BRPI0512871B1 - System and method for inspecting railway railway - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO PARA INSPECIONAR VIA DE ESTRADA DE FERRO".

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

Esse pedido de patente é um pedido de patente não provisório reivindicando prioridade para o pedido de patente provisório US s/n 60/584.769, intitulado, "System and Method for Inspecting Railroad Via" por John Nagle e Steven C. Orrell, depositado em 30 de junho de 2004, aqui incorporado a título de referência na sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se geralmente a um sistema e um método para inspecionar via de estrada de ferro e, mais particularmente a um sistema e um método para inspecionar aspectos de uma via de estrada de ferro usando um laser, uma câmara e um processador.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As estradas de ferro são geralmente construídas em uma camada de base de material compactado, triturado. Uma camada de lastro de cascalho repousa no topo dessa camada de pedra. Os dormentes são colocados dentro e sobre essa camada de lastro, e dois trilhos de aço paralelos são anexados aos dormentes com fixadores. A maioria dos dormentes em serviço são feitos de madeira. Vários outros materiais são usados tais como concreto, aço, e material compósito ou reciclado na fabricação de dormentes. Esses dormentes de material alternativo constituem uma percentagem relativamente pequena de todos os dormentes. Os dormentes mantêm o gabarito ou espaçamento lateral dos trilhos. Os dormentes distribuem as cargas do eixo dos trens para a camada de lastro abaixo dos dormentes para o efeito de amortecimento de toda a estrutura de via. Ao longo do tempo, fatores ambientais podem fazer com que os dormentes deteriorem até eles terem que ser substituídos. Anualmente, as estradas de ferro na América do Norte substituem até 2% ou mais de todos os dormentes de madeira. Para administrar as logísticas de substituição de dormente e quantificar a necessidade por novos dormentes, os inspetores de via férrea tentam classificar a condição dos dormentes e o sistema de fixação em uma base regular. Essa classificação é mais freqüentemente feita com uma inspeção visual para i-dentificar os dormentes e fixadores que estão apodrecidos, quebrados, rachados, ou desgastados por uma extensão, que sua via útil está no seu fim. O processo de inspeção visual é bastante consumidor de tempo. Na prática, a inspeção da via é executada por um inspetor andando ao longo da via para inspecionar e registrar as condições do dormente e/ou fixadores, que são espaçados aproximadamente a cada 50,8cm (20 polegadas) ao longo da via. Uma estrada de ferro particular na América do Norte relata que uma equipe de 3 ou 4 homens pode classificar somente cerca de 8,04 a 11,26 km (5 a 7 milhas) de trilha por dia.

Dispositivos para inspecionar o trilho são conhecidos na técnica, e um software para analisar e organizar os dados obtidos com tais dispositivos é conhecido na técnica. Por exemplo, Tielnspect® por ZETA-TECH Associates, Inc. de New Jersey é um sistema de inspeção de dormente computadorizado tendo um dispositivo manual e software. O dispositivo manual é usado por inspetores quando estão andando ao longo da via e inventariando a via, e o software é usado e organiza os dados obtidos com o dispositivo.

Além de classificar os dormentes, outros componentes da via devem ser periodicamente inspecionados por causa de desgaste e deterioração. Isso inclui desgaste na superfície de rodagem do trilho, integridade de escoras e fixadores, aviamento das placas de união, condição do lastro, e gabarito do trilho. Como com a classificação de dormentes, inspecionar esses aspectos de trilho pode também ser consumidor de tempo. São conhecidos na técnica sistemas para inspecionar trilhos. Por exemplo, OmniSurve-yor3D® por Omnicom Engineering do Reino Unido é um sistema para inventariar a infra-estrutura das estradas de ferro. Também, ENSCO, Inc. of Minnesota fornece um Sistema de Medição de Gabarito a Laser para medir o gabarito de trilho usando lasers.

A presente invenção é direcionada a superar, ou pelo menos reduzir os efeitos de, um ou mais dos problemas estabelecidos acima. SUMÁRIO DA INVENÇÃO São descritos um sistema e um método para inspecionar a via da estrada de ferro. 0 sistema descrito inclui lasers, câmeras, e um processador. Os lasers são posicionados adjacentes à via. O laser emite um feixe de luz através da via da estrada de ferro, e a câmera captura as imagens da via da estrada de ferro tendo o feixe de luz emitido nela. O processador formata as imagens de modo que elas podem ser analisadas para determinar vários aspectos mensuráveis da via da estrada de ferro. O sistema descrito pode incluir um receptor GPS ou um dispositivo de distância para determinar dados de localização. Os aspectos mensuráveis que podem ser determinados pelo sistema descrito incluem, mas não são limitados a: o espaçamento entre dormentes, o ângulo de união com respeito ao trilho, fissuras e defeitos na superfície de união, placas de união que faltam, placas de união desviadas, placas de união afundadas, fixadores que faltam, fixadores avariados, fixadores desviados, isoladores desgastados ou avariados, desgaste do trilho, gabarito do trilho, altura do lastro com relação às uniões, dimensiona-mento das pedras de lastro, e uma ruptura ou separação no trilho. O sistema inclui um ou mais algoritmos para determinar esses aspectos mensuráveis da via da estrada de ferro. O sumário já mencionado não é pretendido sumarizar cada modalidade em potencial ou qualquer aspecto da matéria objeto da presente descrição.

BREVE DESCRICÃQ DOS DESENHOS

No sumário já mencionado, modalidades preferidas, e outros aspectos da matéria objeto da presente descrição serão mais bem entendidos com referência a descrição detalhada de modalidades específicas, que segue, quando lida em conjunção com os desenhos em anexo, em que: A figura 1 ilustra esquematicamente uma modalidade do sistema de inspeção descrito. A figura 2 ilustra uma porção de uma modalidade de um sistema para inspecionar via da estrada de ferro de acordo com certos ensinamentos da presente descrição. A figura 3 ilustra uma estrutura exemplar de uma porção de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito.

As figuras 4A-4C ilustram estruturas exemplares de via de estrada de ferro obtidas com o sistema de inspeção descrito para determinar o espaçamento entre os dormentes. A figura 5 ilustra uma estrutura exemplar de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito para determinar o ângulo do dormente com respeito ao trilho.

As figuras 6A-6C ilustram estruturas exemplares de via de estrada de ferro obtidas com o sistema de inspeção descrito para determinar uma ruptura ou separação no trilho.

