(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転圧車両の角速度を検出する角速度センサと、転圧車両の速度を検出する車速センサと、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと前記車速センサの車速出力データを演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成する制御装置と、前記座標データに基づいて転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置と、を備えた地盤の締固め管理装置において、
座標データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の位置座標と、前記制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差に基づき座標誤差データを生成する座標誤差データ生成手段と、
前記座標誤差データを記憶する座標誤差データ記憶手段と、
施工転圧走行時において、前記座標誤差データ記憶手段で記憶した座標誤差データに基づいて、前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成する補正座標データ生成手段と、
からなる座標補正手段を備え、前記補正座標データに基づいて前記表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することを特徴とする地盤の締固め管理装置。
【請求項２】
前記座標誤差データ生成手段において、前記座標誤差データを、転圧車両の前進時における座標誤差データと後進時における座標誤差データに分けて生成し、
前記座標誤差データ記憶手段において、前記前進時における座標誤差データと後進時における座標誤差データを分けて記憶させ、
前記補正座標データ生成手段において、転圧車両の前進時には前記座標誤差データ記憶手段に記憶させた前進時における座標誤差データに基づいて、また、転圧車両の後進時には前記座標誤差データ記憶手段に記憶させた後進時における座標誤差データに基づいて、それぞれ前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成する、
構成としたことを特徴とする請求項１に記載の地盤の締固め管理装置。
【請求項３】
前記座標誤差データ生成手段において生成される座標誤差データを、Ｘ座標については、前記テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の移動距離当たりのＸ座標方向の誤差データとし、Ｙ座標については、転圧車両の実際のＹ座標方向の移動距離当たりの前記テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の誤差データとする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地盤の締固め管理装置。
【請求項４】
角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶する角度誤差データ記憶手段と、
施工転圧走行時において、前記角度誤差データ記憶手段で記憶した角度誤差データに基づいて、前記角度出力データを補正して補正角度データを生成する補正角度データ生成手段と、
からなる角度補正手段をさらに備え、
施工転圧走行時において、前記制御装置により前記座標データを生成するにあたり、前記角度出力データの代わりに前記補正角度データを前記車速出力データと演算させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の地盤の締固め管理装置。
【請求項５】
転圧車両の角速度を検出する角速度センサと、転圧車両の速度を検出する車速センサと、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと前記車速センサの車速出力データを演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成する制御装置と、前記座標データに基づいて転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置と、を備えた地盤の締固め管理装置において、
角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶する角度誤差データ記憶手段と、
施工転圧走行時において、前記角度誤差データ記憶手段で記憶した角度誤差データに基づいて、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成する補正角度データ生成手段と、
からなる角度補正手段を備えることを特徴とする地盤の締固め管理装置。
【請求項６】
前記角速度センサは光ファイバジャイロからなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の地盤の締固め管理装置。
【請求項７】
角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと車速センサの車速出力データを制御装置により演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成し、該座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することにより地盤の締固め管理を行う地盤の締固め管理方法において、
座標データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の位置座標と、前記制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差に基づき座標誤差データを生成して記憶媒体に記憶させ、
