JP2008184763A

JP2008184763A - Method and equipment for detecting coming-off of fastening bolt from rail joint plate

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Publication number: JP2008184763A
Application number: JP2007017421A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Fukuhara; 信一福原; Motonari Kanetani; 元就金谷; Yoshitake Kirino; 吉武桐野
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-08-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and equipment for detecting the coming-off of a fastening bolt from a rail joint plate, which enable the coming-off of the fastening bolt from the rail joint plate to be detected in a traveling state, even if a track inspection car travels along a curve of a rail. <P>SOLUTION: A still image is obtained in such a manner that a visual field of a camera for taking the still image of the rail joint plate is set large enough to cover the range of the movement of the image of the rail joint plate by the vertical fluctuation of the car body of the track inspection car when the track inspection car travels along the curve of the rail. An area image including the image of the rail joint plate is clipped depending on a signal from a detector for detecting the traveling direction of the track inspection car or the inclination of the car body, for example, a signal from a passage displacement device. Thus, even if a range of the area image to be clipped is restricted and even if the track inspection car travels along the curve in a normal traveling state, the image of the rail joint plate can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、レール継目板の締結ボルト脱落検出装置に関し、詳しくは、軌道検測車の走行状態において、軌道検測車がレールのカーブに入ったときでもレール継目板の締結ボルト脱落を走行状態で検出することができるようなレール継目板の締結ボルト脱落検出方法および装置に関する。 The present invention relates to a rail joint plate fastening bolt drop detection device, and more particularly, in a running state of a track inspection vehicle, even when the track inspection vehicle enters a rail curve, the rail joint plate has a fastening bolt drop off state. The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a fastening bolt drop-off of a rail joint plate that can be detected by the above.

鉄道用レールは、周囲の温度に応じて伸縮する。そのため、遊間部（継目）を設けてレールとレールとが連結される。その接続は、レール継目板によりレールの端部を表裏両側から挟んでボルトでレール継目板を固定することで行われる。
列車の乗りごこち、レールの損傷などを防止するために、継目が適当な間隔であるか否かが軌道検測車（以下検測車）あるいは点検車などにより定期的に点検され、その間隔が所定の基準幅の範囲にないときには継目間隔が調整される。
このような点検のために検測車に搭載され、レーザ光をレール継目板の位置に照射してレール継目板そのものを検出するレール継目板検出装置が公知である（特許文献１）。
また、レールを枕木に固定するボルトのボルト抜けを検出する技術としてレーザ変位計を用いたレール締結具の脱落の検知装置が公知である（特許文献２）。 Railway rails expand and contract according to the ambient temperature. For this reason, a gap (joint) is provided to connect the rails to each other. The connection is made by fixing the rail joint plate with bolts with the rail joint plate sandwiching the ends of the rail from both the front and back sides.
In order to prevent trains from getting on the rails, damage to the rails, etc., whether or not the joints are at appropriate intervals is regularly inspected by a track inspection vehicle (hereinafter referred to as inspection vehicle) or inspection vehicle. When it is not within the range of the predetermined reference width, the joint interval is adjusted.
A rail joint plate detection device that is mounted on an inspection vehicle for such inspection and that detects the rail joint plate itself by irradiating the position of the rail joint plate with laser light is known (Patent Document 1).
Further, as a technique for detecting a bolt drop of a bolt that fixes a rail to a sleeper, a rail fastener drop-off detection device using a laser displacement meter is known (Patent Document 2).

遊間があるレール継目部分は、車輌の車輪が落ち込むので、その分、振動が発生し易く、レール継目板の締結ボルトが脱落することがみられる。通常、例えば、４本あるいは６本という複数のボルトでレール継目板を締結し、かつ、レール継目板がレールの端を表裏両側から狭持する構造でレール同士が結合される。
１本ボルト抜けがレール継目板に発生してもただそれだけで大きな問題には至らないが、レールの連結状態がゆるむことは確かであり、万が一の事故の問題と乗りこごちの点からボルトの抜けを検測車の走行状態において検出する装置の要請がある。
そこで、出願人は、検測車の走行状態において画像処理によりレール継目板を撮像して締結ボルトの脱落検出をするレール継目板の締結ボルト脱落検出装置の発明を出願し、それがすでに公開されている（特許文献３）。
特開２００１−２８０９１８号公報特開平１１−１７２６０６号公報特開２００６−２５０５７３号公報 In the rail joint where there is a gap, the wheel of the vehicle falls, so that vibration easily occurs, and the fastening bolt of the rail joint plate drops off. Usually, for example, the rail joint plates are fastened with a plurality of bolts such as four or six, and the rails are coupled to each other with a structure in which the rail joint plates sandwich the ends of the rails from both the front and back sides.
Even if a single bolt dropout occurs in the rail joint plate, it will not lead to a major problem, but it is certain that the rail connection will loosen. There is a need for a device that detects a dropout while the test vehicle is running.
Therefore, the applicant has filed an application for a rail joint plate fastening bolt drop detection device that images rail joint plates by image processing in the running state of the inspection vehicle and detects fastening bolt dropout, which has already been published. (Patent Document 3).
JP 2001-280918 A JP-A-11-172606 JP 2006-250573 A

