CN1837746A - 基于图像处理的架空线磨损测量装置 - Google Patents

基于图像处理的架空线磨损测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1837746A
CN1837746A CNA2006100547822A CN200610054782A CN1837746A CN 1837746 A CN1837746 A CN 1837746A CN A2006100547822 A CNA2006100547822 A CN A2006100547822A CN 200610054782 A CN200610054782 A CN 200610054782A CN 1837746 A CN1837746 A CN 1837746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
line
line sensor
pole line
pole
wearing part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006100547822A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100494882C (zh
Inventor
藤原伸行
庭川诚
渡边秀夫
木下信夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kyushu Passenger Railway Co
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyushu Passenger Railway Co, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Kyushu Passenger Railway Co
Publication of CN1837746A publication Critical patent/CN1837746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100494882C publication Critical patent/CN100494882C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/28—Manufacturing or repairing trolley lines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/0006—Industrial image inspection using a design-rule based approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30248—Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

一种架空线磨损测量装置和方法。所述装置被配置用于执行以下步骤：集成来自线传感器的数据，以创建线传感器图像；二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及根据关于所检测到的架空线的磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线的磨损部分的宽度。

Description

基于图像处理的架空线磨损测量装置
技术领域
本发明一般地涉及基于图像处理对架空线(trolley wire)的磨损的测量，并更具体地涉及对架空线的磨损部分的宽度的测量。
背景技术
每当车辆通过时，用于向电铁路车辆提供电力的架空线与集电器接触。结果，当重复电铁路车辆的运行时，架空线被逐步磨损。除非用新的架空线更换已磨损架空线，否则架空线最终可能会断裂而导致事故。传统上，提供了架空线的磨损极限，并根据该磨损极限来更换架空线，以保护电铁路车辆的安全。
测量架空线磨损的方法被粗略分为两组方法。一组方法是直接测量架空线的厚度，而另一组方法是测量架空线的磨损部分的宽度(下文中被称为架空线磨损部分宽度)，并将架空线磨损部分宽度转换为架空线的厚度。
直接测量架空线厚度的一个方法是使用诸如游标卡尺的尺子来测量架空线厚度。
直接测量架空线厚度的另一个方法是使用光传感器。具体地，测量设备包括中间夹有架空线的上下滚筒(roller)、附着于所述上下滚筒用于发射激光束的激光束发射设备、用于接收激光束并测量所接收激光束的数量的激光束接收设备。在被夹在中间的部分所接收的激光束的数量被转换为架空线的厚度。通过此方法，能够自动且持续地测量架空线的厚度。
测量架空线磨损部分厚度的一个方法是用钠灯或激光束照射架空线。此方法是基于下述事实，即磨损架空线的截面是具有直底(straight bottom)的圆周的形式，而当架空线逐渐被磨损时磨损部分的宽度增加。此架空线磨损部分宽度被转换为架空线的厚度。测量架空线磨损部分宽度的方法是精确调节接收部件的线传感器(linesensor)的位置，以通过镜面反射来从光源(诸如钠灯或激光束)接收照射架空线磨损部分的光的反射光，以借助于通过镜面反射来接收强光而将架空线磨损部分变为所谓的雪茫(whiteout)状态，并根据接收强光的雪茫部分的宽度而测量架空线磨损部分的宽度。由于此方法为非接触类型的，所以高速测量是可能的。
发明内容
在上述传统方法中存在如下的一些问题。
在使用诸如游标卡尺的尺子来直接测量架空线厚度的方法中，架空线的期望部分的厚度是直接和可靠地测量的。不过，因为此方法不是自动执行的，所以很难测量长段的架空线。