施工転圧走行時に、前記記憶媒体に記憶させた座標誤差データに基づいて、前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成し、
当該補正座標データに基づいて前記表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することを特徴とする地盤の締固め管理方法。
【請求項８】
角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶媒体に記憶させ、
施工転圧走行時に、前記記憶媒体に記憶させた角度誤差データに基づいて、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成し、前記制御装置において前記角度出力データの代わりに前記補正角度データを前記車速出力データと演算させることをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の地盤の締固め管理方法。
【請求項９】
角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと車速センサの車速出力データを制御装置により演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成し、該座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することにより地盤の締固め管理を行う地盤の締固め管理方法において、
角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶媒体に記憶させ、
施工転圧走行時に、前記記憶媒体に記憶させた角度誤差データに基づいて、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成することを特徴とする地盤の締固め管理方法。
【請求項１０】
前記角速度センサとして光ファイバジャイロを使用することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の地盤の締固め管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動ローラ等の転圧車両で地盤を締め固めた際の地盤の締固め状況を管理する地盤の締固め管理装置及び締固め管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、振動ローラ等の転圧車両によって地盤を締め固めた際、その地盤の締固め状況を管理する方法としては、例えば、転圧車両の所定回数の転圧走行が終わった後、作業員が現場密度測定（砂置換法、ＲＩ密度計による計測等）を行って、地盤が規定の密度（締固め度）に達したか否かを確認するというものであり、地盤が規定の締固め度に達していない場合には、再びその部位を転圧車両で締め固めるというものであった。しかし、この方法では作業員が測定箇所を地盤からスポット的に選び出すことになり、つまり点の管理となり、施工地盤全体を管理したことにはならない。また、この手作業的な管理方法は、多大な労力と時間を要することにもなるので、締固め施工を遅延させる原因にもなっている。
【０００３】
そこで近年では、転圧車両の転圧回数をもって地盤の締固め状況を管理する締固め管理装置が開発されている。これは、転圧車両を何回往復させたら規定の締固め度に達するかというデータを地盤材料（土、砂利、アスファルト、砕石等）ごとに予め計測しておき、この計測した相関データに基づいて施工しようとする地盤での転圧回数を決定することにより、間接的ながら地盤の締固め度を面的に管理するという考えに基づくものである。締固め管理装置は、転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置を備えており、具体的にはこの走行軌跡の表示データをもって地盤の締固め度の管理が行われる。したがって、表示装置には転圧車両の正確な走行軌跡を表示させる必要がある。つまり、転圧車両の現在位置を正確に検出する位置検出手段が必要となり、その一例としてＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を利用した締固め管理装置が実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＧＰＳを利用した締固め管理装置は、位置精度の点に関しては優れているものの、非常に高価な装置になるとう問題を有している。また、高速道路やダムの建設など、施工現場が山間や谷間である場合には、衛星からの電波が遮断されて受信不能となりやすく、地理的条件の制約を受けるといった問題もある。
【０００５】
一方、以上の問題に鑑み、ＧＰＳの代わりにジャイロを利用する締固め管理装置が提案されている。つまり、車両にジャイロ（角速度センサ）を搭載し、このジャイロで検出された角速度を積分して得られる角度値とそのときの車速値とを演算して転圧車両の位置を求めるというものであり、ジャイロはＧＰＳに比べると格段に廉価となることから、経済的な締固め管理装置を構築できるという点や地理的条件の制約を受けないという点において大いに期待されるものである。しかしながら、ジャイロはその精度において信頼性に欠け、前記表示装置における走行軌跡の表示データも、数１０ｍの転圧車両の走行距離に対して数ｍの誤差が生ずるなどの問題もあってデータの把握が困難となり、実際には実用化されていないのが実情である。
【０００６】