特許文献３の技術は、レール継目板の締結ボルト脱落判定処理を行う際に、レール継目板の静止画の撮像範囲が固定されかつその静止画像において画像処理のエリアが固定的である関係で、検測車がレールのカーブを走行するときには、遠心力により車体が振られるとともに内側と外側のレールの高さが異なることで車体が内側に傾き、外側のレールで車体が高くなり、内側にレールで車体が低くなる。
その結果、それにより撮像される静止画像が上下にずれ、レール継目板の締結ボルトの画像の一部が画像処理エリアから外れる問題が生じることが発生している。
この場合には、レール継目板の締結ボルト脱落判定処理のために画像処理範囲を特定することが難しくなり、その画像処理を別途すると走行状態での検出が難しく、それに対処するために検測車上ではなく、別途の作業を余儀なくされている。
一方、撮像するレール継目板の静止画像の範囲を大きくして画像処理範囲を大きく採ると画像処理ロードが大きくなり、それが通常の走行状態におけるレール継目板の締結ボルトの脱落検出を難しくしている。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決し、軌道検測車がレールのカーブに入ったときでもレール継目板の締結ボルト脱落を走行状態で検出することができるレール継目板の締結ボルト脱落検出方法および装置を提供することにある。 In the technique of Patent Document 3, when performing the fastening bolt dropout determination process of the rail joint plate, the imaging range of the still image of the rail joint plate is fixed, and the image processing area is fixed in the still image. When the inspection vehicle runs on the rail curve, the vehicle body is shaken by centrifugal force and the height of the inner and outer rails is different, so the vehicle body tilts inward, the outer rail raises the vehicle body, and the inner rail The body becomes lower.
As a result, the still image picked up thereby is shifted up and down, and there is a problem that a part of the image of the fastening bolt of the rail joint plate deviates from the image processing area.
In this case, it becomes difficult to specify the image processing range for the fastening bolt dropout determination process of the rail joint plate, and it is difficult to detect in the running state if the image processing is separately provided. You are forced to work separately, not above.
On the other hand, if the range of the still image of the rail joint plate to be imaged is increased and the image processing range is increased, the image processing load increases, which makes it difficult to detect the drop of the fastening bolt of the rail joint plate in the normal running state. Yes.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even when the track inspection vehicle enters the rail curve, the rail joint plate that can detect the fastening bolt dropout of the rail joint plate in the running state. An object of the present invention is to provide a fastening bolt dropout detection method and apparatus.

このような目的を達成するためのこの発明のレール継目板の締結ボルト脱落検出装置の特徴は、レール継目板のフランジの影がレール継目板に落ちる角度で軌道検測車側からレール継目板に光を照射し、軌道検測車がレールのカーブを走行するときの軌道検測車の車体の上下変動によるレール継目板の映像の移動範囲をカバーする視野を有するカメラでレール継目板の静止画を軌道検測車から撮像し、軌道検測車の走行方向を検出するあるいは車体の傾きを検出する検出器からの信号に応じて静止画からレール継目板を含むエリア画像を切出し、このエリア画像におけるレール継目板のフランジの影の画像を基準として締結ボルトの差込み穴に相当する画像がエリア画像にあるか否かを検出するものである。 In order to achieve such an object, the feature of the rail joint plate fastening bolt drop detection device of the present invention is that the rail joint plate flange is moved from the track inspection vehicle side to the rail joint plate at an angle where the shadow of the rail joint plate falls on the rail joint plate. Rail joint plate still image with a camera that has a field of view to cover the moving range of the rail joint plate image due to vertical movement of the vehicle body of the track inspection vehicle when the track inspection vehicle travels the curve of the rail. The area image including the rail joint plate is cut out from the still image according to the signal from the detector that detects the traveling direction of the track inspection vehicle or detects the inclination of the vehicle body. It is detected whether there is an image corresponding to the insertion hole of the fastening bolt in the area image on the basis of the shadow image of the flange of the rail joint plate.

