JP2008089523A - Wear measurement device for trolley wire - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely and easily measure wear over the whole section of a trolley wire, without being affected by a structure in the periphery of the trolley wire. <P>SOLUTION: An inspection vehicle 1 is mounted with a line sensor 5 laid along a scanning direction perpendicular to a trolley wire laying direction and a floodlight 6, a pantagraph contact face of the trolley wire is photographed with travel of the inspection vehicle, and an image signal therein is stored in a storage device 8 by a computer 7. Brightness signals of a scanning line obtained by the line sensor are aligned time-serially to create a line sensor image, a binarized line sensor image is obtained based on the line sensor image, an edge of a trolley wire worn part is detected based on the binarized line sensor image, and an actual width of the trolley wire worn part is found based on the total width of the trolley wire with respect to an edge data and a trolley wire height viewed from the line sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トロリ線のパンタグラフ接触面の摩耗を測定する装置に係り、特にトロリ線の撮影画像からパンタグラフ接触面の幅を求め、この幅からトロリ線の厚みを求める摩耗測定装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for measuring wear on a pantograph contact surface of a trolley wire, and more particularly to a wear measurement device for obtaining a width of a pantograph contact surface from a photographed image of the trolley wire and obtaining a thickness of the trolley wire from this width. .

電気鉄道車両へ電力を供給するトロリ線は車両が通過するたびに集電装置(パンタグラフ)と接触が生じる。このため、電気鉄道車両を運用していく中でトロリ線は徐々に摩耗して行き、交換をしない場合は最終的には破断して事故を招くことになる。そこで、トロリ線には摩耗限界が設けられており、その摩耗限界を目安にトロリ線を交換し、電気鉄道車両の安全性を確保している。   A trolley wire that supplies electric power to an electric railway vehicle comes into contact with a current collector (pantograph) each time the vehicle passes. For this reason, the trolley wire gradually wears while the electric railway vehicle is operated, and if it is not replaced, it eventually breaks and causes an accident. Therefore, the trolley wire has a wear limit, and the trolley wire is replaced based on the wear limit to ensure the safety of the electric railway vehicle.

トロリ線の摩耗を測定する方法としては、トロリ線の厚みを直接測定する方法、トロリ線摩耗部の幅を計測し、この摩耗幅からトロリ線の厚みを換算する方法の2つの方法に大きく分けられる。   There are two main methods for measuring the wear of the trolley wire: a method of directly measuring the thickness of the trolley wire, and a method of measuring the width of the trolley wire wear portion and converting the thickness of the trolley wire from this wear width. It is done.

トロリ線の厚みを直接測定する方法としては、まず、ノギスなどの定規を用いてトロリ線の厚みを測定する方法がある。これは作業者が測定したいトロリ線部分の厚みをノギス等の定規を用いて手作業にて測定する方法で、測定したいトロリ線の厚みを確実に求めることができる。その反面、測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を測定することは困難である。   As a method of directly measuring the thickness of the trolley wire, first, there is a method of measuring the thickness of the trolley wire using a ruler such as a caliper. This is a method in which the thickness of the trolley wire portion that the operator wants to measure is manually measured using a ruler such as a vernier caliper, and the thickness of the trolley wire to be measured can be reliably obtained. On the other hand, the measurement is laborious and cannot be automated, so it is difficult to measure a long distance section.

トロリ線の厚みを直接測定する他の方法としては、光学センサを用いるものがある。これは回転ローラをトロリ線に押し付け、ローラ台にトロリ線を挟むように取り付けたレーザ照射装置と受光装置により、装置に挟まれたトロリ線部分での受光量を測定し、その受光量からトロリ線の厚みを換算するものである。この方式は連続的にトロリ線の厚みを測定することが可能であるが、トロリ線との接触を伴うため低速での運用を行う必要があり、トロリ線をセンサが挟む構造であるため、ポイント、エアーセクション、アンカーといったセンサと衝突するような構造物が存在する部分での使用が不可能であり、また、それら既存構造物の存在する場所では衝突しないよう測定位置から装置を離す必要がある。   Another method for directly measuring the thickness of the trolley wire is to use an optical sensor. This is done by pressing the rotating roller against the trolley wire, and measuring the amount of light received at the trolley wire portion sandwiched between the devices with a laser irradiation device and a light receiving device attached so that the trolley wire is sandwiched between the roller stands. The thickness of the wire is converted. Although this method can continuously measure the thickness of the trolley wire, it is necessary to operate at low speed because it involves contact with the trolley wire. In addition, it is impossible to use the unit where there is a structure that collides with the sensor such as air section and anchor, and it is necessary to move the device away from the measurement position so that it does not collide with the existing structure. .

トロリ線摩耗部の幅を計測する方法としてナトリウムランプやレーザ光を照射してトロリ線摩耗部を測定する方法がある(例えば、特許文献1参照)。これはトロリ線下部の断面が丸いひょうたん形状になっていて、摩耗によりトロリ線が平たく削れて行くほど削れた部分の幅が広くなることを利用したもので、摩耗幅からその箇所のトロリ線の厚みに換算する。   As a method of measuring the width of the trolley wire wear portion, there is a method of measuring the trolley wire wear portion by irradiating a sodium lamp or laser light (see, for example, Patent Document 1). This is because the cross section at the bottom of the trolley wire has a round gourd shape, and the trolley wire becomes wider as the trolley wire is flattened due to wear. Convert to thickness.

このトロリ線摩耗部の幅測定方法としては、ナトリウムランプやレーザ光といった光源から照射した際のトロリ線摩耗部からの反射光を正反射で受光するように受光部のラインセンサとの位置を精密に調整し、正反射による強い光を撮像することでトロリ線摩耗部をホワイトアウト状態にし、その強い光を受けたホワイトアウト部分の幅からトロリ線摩耗部の幅を求めるものである。   As a method for measuring the width of the trolley wire wear portion, the position of the light receiving portion with the line sensor is precisely measured so that the reflected light from the trolley wire wear portion when irradiated from a light source such as a sodium lamp or laser light is received by regular reflection. The trolley wire wear portion is whitened out by imaging strong light due to regular reflection, and the width of the trolley wire wear portion is obtained from the width of the whiteout portion that has received the strong light.