本発明は、以上のような問題を解決するために創作されたものであり、経済的であって、転圧車両の走行軌跡の表示データをもって地盤の締固め度の管理を行うという地盤品質の管理システムにおいて、その管理データの信頼性が向上し得る地盤の締固め管理装置及び締固め管理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するため、転圧車両の角速度を検出する角速度センサと、転圧車両の速度を検出する車速センサと、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと前記車速センサの車速出力データを演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成する制御装置と、前記座標データに基づいて転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置と、を備えた地盤の締固め管理装置において、座標データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の位置座標と、前記制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差に基づき座標誤差データを生成する座標誤差データ生成手段と、前記座標誤差データを記憶する座標誤差データ記憶手段と、施工転圧走行時において、前記座標誤差データ記憶手段で記憶した座標誤差データに基づいて、前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成する補正座標データ生成手段と、からなる座標補正手段を備え、前記補正座標データに基づいて前記表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することを特徴とする地盤の締固め管理装置を構成した。
【０００８】
また、前記座標誤差データ生成手段において、前記座標誤差データを、転圧車両の前進時における座標誤差データと後進時における座標誤差データに分けて生成し、前記座標誤差データ記憶手段において、前記前進時における座標誤差データと後進時における座標誤差データを分けて記憶させ、前記補正座標データ生成手段において、転圧車両の前進時には前記座標誤差データ記憶手段に記憶させた前進時における座標誤差データに基づいて、また、転圧車両の後進時には前記座標誤差データ記憶手段に記憶させた後進時における座標誤差データに基づいて、それぞれ前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成する構成とした。
【０００９】
さらに、前記座標誤差データ生成手段において生成される座標誤差データを、Ｘ座標については、前記テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の移動距離当たりのＸ座標方向の誤差データとし、Ｙ座標については、転圧車両の実際のＹ座標方向の移動距離当たりの前記テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の誤差データとするようにした。
【００１０】
次いで、転圧車両の角速度を検出する角速度センサと、転圧車両の速度を検出する車速センサと、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと前記車速センサの車速出力データを演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成する制御装置と、前記座標データに基づいて転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置と、を備えた地盤の締固め管理装置において、角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶する角度誤差データ記憶手段と、施工転圧走行時において、前記角度誤差データ記憶手段で記憶した角度誤差データに基づいて、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成する補正角度データ生成手段と、からなる角度補正手段を備えることを特徴とする地盤の締固め管理装置を構成した。
また、前記角速度センサは光ファイバジャイロからなる地盤の締固め管理装置を構成した。
【００１１】
また、角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと車速センサの車速出力データを制御装置により演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成し、該座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することにより地盤の締固め管理を行う地盤の締固め管理方法において、座標データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の位置座標と、前記制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差に基づき座標誤差データを生成して記憶媒体に記憶させ、施工転圧走行時に、前記記憶媒体に記憶させた座標誤差データに基づいて、前記制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成し、当該補正座標データに基づいて前記表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することを特徴とする地盤の締固め管理方法とした。
【００１２】
次いで、角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データと車速センサの車速出力データを制御装置により演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データを生成し、該座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示することにより地盤の締固め管理を行う地盤の締固め管理方法において、角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶媒体に記憶させ、施工転圧走行時に、前記記憶媒体に記憶させた角度誤差データに基づいて、前記角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成することを特徴とする地盤の締固め管理方法とした。