在使用光传感器来直接测量架空线厚度的方法中，因为测量设备与架空线接触，所以需要以低速执行测量。此外，因为测量设备将架空线夹在中间，所以当测量设备被现有结构(诸如点、空气段以及锚)妨碍时，无法使用该测量设备。因此，在存在已有结构的地方，需要将测量设备临时性地放置在远离测量位置的地方，以便防止测量设备和现有结构之间的碰撞。
在通过用钠灯或激光束照射架空线来测量架空线磨损部分宽度的方法中，使用诸如钠灯的特定照明设备用于光源是必要的，并且考虑特定照明设备对人体的影响也是必要的。此外，此方法易于被噪声所影响，例如，所述噪声由中间夹有架空线的夹子或出现于传感图像背景中的现有结构所引起的。当在噪声影响下得到错误测量结果时，不会记录此时的图像，并因此没有用于检查此情形的方法。因此，引起错误测量结果的部分需要通过使用直接测量架空线厚度的方法来检查。通过镜面反射来接收照射架空线的磨损部分的光的反射光可能是必要的，并因此精确地定位光源和透光设备是必要的。
因此，本发明的目的是提供一种架空线磨损测量装置，其被配置用于通过图像处理以提高的工作效率正确地测量架空线磨损部分的宽度。
根据本发明的一方面，架空线磨损测量装置包括：线传感器，适于跨架空线进行扫描；以及连接于所述线传感器的数据处理单元，所述数据处理单元包括：线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；图像二进制化处理部件，被配置用于二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；噪声消除处理部件，被配置用于从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；架空线磨损部分边缘检测部件，被配置用于检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及架空线磨损部分宽度计算部件，被配置用于根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。所述架空线磨损部分宽度计算部件可被配置用于执行以下步骤：选择所述线传感器图像里的扫描线中的边缘点作为参考边缘点；确定所述参考边缘点的预定范围邻域中的边缘点的近似直线；确定包括所述参考边缘点并与所述近似直线垂直的第二直线；确定所述第二直线和与所述参考边缘点相对的架空线磨损部分的另一边缘相交的边缘交叉点；以及根据所述参考边缘点和所述边缘交叉点之间的距离以及架空线的高度来计算架空线磨损部分的宽度。所述架空线磨损部分宽度计算部件可被配置用于执行以下步骤：确定在所述线传感器图像里的扫描线中的第一边缘点的预定范围邻域内的第一组边缘点的第一近似直线；确定在所述扫描线中的第二边缘点的预定范围邻域内的第二组边缘点的第二近似直线；确定相对于所述第一组边缘点的第一近似直线的误差程度；确定相对于所述第二组边缘点的第二近似直线的误差程度；选择第一边缘点与第二边缘点中相关联的误差程度较小的一个作为参考边缘点；确定包括所述参考边缘点并与相关联的近似直线垂直的第三直线；确定所述第三直线和与所述参考边缘点相对的架空线磨损部分的另一边缘相交的边缘交叉点；以及根据所述参考边缘点和所述边缘交叉点之间的距离以及架空线的高度来计算架空线磨损部分的宽度。所述架空线磨损测量装置还可包括：第二线传感器，适于跨集电弓(pantograph)的顶端进行扫描；以及连接于所述第二线传感器的第二数据处理单元，所述第二数据处理单元包括：线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述第二线传感器的数据以创建线传感器图像；以及集电弓顶端高度计算部件，被配置用于根据所述线传感器图像来计算架空线的高度。
根据本发明的另一方面，一种架空线磨损检查车包括：有轮的主体；安装于所述主体顶部且指向上的线传感器；以及连接于所述线传感器的数据处理单元，所述数据处理单元包括：线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；图像二进制化处理部件，被配置用于二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；噪声消除处理部件，被配置用于从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；架空线磨损部分边缘检测部件，被配置用于检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及架空线磨损部分宽度计算部件，被配置用于根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。
根据本发明的另一方面，一种架空线磨损测量方法包括：集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。
附图说明
图1是根据本发明第一到第三实施例的架空线磨损测量装置的示意性透视图；
图2是示出了第一到第三实施例中的二进制化的线传感器图像的视图；
图3是示出了第一到第三实施例中的边缘检测过程的视图；
图4是示出了第一实施例的架空线磨损测量装置的运行过程的流程图；
图5是第一实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图；
图6是第二实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图；
图7是第三实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图；
图8是示出了对第二实施例中的架空线的倾斜的补偿过程的视图；
图9是示出了对第三实施例中的架空线的倾斜的补偿过程的视图；
图10是在第一到第三实施例中测量集电弓高度的过程的流程图；
