JP2001141427A

JP2001141427A - レール断面測定装置

Info

Publication number: JP2001141427A
Application number: JP32617599A
Authority: JP
Inventors: Akishi Nawata; 晃史縄田
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】スリット光が分離しても測定可能なレール断面
測定装置を実現。【解決手段】レール１に対して照射方向の異なる複数の
スリット光１３ａ，１３ｂを照射するとともに、それぞ
れの像１５ａ，１５ｂを区別して撮ってレール断面像を
求める。また、その区別をレーザ光と干渉フィルタとの
組み合わせで行う。さらに、撮った画像データ４１ａに
対して座標変換等の処理を施すとともに、スリット光が
複数であるのに対応して座標変換パラメータ４４ａも複
数組保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レール上を走行
する検測車等に搭載されてレール断面を測定するレール
断面測定装置に関し、詳しくは、レールに対してスリッ
ト光を照射してその表面形状の映像・影像等の像を撮る
光切断法に基づいて画像データを得、それに対して所定
の座標変換等の画像処理を施して擬似的にレール断面像
を求めるレール断面測定装置に関する。

【０００２】

【背景の技術】鉄道用レールは走行車両の車輪と擦れ合
うことによりレールの踏面や頭部が摩耗する。その摩耗
量が或るレベルを超えると脱線等を招く可能性があるこ
とから、それ以前に正常なレールと交換しなければなら
ないので、レールの摩耗量を的確に把握するために、随
時あるいは定期的にレール摩耗量を測定することが必要
となる。そして、レール摩耗量はレール断面像から求め
られるが、走行中にレールを切断することなく擬似的に
レール断面像を求めるには、先ず、レールの表面形状を
反映した生のレール画像をレールの外から撮る必要があ
り、それから、座標変換等の画像処理によって間接的に
レール断面像を作り上げることとなる。

【０００３】特開平６−１１３１５号公報に記載された
レール断面摩耗測定装置は、そのような要請に応えうる
レール断面測定装置の典型例であり、光切断法という光
学式測定方法を用いたものである。そこで、この装置
は、測定対象物であるレールに対しスリット光を照射し
て恰も切断したかのようにレール形状を浮き上がらせて
その部分の表面映像を撮るとともに、こうして得た生の
レール画像に対し座標系をカメラ基準の座標からレール
基準の座標に切り換える所定の座標変換を施して正規化
したレール断面像を疑似的に得、それから、このレール
断面像を用いて摩耗量を算出するようになっている。

【０００４】図４にその光学系を示したが、レール画像
を得るために、キセノンフラッシュランプ等を内蔵した
スリット光源１１と、その照射をレール１にほぼ直交し
たスリット光１３に絞り込むスリット部材１２と、スリ
ット光１３がレール１に当たってできるスリット像１５
を撮るＣＣＤカメラ１４とが設けられている。これら
は、図示しない検測車の下面に取り付けられており、一
本のレール１に対して２台のＣＣＤカメラ１４が設けら
れていて、そのレール１を両側の斜め上から挟み込むよ
うに撮影することで、底面を除きレールのほぼ全周につ
いての映像が得られる。

【０００５】こうしてレール画像が得られるが、レール
１との接触やスリット光１３との干渉を避ける等のため
にＣＣＤカメラ１４での撮像がレール１の斜め上から行
われるので、生のレール画像は歪んでいる。その歪み
は、ＣＣＤカメラ１４の取り付け位置や向きといった幾
何学的な関係に基づいて定まり、所定の変換式による座
標変換を施すことで概ね除去される。すなわち、カメラ
基準座標系によるレール画像の任意位置を（Ｘ，Ｙ）と
表し、レールの垂直な断面に対応したレール基準座標系
によるレール断面像の該当位置を（ＸＸ，ＹＹ）と表す
と、ＸＸ＝（Ａ０×Ｘ＋Ａ１×Ｙ＋Ａ２）／（Ａ６×Ｘ
＋Ａ７×Ｙ＋１）、およびＹＹ＝（Ａ３×Ｘ＋Ａ４×Ｙ
＋Ａ５）／（Ａ６×Ｘ＋Ａ７×Ｙ＋１）という座標変換
の式が成立する。

【０００６】そして、この変換式におけるパラメータＡ
０〜Ａ７は、レール画像に反映されるレール１の特徴的
形状を幾つか抽出して、歪みの無い理想的なレール断面
像の特徴と対比させることで、定められる。しかも、Ｃ
ＣＤカメラ１４の設置後であれば、必要な幾何学的関係
が確定し、それに基づいて予め決定しておくことが可能
なので、演算量軽減等の観点から、固定値にして用いら
れる。また、外側のレール頭部側面の下端に位置するレ
ールあご等が安定な基準点として選出され、画像処理し
て得たレール断面像と摩耗の無い理想的な基準レール像
との偏差を抽出する等の処理も行われて、レール摩耗量
が算出される。