また、前記角速度センサとして光ファイバジャイロを使用する地盤の締固め管理方法を構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図９を参照して説明する。図１は本発明に係る締固め管理装置の構成を示すブロック図、図２は座標データ（Ｘ，Ｙ）の生成の説明図、図３は表示装置における画面を想定した走行軌跡の説明図、図４は座標補正手段の作用を説明するフロー図であり、図４（ａ）は座標誤差データ生成手段及び座標誤差データ記憶手段の作用を説明するフロー図、図４（ｂ）は補正座標データ生成手段の作用を説明するフロー図、図５は角度補正手段の作用を説明するフロー図、図６は施工エリアを示す上面図である。また、図７〜図９はディスプレイ装置における転圧車両の走行軌跡を示すデータ図であり、図７は本発明に係る座標補正手段、角度補正手段を共に用いなかった場合、図８は座標補正手段のみ用いた場合、図９は座標補正手段、角度補正手段を共に用いた場合のデータを示す。
【００１４】
図１において締固め管理装置１は、転圧車両の角速度ωを検出する角速度センサ２と、転圧車両の速度を検出する車速センサ３と、角速度センサ２で検出された角速度ωを積分して得られる角度（以降、これを角度出力データθという）と車速センサ３の車速出力データｖを演算し、転圧車両の位置を示すＸ座標及びＹ座標からなる座標データ（Ｘ，Ｙ）を生成する制御装置４と、この座標データ（Ｘ，Ｙ）に基づいて転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置５と、を備える。
【００１５】
角速度センサ２の例としてはジャイロ等であり、本形態では光ファイバジャイロを使用し、転圧車両の運転席回り等に配設している。光ファイバジャイロは、▲１▼スイッチを入れてから計測が可能となるまでの立ち上がり時間が短い、▲２▼可動部分を持たないため長寿命である、▲３▼小型・軽量である、という利点の他に▲４▼振動や衝撃に強い、という利点も有することから転圧車両が振動ローラである場合に、装着する角速度センサとして好適である。また、本形態で使用する光ファイバジャイロはマイコンを内蔵しており、車両の角速度ωと共に、式（１）に示すように、この角速度ωを積分して得られる角度出力データθも出力できるようになっており、本形態では角度出力データθを制御装置４に入力している。
θ＝∫ωｄｔ                                  …式（１）
（ｔ：サンプリング時間）
無論、光ファイバジャイロから制御装置４に角速度ωを入力して、制御装置４内にて前記式（１）の積分処理を行わせるようにしても良い。
一方、車速センサ３としては車輪にゴムローラを圧接し、ゴムローラの回転軸の回転数をロータリエンコーダにより検出して車速を算定する態様としてある。
【００１６】
制御装置４は内部のＣＰＵやメモリ、付属回路などを塵埃や振動から保護するために防塵・防振対策を施したケースに入れられて、運転席回りに配設される。制御装置４が角度出力データθと車速センサ３から出力される車速出力データｖから座標データ（Ｘ，Ｙ）を生成する原理について図２も参照しながら説明すると、サンプリング周期毎（本形態ではサンプリング周波数を５Ｈｚとしている）における転圧車両の任意の位置を示す座標データを（Ｘn ，Ｙn ）とした場合、座標データ（Ｘn ，Ｙn ）は前回サンプリング時に確定した座標データ（Ｘn-1 ，Ｙn-1 ）を基に下記の式（２），（３），（４）で求めることができる。
Ｘn ＝Ｘn-1 ＋ｄｌ・ｃｏｓｄθ                …式（２）
Ｙn ＝Ｙn-1 ＋ｄｌ・ｓｉｎｄθ                …式（３）
ｌ＝∫ｖｄｔ                                …式（４）
（ｔ：サンプリング時間）
無論、本発明においてＹ座標とは車両の進行方向に関する座標を指し、Ｘ座標はこのＹ座標に直交する座標であり、角度出力データθは車両の進行方向とＸ座標方向との交差角度を示すものである。
【００１７】
次に、転圧車両の走行軌跡を表示する表示装置５とは、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等のディスプレイ装置の他、用紙に記録するプリンタ等も意味する。本形態では、転圧車両の運転席のインパネ上に防振対策を施した小型のディスプレイ装置を配設するとともに、後記する管理事務所にもディスプレイ装置（ＣＲＴ）及びプリンタを配設してある。制御装置４と表示装置５はインタフェイス回路６を介して接続しているが、このインタフェイス回路６は制御装置４側又は表示装置５側に内蔵させるようにしても良い。
【００１８】
なお、本形態の締固め管理装置１は、転圧車両が振動ローラである場合において、地盤の締固めを走行軌跡に基づいて管理する他に、転圧輪（ローラ）側に加速度センサ７を取り付け、この加速度センサ７から検出されるローラの上下方向の加速度波形の乱れをもって地盤の締固め度の管理ができる構成となっている。すなわち、地盤の締固めが進むにつれてローラの加速度波形の乱れが大きくなるという特性に基づいて行われる管理手法である。この加速度波形の乱れ（地盤の締固め度）は波形処理プロセッサ８を介して前記表示装置５に、例えば締固め度の小さい地盤は黄色、中程度の地盤は赤色、締固め度の大きい地盤は青色、というようにカラーグラフィック表示させることができる。当該表示は、走行軌跡に重ねて表示させても良いし、切換えスイッチを設けて走行軌跡と別に表示させるようにしても良い。
【００１９】
さて、締固め管理装置１は、転圧車両の実際の位置座標と、座標データ収集走行時に制御装置４により生成される、すなわち前記式（２）〜（４）で求められる座標データ（Ｘ，Ｙ）（この座標データ収集走行時に生成される座標データをテスト座標データというものとする）との間に生ずる誤差に基づき座標誤差データ９（図３参照）を生成する座標誤差データ生成手段１０と、座標誤差データ９を記憶する座標誤差データ記憶手段１１と、座標誤差データ記憶手段１１で記憶した座標誤差データ９に基づいて、制御装置４により生成される座標データ（Ｘ，Ｙ）を補正して後に詳述する補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）を生成する補正座標データ生成手段１２と、からなる座標補正手段２１を備えており、補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）に基づいて表示装置５に転圧車両の走行軌跡を表示することを特徴としている。