图11是在第一到第三实施例中用于测量集电弓高度的架空线磨损测量装置的示意性系统框图。
具体实施方式
现在参考图1到图5、图10和图11，示出了根据本发明第一实施例的架空线磨损测量装置。图1是第一实施例的架空线磨损测量装置的示意性透视图。如图1中所示，线传感器11、线传感器12、照明灯13以及集电弓14被安装于具有有轮主体的检查车10的顶部。照明灯13是适于发射白光的普通白光源，用于对架空线16进行照明。第一数据处理单元1连接于线传感器11用于信号通信。第二数据处理单元2连接于线传感器12用于信号通信。第一数据处理单元1与第二数据处理单元2相互连接。
线传感器11安装于检查车10的顶部，并指向垂直于检查车10的顶部平面向上。以下述方式安置线传感器11，即扫描方向18与枕木方向相同，并且扫描线跨过架空线16。另一方面，线传感器12安装于检查车10的顶部，并指向与检查车10的顶部平面倾斜向上。以下述方式安置线传感器12，即扫描方向19沿检查车10的垂直方向延伸，并且扫描线跨过集电弓14。
图5是第一实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图。第一数据处理单元1包括组件50到57。如图5所示，线传感器11获得对于每个扫描线的线传感器图像信号F50，并发送线传感器图像信号F50到线传感器图像创建部件50。线传感器图像创建部件50被配置用于以时间序列安置线传感器图像信号F50以创建线传感器图像F51，以及被配置用于将线传感器图像F51存储于存储器51中。存储于存储器51中的线传感器图像F51经由数据传输线路57进行中继，并被存储于存储器52中。
图像二进制化处理部件53被配置用于对存储于存储器52中的线传感器图像F51应用图像二进制化过程以创建二进制化的线传感器图像F52，以及被配置用于将二进制化的线传感器图像F52存储于存储器52中。
噪声消除处理部件54被配置用于对存储于存储器52中的二进制化的线传感器图像F52应用噪声消除过程以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53，以及被配置用于将消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53存储于存储器52中。
架空线磨损部分边缘检测部件55被配置用于对存储于存储器52中的消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53应用架空线磨损部分边缘检测过程以创建架空线磨损部分边缘数据F54，以及被配置用于将架空线磨损部分边缘数据F54存储于存储器52中。
架空线磨损部分宽度计算部件56被配置用于对存储于存储器52中的架空线磨损部分边缘数据F54和架空线高度数据F55应用架空线磨损部分宽度计算过程以创建架空线磨损部分宽度数据F58，以及被配置用于将架空线磨损部分宽度数据F58存储于存储器52中。如下所述的集电弓顶端高度数据F116被用于架空线高度数据F55。如图11所示，存储于存储器112中的集电弓顶端高度数据F116经由数据传输线路57和连接于数据传输线路57的数据传输线路118传输到存储器52并存储于存储器52中。
参考图4的流程图，以下描述了测量第一实施例中的架空线16的磨损部分的宽度的过程。如图4所示，首先，在步骤S11，由线传感器11获得对于每个扫描线(沿x轴)的线传感器图像信号F50，并将其安置于时间序列(沿t轴)中，以在线传感器图像创建部件50中创建线传感器图像F51(二维图像)，并且将线传感器图像F51存储于存储器51中作为输入图像。
在步骤S11之后，在步骤S12，经由数据传输线路57中继存储于存储器51中的线传感器图像F50，并将其存储于存储器52中。接着，设定用于二进制化的阈值，并且基于所述阈值通过图像二进制化过程将条形的架空线磨损部分的图像与出现于线传感器图像F51中的其它背景部分彼此分离，以在图像二进制化处理部件53中创建二进制化的线传感器图像F52。由于通过集电弓14所磨损的部分构成了架空线16的磨损部分，所以架空线16的磨损部分比其它未磨损部分更粗。因此，在线传感器图像F51中，架空线16的磨损部分出现为与背景部分的亮度值不同的条形。此图像处理创建了如图2所示的二进制化的线传感器图像F52。在二进制化的线传感器图像26中，架空线16的磨损部分被表示为白色区域20，而背景部分被表示为黑色区域21。
在步骤S12之后，在步骤S13，噪声消除处理部件54通过执行展开过程和缩小过程而从通过使线传感器图像F51二进制化而创建的二进制化的线传感器图像F52中移除噪声。此过程被称为噪声消除过程。此过程用作为从二进制化的线传感器图像F52中移除根据架空线16的磨损部分和背景部分所导致的噪声的分散点。
在步骤S13之后，在步骤S14，架空线磨损部分边缘检测部件55检测架空线16的左右边缘22，其被指示为消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53中的白色区域20。此过程被称为架空线磨损部分边缘检测过程。当沿着消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53中的扫描线23进行搜索时，在颜色从指示背景部分的黑色区域21改变为指示磨损部分的白色区域20之处，检测到作为左边缘24(上边缘)的一个点，而当沿着消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53中的扫描线23进行搜索时，在颜色从指示磨损部分的白色区域20改变为指示背景部分的黑色区域21之处，检测到作为右边缘25(下边缘)的另一个点。对于每个扫描线完全执行此过程，以检测消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53中的架空线16的磨损部分的边缘30。