この発明にあっては、レール継目板の静止画を撮像するカメラの視野を、軌道検測車がレールのカーブを走行するときの軌道検測車の車体の上下変動によるレール継目板の映像の移動範囲をカバーする大きさとして静止画像を得て、軌道検測車の走行方向を検出するあるいは車体の傾きを検出する検出器からの信号、例えば、通り変位器からの信号に応じてレール継目板を含むエリア画像を切出すようにしているので、画像の範囲を制限して画像を切出しても通常の走行状態において軌道検測車がカーブに入っていてもレール継目板の画像を切出し画像として得ることができる。
その結果、レール継目板の締結ボルトの脱落検出をする画像処理範囲を小さくでき、画像処理ロードを低減でき、かつ、軌道検測車がレールのカーブに入ったときでもレール継目板の締結ボルトの脱落検出をすることができる。 According to the present invention, the field of view of the camera that captures the still image of the rail joint plate is used to display the image of the rail joint plate due to the vertical movement of the vehicle body of the track inspection vehicle when the track inspection vehicle runs on the rail curve. Obtain a still image as a size that covers the moving range and detect the direction of the track inspection vehicle or the signal from the detector that detects the inclination of the vehicle body, for example, the rail joint according to the signal from the street displacement device Since the area image including the plate is cut out, even if the image range is limited and the image is cut out, the image of the rail joint plate is cut out even if the track inspection car enters the curve in the normal running state Can be obtained as
As a result, it is possible to reduce the image processing range for detecting the drop of the rail joint plate fastening bolt, reduce the image processing load, and the rail joint plate fastening bolt even when the track inspection vehicle enters the rail curve. Dropout can be detected.

図１は、この発明のレール継目板の締結ボルト脱落検出装置を適用した一実施例の検測車のレール継目板の締結ボルト脱落検出装置とその継目板画像撮像装置の説明図であり、図２は、レール継目検出器の説明図、図３は、レール継目検出器の検出回路とデータ処理装置の説明図、図４は、レール継目検出器の検出波形の説明図、図５は、通り検出器の説明図、図６（ａ）〜（ｃ）は、撮像された静止画を二値化した画像の一例を模式的に示した説明図、図７（ａ）は、エリア切出しされた二値化画像の説明図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のエリア切出しされた二値化画像のＹ座標に対する明るさ特性の説明図、図８は、ボルト抜けを検出する処理画像に検出領域を設定する説明図、そして図９は、ボルト抜け穴検出の画像処理のフローチャートである。
図１（ａ）において、１０は、レール継目板の締結ボルト脱落検出装置５（以下締結ボルト脱落検出装置５）を搭載する検測車であり、１０ａは台車フレーム、１０ｂは車輪である。締結ボルト脱落検出装置５は、レール継目検出器６と、通り検出器２７、継目板画像撮像装置７、そしてデータ処理装置８とからなる。
レール継目検出器６は、図１（ａ），図２に示すように、電磁センサ１１とケース１２、そして検出回路２０とからなる。ケース１２に内蔵された電磁センサ１１は、相互に逆方向に巻かれ、一辺が隣接して配置された巻き形が三角形の２つの空芯コイル１１ａ、１１ｂからなる。これを内装するケース１２は、合成樹脂等の非磁性材料で構成され、空芯コイル１１ａ、１１ｂの中心Ｏａ，Ｏｂをずらせて樹脂充填された完全密閉状態で固定するものであって、図１（ａ）に示すように、検測車１０の台車フレーム１０ａからブラケット１３を介してレール３あるいはレール４の頭部表面から所定距離、例えば、３ｃｍ前後離れて、２本のうち片側のレールに対応して設置される。そして、図１（ａ）のレール３とレール４との間にある継目１ａを検出する。 FIG. 1 is an explanatory view of a fastening bolt dropout detecting device for a rail joint plate of an inspection vehicle according to one embodiment to which a rail joint plate fastening bolt drop detecting device of the present invention is applied, and its joint plate image pickup device. 2 is an explanatory diagram of a rail joint detector, FIG. 3 is an explanatory diagram of a detection circuit and a data processing device of the rail joint detector, FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection waveform of the rail joint detector, and FIG. 6A to 6C are explanatory diagrams schematically showing an example of an image obtained by binarizing a captured still image, and FIG. 7A is an area cut out. FIG. 7B is an explanatory diagram of the binarized image, FIG. 7B is an explanatory diagram of the brightness characteristic with respect to the Y coordinate of the binarized image cut out in the area of FIG. 7A, and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram for setting a detection region in an image, and FIG. 9 is a flowchart of image processing for detecting a bolt hole It is a door.
In FIG. 1A, reference numeral 10 denotes a test vehicle equipped with a rail joint plate fastening bolt drop detection device 5 (hereinafter referred to as fastening bolt drop detection device 5), 10a denotes a carriage frame, and 10b denotes a wheel. The fastening bolt dropout detection device 5 includes a rail joint detector 6, a street detector 27, a joint plate image pickup device 7, and a data processing device 8.
The rail joint detector 6 includes an electromagnetic sensor 11, a case 12, and a detection circuit 20 as shown in FIGS. The electromagnetic sensor 11 built in the case 12 is composed of two air-core coils 11a and 11b which are wound in opposite directions to each other and have a triangular winding shape with one side being adjacent. The case 12 in which this is housed is made of a non-magnetic material such as synthetic resin, and is fixed in a completely sealed state filled with resin by shifting the centers Oa and Ob of the air-core coils 11a and 11b. As shown in (a), a predetermined distance, for example, about 3 cm, is separated from the head surface of the rail 3 or the rail 4 from the bogie frame 10a of the inspection vehicle 10 via the bracket 13 to one of the two rails. Correspondingly installed. And the joint 1a which exists between the rail 3 and the rail 4 of Fig.1 (a) is detected.