【００２０】
座標誤差データ生成手段１０における座標誤差データ９の生成は、施工しようとする地盤（施工エリア）での転圧走行（これを施工転圧走行というものとする）の前に行われる座標データに関する収集を目的とする転圧走行（これを座標データ収集走行というものとする）時において行われる。座標データ収集走行は、例えば、地盤に予め定めた２点間（図６に示す地点ｒ，ｓ）に白線等を直線的に付し、この白線に沿って転圧車両を正確に走行させるものであり、この走行時に制御装置４により生成されるテスト座標データ（Ｘ，Ｙ）を照らし見ることで、転圧車両の実際の位置座標に対する誤差を求めることができる。
【００２１】
この誤差は地盤が車両に与える影響として、地盤の違い（土質や含水量等による）により異なった値となる傾向にあり、或る地盤で施工に入るときにはその地盤ごとに座標データ収集走行を行うことが望ましい。同一の地盤で長期間にわたって施工する場合には、作業効率の観点から初日だけ座標データ収集走行を行うようにしても良い。
【００２２】
また、前記誤差は、転圧車両の前進時と後進時とにおいてその程度が異なる傾向にある。これは、車両の進行方向に対する従動輪、駆動輪の位置が逆となることや前後方向における車両の重量バランスの問題などに起因するものであり、特に転圧車両が振動ローラである場合には、転圧輪（ローラ）に内蔵した振動機構により発生する振動も一要因となって、その傾向はさらに強くなる。そこで、本形態では、座標誤差データ生成手段１０において、座標誤差データ９を、転圧車両の前進時における座標誤差データ９と後進時における座標誤差データ９に分けて生成するようにしている。なお、前進時、後進時の座標誤差データ９の生成の切換えを、本形態ではロータリエンコーダの回転方向の正逆を読み取ることにより行っているが、車両の前後進レバー等に連動させる構成としても良い。
【００２３】
座標誤差データ９の一例を図３を基に説明する。図３は表示装置５における画面を想定したものであり、前記した２地点ｒ，ｓ間に付した白線に沿って転圧車両を前後進させたときに、制御装置４により生成されるテスト座標データ（Ｘ，Ｙ）をそのまま出力して走行軌跡（実線部）として表示させた場合を示す（つまり、仮にテスト座標データ（Ｘ，Ｙ）に誤差が含まれていない場合には点線Ｇにて示されるような正しい走行軌跡が表示されることになる）。
【００２４】
地点ｒ，ｓ間において転圧車両をＮ回往復させた場合において、地点ｒを前進スタート位置としてそのときに出力（表示）されるテスト座標データを（Ｘ0 ，Ｙ0 ）とし、地点ｓにて前進から後進に切り換わったときにサンプリングされて出力表示されるテスト座標データを（Ｘ1 ，Ｙ1 ），（Ｘ3 ，Ｙ3 ），……，（Ｘ2N-1，Ｙ2N-1）とし、地点ｒにて後進から前進に切り換えたときにサンプリングされて出力表示されるテスト座標データを（Ｘ2 ，Ｙ2 ），（Ｘ4 ，Ｙ4 ），……，（Ｘ2N-2，Ｙ2N-2），（Ｘ2N，Ｙ2N）とすると、Ｘ座標については、前進時及び後進時における座標誤差データ９（ΔＸ2N-1，ΔＸ2N）としてそれぞれ下記に示す式（５），（６）により求めている。
ΔＸ2N-1＝（Ｘ2N-1−Ｘ2N-2）／｜Ｙ2N-1−Ｙ2N-2｜    …式（５）
ΔＸ2N＝（Ｘ2N−Ｘ2N-1）／｜Ｙ2N−Ｙ2N-1｜          …式（６）
【００２５】
また、Ｙ座標については、前進時及び後進時における座標誤差データ９（ΔＹ2N-1，ΔＹ2N）としてそれぞれ式（７），（８）により求める。
ΔＹ2N-1＝±（Ｙ2N-1−Ｙ2N-2）／（ｓ−ｒ）          …式（７）
（但し、符号はＹ2N-1−Ｙ2N-2≧ｓ−ｒのとき＋，Ｙ2N-1−Ｙ2N-2＜ｓ−ｒのとき−）
ΔＹ2N＝±（Ｙ2N-1−Ｙ2N）／（ｓ−ｒ）              …式（８）
（但し、符号はＹ2N-1−Ｙ2N≧ｓ−ｒのとき＋，Ｙ2N-1−Ｙ2N＜ｓ−ｒのとき−）
【００２６】
すなわち、座標誤差データ９として、Ｘ座標については、テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の移動距離当たりのＸ座標方向の誤差データとし、Ｙ座標については、転圧車両の実際のＹ座標方向の移動距離（ｓ−ｒ）当たりのテスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の誤差データとしたものである。座標誤差データ９におけるＸ座標に関して、前記式（５），（６）に示されるように分母を、テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の移動距離とした理由は、前記した式（３）からも判るようにｓｉｎ関数により角度出力データθの影響を受けにくいため、Ｙ座標方向に関する誤差は比較的小さいことによる。したがって、座標誤差データ９を以上のように求めることで、転圧車両の実際の位置と、制御装置４により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差をより忠実にデータ化することが可能となる。
【００２７】
以上により求めた座標誤差データ９（ΔＸ2N-1，ΔＸ2N，ΔＹ2N-1，ΔＹ2N）は、本形態ではそれぞれ図３にも示すようにＮ回往復走行させた場合には積算して、その積算値（図３に示す符号Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ）を制御装置４内のメモリに記憶させている。つまり、座標誤差データ記憶手段１１において、前進時における座標誤差データ９（ΔＸ2N-1，ΔＹ2N-1）と後進時における座標誤差データ９（ΔＸ2N，ΔＹ2N）の各積算値が分けて記憶される。