在步骤S14之后，在步骤S15，根据对于基于消除了噪声的二进制化的线传感器图像F53所创建的架空线16的磨损部分的边缘的架空线磨损部分边缘数据F54，计算对于线传感器11的每个扫描线的、作为图像上的左右边缘30之间的距离的边缘到边缘距离31。此过程被称为架空线磨损部分宽度计算过程。基于从线传感器11到架空线16的高度、透镜焦距、传感器扫描宽度以及传感器的像素数目来计算被定义为图像上的每一像素[pix]的实际大小[mm]的图像分辨率[mm/pix]。通过将架空线磨损部分的图像宽度和图像分辨率相乘来计算架空线磨损部分的宽度。在记录段(未示出)上记录所计算的边缘数据、所计算的架空线磨损部分的宽度、指示用于计算边缘数据的线传感器图像的数据以及标识所使用的相应扫描线的数据。通过将集电弓顶端15测量作为从传感器11到架空线16的高度来计算用于上述计算的从线传感器11到架空线16的高度F55。通过数据传输线路57传输集电弓顶端15的高度，并将其存储于存储器52中。
参考图11，以下描述了用于测量集电弓14的高度的架空线磨损测量装置的方案。线传感器12安装于检查车10顶部的集电弓14的前端，以便以下述方式测量集电弓14的高度，所述方式为扫描方向沿着集电弓14的垂直方向延伸。第二数据处理单元2包括部件110到118。如图11所示，线传感器12获得对于每个扫描线的线传感器图像信号F110，并将线传感器图像信号F110发送到线传感器图像创建部件110。线传感器图像创建部件110被配置用于以时间序列安置线传感器图像信号F110以创建线传感器图像F111，以及被配置用于将线传感器图像F111存储于存储器111中。存储于存储器111中的线传感器图像F111经由数据传输线路118进行中继，并被存储于存储器112中。
存储器112被配置用于存储和维护对于架空线的一系列段的一系列线传感器图像，其被用于检查下述部分，所述部分为在架空线磨损测量操作之后被标识为有问题的架空线磨损部分。
图像二进制化处理部件113被配置用于对存储于存储器112中的线传感器图像F111应用图像二进制化过程以创建二进制化的线传感器图像F112，以及被配置用于将二进制化的线传感器图像F112存储于存储器112中。
集电弓宽度过滤处理部件114被配置用于对存储于存储器112中的二进制化的线传感器图像F112应用集电弓宽度过滤过程以创建集电弓轨迹图像F113，以及被配置用于将集电弓轨迹图像F113存储于存储器112中。
集电弓轨迹跟踪过滤处理部件115被配置用于对存储于存储器112中的集电弓轨迹图像F113应用集电弓轨迹跟踪过滤过程以创建已进行集电弓轨迹跟踪过滤处理的集电弓轨迹图像F114，以及被配置用于将已进行集电弓轨迹跟踪过滤处理的集电弓轨迹图像F114存储于存储器112中。
集电弓奇异性(singularity)过滤处理部件116被配置用于对存储于存储器112中的已进行集电弓轨迹跟踪过滤处理的集电弓轨迹图像F114应用集电弓奇异性过滤过程以创建已进行集电弓奇异性过滤处理的集电弓轨迹图像F115，以及被配置用于将已进行集电弓奇异性过滤处理的集电弓轨迹图像F115存储于存储器112中。
集电弓顶端高度计算部件117被配置用于对存储于存储器112中的已进行集电弓奇异性过滤处理的集电弓轨迹图像F115应用集电弓顶端高度计算过程以创建集电弓顶端高度数据F116，以及被配置用于将集电弓顶端高度数据F116存储于存储器112中。
参考图10的流程图，以下描述了在第一实施例中测量集电弓14的顶端高度的过程。如图10所示，首先，在步骤S21，由线传感器12获得对于每个扫描线(沿y轴)的线传感器图像信号F110，并将其安置于时间序列(沿t轴)中，以在线传感器图像创建部件110中创建线传感器图像F111(二维图像)，并且将线传感器图像F111存储于存储器111中作为输入图像。
在步骤S21之后，在步骤S22，经由数据传输线路118中继存储于存储器111中的线传感器图像F110，并将其存储于存储器112中。接着，设定用于二进制化的阈值，并且基于所述阈值通过图像二进制化过程将条形的集电弓14的图像与出现于线传感器图像F111中的其它背景部分彼此分离，以在图像二进制化处理部件113中创建二进制化的线传感器图像F112。由于集电弓14与背景部分的粗细不同，所以在线传感器图像F111中，集电弓14的图像出现为与背景部分的亮度值不同的条形部分。此图像处理创建了二进制化的线传感器图像F112。在二进制化的线传感器图像F112中，集电弓14的图像被表示为白色区域，而背景部分被表示为黑色区域。
在步骤S22之后，在步骤S23，执行集电弓宽度过滤过程。具体地，以扫描方向检查二进制化的线传感器图像F112的每个扫描线，以检测上边缘和下边缘。因为在二进制化的线传感器图像F112中，集电弓14的图像出现为具有对应于集电弓14的厚度的某个恒定宽度的条形，所以通过检测具有与集电弓14的图像相同宽度的白色部分来标识集电弓14。当在一个扫描线中的上边缘和下边缘之间的间隔在预定范围的宽度内时，其被检测和标识为集电弓14。下边缘保留为白色，以指明集电弓14的上端，而将其它部分改变为黑色。通过重复上述过程而标识集电弓上端15的轨迹。此过程被称为集电弓宽度过滤过程。示出了在此过程所创建的集电弓顶端位置的轨迹的图像被称为集电弓轨迹图像F113。不过，以下情形是可能的：当通过集电弓宽度过滤过程标识集电弓顶端15的轨迹时，实际上未对应于集电弓顶端位置15的部分可能也被检测为集电弓顶端位置15。这可能在下述情形中发生，即，在二进制化的线传感器图像F112中，除了集电弓14之外的物体(诸如架空线16、绝缘体和用于提升架空线的导线)出现为具有与集电弓14近似宽度的图像。为了消除余留成为集电弓轨迹图像F113中的噪声的这些错误检测到的部分，执行以下步骤。