図２に示すように空芯コイル１１ａ、１１ｂは、巻き方が相互に逆方向になっているので、検出信号も相互に逆位相になる。そのため、信号にノイズが乗っても相殺される。さらに、レール３，４の頭部３ｂの幅は、通常、６５ｍｍ程度であるが、図１に示すように、ケース１２により固定される電磁センサ１１の空芯コイル１１ａの中心Ｏａは、レールの頭部３ａの中心線Ｏに対応して配置され、空芯コイル１１ｂの中心Ｏｂは、レールの頭部３ａの中心線Ｏより１０ｍｍ程度外側にずれてレール３，４に対応するように配置されている。
空芯コイル１１ｂの中心Ｏｂを中心線Ｏから外側にずらせる理由は、レールにはカーブがあるので、空芯コイル１１ａ、１１ｂが共に外れて電磁センサ１１の検出信号が得られなくなることを防止したものである。 As shown in FIG. 2, since the air core coils 11a and 11b are wound in opposite directions, the detection signals are also in opposite phases. Therefore, even if noise is added to the signal, it is canceled out. Furthermore, although the width of the head 3b of the rails 3 and 4 is usually about 65 mm, as shown in FIG. 1, the center Oa of the air-core coil 11a of the electromagnetic sensor 11 fixed by the case 12 is Arranged so as to correspond to the center line O of the head 3a, the center Ob of the air-core coil 11b is disposed so as to correspond to the rails 3 and 4 by being shifted about 10 mm outside the center line O of the head 3a of the rail. ing.
The reason why the center Ob of the air-core coil 11b is shifted outward from the center line O is that the rail has a curve, so that the air-core coils 11a and 11b are both removed and the detection signal of the electromagnetic sensor 11 cannot be obtained. It is a thing.