【００２８】
次に、補正座標データ生成手段１２について説明する。先ず、制御装置４内において、座標誤差データ記憶手段１１により記憶した各積算値Ｈ〜Ｋを下記に示す式（９），（１０），（１１），（１２）のようにそれぞれ転圧車両の往復回数Ｎで除し、それらの値を平均誤差ΔＸｆ，ΔＸｂ，ΔＹｆ，ΔＹｂとする。
【００２９】
【数１】
0004210012.tif 000002
【００３０】
そして、施工転圧走行において車両を前進させると、前進時における座標誤差データ９に基づき、すなわち平均誤差ΔＸｆ，ΔＹｆを基にして、制御装置４内において、この前進時に随時前記式（２）〜（４）でサンプリング周期毎に求められる座標データ（Ｘn ，Ｙn ）の補正が行われる。Ｘ座標、Ｙ座標に関するそれぞれの補正式を式（１３），（１４）に示す。
Ｘn(new)＝Ｘn −Ｙn ・ΔＸｆ                    …式（１３）
Ｙn(new)＝Ｙn （１−ΔＹｆ）                    …式（１４）
これにより前進時における補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）が生成されることになり、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）を座標データ（Ｘn ，Ｙn ）に置き換えて表示装置５に入力する。
【００３１】
また、車両を後進させると、後進時における座標誤差データ９に基づき、すなわち平均誤差ΔＸｂ，ΔＹｂを基にして、座標データ（Ｘn ，Ｙn ）の補正が行われる。その補正式を式（１５），（１６）に示す。
Ｘn(new)＝Ｘn −Ｙn ・ΔＸｂ                    …式（１５）
Ｙn(new)＝Ｙn （１−ΔＹｂ）                    …式（１６）
これにより後進時における補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）が生成されることになり、前進時の場合と同様、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）を座標データ（Ｘn ，Ｙn ）に置き換えて表示装置５に入力する。
【００３２】
このように、補正座標データ生成手段１２において、前進時に制御装置４で生成される座標データ（Ｘn ，Ｙn ）は前進時における座標誤差データ９に基づいて、後進時に制御装置４で生成される座標データ（Ｘn ，Ｙn ）は後進時における座標誤差データ９に基づいて補正させることで、生成される補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）の信頼性が増すことになる。
【００３３】
なお、以上の座標誤差データ生成手段１０，座標誤差データ記憶手段１１，補正座標データ生成手段１２は全て制御装置４内のＣＰＵ又はメモリ等にて構成しているが、無論、別途に設けたコントローラで構成させても良い。
【００３４】
次に、図１に示すように、締固め管理装置１は、転圧車両の実際の角度と、角度データ収集走行時に角速度センサ２で検出された角速度ωを積分して得られる角度出力データθ（この角度データ収集走行時に得られる角度出力データをテスト角度出力データというものとする）との間に生ずる誤差を角度誤差データ１４（図５参照）として記憶する角度誤差データ記憶手段１５と、角度誤差データ記憶手段１５で記憶した角度誤差データ１４に基づいて、角速度センサ２で検出された角速度ωを積分して得られる角度出力データθを補正して後に詳述する補正角度データθn(new)を生成する補正角度データ生成手段１６と、からなる角度補正手段３１を備える。
【００３５】
角度誤差データに関するデータ収集を目的とする角度データ収集走行は、例えば、前記したように白線等に沿って転圧車両を正確にＹ座標方向に直進走行させるものであり、このとき本来であれば出力されるテスト角度出力データθの値は０となるはずであるから、実際に出力されたテスト角度出力データθの値そのものを角度誤差データ１４（Δθ）として求めることができる。本形態ではサンプリング周期毎に（周波数５Ｈｚ）角度誤差データ１４（Δθ）を積算し、その積算値（図５に示す符号Ｌ）を角度誤差データ記憶手段１５により制御装置４内のメモリに記憶させる。そして、下記に示す式（１７）のようにサンプリング回数ｎで除した値を平均誤差αとしている。
【００３６】
【数２】
0004210012.tif 000003
【００３７】
施工転圧走行においては、角度誤差データ１４に基づき、すなわち平均誤差αを基にして、制御装置４内において随時角度出力データθn の補正が行われる。その補正式を式（１８）に示す。
θn(new)＝θn −α                              …式（１８）
これにより補正角度データθn(new)が生成されることになり、この補正角度データθn(new)を角度出力データθn とする。つまり、前記式（２），（３）において、角度出力データθの代わりに補正角度データθn(new)が代入されて座標データ（Ｘn ，Ｙn ）の生成が行われる。
【００３８】
次に、図４〜図６を中心にその他の図面も参照しながら、座標補正手段２１と角度補正手段３１を併用した場合の締固め管理装置１の作用について説明する。先ず、図４（ａ）を基に座標補正手段２１における座標誤差データ９の生成について説明する。座標誤差データ９は、施工エリア（図６）に近接した地盤等において転圧車両を座標データ収集走行として走行させる間に生成される。転圧車両の運転席回りに配設した表示装置５には、例えば座標誤差データ９の生成開始・終了を指示するためのスイッチを取り付けておき、オペレータがこのスイッチを開始側に切り換えて、前記したように地盤（地点ｒ，ｓ間）に直線的に付した白線に沿って転圧車両を往復走行させることにより、座標誤差データ９の生成を開始させるようにする。座標誤差データ９は平均誤差として求められるものであるから、往復回数が多い程、より正確なデータを得ることができる。