在步骤S23之后，在步骤S24，执行集电弓轨迹跟踪过滤过程。在二进制化的线传感器图像F112中，集电弓14出现为具有恒定宽度的条形。结果，在集电弓轨迹图像F113中，集电弓14出现为由集电弓顶端15的一系列点所组成的直线。在此步骤，具有比预定阈更短长度的系列点作为噪声被消除。此过程被称为集电弓轨迹跟踪过滤过程。不过，集电弓轨迹跟踪过滤过程可以消除由短的系列点所组成的噪声，但是无法下述噪声部分，其满足了用于标识集电弓顶端位置的长度的条件。基于下述事实执行包括另一噪声消除过程的以下步骤，所述事实为：集电弓14在线传感器图像上出现为一单个，使得在线传感器12的扫描线上，集电弓顶端15也出现为单个点，并且在集电弓轨迹图像中，由集电弓宽度过滤过程所检测的大多数点都正确地指明集电弓顶端15的点。
在步骤S24之后，在步骤S25，执行集电弓奇异性过滤过程。当在集电弓轨迹图像的一个线传感器12的扫描线中检测到两个或多个轨迹点时，将最接近系列轨迹点的平均位置的所检测到的轨迹点标识为真实轨迹点，并消除所检测到的其它轨迹点。此过程被称为集电弓奇异性过滤过程。
在步骤S25之后，在步骤S26，执行集电弓顶端高度计算过程。对消除了噪声的集电弓轨迹图像进行转换，以计算集电弓顶端的实际三维高度。此转换包括基于线传感器12的安装位置和姿态的投影转换。通过连接如图11所示的数据传输线路118和如图5所示的数据传输线路57，在架空线磨损部分宽度计算部件56中，如上所述确定的集电弓顶端高度被用作为架空线高度数据F55。在预先测量架空线高度用于维护和检查的情形中，此测量值可被用作为架空线高度数据F55。具体地，存储器112可被配置用于存储在架空线磨损测量之前的架空线16的高度数据。
参考图6和图8，示出了根据本发明第二实施例的架空线磨损测量装置。图6是第二实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图。在如图6所示的架空线磨损测量装置中，在如图4的第一实施例中的流程图所示的步骤S15，架空线磨损部分宽度计算部件60执行具有对架空线的倾斜的补偿的架空线磨损部分宽度计算过程。
在图8中，作为目标的扫描线87包括左边缘点80。首先，左边缘点80在预定范围的邻域81中的边缘点被近似为近似直线82。包括左边缘点80并垂直于近似直线82的直线83上的右边缘点被定义为边缘交叉点85。在左边缘点80的架空线磨损部分宽度被定义为左边缘点80和边缘交叉点85之间的距离86。
参考图7和图9，示出了根据本发明第三实施例的架空线磨损测量装置。图7是第三实施例的架空线磨损测量装置的示意性系统框图。在如图7所示的架空线磨损测量装置中，在如图4的第一实施例中的流程图所示的步骤S15，架空线磨损部分宽度计算部件70执行具有对架空线的倾斜的补偿的另一架空线磨损部分宽度计算过程。
在图9中，作为目标的扫描线102包括左边缘点90和右边缘点91。首先，左边缘点90和右边缘点91在预定范围的邻域92中的边缘点分别被近似为近似直线93和94。当近似直线93的近似误差95的和小于近似直线94的近似误差96的和之时，边缘交叉点99被计算成为包括左边缘点90并垂直于近似直线93的直线98上的右边缘点。在扫描线102的架空线磨损部分宽度被定义为左边缘点90和边缘交叉点99之间的距离100。另一方面，当近似误差96的和小于近似误差95的和之时，边缘交叉点被计算成为包括右边缘点91并垂直于近似直线94的直线101上的左边缘点。在扫描线102的架空线磨损部分宽度被定义为左边缘交叉点和右边缘点91之间的距离。
使用所示实施例中的图像处理的架空线磨损测量装置适于对用于向电火车或车辆提供电力的架空线进行磨损测量。
以下描述了通过所示实施例的架空线磨损测量装置所产生的优点和效果。
(1)由于所述架空线磨损测量装置无需与架空线直接接触而运行，因此所述架空线磨损测量装置执行高速的磨损测量操作，使得可以在短时间内测量长距离的架空线。
(2)由于所述架空线磨损测量装置包括在远离现有结构(诸如点、空气段和电枢)的位置上的传感器，因此所述架空线磨损测量装置无需考虑与现有设备的碰撞，使得相对于使用旋转滚筒和光传感器来直接测量架空线厚度的方法而言，所述架空线磨损测量装置适于存在现有结构的地点。
(3)由于所述架空线磨损测量装置创建在所有想要的段中的线传感器图像，因此可以获得架空线和在所述架空线邻域周围的现有结构的图像数据。
(4)所述架空线磨损测量装置无需使用对于光源的特殊照明，诸如钠灯。
(5)由于所述架空线磨损测量装置不使用激光束，因此所述架空线磨损测量装置无需考虑激光束对人体的影响，使得相对于使用激光束的方法而言，更易于操作所述装置。
(6)由于所述架空线磨损测量装置不通过镜像反射接收照射架空线的磨损部分的光的反射光，因此所述架空线磨损测量装置无需精确地定位光源和透光设备。
(7)由于存储了测量段中的图像数据，因此能够通过使用所存储图像来检查被标识为有问题的架空线磨损部分的部分。
(8)基于第二实施例的图像处理的所述架空线磨损测量装置产生除了第一实施例的优点之外的下述优点：当架空线相对于检查车的移动方向倾斜时，补偿该倾斜，以便更精确地确定架空线磨损部分的宽度。
(9)基于第三实施例的图像处理的所述架空线磨损测量装置产生除了第一实施例的优点之外的下述优点：当架空线相对于检查车的移动方向倾斜时，补偿该倾斜，以便更精确地确定架空线磨损部分的宽度。具体地，即使当架空线磨损部分的一个边缘被磨损为波浪状或一系列凹口的形状时，也能够更精确地确定架空线磨损部分的宽度。
本申请是基于提交于2005年3月11日的在先日本专利申请2005-68796的。在此将该日本专利申请2005-68796的全部内容引入作为参考。
尽管以上已经参考本发明的某些实施例描述了本发明，但是本发明并不限于以上所描述的实施例。根据以上的讲授，本领域技术人员将能够实现对以上所描述的实施例的修改和变化。参考以下权利要求定义本发明的范围。