図１（ｂ）に示すように、継目板画像撮像装置７は、継目板撮像カメラ７１と照明光学系７２とからなり、継目板撮像カメラ７１は、台車フレーム１０ａの下側に設置されてレール継目板１（以下継目板１）に対してθ＝２０°〜４０°程度の軌道面からの仰角としての角度θで斜め上方からレール継目板１の側面をレール３，４の内側から撮像する。照明光学系７２は、それよりも大きなφ＝５０°〜７０°程度の軌道面からの仰角として角度φで斜め上方でレール３，４の内側から継目板１の側面を照明する。これら継目板撮像カメラ７１と照明光学系７２は、検測車１０の台車フレーム１０ａに固定された筐体７３の内部に設置されている。
なお、レール３，４は、それぞれ２本が所定の軌道幅において敷設されているので、図１（ａ），図１（ｂ）に示されるように、継目板撮像カメラ７１が各レールに対して２台ずつ合計４台、照明光学系７２が各レールに対して３台で合計６台、筐体７３の内部に設置されている。 As shown in FIG. 1 (b), the joint board image pickup device 7 includes a joint board imaging camera 71 and an illumination optical system 72. The joint board imaging camera 71 is installed on the lower side of the carriage frame 10a and is a rail. The side surface of the rail joint plate 1 is imaged from the inside of the rails 3 and 4 obliquely from above at an angle θ as an elevation angle from the raceway surface of θ = 20 ° to 40 ° with respect to the joint plate 1 (hereinafter referred to as the joint plate 1). . The illumination optical system 72 illuminates the side surface of the joint plate 1 from the inside of the rails 3 and 4 obliquely upward at an angle φ as an elevation angle from a track surface having a larger φ = 50 ° to 70 °. The joint plate imaging camera 71 and the illumination optical system 72 are installed inside a housing 73 fixed to the carriage frame 10a of the inspection vehicle 10.
Since two rails 3 and 4 are laid in a predetermined track width, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b), the joint plate imaging camera 71 is connected to each rail. A total of four illumination optical systems 72 are provided for each rail, and three illumination optical systems 72 are provided for each rail, for a total of six.

各継目板撮像カメラ７１は、例えば、１画面（１フレーム）６４０×４８０画素（ＶＧＡ）の静止画像を撮影画像として得るＣＣＤカメラであり、継目板１を視野に入れた静止画像を両側のそれぞれのレールに対応してそれぞれに生成する。
ここで、重要なことは、照明光学系７２の照射角φである。この照明角φは、継目板１のフランジ３ａの影がボルト２のボルト差込み穴３ｃに重なる角度になっている。これにより、例えば、フランジ３ａの影が継目板１のボルト部分にかかり、しかもボルトが抜けて穴となっていれば、フランジ３ａの影（図６（ａ）の符号１５参照）に連続してボルト差込み穴３ｃがそのまま黒レベルとなって重なった画像部分（図６（ａ）の符号１６参照）となる静止画を得ることができる。そこで、フランジ３ａの影の画像を基準にして撮像画像からボルト抜けの検出が可能になる。すなわち、継目板１のフランジ３ａの影の画像部分（図６（ａ）の符号１５参照）と重なって黒の画素の塊（図７（ａ），図８（ａ）の符号１５と１６の画像参照）があった場合に継目板１のボルト抜け穴として検出することが可能になる。それにより、検測車１０が走行した状態で継目板１にボルト抜け穴３ｃがあるか否かを高い信頼性をもって判定することができる。 Each joint board imaging camera 71 is, for example, a CCD camera that obtains a still image of one screen (one frame) 640 × 480 pixels (VGA) as a captured image. Generated for each of the rails.
Here, what is important is the irradiation angle φ of the illumination optical system 72. The illumination angle φ is an angle at which the shadow of the flange 3 a of the joint plate 1 overlaps the bolt insertion hole 3 c of the bolt 2. Thereby, for example, if the shadow of the flange 3a is applied to the bolt portion of the joint plate 1 and the bolt is pulled out to form a hole, the shadow of the flange 3a (see reference numeral 15 in FIG. 6 (a)) continues. It is possible to obtain a still image that is an image portion (see reference numeral 16 in FIG. 6A) in which the bolt insertion hole 3c is directly at the black level and overlapped. Therefore, it is possible to detect the bolt dropout from the captured image based on the shadow image of the flange 3a. That is, a black pixel block (see FIGS. 7A and 8A) and 15 and 16 overlapped with the shadow image portion of the flange 3a of the joint plate 1 (see reference numeral 15 in FIG. 6A). When there is an image), it can be detected as a bolt hole in the joint plate 1. Thereby, it can be determined with high reliability whether or not the joint plate 1 has the bolt hole 3c in a state in which the inspection vehicle 10 travels.