この方式は非接触であるため高速な運用が可能である。しかしながら、トロリ線を挟んでいるクランプや背景に映る構造物などのノイズの影響を受け易く、何らかのノイズにより間違った計測結果を得た場合はそれを確認する方法が無く、トロリ線摩耗の計測で問題があった部分については、結局は直接トロリ線の厚みを測定する方法を使用して確認する。また、光源の照射方向と焦点、および受光装置の受光方向を精密に調整して正反射光を受ける必要がある。
特開平10−194015号公報
This method is non-contact and can be operated at high speed. However, it is easily affected by noise such as clamps sandwiching the trolley wire and structures reflected in the background, and if there is a wrong measurement result due to some noise, there is no way to check it. Eventually, the problem area is confirmed by using a method of directly measuring the thickness of the trolley wire. In addition, it is necessary to receive regular reflection light by precisely adjusting the irradiation direction and focus of the light source and the light receiving direction of the light receiving device.
JP-A-10-194015

前記のように、トロリ線摩耗の測定方法としては、トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法、光学センサを用いてトロリ線の厚みを直接測定する方法、トロリ線摩耗部の幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し摩耗部からトロリ線の厚みを換算する方法があるが、それぞれには以下の問題がある。   As described above, the trolley wire wear measurement method includes a method of directly measuring the thickness of the trolley wire using a ruler such as a caliper, a method of directly measuring the thickness of the trolley wire using an optical sensor, and a trolley wire wear portion. There is a method in which the width of the wire is measured by irradiating with a sodium lamp or laser light, and the thickness of the trolley wire is converted from the worn portion, but each has the following problems.

(1)トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法の場合、作業者が手作業にて測定を行うため、測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を短時間で測定することは困難である。   (1) In the method of directly measuring the thickness of the trolley wire using a ruler such as a vernier caliper, since the operator performs the measurement manually, the measurement is troublesome and cannot be automated. It is difficult to measure in time.

(2)光学センサを用いてトロリ線の厚みを直接測定する方法の場合、回転ローラとトロリ線との接触を伴うため低速での運用を行う必要がある。また、トロリ線をセンサが挟む構造であるため、ポイント、エアーセクション、アンカーといったセンサと衝突するような構造物が存在する部分での使用が不可能であり、それらトロリ線周辺の既存構造物の存在する場所では衝突しないよう測定位置から装置を離す必要がある。   (2) In the case of a method of directly measuring the thickness of the trolley wire using an optical sensor, it is necessary to operate at a low speed because it involves contact between the rotating roller and the trolley wire. In addition, since the trolley wire is sandwiched between the sensors, it cannot be used where there are structures that collide with sensors such as points, air sections, and anchors. It is necessary to move the device away from the measurement position so that it does not collide where it exists.

(3)トロリ線摩耗部の幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し、摩耗幅からトロリ線の厚みを換算する方法の場合、まず、ナトリウムランプやレーザ光といった特殊な照明光を用意する必要があり、特にレーザ光を使用する場合は人体への影響を考慮する必要があるため取り扱いに注意が必要である。   (3) In the method of measuring the width of the trolley wire wear part by irradiating a sodium lamp or laser light and converting the thickness of the trolley wire from the wear width, first prepare special illumination light such as sodium lamp or laser light. In particular, when using laser light, it is necessary to consider the influence on the human body, so care must be taken in handling.

また、トロリ線を挟んでいるクランプや背景に映る構造物などのノイズの影響を受け易く、何らかのノイズにより間違った計測結果を得た場合はそれを確認する方法が無いため、トロリ線摩耗計測で問題があった部分についてもその原因を確認する手段が無く、結局は直接トロリ線の厚みを測定する方法を使用して確認するという手間がかかる。また、光源の照射方向と焦点、および受光装置の受光方向を精密に調整して正反射光を受けるようにする必要がある。   In addition, it is easily affected by noise such as clamps sandwiching the trolley wire and structures reflected in the background, and there is no way to confirm the wrong measurement result due to some noise. There is no means for confirming the cause of a problem portion, and eventually it takes time to confirm using a method of directly measuring the thickness of the trolley wire. Further, it is necessary to precisely adjust the irradiation direction and focus of the light source and the light receiving direction of the light receiving device so as to receive specularly reflected light.

本発明の目的は、トロリ線周辺の構造物に影響されることなく、トロリ線の全区間に亘った摩耗測定を確実、容易にしたトロリ線の摩耗測定装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a trolley wire wear measuring device that reliably and easily measures wear over the entire section of the trolley wire without being affected by the structure around the trolley wire.

本発明は、前記の課題を解決するため、基本的には、トロリ線の敷設方向とは垂直になる走査線方向にしたラインセンサをトロリ線に沿って移動させ、このラインセンサによってトロリ線のパンタグラフ接触面を撮影し、このラインセンサに得られる走査線の輝度信号を時系列に並べてラインセンサ画像を作成し、このラインセンサ画像からトロリ線の摩耗部を強調した二値化ラインセンサ画像を得、この二値化ラインセンサ画像からトロリ線摩耗部のエッジを検出し、このエッジデータからトロリ線の全体幅を求めてトロリ線の摩耗測定値を得るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention basically moves a line sensor in the scanning line direction perpendicular to the laying direction of the trolley line along the trolley line, and the line sensor causes the trolley line to be moved. The pantograph contact surface is photographed, and the luminance signals of the scanning lines obtained by this line sensor are arranged in time series to create a line sensor image. From this line sensor image, a binarized line sensor image that emphasizes the worn part of the trolley line is obtained. In this case, the edge of the trolley wire wear part is detected from this binarized line sensor image, the entire width of the trolley wire is obtained from this edge data, and the trolley wire wear measurement value is obtained. Features.

(1)摩耗測定対象となるトロリ線の敷設方向とは垂直になる走査線方向にしたラインセンサをトロリ線に沿って移動させ、このラインセンサによってトロリ線のパンタグラフ接触面(摩耗部)を撮影し、このラインセンサに得られる走査線の輝度信号を時系列に並べたラインセンサ画像を得る手段と、
前記ラインセンサ画像に対する二値化処理によって、トロリ線の摩耗部を強調した二値化ラインセンサ画像を得る二値化処理手段と、
前記二値化ラインセンサ画像上の摩耗部の両側のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記二値化ラインセンサ画像の両側のエッジ点間距離をトロリ線の摩耗部の全体幅として求める全体幅検出手段と、
前記全体幅からトロリ線の摩耗部の実幅を求める摩耗算定手段と、
を備えたことを特徴とする。
(1) Move the line sensor in the scanning line direction perpendicular to the laying direction of the trolley line to be measured for wear along the trolley line, and photograph the pantograph contact surface (wear part) of the trolley line with this line sensor. Means for obtaining a line sensor image in which the luminance signals of the scanning lines obtained by the line sensor are arranged in time series;
Binarization processing means for obtaining a binarized line sensor image in which a worn portion of a trolley line is emphasized by binarization processing on the line sensor image;
Edge detection means for detecting edges on both sides of the wear part on the binarized line sensor image;
An overall width detecting means for obtaining a distance between edge points on both sides of the binarized line sensor image as an overall width of a worn portion of a trolley line;
Wear calculating means for obtaining the actual width of the worn portion of the trolley wire from the overall width;
It is provided with.

(2)前記摩耗算定手段は、
前記全体幅とラインセンサのカメラパラメータからラインセンサから見たトロリ線の高さを求める高さ検出手段と、
前記全体幅と前記トロリ線の高さからトロリ線の摩耗部の実幅を求める摩耗部幅算定手段と、
を備えたことを特徴とする。
(2) The wear calculation means includes:
Height detection means for obtaining the height of the trolley line viewed from the line sensor from the overall width and the camera parameter of the line sensor;
Wear part width calculating means for obtaining the actual width of the wear part of the trolley wire from the overall width and the height of the trolley wire,
It is provided with.