Claims (10)

1.一种架空线磨损测量装置，包括：
线传感器，适于跨架空线进行扫描；以及
连接于所述线传感器的数据处理单元，所述数据处理单元包括：
线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；
图像二进制化处理部件，被配置用于二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；
噪声消除处理部件，被配置用于从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；
架空线磨损部分边缘检测部件，被配置用于检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及
架空线磨损部分宽度计算部件，被配置用于根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。
2.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，其中所述架空线磨损部分宽度计算部件被配置用于执行以下步骤：
选择所述线传感器图像里的扫描线中的边缘点作为参考边缘点；
确定所述参考边缘点的预定范围邻域中的边缘点的近似直线；
确定包括所述参考边缘点并与所述近似直线垂直的第二直线；
确定所述第二直线和与所述参考边缘点相对的架空线磨损部分的另一边缘相交的边缘交叉点；以及
根据所述参考边缘点和所述边缘交叉点之间的距离以及架空线的高度来计算架空线磨损部分的宽度。
3.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，其中所述架空线磨损部分宽度计算部件被配置用于执行以下步骤：
确定在所述线传感器图像里的扫描线中的第一边缘点的预定范围邻域内的第一组边缘点的第一近似直线；
确定在所述扫描线中的第二边缘点的预定范围邻域内的第二组边缘点的第二近似直线；
确定相对于所述第一组边缘点的第一近似直线的误差程度；
确定相对于所述第二组边缘点的第二近似直线的误差程度；
选择第一边缘点与第二边缘点中相关联的误差程度较小的一个作为参考边缘点；
确定包括所述参考边缘点并与相关联的近似直线垂直的第三直线；
确定所述第三直线和与所述参考边缘点相对的架空线磨损部分的另一边缘相交的边缘交叉点；以及
根据所述参考边缘点和所述边缘交叉点之间的距离以及架空线的高度来计算架空线磨损部分的宽度。
4.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，还包括：
第二线传感器，适于跨集电弓的顶端进行扫描；以及
连接于所述第二线传感器的第二数据处理单元，所述第二数据处理单元包括：
线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述第二线传感器的数据，以创建线传感器图像；以及
集电弓顶端高度计算部件，被配置用于根据所述线传感器图像来计算架空线的高度。
5.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，还包括存储器，被配置用于在架空线磨损测量之前存储关于架空线高度的数据。
6.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，还包括照明灯，适于照明架空线。
7.如权利要求6所述的架空线磨损测量装置，其中所述照明灯适于发射白光。
8.如权利要求1所述的架空线磨损测量装置，还包括存储器，被配置用于存储对于架空线的一系列段的一系列线传感器图像。
9.一种架空线磨损检查车，包括：
有轮的主体；
安装于所述主体顶部且指向上的线传感器；以及
连接于所述线传感器的数据处理单元，所述数据处理单元包括：
线传感器图像创建部件，被配置用于集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；
图像二进制化处理部件，被配置用于二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；
噪声消除处理部件，被配置用于从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；
架空线磨损部分边缘检测部件，被配置用于检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及
架空线磨损部分宽度计算部件，被配置用于根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。
10.一种架空线磨损测量方法，包括：
集成来自所述线传感器的数据，以创建线传感器图像；
二进制化所述线传感器图像，以创建二进制化的线传感器图像；
从所述二进制化的线传感器图像中消除噪声，以创建消除了噪声的二进制化的线传感器图像；
检测所述消除了噪声的二进制化的线传感器图像中的架空线磨损部分的边缘；以及
根据关于所检测到的架空线磨损部分的边缘和架空线的高度的数据来计算架空线磨损部分的宽度。
CNB2006100547822A 2005-03-11 2006-03-10 基于图像处理的架空线磨损测量装置 Active CN100494882C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005068796 2005-03-11
JP2005068796A JP4635657B2 (ja) 2005-03-11 2005-03-11 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1837746A true CN1837746A (zh) 2006-09-27
CN100494882C CN100494882C (zh) 2009-06-03