図６（ａ）〜（ｃ）は、撮像された静止画を二値化した画像の一例を模式的に示した説明図であり、１４が継目板撮像カメラ７１で撮影した静止画を説明の都合上、二値化した１画面分である。図６（ａ）は、検測車１０がレール上を直線的に走行している通常の走行状態の画像の説明図、図６（ｂ），（ｃ）は、検測車１０がカーブしたレール上を走行している画像の説明図である。
カーブでは遠心力により検測車１０の車体が振られるとともに内側と外側のレールの高さが異なることで内側に傾き外側のレールで車体が高くなり、内側にレールで車体が低くなる。そこで、撮影した静止画は、検測車１０がレール上を直線的に走行している通常の走行状態の静止画は、図６（ａ）に示すように継目板１の映像がＹ軸方向において視野のほぼ中央に位置している。Ｘ軸は検測車１０の走行方向である。
一方、検測車１０がカーブしたレール上を走行しているときには、継目板１の映像は、Ｙ軸方向において内側レール側は、車体が低くなるので図６（ｂ）に示すように上にシフトした映像となり、外側レール側は、車体が高くなるので図６（ｃ）に示すように下にシフトした映像となる。 FIGS. 6A to 6C are explanatory views schematically showing an example of a binarized image of a captured still image, and 14 illustrates a still image captured by the joint board imaging camera 71. FIG. For convenience, it is one screen binarized. 6A is an explanatory diagram of an image of a normal traveling state in which the inspection vehicle 10 is linearly traveling on the rail, and FIGS. 6B and 6C are curves of the inspection vehicle 10 being curved. It is explanatory drawing of the image which is drive | working on the rail.
In the curve, the vehicle body of the inspection vehicle 10 is shaken by centrifugal force, and the height of the inner and outer rails is different, so that the vehicle body is tilted inward and the outer rail is raised, and the vehicle body is lowered by the inner rail. Therefore, the photographed still image is the normal traveling state where the inspection vehicle 10 is traveling linearly on the rail, and the image of the joint plate 1 is in the Y-axis direction as shown in FIG. At approximately the center of the field of view. The X axis is the traveling direction of the inspection vehicle 10.
On the other hand, when the inspection vehicle 10 is traveling on a curved rail, the image of the joint plate 1 is upward as shown in FIG. 6B because the vehicle body is lower on the inner rail side in the Y-axis direction. As shown in FIG. 6 (c), the shifted image is displayed on the outer rail side because the vehicle body is raised.

検測車１０がカーブを走行するときにも継目板１の映像を確保できるように、検測車１０がレールのカーブを走行するときの検測車１０の車体の上下変動による継目板１の映像の移動範囲をカバーする視野が図６（ａ）〜（ｃ）に示すように継目板撮像カメラ７１に設定されている。
すなわち、先の特許文献３に対してＸ軸とＹ軸にそれぞれ２倍の距離を採り、全体で４倍の視野を持つようなレンズがカメラに組み込まれている。その結果、図６（ａ）〜（ｃ）の映像を得ることができる。軌道検測車１０がカーブを走行しているときでも継目板１の映像は、特別な例外を除いて通常のカーブ走行ではこの視野の中に継目板１の画像が必ず入る。
図７（ａ）に示す、その二値化画像１４ａにおいて、継目板１のフランジ３ａの影の画像部分が１５であり、継目板１のボルト差込み穴の画像部分が１６である。レール３，４の頭部３ｂと継目板１の側面は、反射光が強いので、白レベル（データ“１”）となり、それ以外は黒レベル（データ“０”）となる二値化画像１４ａとなる。１７ａは、明るい上側背景であり、１７ｂは、暗い下側側背景である。
１８は、継目板１のフランジ３ａの影の画像部分１５に現れるノイズとしての反射光のノイズ画像部分である。
この二値化画像１４ａにおいて、ボルト差込み穴の画像部分１６は、所定の画素数の黒レベルの画素の集合となって現れてくるので、ここでは、これを画像処理により、フランジ３ａの影の画像部分１５を基準に検出する。 In order to ensure that the image of the joint plate 1 can be secured even when the inspection vehicle 10 travels on a curve, the joint plate 1 of the inspection vehicle 10 due to the vertical movement of the vehicle body of the inspection vehicle 10 when the inspection vehicle 10 travels the curve of the rail. A field of view that covers the moving range of the image is set in the joint plate imaging camera 71 as shown in FIGS.
That is, a lens is incorporated in the camera that takes twice the distance on the X axis and the Y axis, respectively, and has a field of view four times as a whole with respect to the above-mentioned Patent Document 3. As a result, the images shown in FIGS. 6A to 6C can be obtained. Even when the trajectory inspection vehicle 10 is traveling on a curve, the image of the joint plate 1 always enters the visual field of the joint plate 1 in this field of view in normal curve traveling, except for special exceptions.
In the binarized image 14 a shown in FIG. 7A, the shadow image portion of the flange 3 a of the joint plate 1 is 15, and the bolt insertion hole image portion of the joint plate 1 is 16. The heads 3b of the rails 3 and 4 and the side surfaces of the joint plate 1 have a strong reflected light, so that they become a white level (data “1”), and other than that, a binary image 14a that becomes a black level (data “0”). It becomes. 17a is a bright upper background, and 17b is a dark lower background.
Reference numeral 18 denotes a noise image portion of reflected light as noise appearing in the shadow image portion 15 of the flange 3 a of the joint plate 1.
In the binarized image 14a, the image portion 16 of the bolt insertion hole appears as a set of black level pixels of a predetermined number of pixels. Detection is based on the image portion 15.

ところで、静止画の画素数は、６４０×４８０であるが、特許文献１の４倍のエリアの静止画となっているので、その分、各種のノイズが画像に乗ってくる。そのため、採取した画像１画面分の全体からボルト抜けを検出すると画像処理のロードが大きくなる。高い精度でボルト差込み穴の画像部分１６を検出しようとすると、そのノイズ除去処理に時間がかかる。その上に、ボルト差込み穴の画像部分１６の判定処理にも時間がかかる。
そこで、通り検出器２７の信号に応じて図６（ａ）〜（ｃ）における点線枠１９で示すようにＸ軸方向の中央を基準として６４０×２４０画素のエリア画像を切り出す。これにより、Ｙ軸方向の画素数が１／２となり、実質的にＹ軸方向が２倍となった静止画に対して特許文献１のものと同様な画像処理エリアとなる。Ｘ軸方向が特許文献１のものに対して２倍となっていてもボルト差込み穴を検索していく処理となるので処理ロードの増加は少なく、かつ、Ｘ軸方向の長さが２倍に拡大したことでボルト差込み穴の検出精度が大きくなる。
このとき切出される静止画像のエリアを二値化画像として示すのが図７（ａ）である。
なお、後述するが通り検出器２７の信号レベルが“０”のときには、Ｙ軸の中央値としてＹ＝１８０画素の位置を基準として６４０×２４０画素のエリア画像が切出される。これは、基準位置を継目板１の画像の中央より３５画素程度下にシフトした状態である。これにより基準となり切出し画像は、レールの頭部で切り取られた画像を得ることができる。
図７（ａ）は、切出し静止画像を二値化してものであり、この図において、画像処理でフランジ３ａの影の画像部分１５の位置（特にこれの下側の位置）を検出して、さらに６４０×８０画素のエリア（図８の点線枠１９ａ参照）を画像処理の対象としてこれからボルトの穴分に相当する範囲でボルト差込み穴の画像部分１６があるか否かを判定する。これによりボルト抜け穴検出を高速に行うことができる。その処理については後述する。 By the way, although the number of pixels of the still image is 640 × 480, since the still image has an area four times that of Patent Document 1, various noises are added to the image. For this reason, if a bolt dropout is detected from the entire collected image for one screen, the load of image processing increases. If it is attempted to detect the image portion 16 of the bolt insertion hole with high accuracy, the noise removal processing takes time. In addition, it takes time to determine the image portion 16 of the bolt insertion hole.
Therefore, an area image of 640 × 240 pixels is cut out based on the center in the X-axis direction as indicated by the dotted frame 19 in FIGS. 6A to 6C in accordance with the signal from the detector 27. As a result, the number of pixels in the Y-axis direction is halved and an image processing area similar to that of Patent Document 1 is provided for a still image in which the Y-axis direction is substantially doubled. Even if the X-axis direction is twice that of Patent Document 1, the process of searching for bolt insertion holes is performed, so the increase in processing load is small and the length in the X-axis direction is doubled. The detection accuracy of the bolt insertion hole is increased by enlarging.
FIG. 7A shows the area of the still image cut out at this time as a binarized image.
As will be described later, when the signal level of the detector 27 is “0”, an area image of 640 × 240 pixels is cut out based on the position of Y = 180 pixels as the median value of the Y axis. This is a state in which the reference position is shifted about 35 pixels below the center of the image of the joint plate 1. As a result, an image cut out at the head of the rail can be obtained as a reference cut-out image.
FIG. 7 (a) is a binarized clipped still image. In this figure, the position of the image part 15 of the shadow of the flange 3a (especially the position below this) is detected by image processing. Further, an area of 640 × 80 pixels (see dotted line frame 19a in FIG. 8) is subjected to image processing, and it is determined whether or not there is an image portion 16 of a bolt insertion hole in a range corresponding to the bolt hole. As a result, the bolt hole detection can be performed at high speed. This process will be described later.