As figuras 7A-6B ilustram estruturas exemplares de via de estrada de ferro obtidas com o sistema de inspeção descrito para determinar desgaste do trilho. A figura 8 ilustra uma estrutura exemplar de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito para determinar defeitos no dormente, espaçamento do trilho, dimensão dos dormentes, e altura do lastro com relação ao dormente. A figura 9 ilustra uma estrutura exemplar de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito para determinar um cravo levantado. A figura 10 ilustra uma estrutura exemplar de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito para determinar uma placa de união em falta.

As figuras 11 e 12 ilustram compilações tridimensionais de dados de imagem obtidos com o sistema de inspeção descrito.

Embora o sistema de inspeção e métodos associados descritos sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, suas modalidades específicas foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e estão aqui descritas em detalhes. As figuras e descrição escrita não são pretendidas limitar o escopo dos conceitos inventivos descritos de nenhuma maneira. Mais propriamente, as figuras e descrição escritas são fornecidas para ilustrar os conceitos inventivos descritos para alguém versado na técnica como referência à modalidades particulares, como requerido por 35 U.S.C.§112.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência às figuras 1 e 2, é ilustrada uma modalidade de um sistema 30 para inspecionar via de estrada de ferro de acordo com certos ensinamentos da presente descrição. Na figura 1, o sistema de inspeção 30 descrito é esquematicamente ilustrado com relação a uma via de estrada de ferro. Na figura 2, uma porção do sistema de inspeção 30 descrito é ilustrada em uma vista em perspectiva com relação à via de estrada de ferro.

Como mais bem mostrado na figura 1, o sistema de inspeção 30 descrito inclui um gerador de luz tal como um laser 40, um dispositivo para receber luz refletida da área a ser inspecionada tal como uma câmera 50, e um dispositivo de processamento 60. Na implementação mostrada na figura 1, o sistema de inspeção 30 descrito é usado para inventariar o leito da via de uma via de estrada de ferro. Embora o sistema de inspeção descrito e métodos associados sejam descritos para uso em inspeção de via de estrada de ferro, será apreciado com o beneficio da presente descrição que o sistema e o método descritos podem ser usados em outras áreas e indústrias onde as superfícies ou componentes requerem inspeção. Por exemplo, o sistema e o método de inspeção, descritos podem ser usados para inspecionar estradas, vias elétricas, tubulação, ou outras redes ou sistemas. O leito da via inclui dormentes 10, trilhos 12, placas de união 14, cravos 16, e lastro 18. Brevemente, o laser 40 projeta um feixe 42 de luz laser no leito da via. O feixe 42 produz uma linha projetada L, mostrada na figura 2, no leito da via que segue os contornos das superfícies e componentes do leito da via. O receptor de luz, a câmera 50, captura uma imagem da linha L de luz laser 42 projetada no leito da via. A câmera 50 envia a imagem capturada ao dispositivo de processamento 60 para processar e analisa como descrito em mais detalhes abaixo.

Como mais bem mostrado na figura 2, pares de laser 40 e câmeras 50 são posicionados acima de cada um dos trilhos 12 da via. Os lasers 40 e as câmeras 50 podem ser montados sobre uma estrutura rígida 32, que pode ser montada sobre um veiculo de inspeção (não mostrado) ou outro dispositivo se movendo ao longo da via a fim de manter o sistema de inspeção 30 na posição apropriada. Somente uma porção da estrutura 32 é mostrada na figura 2 a título de simplicidade. No entanto, é entendido que outros componentes conhecidos para a estrutura 32 podem ser necessários para montar os lasers 40 e as câmeras 50 em um veiculo de inspeção.

Em geral, o veículo de inspeção pode ser qualquer veículo adequado para viajar ao longo da via da estrada de ferro. Por exemplo, uma prática comum na técnica é equipar um veículo de estrada normal, tal como um caminhão pick-up, com engrenagem "terra-trilho" montada na estrutura do veículo. A engrenagem terra-trilho tipicamente inclui um conjunto de rodas de reserva de estrada de ferro subdimensionada que permite que um veículo de rodovia ande ao longo dos trilhos. Em uma modalidade, então, a estrutura 32 do sistema de inspeção descrito 30 pode ser montada no leito de um caminhão pick-up tendo engrenagem "terra-trilho". Alternativamente, o veículo de inspeção pode ser um equipamento (MoW) para manutenção de via que é especificamente desenhado para operar ao longo da via da estrada de ferro. Além disso, o sistema de inspeção 30 descrito pode ser montado sobre um chassi que é rebocado por um veículo ou pode ser montado sobre uma locomotiva ou vagão de carga.

Como mais bem mostrado na figura 2, os lasers 40 projetam o feixe de luz 42 tendo uma difusão angular predeterminada β. As difusões angulares β dos dois lasers 40 cobrem substancialmente toda a superfície do leito da via. Dessa forma os lasers 40 produzem uma linha projetada L que é substancialmente direta e se estende substancialmente através do leito da via. Cada laser 40 preferivelmente produz um feixe 42 tendo uma difusão angular β de cerca de 60 graus e cobre aproximadamente uma metade do leito da via. Preferivelmente, os lasers 40 projetam o feixe 42 substancialmente perpendicular à superfície da via. Aiternativamente, um laser único podería ser usado que é posicionado tal como para criar a linha projetada L através do leito da via.

Além disso, os lasers 40 são preferivelmente lasers infravermelhos tendo 4 watts de saída ótica e produzindo luz em um comprimento de onda infravermelha de cerca de 810-nm. A saída ótica relativamente alta dos lasers 40 ajuda a reduzir os efeitos de luz ambiente de modo que uma blindagem não é necessária. Um laser adequado para o sistema de inspeção 30 descrito inclui um laser Magnum fabricado por Stocker Yale. Os parâmetros descritos acima para os lasers 40 são preferidos para inspecionar a superfície de uma via de estrada de ferro. Outras implementações do sistema de inspeção 30 descrito podem usar um número alternado de fontes de luz bem como comprimentos de onda, saídas óticas, e difusões angulares diferentes.

Como mais bem mostrado na figura 2, as câmeras 50 são posicionadas adjacentes aos lasers 40. Como mais bem mostrado na figura 1, as câmeras 50 são montadas em um ângulo Θ com respeito ao feixe 42 de luz projetada dos lasers 40. Em uma modalidade, as câmaras são posicionadas em um ângulo Θ de cerca de 60 graus. Conforme o sistema de inspeção 30 descrito é movido ao longo da via, as câmeras 50 capturam uma imagem ou estrutura do leito da via em incrementos pequenos, regulares. Preferivelmente, as câmeras 50 são capazes de uma razão de estrutura substancialmente alta, tal como cerca de 5.405 estruturas por segundo.