Family

ID=36928530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100547822A Active CN100494882C (zh) 2005-03-11 2006-03-10 基于图像处理的架空线磨损测量装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4635657B2 (zh)
CN (1) CN100494882C (zh)
FR (1) FR2882973B1 (zh)
TW (1) TWI306814B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101718530B (zh) * 2009-11-18 2011-05-18 上海理工大学 电磁线绕包质量在线检测系统
CN102292236A (zh) * 2009-01-22 2011-12-21 株式会社明电舍 受电弓高度测量装置及其校准方法
CN102869535A (zh) * 2010-04-30 2013-01-09 株式会社明电舍 电气铁道维护用车辆位置测量装置
CN103776383A (zh) * 2014-01-17 2014-05-07 太原理工大学 一种矿用皮带输送机托辊外管磨损度在线非接触式检测方法
CN103963665A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 法国国营铁路公司 接触悬挂接触线磨耗检测装置
TWI573026B (zh) * 2015-04-21 2017-03-01 Meidensha Electric Mfg Co Ltd A Method of Estimating Wear and Estimation of Overhead Lines
CN107428261A (zh) * 2015-03-13 2017-12-01 株式会社明电舍 基于图像处理的吊钩检测装置
CN109211120A (zh) * 2018-09-25 2019-01-15 北京华开领航科技有限责任公司 接触线磨耗检测装置
CN116804597A (zh) * 2023-08-22 2023-09-26 梁山华鲁专用汽车制造有限公司 挂车连接状态检测装置及检测方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271446A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Meidensha Corp 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置
JP5162874B2 (ja) * 2006-10-05 2013-03-13 株式会社明電舎 トロリ線の摩耗測定装置
JP4973108B2 (ja) 2006-10-05 2012-07-11 株式会社明電舎 トロリ線の摩耗測定装置
JP4816567B2 (ja) * 2007-05-25 2011-11-16 株式会社明電舎 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置
JP4858316B2 (ja) * 2007-06-04 2012-01-18 株式会社明電舎 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置
JP5228438B2 (ja) * 2007-10-22 2013-07-03 株式会社明電舎 トロリー線の摩耗量計測装置
JP5245445B2 (ja) * 2008-02-15 2013-07-24 株式会社明電舎 渡り線測定装置
JP5223472B2 (ja) * 2008-06-06 2013-06-26 株式会社明電舎 摩耗測定装置及び摩耗測定方法
JP5151845B2 (ja) * 2008-09-17 2013-02-27 株式会社明電舎 画像処理によるパンタグラフの鉛直加速度測定装置および測定方法
JP5287177B2 (ja) * 2008-11-27 2013-09-11 株式会社明電舎 画像処理によるトロリ線の摩耗および偏位測定装置
DE102009018763B4 (de) * 2009-04-27 2011-10-06 Db Netz Ag Verfahren zur Erfassung von Bauteilen in Oberleitungsanlagen von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen
JP5321235B2 (ja) * 2009-05-15 2013-10-23 株式会社明電舎 パンタグラフ変位測定装置及びトロリ線硬点検出方法
JP5736853B2 (ja) * 2011-03-08 2015-06-17 株式会社明電舎 トロリ線の摩耗状態監視装置
CN102507600B (zh) * 2011-11-08 2013-06-05 南京大学 高速机车受电弓滑板磨损自动检测装置
WO2014024812A1 (ja) * 2012-08-06 2014-02-13 株式会社 明電舎 レーザ測定による支持物検知装置
JP5656958B2 (ja) * 2012-11-06 2015-01-21 株式会社アドバンテスト パターン検査方法及びパターン検査装置
JP5534058B1 (ja) * 2013-02-19 2014-06-25 株式会社明電舎 摩耗測定装置及びその方法
JP6069701B2 (ja) * 2013-02-19 2017-02-01 株式会社明電舎 摩耗測定装置及びその方法
JP6347069B2 (ja) * 2014-05-30 2018-06-27 株式会社明電舎 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置及びその方法
JP6450971B2 (ja) * 2015-01-30 2019-01-16 株式会社明電舎 トロリ線摩耗測定装置およびトロリ線摩耗測定方法
JP6518940B2 (ja) * 2015-06-23 2019-05-29 株式会社明電舎 線条計測装置及び方法
KR102392597B1 (ko) * 2015-10-15 2022-04-29 삼성전자주식회사 두께 측정 방법, 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 전자 시스템
JP6632130B2 (ja) 2016-02-22 2020-01-15 三菱重工エンジニアリング株式会社 摩耗度合い情報取得装置、摩耗度合い情報取得方法、車両及びプログラム
CN105620294B (zh) * 2016-03-21 2018-02-02 北京科技大学 一种无轨公交电车智能搭线方法及装置
JP6635183B1 (ja) * 2018-12-19 2020-01-22 株式会社明電舎 摩耗測定装置および摩耗測定方法
JP6669294B1 (ja) 2019-03-07 2020-03-18 株式会社明電舎 パンタグラフ変位測定装置及びトロリ線硬点検出方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04260838A (ja) * 1991-02-15 1992-09-16 Toshiba Corp 電車線摩耗検出装置
JPH0596980A (ja) * 1991-10-09 1993-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 架線検査装置
JPH05124461A (ja) * 1991-11-05 1993-05-21 Toshiba Corp 電車線摩耗処理装置
JP3553168B2 (ja) * 1994-12-14 2004-08-11 東海旅客鉄道株式会社 トロリ線摺面の画像表示方法
JP3629568B2 (ja) * 1995-10-26 2005-03-16 川崎重工業株式会社 架線検査方法および架線検査装置
ITVE20000036A1 (it) * 2000-07-18 2002-01-18 Tecnogamma S A S Di Zanini E & Apparecchiatura di rilevamento dei parametri caratteristici di una linea aerea ferrotramviaria.