【０００７】

【従来の技術】従来は、一本のレール１の表面形状につ
いて少なくともレール頭部の頂面および両側面を一本の
スリット光１３で浮き上がらせるために、レール１の横
幅よりも長く而も一体物に形成されたスリット部材１２
が用いられていた。そして、複数のＣＣＤカメラ１４に
よる撮影は、異なる撮影位置から行われるが、一本のス
リット光１３に基づくスリット像１５を区別すること無
く行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のレール断面測定装置では、必然的にスリット部材
その他の光学系が大形化しやすい。このため、原価削減
や作業負担軽減等の観点から、小形化が望まれる。そし
て、そのような要請に応えるべく、発光部に対してスリ
ット部材が組み合わせられて概ね一体的に纏められたレ
ーザユニットを光学系に採用することも考えられる。

【０００９】しかしながら、そのような小形のスリット
部材等を用いてレール頭部についてその頂面ばかりかそ
れに連なる両側面にもスリット光を照射するには、一本
のレールに対してもスリット部材等を複数設けて異なる
方向から照射するとともに、複数のスリット光が重なっ
て恰も一本のスリット光に見える状態まで十分に光学系
を調整することも必要となるが、その調整作業は、厄介
である。このため、スリット部材等を分けただけでは、
小形化は図れても別の作業負担が加わるので、不都合で
ある。

【００１０】そこで、スリット部材等を複数に分けても
複数のスリット光を一本化する調整作業は要らないよ
う、光学系等について更なる工夫を凝らすことが技術的
な課題となる。この発明は、このような課題を解決する
ためになされたものであり、スリット光が分離していて
も測定が可能なレール断面測定装置を実現することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第５の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１２】［第１の解決手段］第１の解決手段のレー
ル断面測定装置は（、出願当初の請求項１に記載の如
く）、（一の）レールに対してスリット光を照射する
（照射手段と、それ）とともに（検測車等に対して装着
されて）その（映像・影像等の）像を撮って（画像デー
タを出力する撮像手段と、その画像データに対して所定
の座標変換等の画像処理を施して）レール断面像を求め
る（データ処理手段とを備えた）レール断面測定装置に
おいて、（前記照射手段は、）前記スリット光が照射方
向の異なる複数のものからな（るよう前記レールに対す
るスリット光の照射を複数の異なる方向から行うもので
あ）り、（前記レールの表面における）それぞれの（ス
リット光の）像が区別して撮られる（よう波長又は周波
数に基づく弁別手段や交互処理又は逐次処理に基づく時
分割手段等の手段が前記撮像装置または他の部分に付加
されている）、というものである。

【００１３】このような第１の解決手段のレール断面測
定装置にあっては、一本のレールに対して異なる方向か
ら複数のスリット光が照射され、その像に基づいてレー
ル断面像が求まるが、その際、それぞれの像が区別して
撮られる。そして、それぞれのスリット光の像が区別し
て撮られるようにしたことにより、スリット光が一本で
無くても、一般にレールの断面形状が長手方向で急に変
化することは滅多に無いという特質も踏まえて、それぞ
れの画像データに対して個々に定まる画像処理を施すこ
とで、適切なレール断面像が得られる。したがって、こ
の発明によれば、スリット光が分離していても測定が可
能なレール断面測定装置を実現することができ、その結
果、スリット部材等を複数に分けても複数のスリット光
を一本化する調整作業は不要となる。

【００１４】［第２の解決手段］第２の解決手段のレー
ル断面測定装置は（、出願当初の請求項２に記載の如
く）、上記の第１の解決手段のレール断面測定装置であ
って、前記スリット光（を発する前記照射手段またはそ
の一部の手段）がレーザ光（を発するレーザ装置）であ
り、（前記スリット光）それぞれの像（を区別する手
段）が（各スリット光の波長の相違に基づいて弁別する
複数の）干渉フィルタ（を有していてそれら）にて（各
像が）区別される（ようになっている）、というもので
ある。

【００１５】このような第２の解決手段のレール断面測
定装置にあっては、波長分布の広がりが狭いレーザ光
と、そのような光に対する弁別能力の高い干渉フィルタ
とが組み合わせられているので、各スリット光の像が明
りょうに区別して撮られることとなる。このようにスリ
ット光の波長域を使い分けることにより、比較的単純な
同様構成部分を多重に設ける程度のことで複雑化が回避
されるとともに、それでも適切な測定結果が得られる。
したがって、この発明によれば、スリット光が分離して
いても測定が可能なレール断面測定装置を簡素に実現す
ることができる。

【００１６】［第３の解決手段］第３の解決手段のレー
ル断面測定装置は（、出願当初の請求項３に記載の如
く）、上記の第１，第２の解決手段のレール断面測定装
置であって、（前記データ処理手段は、）前記レール断
面像を求める際に（それぞれの像を）撮った画像データ
（それぞれ）に対して座標変換処理を含む所定の画像処
理を施すとともに、前記スリット光が複数であるのに対
応して前記座標変換処理用のパラメータが複数組保持さ
れている、というものである。

【００１７】このような第３の解決手段のレール断面測
定装置にあっては、一本のレールに対してスリット光が
複数照射され、それぞれの像が区別して撮られるととも
に、それぞれの画像データに対して個々に該当する組の
パラメータを用いて座標変換処理が施される。これによ
り、各スリット光が重なって一本になっていたとしても
そうでなく分離していたとしても、それぞれの画像デー
タに対してそれぞれに適切な座標変換が施されるので、
何れの画像も適切かつ確実にレール基準の共通座標に統
一されて所望のレール断面像が得られる。したがって、
この発明によれば、スリット光が分離していても測定が
可能なレール断面測定装置を確実に実現することができ
る。

【００１８】［第４の解決手段］第４の解決手段のレー
ル断面測定装置は（、出願当初の請求項４に記載の如
く）、上記の第３の解決手段のレール断面測定装置であ
って、前記パラメータを各組毎に更新しうる手段が設け
られている、というものである。

【００１９】このような第４の解決手段のレール断面測
定装置にあっては、一部のスリット部材等を付け替えた
り調整したりして一部のスリット光とレールとの対応関
係が変化したときには、対応する組のパラメータが更新
される。その際、他の組のパラメータを更新しなければ
それと他のスリット部材等との対応関係は適切な状態に
維持される。これにより、一部部品の修理や調整等の部
分的な変更があってもその影響はその部分とそれに直接
的に関連する局所に止まることから、部分的な変更が可
能で而も容易に行えるので、他の部分共々一括して付け
替えるという事態が減り、保守作業等が楽になる。した
がって、この発明によれば、スリット光が分離していて
も測定が可能であって保守もし易いレール断面測定装置
を実現することができる。

【００２０】［第５の解決手段］第５の解決手段のレー
ル断面測定装置は（、出願当初の請求項５に記載の如
く）、上記の第１〜第４の解決手段のレール断面測定装
置であって、前記スリット光が複数であるのに対応して
（前記検測車等に対して光学系を装着させるための取付
基板や筐体等の）光学系格納部が（前記検測車等に対し
て装着されたとき一のレールに対する測定を担う部分に
関し）複数に分かれている、というものである。

【００２１】このような第５の解決手段のレール断面測
定装置にあっては、光学系格納部が複数に分かれている
ので、組み立て時はもちろんのこと、検測車等に対して
光学系を装着させるときや、修理等のために脱着させる
とき等にも、部分的に作業することが即ち何度かに分け
て行う或いは一部についてだけ行うことが可能である。
しかも、そのようにしても、スリット光の分離不分離に
拘わらず測定が可能なようになっているので、測定に不
都合は無い。これにより、本来の測定機能を損なうこと
無く、製造時やその後の作業負担が軽減されることとな
る。したがって、この発明によれば、スリット光が分離
していても測定が可能であって色々な作業も楽なレール
断面測定装置を実現することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明のレール断面測定装置について、これを実施する
ための具体的な形態を、以下の第１，第２実施例により
説明する。何れも、レール断面の摩耗量を測定するレー
ル断面摩耗測定装置が具体例となっているが、図１及び
図２に示した第１実施例は、上述した第１〜第３の解決
手段を具現化したものであり、図３に示した第２実施例
は、上述した第４，第５の解決手段を具現化したもので
ある。

【００２３】

【第１実施例】本発明のレール断面測定装置の第１実施
例としてのレール断面摩耗測定装置について、その具体
的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、そのう
ちの光学系等の構造を示す模式図であり、（ａ）が斜視
図、（ｂ）が正面図である。また、図２は、信号処理系
等のブロック図である。

【００２４】このレール断面摩耗測定装置は（図２参
照）、光切断法によりレール画像を撮るための光学部１
０と、レール１に付着したゴミ等を吹き飛ばすためのノ
ズルやエア供給ユニット等からなる補助機構部２０と、
撮ったレール画像に画像処理を施して所望の測定を行う
ための信号処理部３０とを具えている。

【００２５】光学部１０は（図１参照）、レール１を撮
影するために、検測車２の下面に取り付けられるが、左
右２本のレール１を同時に測定するために、一対が左右
に分けられて、それぞれが、補助機構部２０も含めて一
つの筐体に格納され、前後の車輪３の間に搭載される。
また、光学部１０は（図２参照）、ランプ方式（１１）
からレーザ発光方式（１１ａ，１１ｂ）に変更されたス
リット光源や、撮像手段としてのＣＣＤカメラ１４から
なるが、レール１一本当たり２台使用されるので、それ
ぞれが４台ずつ設置されたものとなっている。

【００２６】左右対称なのでレール一本分について詳述
すると（図１参照）、一本のレール１に対して照射方向
の異なる複数のスリット光を照射するために、レーザ光
を発する一対の右側レーザ発光部１１ａと左側レーザ発
光部１１ｂとが導入され、右側レーザ発光部１１ａはレ
ール１の右上方に設置され、左側レーザ発光部１１ｂは
レール１の左上方に設置される。右側レーザ発光部１１
ａの先端にはシリンドリカルレンズやスリットの形成さ
れた右側スリット部材１２ａが組み付けられており、そ
こから右側スリット光１３ａがレール１へ斜めに照射さ
れる。左側レーザ発光部１１ｂにも同様の左側スリット
部材１２ｂが組み付けられていて、そこからは左側スリ
ット光１３ｂが斜めに照射されるようになっている。

【００２７】また、右側スリット光１３ａによる右側ス
リット像１５ａはレール１頭部の頂面と右側面とをカバ
ーし、左側スリット光１３ｂによる左側スリット像１５
ｂはレール１頭部の頂面と左側面とをカバーする必要は
あるが、両像１５ａ，１５ｂはレール１の頂面上等で重
なっていても重ならなくても平行になっていても平行で
なくてもレール１に直交していても斜交していても良い
ことから、両像１５ａ，１５ｂを頂面上で一致させるた
めの光軸調整用部材の付加等は不要なので、レーザ発光
部１１ａ，１１ｂ等の取付部等は簡素なものとなってい
る。

【００２８】さらに、右側レーザ発光部１１ａ側すなわ
ちレール１の右上方に設置されたＣＣＤカメラ１４のレ
ンズ部には右側の干渉フィルタ１６ａが装着され又は直
前に置かれ、左側レーザ発光部１１ｂ側のＣＣＤカメラ
１４には左側の干渉フィルタ１６ｂが組み合わせられて
いる。そして、例えば、右側レーザ発光部１１ａには波
長６８５ｎｍの光を出すものが採用されるとともに、右
側フィルタ１６ａには波長６８５ｎｍ付近の光だけを通
すものが採用される一方、左側レーザ発光部１１ｂ及び
左側スリット部材１２ｂには波長７８５ｎｍに対応した
ものが採用される。これにより、右側のＣＣＤカメラ１
４で撮って出力されたレール半画像すなわちレール１の
頂面および右側面についての画像には右側スリット像１
５ａは現れるが左側スリット像１５ｂは含まれず、左側
のＣＣＤカメラ１４からのレール半画像には左側スリッ
ト像１５ｂは現れるが右側スリット像１５ａは含まれ
ず、各スリット光の像１５ａ，１５ｂが波長の相違に基
づいて弁別されるものとなる。

【００２９】信号処理部３０は（図２参照）、レールの
撮像を走行状態等に応じて適切なタイミングで行う等の
ために、汎用のマイクロプロセッサシステム等からなる
メインコントローラ３１を具備しており、これによって
適宜のインターフェイス３２，３３，３４を介してＣＣ
Ｄカメラ１４，１４，１４，１４や，スリット光源１１
ａ，１１ｂ，１１ａ，１１ｂ，補助機構部２０を制御す
るようになっている。また、信号処理部３０には、それ
とは別個のプロセッサからなる断面信号処理装置４０
（データ処理手段）も設けられていて、レール断面像を
求める画像処理その他のデータ処理を効率良く行うよう
になっている。

【００３０】断面信号処理装置４０は（図２参照）、イ
ンターフェイス３２を介して各ＣＣＤカメラ１４から取
り込んだ４枚のレール半画像４１ａに加えて２枚のレー
ル全画像４１ｂをも保持するフレームメモリ４１と、レ
ール半画像４１ａに施す画像処理等の処理内容を規定し
たプログラムを保持するプログラムメモリ４２と、演算
中に値の変更される基準点データ４３ａなどを保持する
ＲＡＭ４３と、固定値の座標変換パラメータ４４ａや測
定基準データ４４ｂを保持するＲＯＭ４４とを具えてい
る。

【００３１】フレームメモリ４１において、レール半画
像４１ａは、上述したレーザ光の波長に基づく弁別によ
ってそれぞれ異なるスリット光１３ａ，１３ｂ，１３
ａ，１３ｂの像１５ａ，１５ｂ，１５ａ，１５ｂを映し
た画像データであるが、何れも、各画素ごとに数ビット
のメモリが割り付けられて、多値のレール画像となって
いる。これに対し、レール全画像４１ｂは、２枚のレー
ル半画像４１ａが合成されて一枚のレール断面像になっ
たものであり、何れも、各画素ごとに１ビットのメモリ
が割り付けられて、二値のレール断面像となっている。

【００３２】また、ＲＡＭ４３において、基準点データ
４３ａは、レール半画像４１ａのそれぞれに対応して４
組が設けられ、それぞれの基準点データ４３ａには、レ
ールあご位置等に関するデータ領域が割り付けられる
（特開平６−１１３１５号公報や特願平１０−３１２７
７３号等も参照）。

【００３３】さらに、ＲＯＭ４４において、座標変換パ
ラメータ４４ａは、スリット光１３ａ，１３ｂが２組で
合計４個であるのに対応して４組が設けられ、それぞれ
の座標変換パラメータ４４ａには、背景の技術の欄で既
述したパラメータＡ０〜Ａ７に相当するデータを保持す
るのに必要なデータ領域が割り付けられる。また、測定
基準データ４４ｂには、摩耗量を計るべき箇所を示す幾
本かの基準線と、少なくともこれらの基準線上において
は摩耗の無い状態のレール断面像とを規定するデータ領
域が、割り付けられている（特願平１０−３１２７７３
号も参照）。

【００３４】断面信号処理装置４０のプログラムメモリ
４２には、レール半画像４１ａ（レール画像）における
基準点となるレールあご位置を選出するために、基準点
選定ルーチン４２ａがインストールされ、レール半画像
４１ａ（レール画像）からレール全画像４１ｂ（レール
断面像）を得るために、正規化ルーチン４２ｂがインス
トールされ、レール全画像４１ｂについてレールあご位
置を基準にしてレール摩耗量の測定をおこなうために、
摩耗量算出ルーチン４２ｃがインストールされている。

【００３５】そのうち、基準点選定ルーチン４２ａは、
４枚のレール半画像４１ａが新たに入力される度に順次
実行される図示しない顎方向抽出処理や，顎陰点抽出処
理，顎点算出処理等を行って、正規化ルーチン４２ｂに
よる座標変換に必要な基準点データ４３ａを求めるよう
になっている（特願平１０−３１２７７３号も参照）。

【００３６】正規化ルーチン４２ｂは、従来と同様に、
先ず、各レール半画像４１ａに対し所定の平滑化および
二値化さらに細線化の処理を行い、それから、各レール
半画像４１ａに対し既述の座標変換式に基づく変形処理
を適用するとともに、２枚ずつ繋ぎ合わせたうえで、２
枚のレール全画像４１ｂを生成する。その際、４組ずつ
有る基準点データ４３ａ及び座標変換パラメータ４４ａ
のうち該当レール半画像４１ａに対応した組のデータを
用いることで、各スリット像の画像データに対して個々
に適切な座標変換等の画像処理を施すようになってい
る。

【００３７】摩耗量算出ルーチン４２ｃは、レール全画
像４１ｂを対象にして、測定基準データ４４ｂによって
現される各基準線に沿って（図２の該当個所の矢印線を
参照）、レール全画像４１ｂのレール像と、摩耗の無い
状態のレール断面像との差を算出する。そして、レール
が摩耗して減る方向が正になるように符号を調整して、
その差を摩耗量Ｍとするようになっている。

【００３８】この第１実施例のレール断面摩耗測定装置
について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説
明する。

【００３９】先ず、検測車２の下面等に光学部１０及び
補助機構部２０を装着させ、その状態でレール１をＣＣ
Ｄカメラ１４で撮影し、そのモニタ画像等に基づいてパ
ラメータＡ０〜Ａ７等の値を確定する。その際、右側ス
リット像１５ａと左側スリット像１５ｂとが重なってい
ても分離していても構わずに、すなわち面倒な光軸合わ
せは省いて、それぞれのＣＣＤカメラ１４によるモニタ
画像ごとにパラメータＡ０〜Ａ７等の値を求める。そし
て、それらの値や、レール１の種類に基づき予め判明し
ている測定基準データ４４ｂの値などをＲＯＭ４４に書
き込み、そのＲＯＭ４４を信号処理部３０に装着する。
それから、その信号処理部３０を該当する検測車２に搭
載するとともに、光学部１０等と信号処理部３０とを適
宜のケーブル等で信号送受可能に接続する。こうして、
簡単に、測定の準備が調う。

【００４０】その検測車２が目的地に至って測定対象の
レール１上を一定速度で走行しながら測定を開始する
と、メインコントローラ３１の制御の下、所定の周期で
左右のレーザ発光部１１ｂ，１１ａからレール１に向け
て複数のスリット光１３ｂ，１３ａが照射されるととも
に、それに同期してレール１上の左側スリット像１５ｂ
及び右側スリット像１５ａが左右のＣＣＤカメラ１４に
よって区別して撮影される。そして、その度に、画像デ
ータが断面信号処理装置４０に取り込まれる。こうし
て、ほぼ一定の間隔を走行する度に新たなレール半画像
４１ａが４枚ずつ得られる。

【００４１】そして、その度に、断面信号処理装置４０
では、基準点選定ルーチン４２ａと正規化ルーチン４２
ｂと摩耗量算出ルーチン４２ｃとがその順に実行され
る。そこで、レール半画像４１ａが得られる度に、順
に、基準点選定ルーチン４２ａによって一組ずつ基準点
データ４３ａが選出される。また、各レール全画像４１
ｂには、正規化ルーチン４２ｂによって、平滑化と二値
化と細線化の処理が施されるとともに、４組のうち該当
する座標変換パラメータ４４ａを用いて所定の変換式に
基づく座標変換処理が行われる。さらに、正規化ルーチ
ン４２ｂによって、画像の繋ぎ合わせ処理も行われて、
４枚のレール半画像４１ａから２枚のレール全画像４１
ｂが生成される。

【００４２】それから、摩耗量算出ルーチン４２ｃによ
って、測定基準データ４４ｂに基づきレール全画像４１
ｂから摩耗量Ｍが算出される。このようにして、検測車
の走行に伴い所定間隔ごとに、レール１の踏面や頭部側
面の摩耗量Ｍが、次々に測定される。そして、測定され
た摩耗量Ｍは、適宜の信号変調処理や通信電文等への変
換処理も施されてから、図示しない表示装置や記録装置
に送られて、目視による良否判別や機械処理による自動
判別等に供される。

【００４３】

【第２実施例】本発明の第２実施例として一部改造およ
び機能拡張を試みた他のレール断面摩耗測定装置につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
３は、（ａ）が光学系等の正面図であり、（ｂ）が信号
処理系等のブロック図であり、それぞれ上述の図１
（ａ），図２との相違点を中心に示している。

【００４４】このレール断面測定装置が上述した第１実
施例のものと相違するのは、次の２点である。すなわ
ち、第１点は、検測車２に対して装着されたとき一本の
レール１に対する測定を担う部分だけに関して見ても、
スリット光が複数である（１３→１３ａ，１３ｂ）のに
対応して検測車２に対する光学系装着部材が複数に分か
れた（１０→１０ａ，１０ｂ）点である。また、第２の
相違点は、検測車２に装着したままでも座標変換パラメ
ータ４４ａを各組毎に更新しうるようになった点であ
る。

【００４５】具体的には（図３（ａ）参照）、光学部１
０の筐体が右側光学部格納箱１０ａと左側光学部格納箱
１０ｂとに分割され、それぞれが分離して個別に検測車
２の下面へ取り付けられるようになっている。そして、
右側光学部格納箱１０ａには、右側スリット部材１２ａ
の付いた右側レーザ発光部１１ａと、右側フィルタ１６
ａの付いたＣＣＤカメラ１４とが格納されている。ま
た、左側光学部格納箱１０ｂには、左側スリット部材１
２ｂの付いた左側レーザ発光部１１ｂと、左側フィルタ
１６ｂの付いたＣＣＤカメラ１４とが格納されている。

【００４６】また（図３（ｂ）参照）、ＲＯＭ４４がＥ
ＥＰＲＯＭ等の書換可能な不揮発性メモリにて置換され
るとともに、断面信号処理装置４０のプログラムメモリ
４２にはパラメータ変更ルーチン４２ｄが追加インスト
ールされている。さらに、座標変換パラメータ４４ａの
値を定めるとき等に用いられる調整用治具５０が、着脱
容易なコネクタやケーブル等を介して、断面信号処理装
置４０に座標変換パラメータ４４ａを送信しうるように
なっており、パラメータ変更ルーチン４２ｄは、その座
標変換パラメータ４４ａを取り込んでＥＥＰＲＯＭ４４
における該当領域に上書きするようになっている。

【００４７】この場合、光学部格納箱１０ａ，１０ｂは
何れも光学部１０の筐体に比べて半分よりも小さくなっ
ており而も軽くもなっているうえ、同時に取り付ける必
要が無いので、検測車２に対する装着作業がぐっと楽に
なる。しかも、光軸合わせが不要で両スリット像１５
ａ，１５ｂが数ｃｍ程度離れていても何ら不都合は無い
ので、気軽に、それぞれの光学部格納箱１０ａ，１０ｂ
ごとに取付作業を行い、それから、個々に、調整用治具
５０を一時接続して、座標変換パラメータ４４ａの確定
および書込作業を行うことができる。

【００４８】その後の測定作業や測定動作等は上述した
第１実施例のと同様なので繰り返しとなるその説明は割
愛するが、測定を続けるうちに何れか一方の部材たとえ
ば右側レーザ発光部１１ａに不具合が生じたような場合
には、それを格納している右側光学部格納箱１０ａだけ
を取り外して不具合を直し、それを再装着してからその
部分についてだけ調整用治具５０を用いて再調整を行
う。こうして、この場合には、非該当部分はそのままに
して該当部分だけ修理や再調整を行うことができるの
で、保守作業も楽になるうえ、維持費も節約できること
となる。

【００４９】

【その他】なお、上記の各実施例では、レール断面摩耗
を測定する場合を説明したが、測定する物理量は、摩耗
量に限らず、レール断面像から得られるものであれば、
どのようなものでも良い。さらに、摩耗量の正負も、実
施例の場合に限られず、レールが摩耗して減る方向が負
になるようにしても良い。

【００５０】スリット光源の種類も、レーザ装置に限ら
れず、キセノンフラッシュランプや水銀ランプ等でも良
い。さらに、外乱光の影響を排除するために光度を適宜
な周波数で変調するようにしても良い。カメラの種類や
台数も、ＣＣＤや４台に限られず、画像の枚数も４枚や
２枚に限られず、コストやスループット等に応じて、適
宜のものを採用することができる。

【００５１】補助機構２０は、設置する方が好ましい
が、必須では無いので、測定環境やコスト等を勘案し
て、省略しても良い。また、ＲＯＭ４４に代えて、ＥＥ
ＰＲＯＭの他、フラッシュメモリを用いることも可能で
あり、あるいはバッテリバックアップ付きのＲＡＭを採
用しても良い。

【００５２】さらに、レール半画像４１ａはメインコン
トローラ３１を介して入力するようにしても良く、メイ
ンコントローラ３１と断面信号処理装置４０とが一つの
プロセッサで構成されていても良く、逆に断面信号処理
装置４０が協動する複数の並列プロセッサやワイヤード
ロジック等で構成されていても良い。

【００５３】また、上記実施例では、レールの表面にお
けるそれぞれのスリット光の像を区別して撮るために光
の波長に基づく弁別手段を用いたが、それに限らず、周
波数に基づく弁別手段や、交互処理又は逐次処理に基づ
く時分割手段等の他の手段でも良い。例えば、異なるタ
イミングで開閉するメカニカルな又は液晶等のシャッタ
を撮像装置や他の部分に付加したり、ポリゴンミラーや
ガルバノミラー等の回転ミラーで一つの光源からのスリ
ット光を左右の固定ミラーへ振り分けるようにしても良
い。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段のレール断面測定装置にあっては、ス
リット部材等を複数に分ける際にそれぞれのスリット光
が区別して撮られるようにしたことにより、スリット光
が分離していても測定が可能なレール断面測定装置を実
現することができたという有利な効果が有る。

【００５５】また、本発明の第２の解決手段のレール断
面測定装置にあっては、スリット光の波長域を使い分け
るようにしたことにより、スリット光が分離していても
測定が可能なレール断面測定装置を簡素に実現すること
ができたという有利な効果を奏する。

【００５６】さらに、本発明の第３の解決手段のレール
断面測定装置にあっては、それぞれの画像データに対し
てそれぞれに適切な座標変換が施されるようにしたこと
により、スリット光が分離していても測定が可能なレー
ル断面測定装置を確実に実現することができたという有
利な効果が有る。

【００５７】また、本発明の第４の解決手段のレール断
面測定装置にあっては、部分的な変更があってもその影
響が局所に止まるようにしたことにより、スリット光が
分離していても測定が可能であって保守もし易いレール
断面測定装置を実現することができたという有利な効果
を奏する。