Cada imagem ou estrutura parada capturada pelas câmeras 50 é então filtrada e processada para isolar a via de laser L contornada projetada no leito da via. As câmeras 50 são adaptadas com filtros passa-banda 52 que permitem que somente a energia radiante substancialmente no comprimento de onda do infravermelho preferido dos lasers 40 passe. Pelo fato do comprimento de onda dos lasers 40 ser cerca de 810-nm, os filtros passa-banda 52 das câmeras 50 podem eliminar substancialmente toda a luz ambiente de modo que a câmera 50 adquire uma imagem parada substancialmente clara da linha projetada L de luz dos lasers 40.

Cada uma das duas câmeras 50 envia dados de imagem diretamente para dispositivo de processamento ou computador 60 através das vias de transmissão. Preferivelmente, a câmera 50 inclui um processador 54 capaz de converter ou formatar a imagem capturada da linha projetada L em um perfil dimensional que é enviado diretamente ao dispositivo de processamento ou computador 60. A habilidade da câmera 50 para processar ou formatar a imagem capturada dessa forma pode eliminar a necessidade por processadores de coluna dispendiosos ou capturadores de estrutura de alta velocidade. Uma câmera adequada para o sistema de inspeção 30 descrito tendo tais habilidades de processamento inclui um Ranger M50 fabricado por IVP Integrated Vision Products, Inc.

Entre outros componentes comuns, o dispositivo de processamento ou computador 60 inclui um microprocessador, entradas, saídas, e um dispositivo de armazenagem de dados 62. O dispositivo de armazenagem de dados 62 pode incluir uma unidade rígida, um meio de armazenagem não volátil, uma memória volátil, fita ou CD-ROM. O dispositivo de processamento 60 pode adicionalmente incluir uma entrada/mostrador 68 para um inspetor de via admitir e revisar os dados e para operar o sistema de inspeção 30 descrito. O dispositivo de processamento 60 opera com programas de software adequados para armazenar e analisar os vários dados obtidos com o sistema de inspeção 30 descrito. Por exemplo, o dispositivo de processamento 60 pode ter qualquer software de processamento de imagem adequado, tal como Matrox MIL, Common VisionBlox, Labview, eVision, Hal-con, e IVP Ranger. Por exemplo, o dispositivo de processamento 60 pode ter ferramentas de processamento de imagem conhecidas na técnica para analisar dados de imagem das câmeras 50 tais como ferramentas de Região de interesse (ROI), ferramentas de filtragem, ferramentas de bolha, detectores de borda, ferramentas de histograma, e outras.

Para eficazmente processar todos os dados obtidos com o sistema de inspeção 30 descrito, o dispositivo de processamento 60 em uma modalidade preferida inclui um computador tendo um processador veloz, tai como um processador Intel Pentium 4 capaz de operar em 2,8 GHz. Para eficazmente armazenar todos os dados obtidos com o sistema de inspeção 30, o dispositivo de armazenagem 62 preferivelmente inclui duas unidades rígidas de grande capacidade configuradas para uso tanto para mecanismos de leitura/escríta simultaneamente quanto uma unidade, que é também conhecida como um sistema de disposição redundante de discos econômicos (RAID). O processador veloz do dispositivo de processamento 60 e as uni- dades rígidas duplas do dispositivo de armazenagem 62 permitem armazenagem sustentada em tempo real dos dados obtidos com o sistema de inspeção 30 descrito. Em uma modalidade preferida, a energia do sistema de inspeção 30 descrito pode ser fornecida por energia de 110 V CA de um gerador acionado por correia operando diretamente fora do motor do veículo de inspeção.

Com os feixes 42 projetados sobre a superfície irregular da via e visto em um ângulo, a linha projetada L mostrada na figura 2 segue os contornos da superfície e componentes do leito da via. Uma imagem ou estrutura exemplar mostrando a linha projetada L do leito da via é mostrada na figura 3. Os dados de imagem ou estrutura incluem uma pluralidade de coordenadas de pixels dadas X-Y e mostra um contorno do leito da via capturado pelas câmeras 50. Devido à filtragem ou outras técnicas de processamento de imagem conhecidas na técnica, a imagem inclui dois valores de pixel, onde os pixels escuros representam o contorno do leito da via. Todo pixel de dados de uma imagem dada é dada a mesma coordenada Z, que representa a posição particular ao longo do comprimento da via em que os dados de imagem foram capturados. Dessa maneira, uma pluralidade de imagens capturadas produz um escaneamento tridimensional do leito da via em que cada imagem do escaneamento tem coordenadas X-Y mostrando o contorno do leito da via e tem uma coordenada Z representando a posição particular do contorno ao longo do comprimento da via. É entendido que a velocidade em que uma imagem é capturada é limitada pela largura e altura da área escaneada, a distância entre as imagens paradas discretas, a resolução das imagens paradas, a razão de estrutura máxima das câmeras 50, a velocidade do processamento do computador 60, e a velocidade escrita do dispositivo de armazenagem de dados 62. Para uma aplicação na estrada de ferro do sistema de inspeção 30 descrito, um exemplo preferido é o espaçamento entre as imagens ou estruturas capturadas pelas câmeras 50 de cerca de 0,254 cm (0,1 polegada), uma velocidade preferida do veículo de inspeção de cerca de sistema de inspeção 30-mph, uma altura preferida da área escaneada de aproximadamente 25,2 cm {10 polegadas), e uma largura preferida da área escaneada de cerca de 3,048 m (10 pés) além da largura do leito da via. Para satisfazer esses parâmetros preferidos, um sistema de câmera capaz de cerca de 5.405 estruturas por segundo e um sistema de computador capaz de processar e registrar cerca de 8,3 MPS, são preferidos. Cada estrutura ou imagem, tal como mostrado na figura 3, pode requerer cerca de 1.536 bytes de armazenagem. Com uma estrutura capturada em cerca de cada 0,254 cm (0,1 polegada) ao longo do comprimento da via, cerca de 633.600 estruturas seriam capturadas por 1.610km (uma milha) de via e seria requerido 0,973 gigabyte de espaço de armazenagem.