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102292236B (zh) * 2009-01-22 2013-12-04 株式会社明电舍 受电弓高度测量装置
CN102292236A (zh) * 2009-01-22 2011-12-21 株式会社明电舍 受电弓高度测量装置及其校准方法
CN101718530B (zh) * 2009-11-18 2011-05-18 上海理工大学 电磁线绕包质量在线检测系统
CN102869535B (zh) * 2010-04-30 2015-03-25 株式会社明电舍 电气铁道维护用车辆位置测量装置
CN102869535A (zh) * 2010-04-30 2013-01-09 株式会社明电舍 电气铁道维护用车辆位置测量装置
CN103963665A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 法国国营铁路公司 接触悬挂接触线磨耗检测装置
CN103776383A (zh) * 2014-01-17 2014-05-07 太原理工大学 一种矿用皮带输送机托辊外管磨损度在线非接触式检测方法
CN107428261A (zh) * 2015-03-13 2017-12-01 株式会社明电舍 基于图像处理的吊钩检测装置
CN107428261B (zh) * 2015-03-13 2019-12-24 株式会社明电舍 基于图像处理的吊钩检测装置
TWI573026B (zh) * 2015-04-21 2017-03-01 Meidensha Electric Mfg Co Ltd A Method of Estimating Wear and Estimation of Overhead Lines
CN109211120A (zh) * 2018-09-25 2019-01-15 北京华开领航科技有限责任公司 接触线磨耗检测装置
CN109211120B (zh) * 2018-09-25 2019-10-08 北京华开领航科技有限责任公司 接触线磨耗检测装置
CN116804597A (zh) * 2023-08-22 2023-09-26 梁山华鲁专用汽车制造有限公司 挂车连接状态检测装置及检测方法
CN116804597B (zh) * 2023-08-22 2023-12-15 梁山华鲁专用汽车制造有限公司 挂车连接状态检测装置及检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2882973B1 (fr) 2015-05-01
FR2882973A1 (fr) 2006-09-15
TWI306814B (en) 2009-03-01
JP4635657B2 (ja) 2011-02-23
JP2006248411A (ja) 2006-09-21
CN100494882C (zh) 2009-06-03
TW200708424A (en) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1837746A (zh) 基于图像处理的架空线磨损测量装置
RU2416068C2 (ru) Устройство для измерения износа контактного провода
JP4702426B2 (ja) 車両検出装置、車両検出プログラム、およびライト制御装置
EP1988358B1 (en) Device for measuring wear of trolley wire by image processing
CN103217111A (zh) 一种非接触式接触线几何参数检测方法
CN101045459B (zh) 非接触式ccd高速动态检测装置
EP2244056A1 (en) Crossover measuring device
WO2014136976A1 (ja) 架線位置計測装置及び方法
CN1841010A (zh) 用于集电弓的运动测量装置
EP2312269A1 (en) A method and a system for inspecting a pantograph
TWI422797B (zh) By means of image processing of the collector wire wear and offset measurement device
CN101680748B (zh) 通过图像处理来测量架空线的磨损的设备
CN102358324A (zh) 一种基于图像处理的弓网状态检测方法
CN112118994A (zh) 确定轨道的铁轨的实际位置的方法
CN201607321U (zh) 智能双灯同检在线检测分析系统
JP4424294B2 (ja) トロリー線位置測定装置
JP5952759B2 (ja) 架線位置計測装置及び方法
JP3629568B2 (ja) 架線検査方法および架線検査装置
JP6855405B2 (ja) トロリ線測定方法及びトロリ線測定装置
JP5576050B2 (ja) リニア浮上式高速鉄道ガイドウェイ走行路検査装置及び検査方法
JP3504359B2 (ja) トロリ線の高さ・偏位測定装置
JP6308681B2 (ja) 渡り線設備監視装置及び方法
RU128587U1 (ru) Телевизионная система измерения высоты основных стержней фиксаторов на опорах контактной сети
CN113701628A (zh) 接触线磨耗动态测量方法及装置
JP7310668B2 (ja) 梯形架線残存高さ測定装置及び梯形架線残存高さ測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CO., LTD. MEIDENSHA ELECTRIC MFG

Free format text: FORMER OWNER: CO., LTD. MEIDENSHA ELECTRIC MFG; APPLICANT

Effective date: 20070601

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20070601

Address after: Tokyo, Japan

Applicant after: Meidensha Electric Manufacturing Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: Meidensha Electric Manufacturing Co., Ltd.

Co-applicant before: Kyushu Passenger Railway Co

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant