行うように、リアルタイムで、継続的に繰返し可能である。
【００４５】
ステップ５１２において、方法５００は終了する。
【００４６】
図６は、本発明の実施形態による距離および／または温度センシングのための舗装システム６００の上面概略図を示している。システム６００は、舗装用車両６０２を備える。舗装用車両６０２は、道路の舗装および／もしくは工事で使用するための工事車両であっても、または任意の他のタイプの可動および／もしくは固定式のプラットフォームであってもよい。上述されている１つまたは複数のセンシング・ユニット１００が、舗装用車両６０２に結合可能である。図６はまた、道路の第１のレーン６０４、道路の第２のレーン６０６、およびそれらの間の接合部６０８を示している。動作中、舗装用車両６０２は、超音波距離センシング、温度測定、および／または道路舗装などの関連の工事作業に使用可能である。
【００４７】
例示を目的として、図７は、舗装の方法７００の方法ステップを示している。方法は、ステップ７０２から開始する。
【００４８】
ステップ７０４においては、舗装用車両６０２は、第１の道路の部分（例えば、第１のレーン６０４）を舗装する。実施形態によっては、舗装用車両６０２は、一度に道路のレーンを舗装する。アスファルトを第１のレーン６０４上に敷設する（例えば、舗装する）と、将来的な第２のレーン６０６（例えば、アスファルトで覆われることになる部分）にさらされるアスファルトの接合部６０８は、冷える場合がある。これにより、第２のレーン６０６の第１のレーン６０４との適切な接着が妨げられる可能性がある。
【００４９】
ステップ７０６において、道路表面の温度が測定される。実施形態によっては、温度棒１１０、温度検出器１１４、および／または温度センサ１１８は、第１のレーン６０４上のアスファルトの温度を測定することになる。いずれのこれらまたは他のセンサも、必要に応じて、このような温度を測定するために使用可能である。
【００５０】
ステップ７０８において、舗装作業に対する測定温度の適合性が判定される。道路表面が不適切な温度である場合、ステップ７１０においてアラーム状態がトリガされる。ステップ７１２において、補正動作がとられる。少なくとも１つの実施形態においては、アラーム状態は、適切な方法を使用して、接合部６０８を加熱するように指示（例えば、ステップ７１２の補正動作）を含むことが可能であり、（例えば、入力／出力デバイス４１０を介して）コントローラ４００によってユーザに伝送可能である。補正動作がとられた後、方法は、ステップ７０６に進んで、表面温度を再測定し、かつ／またはステップ７１４に進む。道路表面温度が、適切な温度として測定された場合、方法は、ステップ７１４に制御を渡す。
【００５１】
ステップ７１４において、道路の第２の部分（例えば、第２のレーン６０６）が、舗装用車両６０２によって舗装される。方法は、ステップ７１６で終了する。
【００５２】
上述の説明は、本発明の具体的な実施形態のみを開示し、本発明の範囲内にある上述の開示されている方法および装置の修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。例えば、１組の内側センサおよび１組の外側センサを有するスタンドアロンの装置として主に論じているが、任意の適切な構成における任意の数および／またはタイプのセンサが対応する重み付けおよび／または算出のアルゴリズムにより使用可能であることが理解されよう。同様に、他の構成要素は、明確に論じられていない場合であっても、方法５００および方法７００の機能を行うことが可能である。
【００５３】
上述の発明を実施するための形態は、あらゆる点で、事例的および例示的ではあるが、制限的ではないように理解されるべきであり、本明細書に開示される本発明の範囲は、発明を実施するための形態からではなく、特許法によって許可される全幅により解釈される特許請求の範囲から決められるべきである。本明細書に示され、説明される実施形態は、本発明の原理のほんの一例に過ぎないこと、および様々な修正形態が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者によって実装可能であることを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な他の特徴組合せを実装することが可能であろう。
【図１Ａ】
2010525321.tif 000004
【図１Ｂ】
2010525321.tif 000005
【図２Ａ】
2010525321.tif 000006
【図２Ｂ】
2010525321.tif 000007
【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】
2010525321.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月19日(2010.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態によるセンシング・ユニットの底面側斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態によるセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による代替のセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による代替のセンシング・ユニットの底面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態によるセンシング・ユニットの側面概略配置図である。
【図４】本発明の実施形態によるコントローラのハイレベル・ブロック図である。
【図５】超音波センシングの方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による舗装システムを示す図である。
【図７】本発明の実施形態による舗装方法を示す図である。
【国際調査報告】
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