(3)前記エッジ検出手段は、
二値化ラインセンサ画像の1行毎に、エッジ左側と右側の位置の差を摩耗部の幅とし取り出す処理を画像の全行に対して行う手段と、
前記画像の全行の各エッジ幅での最大幅と最小幅の差を出す手段と、
前記最大幅と最小幅の差が大きい場合に摩擦部の波状摩耗と判定する手段とを備えたことを特徴とする。
(3) The edge detection means includes:
Means for performing, for each row of the binarized line sensor image, processing for taking out the difference between the positions of the left side and the right side of the edge as the width of the worn portion for all rows of the image;
Means for calculating a difference between a maximum width and a minimum width at each edge width of all lines of the image;
And a means for determining the wavy wear of the friction portion when the difference between the maximum width and the minimum width is large.

(4)トロリ線摩耗部のエッジ検出した二値化ラインセンサ画像に対して、
エッジ画像のトロリ線に相当する部分を塊として抽出する手段と、
前記塊ごとに画像の上部から下部まで連続している部分をトロリ線画像として抽出し、それ以外の局所的に存在する塊はノイズであるとして取り除く手段とを備えたことを特徴とする。
(4) For the binarized line sensor image in which the edge of the trolley wire wear part is detected,
Means for extracting a portion corresponding to the trolley line of the edge image as a lump;
A unit that extracts a continuous portion from the upper part to the lower part of the image as a trolley line image and removes other locally existing chunks as noise is provided.

(5)前記二値化処理手段は、処理画像全体の輝度のヒストグラムを算出し、高レベル帯の輝度の画素数が画像中の正常なトロリ線反射面積より求めた閾値を超える場合にサチレーションを起こしている画像と判定する手段を備えたことを特徴とする。   (5) The binarization processing unit calculates a histogram of luminance of the entire processed image, and performs saturation when the number of pixels of luminance in the high level band exceeds a threshold obtained from a normal trolley line reflection area in the image. Means for determining that the image is awake is provided.

(6)前記摩耗部幅算定手段は、トロリ線摩耗部幅がトロリ線本線より大きい場合にサチレーションを起こしている画像と判定する手段を備えたことを特徴とする。   (6) The wear part width calculating means includes means for determining that the image is causing saturation when the trolley wire wear part width is larger than the trolley line main line.

(7)前記二値化処理手段は、トロリ線の大きさが実験的に求めた閾値を超える面積の場合、この部分は背景画像が二値化されて浮き出ていると判定し、トロリ線画像から取り除く手段を備えたことを特徴とする。   (7) If the size of the trolley line exceeds the experimentally obtained threshold, the binarization processing unit determines that the background image is binarized and is raised, and the trolley line image It is characterized by having a means for removing from.

(8)前記エッジ検出手段で検出したエッジ画像を前記ラインセンサ画像に重ね合わせてオーバーレイ表示画像を得る手段を備えたことを特徴とする。   (8) The image processing apparatus includes a means for superimposing the edge image detected by the edge detection means on the line sensor image to obtain an overlay display image.

(9)前記二値化処理手段によって得る二値化ラインセンサ画像からノイズ除去を行う手段を備えたことを特徴とする。   (9) The present invention is characterized by comprising means for removing noise from the binarized line sensor image obtained by the binarization processing means.

(10)前記二値化処理手段は、二値化処理の閾値を判別分析二値化法により自動的に設定することを特徴とする。   (10) The binarization processing means automatically sets a threshold for binarization processing by a discriminant analysis binarization method.

以上のとおり、本発明によれば、トロリ線周辺の構造物に影響されることなく、トロリ線の全区間に亘った摩耗測定を確実、容易に行うことができる。具体的には以下の効果がある。   As described above, according to the present invention, wear measurement over the entire section of the trolley wire can be reliably and easily performed without being affected by the structure around the trolley wire. Specifically, the following effects are obtained.

(1)非接触の方式であるため高速な運用が可能であり、短時間で長い距離の区間を測定することができる。   (1) Since it is a non-contact method, it can be operated at high speed, and a long distance section can be measured in a short time.

(2)装置の構造上、ポイント、エアーセクション、アンカーといった既存構造物から離れた位置にラインセンサが設置されているため、回転ローラと光学センサを用いてトロリ線の厚みを直接計測する方法に比べて既存構造物との衝突を考慮する必要が無く、既存構造物が存在する場所でも連続的に測定を行うことができる。   (2) Because the line sensor is installed at a position away from existing structures such as points, air sections, and anchors due to the structure of the device, it is a method for directly measuring the thickness of the trolley wire using a rotating roller and an optical sensor. In comparison, it is not necessary to consider a collision with an existing structure, and continuous measurement can be performed even in a place where the existing structure exists.

(3)外部からトロリ線の高さパラメータを入力すること無く、トロリ線摩耗幅を算出できる。   (3) The trolley wire wear width can be calculated without inputting the height parameter of the trolley wire from the outside.

(4)基本的に全てのトロリ線区間においてラインセンサ画像の撮像が可能であり、前区間に亘ってトロリ線の摩耗測定ができる。   (4) Basically, it is possible to capture line sensor images in all trolley line sections, and trolley line wear measurement can be performed over the previous section.

(5)特別な照明を使用する必要が無い。   (5) There is no need to use special lighting.

(6)レーザ光を使用する方法に比べて人体への影響を考慮する必要が無く、取り扱いが簡単になる。   (6) It is not necessary to consider the influence on the human body as compared with the method using laser light, and handling is simplified.

(7)トロリ線摩耗部の反射光を正反射で受ける必要が無いため、光源と受光装置間で精密な位置あわせを行う煩わしさが無い。   (7) Since it is not necessary to receive the reflected light of the trolley wire wear part by regular reflection, there is no trouble of performing precise alignment between the light source and the light receiving device.

(8)測定区間のラインセンサ画像が残っているため、トロリ線摩耗として問題があった部分については、その部分の画像を見ることで問題箇所の確認を行うことができる。   (8) Since the line sensor image of the measurement section remains, for the portion having a problem as trolley wire wear, the problem portion can be confirmed by looking at the image of the portion.

(9)トロリ線のパンタグラフ接触面の波状摩耗を判別・検知することができる。さらに、波状摩耗の頻度、場所などの各種情報を取得してトロリ線の保守、交換に利用することができる。   (9) It is possible to determine and detect wavy wear on the pantograph contact surface of the trolley wire. Furthermore, various information such as the frequency and location of the wavy wear can be acquired and used for maintenance and replacement of the trolley wire.

(10)既存構造物などのノイズを削除し、トロリ線のみを抽出することができ、誤検出を抑え、より正確なトロリ線摩耗幅を求めることができる。   (10) Noise such as existing structures can be deleted, and only the trolley wire can be extracted, erroneous detection can be suppressed, and a more accurate trolley wire wear width can be obtained.