Uma outra modalidade e como mostrado na figura 1, o sistema de inspeção 30 descrito pode adicionalmente incluir um receptor 64 de Sistema de Posição Global (GPS) para obter localizações geográficas do veículo de inspeção quando ele está inspecionando a via da estrada de ferro. O receptor de GPS 64 pode incluir qualquer receptor GPS adequado conhecido na técnica para obter localizações geográficas. Por exemplo, o receptor de GPS 64 pode ser uma unidade independente, comercialmente disponível montada no veículo de inspeção e conectada ao dispositivo de processamento 60 com uma conexão de cabo adequada e interface de entrada/saída. O receptor de GPS 64 pode obter a localização geográfica usando um sistema GPS diferencial ou não diferencial. Técnicas para obter localização e dados de tempo substancialmente acuradas com um receptor de GPS 64 são bem conhecidas na técnica e não são discutidas adicionalmente. As localizações geográficas são enviadas ao dispositivo de processamento 60 e podem ser compiladas com os dados de imagem do leito da via.

Quando os dados de imagem das câmeras 50 são registrados, a localização geográfica da estrutura pode também ser registrada. Eliminando um fluxo contínuo de dados de localização geográfica do receptor de GPS 64 para o computador 60 pode-se isentar o tempo disponível do processador para capturar os dados de imagem com o dispositivo de processamento 60. Por conseguinte, o receptor de GPS 64 preferivelmente alimenta dados para um módulo auxiliar 65. O módulo auxiliar 65 acondiciona esses dados e en- via os dados para o dispositivo de processamento ou computador 60 quando requerido. Além de obter dados de localização geográfica, o receptor de GPS 64 pode obter dados de tempo. Além do mais, os dados de localização e tempo obtidos com o receptor de GPS 64 podem ser usados para determinar outras variáveis, tal como a velocidade do veículo de inspeção, que podem ser usados para vários propósitos descritos aqui. Por conseguinte, o sistema de inspeção 30 descrito pode usar dados do receptor de GPS 64 para disparar as câmeras 50 para capturar uma imagem parada do leito da via em cerca de todo 0,254 cm (0,1 polegada) ao longo do trilho.

Em uma modalidade alternativa e como mostrado na figura 1, o sistema de inspeção 30 descrito pode incluir um dispositivo de distância 66 para obter localizações geográficas do veículo de inspeção quando está inspecionando o trilho. O dispositivo de distância 66 pode ser um codificador que conta revoluções de roda ou revoluções parciais conforme o veículo de inspeção se move ao longo do trilho ou pode ser sensor do odômetro no veículo de inspeção. O dispositivo de distância 66 pode fornecer dados de localização ao dispositivo de processamento 60. Usando o dispositivo de distância 66, o sistema de inspeção 30 descrito pode disparar as câmeras 50 para capturar uma imagem parada do leito da via em cerca de todo 0,254 cm (0,1 polegada) ao longo do trilho.

Em uma outra modalidade, o sistema de inspeção 30 descrito pode capturar imagens paradas do leito da via e ou próximo a razão de estrutura máxima das câmeras 50 sem ser disparado pelo receptor de GPS 64 ou dispositivo de distância 66. Por exemplo, as câmeras 50 e o dispositivo de processamento 60 podem operar em ou próximo à razão de estrutura máxima enquanto o veículo de inspeção viaja ao longo da via. Usando a largura média conhecida de um dormente 10 ou placa de união 14, o sistema de inspeção 30 descrito pode calcular a velocidade do veículo de inspeção. O sistema descrito pode então deletar quaisquer estruturas extras para reduzir dados armazenados de modo que as estruturas retidas teriam um espaçamento aproximado de 0,254 cm (0,1 polegada). É entendido que o espaçamento exato do 0,254 cm (0,1 polegada) pode não ser possível sempre, mas o espaçamento será conhecido e pode ser entre e 0,127cm 0,254cm (0,05" e 0,1"). Nessa modalidade, o mesmo numero de estruturas deve ser descartado entre cada estrutura retida em uma união dada de modo que o espaçamento da estrutura permanece uniforme. Por exemplo, se as placas de união são conhecidas por serem de 20,32cm (8 polegadas) de largura e 244 estruturas são capturadas por uma placa de união específica, então duas estruturas podem ser descartadas entre cada estrutura retida. Se todo o conjunto de estruturas foi numerado de 1 até 244, então as estruturas retidas seriam aquelas numeradas: 1, 4, 7, dormente 10,..., 241, 244. As estruturas retidas 82 teriam um espaçamento calculado de 0,25cm (0,098 de polegada).

Alternativamente, o sistema descrito poderia interpolar entre qualquer das duas estruturas capturadas para criar uma terceira estrutura em qualquer local desejado ao longo da via. Algumas estruturas poderíam então ser descartadas para obter o espaçamento de estrutura exato desejado.

Depois do sistema de inspeção 30 descrito completar um inventário de via da estrada de ferro, é executada uma análise no computador dos dados de imagem. As análises do computador podem ser executadas pelo dispositivo de processamento ou computador 60 localizado no veículo de inspeção. Alternativamente, a análise do computador pode ser executada por um outro sistema de computador tendo software de processamento de imagem conhecido na técnica. A análise do computador busca os dados de imagem e determina ou detecta locais ao longo da via onde ocorrem defeitos ou onde tolerâncias permissíveis da via da estrada de ferro não são mantidas. Para uma implementação particular, a análise do computador pode ser customizada ou mudada. As localizações geográficas de defeitos ou tolerâncias inadmissíveis podem ser fornecidas de modo que reparos apropriados podem ser feitos ou trabalho de manutenção pode ser programado.

Um número de aspectos mensuráveis da via da estrada de ferro pode ser determinado ou detectado dos dados de imagem do leito da via obtidos com o sistema de inspeção descrito e métodos associados. Em e- xemplos que seguem, um número de tais aspectos mensuráveis são discutidos e várias técnicas para analisar os aspectos mensuráveis são descritas. Será apreciado que esses e outros aspectos mensuráveis da via da estrada de ferro podem ser determinados ou detectados dos dados de imagem do leito da via obtidos com o sistema de inspeção descrito. Além disso, será apreciado que outras técnicas conhecidas na técnica para analisar os dados de imagem podem ser usados com o sistema de inspeção descrito e os métodos associados. Desse modo, o sistema de inspeção descrito e os métodos associados não pretendem ser limitados aos aspectos mensuráveis e técnicas particulares descritos aqui.