【００３９】
図３にて示したように転圧車両をＮ回往復させるものとすると、車両の前進時においては、式（５），（７）に基づき、前進時における座標誤差データ９（ΔＸ2N-1，ΔＹ2N-1）が生成・積算され、積算値Ｈ，Ｊとして制御装置４内のメモリに記憶される。また、後進時においては、式（６），（８）に基づき、後進時における座標誤差データ９（ΔＸ2N，ΔＹ2N）が生成・積算され、積算値Ｉ，Ｋとして制御装置４内のメモリに記憶される。Ｎ回の往復走行を終えたら、オペレータは前記スイッチを終了側に切り換えて座標データ収集走行を終了させる。
【００４０】
次いで、施工エリアでの転圧作業（施工転圧走行）に入る。図４（ｂ）を基に説明すると、制御装置４内においては、式（９），（１１）に基づき座標誤差データ９の平均誤差ΔＸｆ，ΔＹｆが算出されている。施工エリアの第１レーンの転圧開始位置から転圧車両を前進させると、式（２）〜（４）に基づいて、この前進時において角速度センサ２で検出された角速度を積分して得られる角度出力データθと車速センサ３で検出された車速出力データｖから座標データ（Ｘn ，Ｙn ）が生成される。そして、この座標データ（Ｘn ，Ｙn ）はサンプリング周期毎に平均誤差ΔＸｆ，ΔＹｆに基づいて補正され、式（１３），（１４）により補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）が生成される。そして、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）を座標データ（Ｘn ，Ｙn ）に置き換えて表示装置５に入力する。表示装置５には、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）に基づいた前進走行の軌跡が表示される。
【００４１】
なお、本形態ではこの施工エリアにおける第１レーンの前進走行を角度補正手段３１における角度データ収集走行としている。したがって、この場合、角度補正手段３１における施工転圧走行とは第１レーンの後進走行以降を指す。また、この場合、第１レーンの前進走行（角度データ収集走行）は転圧車両を正確に直進走行させる必要があるため、例えば第１レーンの転圧開始位置ｒ′と折り返し位置ｓ′との間に白線等を付しておくと良い。この第１レーンの前進走行において、角速度センサ２から得られる角度出力データθはサンプリングされ、角度誤差データ１４としてその積算値Ｌがメモリに記憶されていき、折り返し位置ｓ′において車両が前進から後進に切り換わった時点で、積算値Ｌに基づいて式（１７) に示すように平均誤差αが算出される。そして、この第１レーンの後進走行以降において角速度センサ２から出力される角度出力データθが平均誤差αに基づいてサンプリング周期毎に補正され、式（１８）に示したように補正角度データθn(new)が生成される。そして、式（２），（３）において、角度出力データθの代わりにこの補正角度データθn(new)が代入されて座標データ（Ｘn ，Ｙn ）の生成が行われる。
【００４２】
したがって、第１レーンの後進走行以降における座標補正手段２１のプロセスは、この角度補正済みの座標データ（Ｘn ，Ｙn ）を基にして行われることとなる。制御装置４内においては、前記式（１０），（１２）に基づき座標誤差データ９の平均誤差ΔＸｂ，ΔＹｂが算出されており、座標データ（Ｘn ，Ｙn ）はこの平均誤差ΔＸｂ，ΔＹｂに基づいて補正され、前記式（１５），（１６）により補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）が生成される。そして、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）を座標データ（Ｘn ，Ｙn ）に置き換えて表示装置５に入力する。表示装置５には、この補正座標データ（Ｘn(new)，Ｙn(new)）に基づいた後進走行の軌跡が表示される。
【００４３】
以上のようにして１レーン目における１往復の走行が終了したら、引き続き同レーンを往復するか、或いは図６に点線で示すように車両のレーンチェンジを行い、２レーン目の転圧を行うこととなる。
【００４４】
図７〜図９は本出願人が試験を行った際の試験データであり、図７は座標補正手段２１、角度補正手段３１を共に用いなかった場合、図８は座標補正手段２１のみ用いた場合、図９は座標補正手段２１、角度補正手段３１を共に用いた場合を示す。転圧車両は振動ローラ（ローラ幅：２ｍ）とした。また、２５ｍ長のレーンを２ｍ間隔で１〜５レーンとし、走行態様は、１レーン目での１往復を終えたら２レーン目に移動させるというように１往復毎に隣接するレーンにチェンジさせるようにし、それぞれのレーンにおいて計６往復させた。
【００４５】
本来であれば走行軌跡はレーンごとに重なって表示されるところ、図７から明らかなように座標補正手段２１、角度補正手段３１を用いない場合には、走行軌跡がＸ座標方向にちらばって表示されることが判る。これに対して、座標補正手段２１を用いた場合には、図８に示されるように実際の車両の走行軌跡と近似して、各レーンごとに纏まった走行軌跡が表示されるようになる。これにより、所定のエリアが正確に転圧されたか否かが一目瞭然となり、「転圧車両の走行軌跡の表示データをもって地盤の締固め度の管理を行う」という地盤品質の管理システムにおいて、管理データの信頼性が向上することになる。
【００４６】
但し、図８においては角度補正が行われていないことから、走行軌跡がＹ座標に対して傾斜して表示されている。しかし、角度補正手段３１を併用すれば、走行軌跡は図９のようにＹ座標に沿って表示されるようになり、前記管理システムにおいての管理データの信頼性がさらに向上することになる。
【００４７】
なお、前記管理システムにおいては、走行軌跡に関するデータを日々の施工状況の管理として記録保管しておく。その態様は、図１に示すようにＩＣカード等をインタフェイス回路６に直接接続して記録させたり、インタフェイス回路６に接続した送信機によりデータを無線で送信し、施工エリア付近に設けた管理事務所内の受信機で受信してコンピュータに記録する、等である。また、コンピュータにはディスプレイ装置やプリンタも接続してあるので、例えば管理事務所内のディスプレイ装置にリアルタイムで転圧車両の走行軌跡を表示させることもできる。