(11)ラインセンサ画像からサチレーションを検出することができ、誤った測定を減らすことができる
(12)画像内にトロリ線が存在しない場合においても誤検出することがない。
(11) Saturation can be detected from the line sensor image, and erroneous measurement can be reduced. (12) No false detection even when no trolley line is present in the image.

(13)装置使用者に対して画像を見てどの部分が摩耗しているのかが一目瞭然となり判断しやすい状況を作ることができる。   (13) It is possible to create a situation that makes it easy for the user of the apparatus to determine which part is worn by seeing the image and easily determine it.

(14)判別分析二値化法の採用により、トロリ線の偏位等による撮像輝度の強弱に関係なく良好な閾値を決定することができ、より正確な摩耗測定ができる。   (14) By adopting the discriminant analysis binarization method, a good threshold value can be determined regardless of the intensity of imaging brightness due to trolley line displacement or the like, and more accurate wear measurement can be performed.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態を示すトロリ線の摩耗測定装置の構成図である。検査車両1は、旅客用車両と同様に、屋根上に装備するパンタグラフ2によってトロリ線3から集電し、車輪のモータ駆動によってトロリ線3に沿ったレール4上の走行を可能にする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a trolley wire wear measuring apparatus showing an embodiment of the present invention. The inspection vehicle 1 collects current from the trolley line 3 by the pantograph 2 equipped on the roof, and enables traveling on the rail 4 along the trolley line 3 by driving the motor of the wheel, like the passenger vehicle.

この検査車両1には、屋根上にトロリ線3の撮影画像入力手段としてラインセンサ5と照明灯6を設け、室内に計測用コンピュータ7と記録装置8を搭載する。   The inspection vehicle 1 is provided with a line sensor 5 and an illumination lamp 6 as a photographic image input means for the trolley wire 3 on the roof, and a measurement computer 7 and a recording device 8 are mounted indoors.

ラインセンサ5は、摩耗測定対象となるトロリ線の敷設方向とは垂直になる走査線方向にし、トロリ線に沿って移動させてトロリ線のパンタグラフ接触面を撮影する。このため、ラインセンサ5は、検査車両1の屋根上に鉛直上向きを見上げるように設置し、その走査線が検査車両1の進行方向(トロリ線の敷設方向)と垂直になるように設置して走査線がトロリ線3を横切る方向にする。照明灯6は、ラインセンサ5によるトロリ線3の撮影領域を中心にその近傍を照明できればよく、一般の照明灯を使用する。   The line sensor 5 is moved along the trolley line in the scanning line direction perpendicular to the laying direction of the trolley line to be subjected to wear measurement, and images the pantograph contact surface of the trolley line. For this reason, the line sensor 5 is installed on the roof of the inspection vehicle 1 so as to look up vertically, and its scanning line is installed so as to be perpendicular to the traveling direction of the inspection vehicle 1 (laying direction of the trolley line). The scanning line is set to cross the trolley line 3. The illumination lamp 6 only needs to be able to illuminate the vicinity of the photographing area of the trolley wire 3 by the line sensor 5, and a general illumination lamp is used.

計測用コンピュータ7は、検査車両1の走行によって、ラインセンサ5に得られる走査線の輝度信号を取り込み、この輝度信号を時系列に並べ、ラインセンサ画像(平面の画像)を作成し、トロリ線3の撮影画像としてハードディスク等の記録装置8に順次保存する。計測用コンピュータ7または他のコンピュータは、記録装置8に記録されたラインセンサ画像に対する画像処理によって、トロリ線3の摩耗部の幅を求め、この求めた摩耗部幅からトロリ線3の厚み判定をする。   The measuring computer 7 takes in the luminance signals of the scanning lines obtained by the line sensor 5 as the inspection vehicle 1 travels, arranges the luminance signals in time series, creates a line sensor image (planar image), and generates a trolley line. 3 are sequentially stored in a recording device 8 such as a hard disk. The measuring computer 7 or another computer obtains the width of the worn portion of the trolley wire 3 by image processing on the line sensor image recorded in the recording device 8, and determines the thickness of the trolley wire 3 from the obtained worn portion width. To do.

このトロリ線摩耗部幅を求めるフローチャートを図2に示し、この処理を実現するためのコンピュータ資源とソフトウェアによる機能構成を図3に示す。以下、これらの図および図4および図5を参照して画像処理の詳細を説明する。   FIG. 2 shows a flowchart for obtaining the trolley wire wear portion width, and FIG. 3 shows a functional configuration by computer resources and software for realizing this processing. Details of the image processing will be described below with reference to these drawings and FIGS. 4 and 5.

(S1)ラインセンサ画像の取得
前記のように、ラインセンサ画像は、ラインセンサ5と計測用コンピュータ7および記録装置8によって取得されている。図3ではラインセンサ5から取得する画像信号を、計測用コンピュータ7のラインセンサ画像作成部7Aによりラインセンサ画像を作成し、記録装置8の所定のメモリ領域8Aに書き込まれている。このラインセンサ画像の取得としては、記録装置8のメモリ領域8Aに保存されたラインセンサ画像をワーキングメモリ等のメモリ11に転送する。
(S1) Acquisition of Line Sensor Image As described above, the line sensor image is acquired by the line sensor 5, the measurement computer 7, and the recording device 8. In FIG. 3, an image signal acquired from the line sensor 5 is created by the line sensor image creation unit 7 </ b> A of the measurement computer 7 and written in a predetermined memory area 8 </ b> A of the recording device 8. As the acquisition of the line sensor image, the line sensor image stored in the memory area 8A of the recording device 8 is transferred to the memory 11 such as a working memory.

(S2)二値化処理
トロリ線の摩耗部分はトロリ線がパンタグラフにより削られた部分であるため、摩耗していない部分に比べて強い光沢がある。このため、ラインセンサ画像上においてもトロリ線の摩耗部分は背景部分と比較して輝度値の異なる帯状の部分として撮影される。
(S2) Binary processing Since the worn portion of the trolley wire is a portion where the trolley wire has been scraped by a pantograph, it has a stronger gloss than a portion that is not worn. For this reason, even on the line sensor image, the worn portion of the trolley line is photographed as a belt-like portion having a luminance value different from that of the background portion.

そこで、図3の二値化処理部12では、帯状に撮影されたトロリ線摩耗部分(パンタグラフ接触面)とそのほかの背景部分(既存構造物など)を切り分けるように閾値を設定し、その閾値を用いてラインセンサ画像に対して二値化処理を行い、トロリ線の摩耗部を強調する(以降これを「二値化ラインセンサ画像」と呼ぶ)。この処理により二値化ラインセンサ画像上ではトロリ線摩耗部分が白、背景部分が黒となる(図4参照)。   Therefore, in the binarization processing unit 12 in FIG. 3, a threshold is set so as to separate a trolley wire wear portion (pantograph contact surface) photographed in a band shape and other background portions (existing structures, etc.), and the threshold is set. The binarization process is performed on the line sensor image to emphasize the worn portion of the trolley line (hereinafter referred to as “binarized line sensor image”). By this processing, the trolley wire wear portion is white and the background portion is black on the binarized line sensor image (see FIG. 4).