Para clareza, as figuras 11 e 12 ilustram compilações exemplares de dados de imagem obtidos com o sistema de inspeção descrito e os métodos associados. A figura 11 tem uma pluralidade de dados de imagem compilados mostrando uma porção de um dormente, placa de união e trilho em uma vista em perspectiva. A figura 12 tem uma pluralidade de dados de imagem compilados mostrando uma vista em perspectiva mais detalhada. Como pode ser visto nas figuras 11-12, os dados de imagem compilados formam uma representação tridimensional (X, Y e Z) da área do leito da via. A representação tem detalhe substanciais, e vários aspectos dos componentes do leito da via podem ser medidos. Nas figuras 11-12, por exemplo, fissuras ou rachaduras no dormente 10 são visíveis. Também, a altura do dormente 10 com respeito à camada de lastro 18 é visível. A orientação e alturas da placa de união 14 e trilho 12 são visíveis. Esses e outros detalhes podem ser obtidos com o sistema de inspeção descrito e os métodos associados como descrito, em mais detalhes, abaixo.

Em um exemplo, o espaçamento entre os dormentes pode ser determinado a partir da pluralidade de dados da imagem. Com referência às figuras 4A-4C, estruturas exemplares do leito da via obtidas com o sistema de inspeção 30 descrito, são ilustradas em que podem ser usadas para determinar o espaçamento entre os dormentes 10. A figura 4A mostra uma estrutura de extremidade F1 tendo um contorno de um primeiro dormente 10 que está em posição Z1 ao longo da via. Essa estrutura de extremidade F1 pode designar a última estrutura mostrando esse dormente 10. A figura 4B mostra uma estrutura intermediária F2 capturada algum tempo depois da estrutura F1 e uma adicional posição Z2 ao longo da via. Essa estrutura intermediária F2 falta um dormente porque ela designa um local entre os dor-mentes da via. É entendido que uma pluralidade de tais estruturas intermediárias seguirão a estrutura de extremidade F1 da figura 4A. A figura 4C mostra uma estrutura de extremidade F3 tendo um outro dormente 10’ que está em posição adicional Z3 ao longo da via. A análise do computador pode determinar o espaçamento entre dormentes 10 e 10' através, por exemplo, da primeira contagem do número de tais estruturas intermediárias F2 faltando um dormente. Esse número de estruturas intermediárias F2 pode então ser multiplicado pelo espaçamento conhecido entre as estruturas (por exemplo, 0,254 cm (0,1 polegada)) para calcular a distância entre os dormentes 10 e 10’. Dessa forma, uma medição substancialmente acurada entre os dormentes do leito da via pode ser obtida sem a necessidade por um inspetor de via para fisicamente inspecionar os dormentes. Em vez disso, os dados de imagem que formam o escaneamento tridimensional do leito da via é usado.

Determinar se uma estrutura tem um dormente ou não, pode ser executado através de técnicas de imagem conhecidas na técnica. Por e-xemplo, e como mostrado na figura 4A-4C, o contorno de um dormente 10 é esperado em uma região de interesse R das estruturas F1-F3. A análise do computador pode buscar a região de interesse R de uma estrutura para pixels indicando a presença de um dormente. Isso pode ser feito, por exemplo, tirando uma média ou somando o valor de pixels na região de interesse R. Pelo fato do contorno do dormente ser composto de pixels escuros a região de interesse R em uma estrutura F1 tendo um dormente 10 terá uma média maior ou soma do que a região R em uma estrutura intermediária F2 faltando um dormente.

Em um outro exemplo, os ângulos dos dormentes com respeito ao trilho podem ser determinados a partir dos dados de imagem. Com referência à figura 5, uma estrutura exemplar de via de estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito é ilustrada. A orientação angular das cabeças dos trilhos 12 pode ser representada por uma linha L1. A linha L1 pode ser estimada, por exemplo, por melhores técnicas de ajuste ou de a-daptação de curva conhecidas na técnica. Similarmente, a orientação angular do dormente 10 pode ser representada por uma linha L2. A linha L2 pode também ser estimada, por exemplo, por melhores técnicas de ajuste ou de adaptação de curva conhecidas na técnica. Essas linhas L1 e L2 podem ter a média determinada a partir de diversas das estruturas ao longo do eixo Z próximo ao dormente 10. A análise do computador pode então determinar a relação angular entre as linhas L1-L2 para determinar os ângulos das uniões com respeito ao trilho. Essa condição indicaria tanto o trilho desgastado quanto uma condição de corte da placa em um dormente de madeira. Estes constituem milhões de dormentes.

Em um outro exemplo, a ruptura no trilho pode ser determinada a partir dos dados de imagem. Com referência às figuras 6A-6C, estruturas exemplares F1-F3 da via da estrada de ferro obtidas com o sistema de inspeção descrito são ilustradas de modo que podem ser usadas para determinar a separação do trilho 12. A figura 6A mostra uma estrutura de extremidade F1 tendo uma extremidade de um primeiro trilho 12 que está em posição Z1 ao longo da via, Essa estrutura de extremidade F1 designa a última estrutura mostrando esse trilho 12. A figura 6B mostra uma estrutura intermediária F2 capturada algum tempo depois da estrutura de extremidade F1 e em uma posição adicional Z2 ao longo da via. Essa estrutura intermediária F2 falta um trilho porque ela representa um local entre trilhos da via. É entendido que uma pluralidade de tais estruturas intermediárias F2 podem seguir a estrutura de extremidade F1 da figura 6A. A figura 6C mostra uma outra estrutura de extremidade F3 tendo um outro trilho 12’ que está em posição adicional Z3 ao longo da via. A análise do computador pode determinar o espaçamento entre os trilhos 12 e 12', por exemplo, através de primeiro contar o número de estruturas intermediárias F2 faltando um trilho. Esse número de estruturas intermediárias F2 pode então ser multiplicado pelo espaçamento conhecido entre as estruturas (por exemplo, 0,254 cm (0,1 pole- gada)) para calcular a distância entre os trilhos 12 e 12'.

Determinar se uma estrutura tem um trilho 12 ou não pode ser executado através de técnicas de formação de imagens conhecidas na técnica. Por exemplo, e como conhecido na figura 6A-6C, o contorno de um trilho 12 é esperado em uma região de interesse R das estruturas F1-F3. A análise do computador pode buscar a região de interesse R de uma estrutura para pixels indicando a presença de um contorno de trilho. Isso pode ser feito tirando a média ou somando o valor de pixels na região de interesse, por exemplo. Pelo fato do contorno do trilho ser composto de pixels escuros, a região de interesse R em uma estrutura F1 tendo um trilho 12 terá uma média ou soma maior do que da região R em uma estrutura F2 faltando um dormente.

Em um outro exemplo, o desgaste dos trilhos pode ser determinado a partir dos dados de imagem. Com referência às figuras 7A-7B, as estruturas exemplares F1-F2, da via da estrada de ferro, obtidas com o sistema de inspeção descrito, são ilustradas e podem ser usadas para determinar o desgaste do trilho 12. A análise do computador pode determinar se um trilho 12 tem desgaste, por exemplo, determinando se a distância entre o contorno do trilho 12 e um ponto de referência em uma estrutura é menor do que a mesma distância em uma estrutura anterior. A figura 7A mostra uma estrutura F1 tendo um trilho 12 que está em uma posição Z1 ao longo da via. O contorno do trilho 12 está dentro de uma região de interesse R e em um nível L ao longo do eixo Y da estrutura F1. O contorno do trilho 12 está acima de um nível de referência L2, que pode ser a altura de uma placa de união, uma distância mensurável LD. Como podería ser aparente para alguém ordinariamente versado na técnica tendo beneficio dessa descrição, a referência L2 pode estar localizada em um número de pontos de referência tais como placas de união 14, cravos 16, ou dormentes 10, por exemplo. Afigura 7B mostra uma outra estrutura F2 em uma outra posição Z2 ao longo da via. Na posição Z2, a distância LD é menor entre o contorno do trilho 12 e o nível L2 do que na posição Z1. Por conseguinte, a estrutura F2 pode indicar desgaste do trilho 12 na posição Z2 ao longo da via. Como seria aparente para alguém ordinariamente versado na técnica tendo benefícios dessa descrição, o desgaste do trilho podería também ser determinado comparando estruturas tomadas em diferentes momentos, mas na mesma posição ao longo do leito da via.

Em um outro exemplo, os defeitos nos dormentes 10 podem ser determinados a partir dos dados da imagem. Como mostrado na figura 8, uma estrutura exemplar da via da estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito. Os defeitos D e D’ são mostrados no dormente 10. Uma análise de computador pode detectar se o dormente 10 tem um defeito, por exemplo, determinando se as porções D do contorno do dormente está fora de uma região de interesse R ou se as porções D’ do contorno estão ausentes dentro da região R. Como é conhecido, os defeitos em um dormente podem incluir fissuras, rachaduras e rupturas nas uniões. Usando a pluralidade de dados da imagem perto do tal defeito, a análise do computador pode determinar a largura e o comprimento do defeito. Por exemplo, e como visto nas figuras 11-12, a pluralidade de dados de imagem pode ser usada para estimar a largura W e o comprimento L da fissura mostrada na borda do dormente. Em alguns exemplos, a análise do computador pode determinar a profundidade do defeito, por exemplo, quando a orientação do defeito permite que a luz do laser seja projetada dentro do defeito e seja capturada pela câmera. Em uma modalidade, o ângulo entre o laser e a câmera pode ser relativamente pequeno de modo que a luz projetando-se em um defeito em recesso pode ainda ser capturada pela câmera posicionada quase paralela ao feixe da luz do laser.

Em um outro exemplo, o espaçamento ou gabarito do trilho ou comprimento dos dormentes pode ser determinado a partir dos dados da imagem. Na figura 8, uma técnica de detectar borda conhecida na técnica pode ser usada para encontrar bordas dos contornos de trilho 12 na estrutura, e a distância W1 entre as bordas pode ser calculada para estimar o espaçamento dos trilhos 12. Similarmente, uma técnica de detectar borda conhecida na técnica pode ser usada para encontrar bordas do contorno do dormente 10 na estrutura, e a distância W1 entre as bordas pode ser calcu- lada para estimar a largura W2 do dormente 10.

Em um outro exemplo, a altura do lastro 18 com relação ao dormente 10 pode ser determinada a partir dos dados da imagem. Na figura 8, uma técnica de ajuste de linha pode determinar o nívei do lastro 18 e o nível do dormente 10, e a diferença entre esses níveis pode estimar a altura HB do lastro 18 com relação ao dormente 10. Em um outro exemplo, o escanea-mento da via da estrada de ferro pode ser usado para determinar o tamanho das pedras no lastro 18. Isso pode ser feito pela análise de uma região de interesse tendo lastro 18 e estimar as dimensões da pedra do lastro usando curvaturas no contorno do lastro 18.

Em um outro exemplo, os cravos elevados podem ser detectados a partir dos dados da imagem. Com referência à figura 9, é ilustrada uma estrutura exemplar da via da estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito. Para determinar se existe um cravo elevado, uma região de interesse R pode ser analisada para determinar se uma porção do contorno representando um cravo elevado 16 ocorre dentro da região R.

Em outros exemplos, placas de união faltando, placas de união desalinhadas, ou placas de união afundadas podem ser detectadas a partir dos dados da imagem. Com referência à figura 10, é ilustrada uma estrutura exemplar da via da estrada de ferro obtida com o sistema de inspeção descrito. A placa de união que falta ou está afundada pode ser detectada, por exemplo, pela análise de uma região de interesse R e determinar se a porção do contorno representando uma placa de união ocorre ou não ocorre dentro da região R. Uma placa de união desalinhada pode ser determinada pela linha ajustando a porção do contorno da placa de união e comparando a orientação da linha àquela do dormente, por exemplo. A descrição já mencionada de modalidades preferidas ou outras não pretende limitar ou restringir o escopo ou aplicabilidade dos conceitos inventivos concebidos pelo requerente. Em troca para descrever os conceitos inventivos contidos aqui, o requerente deseja todos os direitos da patente fornecidos pelas reivindicações em anexo. Por conseguinte, é pretendido que o sistema de inspeção descrito e os métodos associados incluam todas as modificações e alterações por toda a extensão conforme dentro do escopo das reivindicações em anexo ou seus equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (80)