【００５８】また、本発明の第５の解決手段のレール断
面測定装置にあっては、測定機能を損なうこと無く光学
系に関する作業を部分的に行えるようにしたことによ
り、スリット光が分離していても測定が可能であって色
々な作業も楽なレール断面測定装置を実現することがで
きたという有利な効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレール断面測定装置の第１実施例と
してのレール断面摩耗測定装置について、光学系等の構
造を示す模式図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が正面
図である。

【図２】その信号処理系等のブロック図である。

【図３】本発明のレール断面測定装置の第２実施例と
してのレール断面摩耗測定装置について、（ａ）が光学
系等の正面図であり、（ｂ）が信号処理系等のブロック
図である。

【図４】従来のレール断面摩耗測定装置についてその
光学系等の構造を示す斜視図および正面図である。

【符号の説明】

１レール２検測車３車輪１０光学部（レール断面摩耗測定装置、レール断面測
定装置）１０ａ右側光学部格納箱（二分した光学系の一
方の格納部）１０ｂ左側光学部格納箱（二分した光学系の他
方の格納部）１１スリット光源（光切断線の照射手段）１１ａ右側レーザ発光部（二分したスリット光
源の一方）１１ｂ左側レーザ発光部（二分したスリット光
源の他方）１２スリット部材（光切断線の照射手段）１２ａ右側スリット部材（二分したスリット部
材の一方）１２ｂ左側スリット部材（二分したスリット部
材の他方）１３スリット光（光切断線）１３ａ右側スリット光（二分したスリット光の
一方）１３ｂ左側スリット光（二分したスリット光の
他方）１４ＣＣＤカメラ（撮像装置、撮像手段）１５スリット像（レール表面における光切断線の
映像）１５ａ右側スリット像（分離しても良いスリッ
ト像の一方）１５ｂ左側スリット像（分離しても良いスリッ
ト像の他方）１６ａ右側フィルタ（スリット像を弁別する手
段の一方）１６ｂ左側フィルタ（スリット像を弁別する手
段の他方）２０補助機構部３０信号処理部（レール断面摩耗測定装置、レール断
面測定装置）３１メインコントローラ（主制御装置）３２，３３，３４インターフェイス（Ｉ／Ｆ、サブコ
ントローラ）４０断面信号処理装置（データ処理手段）４１フレームメモリ（画像データ記憶手段）４１ａレール半画像（座標変換前の画像、
レール画像）４１ｂレール全画像（座標変換後の画像、
レール断面像）４２プログラムメモリ４２ａ基準点選定ルーチン（座標変換前処
理）４２ｂ正規化ルーチン（座標変換処理）４２ｃ摩耗量算出ルーチン（座標変換後処
理）４２ｄパラメータ変更ルーチン（パラメー
タの更新手段）４３ＲＡＭ（書換データ保持手段）４３ａ基準点データ（顎点情報、レールあ
ご位置）４４ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ、固定的データ保
持手段）４４ａ座標変換パラメータ（複数組のパラ
メータ）４４ｂ測定基準データ（基準画像に基づく
測定情報）５０調整用治具（パラメータの確定および設定手段、
更新補助手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2D057 AB01 2F065 AA52 AA63 BB11 CC35 DD06 FF01 FF02 FF04 FF09 FF61 GG03 GG04 GG21 HH05 HH12 HH14 JJ03 JJ05 JJ26 LL08 LL13 LL15 LL22 LL28 LL30 LL53 LL62 MM07 MM16 NN06 NN08 QQ00 QQ24 QQ31 QQ42 TT04 2F069 AA24 AA62 BB25 DD15 GG07 JJ01 RR07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レールに対してスリット光を照射するとと
もにその像を撮ってレール断面像を求めるレール断面測
定装置において、前記スリット光が照射方向の異なる複
数のものからなり、それぞれの像が区別して撮られるこ
とを特徴とするレール断面測定装置。
【請求項２】前記スリット光がレーザ光であり、それぞ
れの像が干渉フィルタにて区別されることを特徴とする
請求項１記載のレール断面測定装置。
【請求項３】前記レール断面像を求める際に撮った画像
データに対して座標変換処理を含む所定の画像処理を施
すとともに、前記スリット光が複数であるのに対応して
前記座標変換処理用のパラメータが複数組保持されてい
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された
レール断面測定装置。
【請求項４】前記パラメータを各組毎に更新しうる手段
が設けられていることを特徴とする請求項３記載のレー
ル断面測定装置。
【請求項５】前記スリット光が複数であるのに対応して
光学系格納部が複数に分かれていることを特徴とする請
求項１乃至請求項４の何れかに記載されたレール断面測
定装置。