なお、二値化処理における閾値は、人手により適宜設定することができるが、トロリ線の変位やトロリ線からの反射光の強さの違いに対応するために判別分析二値化法を用いることができる。この判別分析二値化法は、画像に応じて閾値をコンピュータ処理で自動的に決定する方式であり、各画像におけるヒストグラムにおいて「ある程度の範囲の輝度値で集合する画素数の塊」(以下クラスと呼ぶ)があり、二値化したとき、背景とパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定する。この処理により、いかなる画像においても比較的良好な閾値を決定して、摩耗部を抽出することができる。   Note that the threshold value in the binarization process can be appropriately set manually, but the discriminant analysis binarization method is used to cope with the difference in the trolley line displacement and the intensity of the reflected light from the trolley line. Can do. This discriminant analysis binarization method is a method in which a threshold value is automatically determined by computer processing in accordance with an image. When the binarization is performed, the threshold value is determined so that the variance ratio between the intra-class variance and the inter-class variance regarding the background and the pattern area is maximized. With this process, a relatively good threshold value can be determined for any image, and a wear part can be extracted.

(S3)二値化ラインセンサ画像のノイズ除去
二値化処理によりラインセンサ画像から二値化ラインセンサ画像を作成した場合、そのままではトロリ線摩耗部の傷や背景部分の状態により細かな点々状のノイズが含まれる場合がある。そこで、図3のノイズ除去処理部13では、二値化処理の膨張/収縮処理法、メディアンフィルタや平滑化フィルタを用いた画像ノイズ除去法などによって、これらのノイズを除去する。
(S3) Noise removal of the binarized line sensor image When a binarized line sensor image is created from the line sensor image by binarization processing, it is fine as it is depending on the scratches on the trolley wire wear part and the state of the background part. May be included. Therefore, the noise removal processing unit 13 in FIG. 3 removes these noises by an expansion / contraction processing method of binarization processing, an image noise removal method using a median filter or a smoothing filter, and the like.

(S4)トロリ線摩耗部のエッジ検出
ノイズ、既存構造物を除去した二値化ラインセンサ画像上において白で表されているトロリ線摩耗部の両側のエッジを検出する。これらのエッジ点は、あるラインについて左から探索した場合、背景の黒から摩耗部分の白へ変化する点が摩耗部分左側のエッジ点として、また摩耗部分の白から背景の黒へ変化する点を摩耗部分右側のエッジ点として検出することができる。この処理を、図3のトロリ線摩耗部エッジ検出部14では、画像の上から下ヘライン毎に行うことで、1枚の二値化ラインセンサ画像に関するトロリ線摩耗部分のエッジを検出する(図5参照)。
(S4) Edge detection of trolley wire wear portion Edges on both sides of the trolley wire wear portion shown in white on the binarized line sensor image from which noise and existing structures have been removed are detected. When these edge points are searched from the left for a certain line, the point where the background black changes to the white of the wear part is the edge point on the left side of the wear part and the point where the wear part white changes to the background black. It can be detected as an edge point on the right side of the worn portion. The trolley wire wear portion edge detection unit 14 in FIG. 3 detects the edge of the trolley wire wear portion with respect to one binarized line sensor image by performing the processing from the top to the bottom of the image (FIG. 3). 5).

(S5、S6)トロリ線全体幅の検出とトロリ線高さ計算
図3のトロリ線高さ計測処理部15は、トロリ線の太さが予め設定され、入力したラインセンサ画像より、トロリ線の全体幅を画像処理にて抽出、計算し、この全体幅値とラインセンサのカメラパラメータ(レンズ焦点距離、センサ幅、センサ画素数と1画素(ピクセル)に対する実寸法(mm)の度合いである画像分解能(mm/ピクセル)から換算することでラインセンサから見たトロリ線の高さを算出する。このトロリ線の高さデータは、次の全体幅からトロリ線の摩耗部の実幅を求める摩耗算定手段として設けられる。
(S5, S6) trolley line overall width detection and trolley line height calculation The trolley line height measurement processing unit 15 in FIG. 3 is preset with the thickness of the trolley line. The overall width is extracted and calculated by image processing, and the overall width value and the camera parameters of the line sensor (lens focal length, sensor width, number of sensor pixels and actual size (mm) with respect to one pixel (pixel)) By calculating from the resolution (mm / pixel), the height of the trolley wire viewed from the line sensor is calculated.The height data of this trolley wire is the wear for obtaining the actual width of the worn portion of the trolley wire from the following overall width. It is provided as a calculation means.

(S7)トロリ線摩耗部幅の計算
図3のトロリ線摩耗部幅計算部16は、二値化ラインセンサ画像から検出したトロリ線摩耗部の両側のエッジデータを用いて、ラインセンサの一つの走査線上にある両側のエッジ点間距離をトロリ線の摩耗部の画像上の幅として求める。このとき、トロリ線高さ計測処理部15で求めたラインセンサからトロリ線までの高さ、レンズ焦点距離、センサ幅、センサ画素数から1画素(ピクセ)に対する実寸法(mm)の度合いである画像分解能(mm/ピクセル)を計算し、トロリ線摩耗部分の画像上の幅と画像分解能の乗算を行うことでトロリ線摩耗部分の実幅(実際の幅値)を求める。
(S7) Calculation of the trolley wire wear part width The trolley wire wear part width calculation unit 16 in FIG. 3 uses one of the line data of the trolley wire wear part detected from the binarized line sensor image. The distance between the edge points on both sides on the scanning line is obtained as the width on the image of the worn part of the trolley line. At this time, it is a degree of the actual dimension (mm) with respect to one pixel (pixel) from the height from the line sensor to the trolley line, the lens focal length, the sensor width, and the number of sensor pixels obtained by the trolley line height measurement processing unit 15. The image resolution (mm / pixel) is calculated, and the actual width (actual width value) of the trolley wire wear portion is obtained by multiplying the width of the trolley wire wear portion on the image by the image resolution.

こうして求めたエッジデータ、トロリ線摩耗部、計算に用いたラインセンサ画像や対応するライン番号を指し示すデータ等は記録装置8等に記録し、これらデータをトロリ線の摩耗度合いとその位置(検査車両の走行位置)と共に判定する。   The edge data, the trolley wire wear part, the line sensor image used for the calculation, the data indicating the corresponding line number, etc. are recorded in the recording device 8 etc., and these data are recorded on the trolley wire wear degree and its position (inspection vehicle). And the travel position).

(実施形態2)
トロリ線の摩耗状態のひとつとして、摩耗部分が波を打ったような摩耗がある(以下、波状摩耗という)。この波状摩耗の場合、二値化画像も島状に転々と摩耗部が表示され、うまく摩耗幅を計測することができずに摩耗幅が急激に細くなるなどの異常な出力が現れる場合がある。
(Embodiment 2)
As one of the trolley wire wear states, there is wear in which the wear portion has a wave (hereinafter referred to as wave wear). In the case of this wave-like wear, the binarized image also displays the wear part one after another in an island shape, and there is a case where abnormal output such as the wear width is sharply narrowed without being able to measure the wear width well appears. .