1. Sistema (30) para inspecionar um leito de via de estrada de ferro, incluindo a via da estrada de ferro, para ser montada em um veículo para movimento ao longo da via da estrada de ferro, o sistema compreendendo: pelo menos um gerador de luz (40) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para projetar um feixe de luz (42) através do leito da via da estrada de ferro; pelo menos um receptor ótico (50) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro e gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por pelo menos um processador (54) para analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção do leito da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro, onde o processador inclui um algoritmo para determinar a distância entre os dormentes do leito da via da estrada de ferro, o algoritmo compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo dormentes enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) determinar a distância entre os dormentes da primeira e última imagens tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes e o espaçamento conhecido entre imagens.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de luz é um laser.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o laser emite um feixe de luz infravermelha.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um gerador de luz é posicionado substancialmente acima da via da estrada de ferro e emite feixe de luz substancialmente perpendicular à via da estrada de ferro.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o laser emite o feixe de luz com uma expansão angular.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um receptor ótico compreende uma câmera digital.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo ótico compreende um filtro passa-banda permitindo substancialmente somente o comprimento de onda do feixe de luz a ser capturado na pluralidade de imagens.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador compreende um dispositivo de armazenagem de dados para armazenar a pluralidade de imagens.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um receptor de GPS e um codificador que fornece a localização geográfica para análise pelo processador.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um sensor de temperatura posicionado adjacente à via da estrada de ferro que fornece uma temperatura da via da estrada de ferro para análise pelo processador.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pluralidade de imagens compreende uma pluralidade de pixels de coordenadas X-Y dadas.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pluralidade de imagens compreende uma coordenada Z representando a localização da imagem ao longo do comprimento da via da estrada de ferro.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para identificar componentes específicos do leito da via da estrada de ferro.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar um defeito em um dormente do leito da via da estrada de ferro.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para detectar componentes de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro.

16. Sistema (30) para inspecionar um leito de via de estrada de ferro, incluindo a via da estrada de ferro, para ser montada em um veículo para movimento ao longo da via da estrada de ferro, o sistema compreendendo: pelo menos um gerador de luz (40) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para projetar um feixe de luz (42) através do leito da via da estrada de ferro; pelo menos um receptor ótico (50) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro e gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por pelo menos um processador (54) para analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção do leito da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro, onde o processador inclui um algoritmo para detectar uma placa de união desalinhada ou afundada do leito da via da estrada de ferro, o algoritmo compreendendo as etapas de: (a) analizar uma imagem de uma pluralidade de imagens, a imagem compreendendo uma região de interesse; (b) determinar se a região de interesse contém uma placa de união; (c) se uma placa de união estiver presente, determinar um contorno de dormente e um contorno de placa de união; (d) comparar uma orientação do contorno de dormente e uma orientação do contorno da placa de união; e (e) determinar se a placa de união está desalinhada ou afundada tendo por base esta comparação.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar uma altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar um tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar um tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

22. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 1, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: (a) iluminar uma linha através da extensão do leito da via da estrada de ferro; (b) receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro; (c) gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; (d) analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) exibindo as características físicas determinadas da dita porção do leito da via de estrada de ferro, e caracterizado por (f) determinar a distância entre os dormentes do leito da via da estrada de ferro, a etapa de determinar a distância compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo dormentes enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) determinar a distância entre os dormentes da primeira e última imagens tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes e o espaçamento conhecido entre imagens.

23. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que um laser ilumina a linha através do vão do leito da via da estrada de ferro.

24. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o laser emite um feixe de luz infravermelha.

25. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a linha através do vão do leito da via da estrada de ferro é substancialmente perpendicular aos trilhos do leito da via da estrada de fer- ro.

26. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o laser emite a linha com uma expansão angular.

27. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma câmara digital recebe pelo menos uma porção de luz refletida de uma porção do leito da via da estrada de ferro.

28. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de filtrar a porção de luz refletida de uma porção do leito da via da estrada de ferro com um filtro passa-banda.

29. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de armazenar a pluralidade de imagens.

30. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente a etapa de fornecer a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

31. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter uma temperatura dos trilhos do leito da via da estrada de ferro.

32. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de imagens compreende uma pluralidade de pixels de coordenadas X-Y dadas.

33. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de imagens compreende adicionalmente uma coordenada Z representando o local da imagem ao longo do comprimento do trilho do leito da via da estrada de ferro.

34. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de identificar componentes específicos do leito da via da estrada de ferro.

35. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar um defeito em um dormente do leito da via da estrada de ferro.

36. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de detectar hardware de fixador faltando, desalinhado, avariado ou defeituoso do leito da via da estrada de ferro.

37. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 17, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: (a) iluminar uma linha através da extensão do leito da via da estrada de ferro; (b) receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro; (c) gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; (d) analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) exibindo as características físicas determinadas da dita porção do leito da via de estrada de ferro, e caracterizado por (f) detectar uma placa de união desalinhada ou afundada do leito da via da estrada de ferro, a etapa de detectar compreendendo as etapas de: (a) analizar uma imagem de uma pluralidade de imagens, a imagem compreendendo uma região de interesse; (b) determinar se a região de interesse contém uma placa de união; (c) se uma placa de união estiver presente, determinar um contorno de dormente e um contorno de placa de união; (d) comparar uma orientação do contorno de dormente e uma orientação do contorno da placa de união; e (e) determinar se a placa de união está desalinhada ou afundada tendo por base esta comparação.

38. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o desgaste de um trilho do leito da via da estrada de ferro.

39. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o espaçamento de trilhos do leito da via da estrada de ferro.

40. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar a altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro.

41. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar um tamanho das pedras do lastro do leito da via da estrada de ferro.

42. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o tamanho de uma fenda entre as seções de trilho do leito da via da estrada de ferro.

43. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 1, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: a) viajar ao longo dos trilhos; b) projetar um feixe de luz focado através da extensão do leito da via da estrada de ferro; c) capturar uma pluralidade de imagens do feixe de luz focado projetada através de uma porção de leito da via da estrada de ferro enquanto está viajando ao longo dos trilhos; e d) determinar um ou mais aspectos da porção do leito da via da estrada de ferro através de processamento da pluralidade de imagens, os um ou mais aspectos compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) informar os um ou mais aspectos determinados da porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por (f) determinar a distância entre os dormentes do leito da via da estrada de ferro, a etapa de determinar a distância compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo dormentes enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) determinar a distância entre os dormentes da primeira e última imagens tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de dormentes e o espaçamento conhecido entre imagens.

44. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que um laser projeta o feixe de luz focado através do vão do leito da via da estrada de ferro.

45. Método de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o laser emite um feixe de luz infravermelha.

46. Método de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o laser é posicionado substancialmente acima dos trilhos e emite o feixe de luz focado substancialmente perpendicular aos trilhos.