【００４８】
以上、本発明に係る地盤の締固め管理装置及び締固め管理方法について、好適な実施形態を説明した。説明では有人の転圧車両としたが、本発明はラジコン等により操作される無人の転圧車両にも適用することもできる。その他、本発明の構成手段は説明した内容に限られることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更が可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る地盤の締固め管理装置及び締固め管理方法によれば、以下のような効果を奏する。
（１）座標誤差データ生成手段と、座標誤差データ記憶手段と、補正座標データ生成手段と、からなる座標補正手段を備え、補正座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示させる締固め管理装置とすることにより、或いは、座標データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の位置座標と、制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差に基づき座標誤差データを生成して記憶媒体（メモリ等）に記憶させ、施工転圧走行時に、記憶媒体に記憶させた座標誤差データに基づいて、制御装置により生成される座標データを補正して補正座標データを生成し、この補正座標データに基づいて表示装置に転圧車両の走行軌跡を表示させる締固め管理方法とすることにより、実際の転圧車両の走行軌跡に近似した軌跡データを得ることができ、地盤品質の管理システムにおける管理データの信頼性が向上することになる。また、転圧車両の運転席回りに表示装置を配設し、リアルタイムで走行軌跡を表示させた場合には、オペレータはこの走行軌跡を見て車両の現在位置を正確に把握することができるようになる。さらに、従来のＧＰＳを利用した締固め管理装置に比べて経済的な装置を構築できる。
（２）座標誤差データを車両の前進時と後進時に分けて生成して記憶し、補正座標データ生成手段において、前進時に制御装置で生成される座標データは前進時における座標誤差データに基づいて、後進時に制御装置で生成される座標データは後進時における座標誤差データに基づいて補正させることにより、生成される補正座標データの信頼性が増すことになる。
（３）座標誤差データとして、Ｘ座標については、テスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の移動距離当たりのＸ座標方向の誤差データとし、Ｙ座標については、転圧車両の実際のＹ座標方向の移動距離当たりのテスト座標データにおける転圧車両のＹ座標方向の誤差データとすることにより、転圧車両の実際の位置と、制御装置により生成されるテスト座標データとの間に生ずる誤差をより忠実にデータ化することができる。
（４）角度誤差データ記憶手段と、補正角度データ生成手段と、からなる角度補正手段を備える締固め管理装置とすることにより、或いは、角度データ収集走行として転圧車両を走行させて、転圧車両の実際の角度と、角速度センサで検出された角速度を積分して得られるテスト角度出力データとの間に生ずる誤差を角度誤差データとして記憶媒体（メモリ等）に記憶させ、施工転圧走行時に、記憶媒体に記憶させた角度誤差データに基づいて、角速度センサで検出された角速度を積分して得られる角度出力データを補正して補正角度データを生成する締固め管理方法とすることにより、実際の転圧車両の走行と同様に、Ｙ座標方向に沿わせて走行軌跡を表示装置に表示することができるため、地盤品質の管理システムにおける管理データの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る締固め管理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】座標データ（Ｘ，Ｙ）の生成の説明図である。
【図３】表示装置における画面を想定した走行軌跡の説明図である。
【図４】座標補正手段の作用を説明するフロー図であり、図４（ａ）は座標誤差データ生成手段及び座標誤差データ記憶手段の作用を説明するフロー図、図４（ｂ）は補正座標データ生成手段の作用を説明するフロー図である。
【図５】角度補正手段の作用を説明するフロー図である。
【図６】施工エリアを示す上面図である。
【図７】ディスプレイ装置における転圧車両の走行軌跡を示すデータ図であり、本発明に係る座標補正手段、角度補正手段を共に用いなかった場合を示す。
【図８】ディスプレイ装置における転圧車両の走行軌跡を示すデータ図であり、座標補正手段のみ用いた場合を示す。
【図９】ディスプレイ装置における転圧車両の走行軌跡を示すデータ図であり、座標補正手段、角度補正手段を共に用いた場合を示す。
【符号の説明】
１    締固め管理装置
２    角速度センサ
３    車速センサ
４    制御装置
５    表示装置
９    座標誤差データ
１０    座標誤差データ生成手段
１１    座標誤差データ記憶手段
１２    補正座標データ生成手段
１４    角度誤差データ
１５    角度誤差データ記憶手段
１６    補正角度データ生成手段
２１    座標補正手段
３１    角度補正手段
【図１】
0004210012.tif 000004
【図２】
0004210012.tif 000005
【図３】
0004210012.tif 000006
【図４】
0004210012.tif 000007
【図５】
0004210012.tif 000008
【図６】
0004210012.tif 000009
【図７】
0004210012.tif 000010
【図８】
0004210012.tif 000011
【図９】
0004210012.tif 000012