本実施形態では、実施形態1の画像処理において、波状摩耗を判別・検知し、トロリ線に発生した波状摩耗の頻度、場所などの各種情報の取得を行う。この処理は、実施形態1における「トロリ線摩耗部幅の計算処理」で求めた磨耗幅データを参照し、トロリ線摩耗部のエッジ検出画像に対して、摩耗幅が一番大きい箇所と一番小さい箇所の差が閾値を超えたか否かを検出することにより、波状摩耗の特徴である、波を打ったような摩耗面を波状摩耗と判定する処理を追加する。   In the present embodiment, in the image processing of the first embodiment, wavy wear is determined and detected, and various information such as the frequency and location of the wavy wear that has occurred on the trolley wire is acquired. This process refers to the wear width data obtained in the “calculation process of the trolley wire wear part width” in the first embodiment, and with respect to the edge detection image of the trolley wire wear part, By detecting whether or not the difference between the small portions has exceeded the threshold value, a process for determining the wear surface that is undulated, which is characteristic of the wave wear, as the wave wear is added.

この処理のフローチャートを図6に示し、波状摩耗検出処理(S8)を追加した点が図2と異なる。なお、図6では二値化処理S2として前記の判別分析二値化法を利用する。またこの装置の構成を図7に示し、トロリ線摩耗部エッジ検出部14を波状摩耗検出機能付きとする。   The flowchart of this process is shown in FIG. 6 and is different from FIG. 2 in that a wavy wear detection process (S8) is added. In FIG. 6, the discriminant analysis binarization method is used as the binarization processing S2. Moreover, the structure of this apparatus is shown in FIG. 7, and the trolley wire wear part edge detection part 14 is provided with a wavy wear detection function.

これにより、エラーを出力し、波状摩耗を判別・検知することができ、さらに波状摩耗の頻度、場所などの各種情報を取得できる。   As a result, an error can be output, and the wavy wear can be determined and detected, and various information such as the frequency and location of the wavy wear can be acquired.

(実施形態3)
実施形態1の画像処理において、既存構造物が撮像された場合、その構造物によりその箇所のトロリ線摩耗幅が非常に大きく出力される場合がある。すなわち、トロリ線は1本の直線であることから画面の上部から下部まで連続して撮像される。そのほかの既存構造物は局所的に撮像される(図8参照)。
(Embodiment 3)
In the image processing according to the first embodiment, when an existing structure is imaged, the trolley wire wear width at that location may be very large output by the structure. That is, since the trolley line is a single straight line, images are continuously captured from the upper part to the lower part of the screen. Other existing structures are imaged locally (see FIG. 8).

これらの特徴から、本実施形態では、実施形態1における「トロリ線摩耗部幅の計算」を行う前に、トロリ線摩耗部のエッジを検出した二値化ラインセンサ画像に対して、エッジ画像の白の部分(トロリ線に相当する部分)をソートしてエッジ画像を塊で抽出し、画面の上部から下部まで連続している塊をトロリ線として判定し、それ以外の局所的に存在するクランプや碍子などの既存構造物を除いてトロリ線のみを抽出する(図9参照)。   From these characteristics, in this embodiment, before performing the “calculation of the trolley wire wear portion width” in the first embodiment, the edge image is compared with the binarized line sensor image in which the edge of the trolley wire wear portion is detected. Sort the white part (corresponding to the trolley line), extract the edge image as a lump, determine the lump that is continuous from the top to the bottom of the screen as a trolley line, and other local clamps Only the trolley line is extracted except for existing structures such as cocoons and insulators (see FIG. 9).

この処理のフローチャートを図10に示し、トロリ線抽出処理(S9)を追加した点が図2と異なる。なお、図10では二値化処理S2として前記の判別分析二値化法を利用する。またこの装置の構成を図11に示し、トロリ線摩耗部エッジ検出部14をトロリ線抽出機能付きとする。   The flowchart of this process is shown in FIG. 10, and the point which added the trolley line extraction process (S9) differs from FIG. In FIG. 10, the discriminant analysis binarization method is used as the binarization processing S2. Moreover, the structure of this apparatus is shown in FIG. 11, and the trolley wire wear part edge detection part 14 is set as the trolley line extraction function.

これにより、既存構造物などのノイズを削除し、トロリ線のみを抽出することで誤検出を抑え、より正確なトロリ線摩耗幅を求めることができる。   This eliminates noise such as existing structures and extracts only the trolley wire, thereby suppressing false detection and obtaining a more accurate trolley wire wear width.

(実施形態4)
実施形態1の画像処理において、照明灯6からの強力なライトの光が摩耗面で正反射してラインセンサのカメラのレンズに侵入するとサチレーションという現象が起こってしまう場合がある。この場合にその箇所のトロリ線摩耗部の幅を非常に大きく判定する場合がある。
(Embodiment 4)
In the image processing of the first embodiment, there is a case where a phenomenon called saturation occurs when the light of strong light from the illuminating lamp 6 is regularly reflected on the wear surface and enters the lens of the camera of the line sensor. In this case, the width of the trolley wire wear portion at that location may be determined to be very large.

本実施形態では、実施形態1における「二値化処理」によるトロリ線摩耗部の強調を行う際に、サチレーションという現象を起した画像をエラーとして処理するために、サチレーション判別を行う。   In the present embodiment, when the trolley wire wear portion is emphasized by the “binarization process” in the first embodiment, saturation determination is performed in order to process an image causing a phenomenon called saturation as an error.

ラインセンサ画像全体を横軸に輝度をとり、縦軸に画素数としたヒストグラムを描いてみると、通常には図12のように著しく突出した部分は現れないのだが、サチレーションが起こった場合の特徴として強い光がレンズに侵入するため、輝度が広範囲にわたり高いレベルをキープする(図13参照)。   If you draw a histogram with the brightness of the entire line sensor image on the horizontal axis and the number of pixels on the vertical axis, normally there will not be a significantly protruding part as shown in FIG. 12, but when saturation occurs. As a characteristic, strong light enters the lens, so that the luminance is kept at a high level over a wide range (see FIG. 13).

この輝度変化は通常ではありえない状態なので、本実施形態ではこれを利用し、画像の輝度ヒストグラムにおいて高レベル帯の画素が画像中の正常なトロリ反射面積より求めた閾値を超える場合、それはサチレーションを起こしている画像であると判定し、エラーを出力する。   Since this luminance change is a state that cannot be normal, this embodiment is used, and when a pixel in a high level band exceeds a threshold obtained from a normal trolley reflection area in the image in the luminance histogram of the image, it causes saturation. It is determined that the image is an image, and an error is output.