47. Método de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o laser emite o feixe de luz focado com uma expansão angular.

48. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que uma câmara digital captura a pluralidade de imagens.

49. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de filtrar o feixe de luz projetado com um filtro de passa-banda.

50. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de armazenar a pluralidade de imagens em um dispositivo de armazenagem de dados.

51. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

52. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a temperatura dos trilhos.

53. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de imagens compreende adicionalmente uma pluralidade de pixels de coordenadas X-Y dadas.

54. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de imagens compreende adicionalmente uma coordenada Z representando o local da imagem ao longo do comprimento dos trilhos.

55. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de identificar componentes específicos do leito da via da estrada de ferro.

56. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar um defeito em um dormente do leito da via da estrada de ferro.

57. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de detectar uma ferragem de fixação faltando, desalinhada, avariada ou defeituosa.

58. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 17, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: a) viajar ao longo dos trilhos; b) projetar um feixe de luz focado através da extensão do leito da via da estrada de ferro; c) capturar uma pluralidade de imagens do feixe de luz focado projetada através de uma porção de leito da via da estrada de ferro enquanto está viajando ao longo dos trilhos; e d) determinar um ou mais aspectos da porção do leito da via da estrada de ferro através de processamento da pluralidade de imagens, os um ou mais aspectos compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) informar os um ou mais aspectos determinados da porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por (f) detectar uma placa de união desalinhada ou afundada do leito da via da estrada de ferro a etapa de detectar compreendendo as etapas de: (a) analizar uma imagem de uma pluralidade de imagens, a imagem compreendendo uma região de interesse; (b) determinar se a região de interesse contém uma placa de união; (c) se uma placa de união estiver presente, determinar um contorno de dormente e um contorno de placa de união; (d) comparar uma orientação do contorno de dormente e uma orientação do contorno da placa de união; e (e) determinar se a placa de união está desalinhada ou afundada tendo por base esta comparação.

59. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o desgaste dos trilhos.

60. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o espaçamento dos trilhos.

61. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar a altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro.

62. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar um tamanho de pedras do lastro do leito da via da estrada de ferro.

63. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinar o tamanho de uma fenda entre seções de trilho.

64. Sistema (30) para inspecionar um leito de via de estrada de ferro, incluindo a via da estrada de ferro, para ser montada em um veículo para movimento ao longo da via da estrada de ferro, o sistema compreendendo: pelo menos um gerador de luz (40) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para projetar um feixe de luz (42) através do leito da via da estrada de ferro; pelo menos um receptor ótico (50) posicionado adjacente à via da estrada de ferro para receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro e gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por pelo menos um processador (54) para analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção do leito da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro, onde o processador inclui um algoritmo para determinar uma quebra no trilho do leito da via da estrada de ferro, o algoritmo compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo trilhos enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilho; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilho; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) determinar uma quebra no trilho tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilhos e o espaçamento conhecido entre imagens.

65. Sistema, de acordo com a reivindicação 67, caracterizado pelo fato de que o processador inclui um algoritmo para determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro, a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

66. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 67, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: (a) iluminar uma linha através da extensão do leito da via da estrada de ferro; (b) receber pelo menos uma porção da luz refletida do leito da via da estrada de ferro; (c) gerar uma pluralidade de imagens representativas do perfil de pelo menos uma porção do leito da via da estrada de ferro; (d) analisar a pluralidade de imagens e determinar uma ou mais características físicas da dita porção da via da estrada de ferro, as uma ou mais características físicas compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) exibindo as características físicas determinadas da dita por- ção do leito da via de estrada de ferro, e caracterizado por (f) identificar uma quebra no trilho do leito da via da estrada de ferro, a etapa de identificar compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo trilhos enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilhos; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilho; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) identificar uma quebra no trilho tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilho e o espaçamento conhecido entre imagens.

67. Método de acordo com a reivindicação 69, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente a etapa de fornecer a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

68. Método de acordo com a reivindicação 69, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter uma temperatura dos trilhos do leito da via da estrada de ferro.

69. Método de acordo com a reivindicação 69, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro; a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

70. Método para inspecionar leito da via da estrada de ferro, com um sistema tal como definido na reivindicação 67, o leito da via da estrada de ferro incluindo dormentes, trilhos, ferragens de fixação associada, e lastro, o método compreendendo as etapas de: a) viajar ao longo dos trilhos; b) projetar um feixe de luz focado através da extensão do leito da via da estrada de ferro; c) capturar uma pluralidade de imagens do feixe de luz focado projetada através de uma porção de leito da via da estrada de ferro enquanto está viajando ao longo dos trilhos; e d) determinar um ou mais aspectos da porção do leito da via da estrada de ferro através de processamento da pluralidade de imagens, os um ou mais aspectos compreendendo ao menos uma localização geográfica da pluralidade de imagens ao longo do leito da via da estrada de ferro; (e) informar os um ou mais aspectos determinados da porção do leito da via da estrada de ferro; e caracterizado por (f) identificar uma quebra no trilho do leito da via da estrada de ferro, a etapa de identificar compreendendo as etapas de: (a) analizar uma primeira imagem, uma ou mais imagens intermediárias e uma última imagem de uma pluralidade de imagens, a primeira e última imagens compreendendo trilhos enquanto a uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilhos; (b) determinar um número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilhos; (c) determinar um espaçamento conhecido entre imagens; e (d) identificar uma quebra no trilho tendo por base o número de uma ou mais imagens intermediárias isentas de trilho e o espaçamento conhecido entre imagens.

71. Método de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

72. Método de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a temperatura dos trilhos.

73. Método de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro; a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

74. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o processador compreende um algoritmo para determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro; a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

75. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

76. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a temperatura dos trilhos.

77. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro; a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de fer- ro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.

78. Método de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a localização geográfica de um receptor de GPS ou um codificador.

79. Método de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de obter a temperatura dos trilhos.

80. Método de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de determinar pelo menos um dentre a presença de um dormente do leito da via de estrada de ferro; a presença de um componente de fixação faltando, desalinhados, avariados ou defeituosos do leito da via da estrada de ferro; desgaste dos trilhos da via da estrada de ferro; espaçamento dos trilhos da via da estrada de ferro; altura do lastro com relação a um dormente do leito da via da estrada de ferro; tamanho de pedras de lastro do leito da via da estrada de ferro; tamanho de fenda entre as seções da via da estrada de ferro.