この処理のフローチャートを図14に示し、二値化処理画像について、高輝度画素数判別処理(S10)を追加した点が図2と異なる。なお、図14では二値化処理S2として前記の判別分析二値化法を利用する。またこの装置の構成を図15に示し、ノイズ除去処理部13をサチレーションエラー処理機能付きとする。   A flowchart of this process is shown in FIG. 14, which is different from FIG. 2 in that a high-intensity pixel number discrimination process (S10) is added to the binarized image. In FIG. 14, the discriminant analysis binarization method is used as the binarization processing S2. The configuration of this apparatus is shown in FIG. 15, and the noise removal processing unit 13 is provided with a saturation error processing function.

これにより、サチレーション検出を行い、摩耗測定エラーを減らすことができる。   Thereby, saturation detection can be performed and wear measurement errors can be reduced.

(実施形態5)
前記のように、強力なライトの光が摩耗面に正反射してレンズに侵入するとサチレーションという現象が起こってしまう。このサチレーションにより、実施形態1における「トロリ線摩耗部幅の計算」を行う際に、強力な反射光により撮像される画像は摩耗部がトロリ線本線より大きくぎざぎざな画像となって表れる場合がある(図16参照)。
(Embodiment 5)
As described above, the phenomenon of saturation occurs when the light from a strong light is regularly reflected on the wear surface and enters the lens. Due to this saturation, when performing “calculation of trolley wire wear part width” in the first embodiment, an image captured by strong reflected light may appear as a jagged image in which the wear part is larger than the trolley line main line. (See FIG. 16).

この処理のフローチャートを図17に示し、トロリ線摩耗部幅の計算処理に際して、トロリ線幅判別処理(S11)を追加した点が図2と異なる。なお、図17では二値化処理S2として前記の判別分析二値化法を利用する。またこの装置の構成を図18に示し、トロリ線磨耗部幅計算部15をサチレーションエラー処理機能付きとする。   A flowchart of this process is shown in FIG. 17, which is different from FIG. 2 in that a trolley line width discriminating process (S11) is added in the calculation process of the trolley line wear part width. In FIG. 17, the discriminant analysis binarization method is used as the binarization processing S2. The configuration of this apparatus is shown in FIG. 18, and the trolley wire wear part width calculation part 15 is provided with a saturation error processing function.

これにより、本実施形態では、トロリ線本線より大きい摩耗幅が検出された場合にサチレーションとして判定することで、サチレーションを検出し、摩耗測定エラーを減らすことができる。   Thereby, in this embodiment, when a wear width larger than the trolley main line is detected, it is determined as saturation, so that saturation can be detected and wear measurement errors can be reduced.

(実施形態6)
実施形態1の画像処理において、「二値化処理」を行う際に、二値化ラインセンサ画像内にトロリ線が写っていない場合、輝度の低い背景でも判別分析二値化法により白になってしまい、大きいノイズが発生してしまう。
(Embodiment 6)
In the image processing according to the first embodiment, when “binarization processing” is performed, if a trolley line is not captured in the binarized line sensor image, the background becomes low by the discriminant analysis binarization method even in a low luminance background. And a large noise is generated.

この現象は、トロリ線の大きさがほぼ決まっているために、白の部分が実験的に求めた閾値を超える面積になる。これを利用し、本実施形態では、白の部分は背景が二値化されて浮き出ていると判定し、全て黒にし、トロリ線画像から取り除く。   In this phenomenon, since the size of the trolley line is almost determined, the white portion exceeds the experimentally obtained threshold value. Using this, in the present embodiment, it is determined that the white portion is raised by binarizing the background, and all the black portions are made black and removed from the trolley line image.

この処理のフローチャートを図19に示し、二値化処理に際して、トロリ線存在判別処理(S12)を追加した点が図2と異なる。なお、図19では二値化処理S2として前記の判別分析二値化法を利用する。またこの装置の構成を図20に示し、二値化処理部12をトロリ線存在判定処理機能付きとする。   A flowchart of this process is shown in FIG. 19, which is different from FIG. 2 in that a trolley line presence determination process (S12) is added in the binarization process. In FIG. 19, the discriminant analysis binarization method is used as the binarization processing S2. The configuration of this apparatus is shown in FIG. 20, and the binarization processing unit 12 is provided with a trolley line presence determination processing function.

これにより、画像内にトロリ線が存在しない場合においても誤検出を防止し、摩耗測定エラーを減らすことができる。   Thereby, even when no trolley line exists in the image, erroneous detection can be prevented, and wear measurement errors can be reduced.

(実施形態7)
実施形態1の画像処理において、トロリ線摩耗部画像を肉眼で確認することができる。この確認の際に、エッジ画像を原画像(ラインセンサ画像)に色をつけて重ねて表示することや、横に間延びした画像の縦横比を改善すれば、トロリ線の摩耗部が見やすくなる。
(Embodiment 7)
In the image processing of the first embodiment, the trolley wire wear part image can be confirmed with the naked eye. At the time of this confirmation, if the edge image is overlaid and displayed on the original image (line sensor image) or the aspect ratio of the horizontally extended image is improved, the worn portion of the trolley line can be easily seen.

図21は、その(a)に原画像の例を、(b)に原画像のエッジ画像の例を示し、これら原画像とエッジ画像を重ね合わせることで、(c)に示すオーバーレイ表示画像が得られ、どこが摩耗部として処理されているのかが使用者に対し一目瞭然となる利点がある。   FIG. 21 shows an example of an original image in (a), an example of an edge image of the original image in (b), and by overlaying these original image and the edge image, an overlay display image shown in (c) is obtained. As a result, there is an advantage that it is obvious to the user where the treated portion is treated.

この装置の構成例を図22に示し、モニタの画像表示処理機能としてオーバーレイ画像表示部17を追加する。   FIG. 22 shows a configuration example of this apparatus, and an overlay image display unit 17 is added as an image display processing function of the monitor.

本発明の実施形態1を示すトロリ線の摩耗測定装置の構成図。The block diagram of the abrasion measuring apparatus of the trolley wire which shows Embodiment 1 of this invention. トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態1)。A flow chart of wear part width measurement of a trolley wire (embodiment 1). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態1)。Functional block diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 1). トロリ線摩耗部の二値化ラインセンサ画像の例。The example of the binarization line sensor image of a trolley wire wear part. トロリ線摩耗部のエッジ検出例。An example of edge detection of a trolley wire wear part. トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態2)。The flowchart of the wear part width | variety measurement of a trolley wire (Embodiment 2). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態2)。Functional configuration diagram of a trolley wire wear measuring device (second embodiment). 既存構造物(碍子、クランプ)の映り方の例。An example of how existing structures (insulators, clamps) are reflected. 既存構造物を除去した例。Example of removing an existing structure. トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態3)。The flowchart of the wear part width | variety measurement of a trolley wire (Embodiment 3). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態3)。Functional configuration diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 3). 通常のトロリ線摩耗画像のヒストグラム例。The histogram example of a normal trolley wire wear image. サチレーション状態の摩耗画像のヒストグラム例。The histogram example of the wear image of a saturation state. トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態4)。Flowchart of wear part width measurement of trolley wire (Embodiment 4). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態4)。Functional configuration diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 4). サチレーションが起こったときの撮像例。An example of imaging when saturation occurs. トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態5)。10 is a flowchart for measuring a worn portion width of a trolley wire (Embodiment 5). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態5)。Functional configuration diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 5). トロリ線の摩耗部幅測定のフローチャート(実施形態6)。A flowchart of measurement of a wear part width of a trolley wire (sixth embodiment). トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態6)。Functional block diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 6). オーバーレイ表示画像の作成例。An example of creating an overlay display image. トロリ線の摩耗測定装置の機能構成図(実施形態7)。Functional block diagram of a trolley wire wear measuring device (Embodiment 7).

符号の説明Explanation of symbols

1 検査車両
2 パンタグラフ
3 トロリ線
4 レール
5 ラインセンサ
6 照明灯
7 計測用コンピュータ
8 記録装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection vehicle 2 Pantograph 3 Trolley wire 4 Rail 5 Line sensor 6 Illumination lamp 7 Measuring computer 8 Recording device

Claims (10)

摩耗測定対象となるトロリ線の敷設方向とは垂直になる走査線方向にしたラインセンサをトロリ線に沿って移動させ、このラインセンサによってトロリ線のパンタグラフ接触面(摩耗部)を撮影し、このラインセンサに得られる走査線の輝度信号を時系列に並べたラインセンサ画像を得る手段と、
前記ラインセンサ画像に対する二値化処理によって、トロリ線の摩耗部を強調した二値化ラインセンサ画像を得る二値化処理手段と、
前記二値化ラインセンサ画像上の摩耗部の両側のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記二値化ラインセンサ画像の両側のエッジ点間距離をトロリ線の摩耗部の全体幅として求める全体幅検出手段と、
前記全体幅からトロリ線の摩耗部の実幅を求める摩耗算定手段と、
を備えたことを特徴とするトロリ線の摩耗測定装置。
A line sensor that is in the scanning line direction perpendicular to the laying direction of the trolley wire to be subjected to wear measurement is moved along the trolley line, and the pantograph contact surface (wear part) of the trolley wire is photographed by this line sensor. Means for obtaining a line sensor image in which luminance signals of scanning lines obtained by the line sensor are arranged in time series;
Binarization processing means for obtaining a binarized line sensor image in which a worn portion of a trolley line is emphasized by binarization processing on the line sensor image;
Edge detection means for detecting edges on both sides of the wear part on the binarized line sensor image;
An overall width detecting means for obtaining a distance between edge points on both sides of the binarized line sensor image as an overall width of a worn portion of a trolley line;
Wear calculating means for obtaining the actual width of the worn portion of the trolley wire from the overall width;
A trolley wire wear measuring device comprising:
前記摩耗算定手段は、
前記全体幅とラインセンサのカメラパラメータからラインセンサから見たトロリ線の高さを求める高さ検出手段と、
前記全体幅と前記トロリ線の高さからトロリ線の摩耗部の実幅を求める摩耗部幅算定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のトロリ線の摩耗測定装置。
The wear calculating means includes
Height detection means for obtaining the height of the trolley line viewed from the line sensor from the overall width and the camera parameter of the line sensor;
Wear part width calculating means for obtaining the actual width of the wear part of the trolley wire from the overall width and the height of the trolley wire,
The trolley wire wear measuring device according to claim 1, comprising:
前記エッジ検出手段は、
二値化ラインセンサ画像の1行毎に、エッジ左側と右側の位置の差を摩耗部の幅とし取り出す処理を画像の全行に対して行う手段と、
前記画像の全行の各エッジ幅での最大幅と最小幅の差を出す手段と、
前記最大幅と最小幅の差が大きい場合に摩擦部の波状摩耗と判定する手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のトロリ線の摩耗測定装置。
The edge detection means includes
Means for performing, for each row of the binarized line sensor image, processing for taking out the difference between the positions of the left side and the right side of the edge as the width of the worn portion for all rows of the image;
Means for calculating a difference between a maximum width and a minimum width at each edge width of all lines of the image;
The trolley wire wear measuring device according to claim 1, further comprising means for determining that the frictional portion is wavy when the difference between the maximum width and the minimum width is large.
トロリ線摩耗部のエッジ検出した二値化ラインセンサ画像に対して、
エッジ画像のトロリ線に相当する部分を塊として抽出する手段と、
前記塊ごとに画像の上部から下部まで連続している部分をトロリ線画像として抽出し、それ以外の局所的に存在する塊はノイズであるとして取り除く手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。
For the binarized line sensor image detected at the edge of the trolley wire wear part,
Means for extracting a portion corresponding to the trolley line of the edge image as a lump;
And a means for extracting a continuous portion from the upper part to the lower part of the image as a trolley line image and removing other locally existing chunks as noise. The wear measuring apparatus of the trolley wire of any one of 1-3.
前記二値化処理手段は、処理画像全体の輝度のヒストグラムを算出し、高レベル帯の輝度の画素数が画像中の正常なトロリ線反射面積より求めた閾値を超える場合にサチレーションを起こしている画像と判定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   The binarization processing means calculates a histogram of the brightness of the entire processed image, and causes saturation when the number of pixels of brightness in the high-level band exceeds a threshold obtained from the normal trolley line reflection area in the image. The trolley wire wear measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for determining an image. 前記摩耗部幅算定手段は、トロリ線摩耗部幅がトロリ線本線より大きい場合にサチレーションを起こしている画像と判定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   6. The wear part width calculating means comprises means for determining that the image is causing saturation when the trolley wire wear part width is larger than the trolley line main line. The trolley wire wear measuring device described. 前記二値化処理手段は、トロリ線の大きさが実験的に求めた閾値を超える面積の場合、この部分は背景画像が二値化されて浮き出ていると判定し、トロリ線画像から取り除く手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   In the case where the binarization processing means has an area where the size of the trolley line exceeds an experimentally determined threshold, this part determines that the background image is binarized and is raised, and removes it from the trolley line image. The trolley wire wear measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the trolley wire wear measuring device is provided. 前記エッジ検出手段で検出したエッジ画像を前記ラインセンサ画像に重ね合わせてオーバーレイ表示画像を得る手段を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   The trolley wire wear measurement according to any one of claims 1 to 7, further comprising means for superimposing an edge image detected by the edge detection means on the line sensor image to obtain an overlay display image. apparatus. 前記二値化処理手段によって得る二値化ラインセンサ画像からノイズ除去を行う手段を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   The trolley wire wear measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising means for removing noise from a binarized line sensor image obtained by the binarization processing means. 前記二値化処理手段は、二値化処理の閾値を判別分析二値化法により自動的に設定することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のトロリ線の摩耗測定装置。   The trolley wire wear measurement according to any one of claims 1 to 9, wherein the binarization processing means automatically sets a threshold value of the binarization processing by a discriminant analysis binarization method. apparatus.
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