図３は、レール継目検出器の検出回路と通り検出器、そしてデータ処理装置の説明図であって、図２に示すレール継目検出器の検出回路２０は、逆方向に巻かれた空芯コイル１１ａ、１１ｂからの信号をそれぞれ受ける差動増幅器２１ａ，２１ｂと、空芯コイル１１ａ、１１ｂにバイアス電流を流すバイアス回路２２、差動増幅器２１ａ，２１ｂの信号を所定の距離パルスＰLに応じてＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）２３ａ，２３ｂとからなり、Ａ／Ｄ２３ａ，２３ｂを介して検出信号をデジタル値に変換してデータ処理装置８に送出するものである。
なお、バイアス回路２２は、抵抗Ｒ1〜Ｒ4と定電圧電源回路２２ａとからなり、空芯コイル１１ａ、１１ｂにそれぞれバイアス電流を流す回路である。
レールの継目１ａの部分では、継目板１とレールとレールの間隙とに応じて空芯コイル１１ａ、１１ｂのインダクタンスが変化し、それに応じた電圧が空芯コイル１１ａ、１１ｂの端子に発生するので差動増幅器２１ａ，２１ｂにそれに応じた検出信号を得ることができる。
距離パルスＰLは、車輪１０ｂの回転に応じて発生するパルスであって、距離パルス発生回路２４により生成され、４５ｍｍ走行に１個発生する４５ｍｍ／Ｐの波長（周期）のパルス信号である。
通り検出器２７は、図５に示すように、検出レバー２７ａの回動量に応じた電圧を発生する角度センサであって、検出レバー２７ａの回動中心がセンサ本体に回動可能に軸支され、台車フレーム１０ａの走行台車１０ｃに検出レバー２７ａの一端が枢支されている。そこで、検測車１０がカーブに入ると走行台車１０ｃに対して検測車１０の車体が外側に振られるので、これらの間にずれを生じる。そのずれに応じた信号が通り検出器２７から得られる。通り検出器２７の検出信号は、Ｄ／Ａ２５ｃを介してデータ処理装置８に入力される。
なお、通り検出器２７は、前後の走行台車１０ｃにそれぞれ２個づつ設けられている。検測車１０の通りの検出は、合計４個の通り検出器２７のうち非対称に配置された３個の通り検出器の信号を得て演算処理により算出される。ここでは、その通り検出器のうちの１個を走行方向の検出器として利用して直進状態か、車体が傾くカーブに入ったかについての信号をそのレベル値で得る。それに応じて検測車１０の車体の傾斜状態を検出できるからである。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the detector and the data processing device as well as the detection circuit of the rail joint detector. The detection circuit 20 of the rail joint detector shown in FIG. 2 is an air-core coil wound in the reverse direction. The differential amplifiers 21a and 21b that receive the signals from 11a and 11b, the bias circuit 22 that sends a bias current to the air-core coils 11a and 11b, and the signals from the differential amplifiers 21a and 21b are converted to A according to a predetermined distance pulse PL. / D conversion circuits (A / D) 23a and 23b. The detection signals are converted into digital values via the A / Ds 23a and 23b and sent to the data processing device 8.
The bias circuit 22 includes resistors R1 to R4 and a constant voltage power supply circuit 22a, and is a circuit for supplying a bias current to the air core coils 11a and 11b.
In the rail joint 1a, the inductance of the air-core coils 11a and 11b changes according to the joint plate 1 and the gap between the rail and the rail, and a voltage corresponding to the inductance is generated at the terminals of the air-core coils 11a and 11b. Detection signals corresponding to the differential amplifiers 21a and 21b can be obtained.
The distance pulse PL is a pulse signal generated according to the rotation of the wheel 10b, and is a pulse signal having a wavelength (period) of 45 mm / P generated by the distance pulse generation circuit 24 and generated once for 45 mm travel.
As shown in FIG. 5, the street detector 27 is an angle sensor that generates a voltage corresponding to the amount of rotation of the detection lever 27a, and the rotation center of the detection lever 27a is pivotally supported by the sensor body. One end of the detection lever 27a is pivotally supported on the traveling carriage 10c of the carriage frame 10a. Therefore, when the inspection vehicle 10 enters a curve, the vehicle body of the inspection vehicle 10 is shaken outward with respect to the traveling carriage 10c, and thus a deviation occurs between them. A signal corresponding to the shift is obtained from the detector 27. The detection signal of the street detector 27 is input to the data processing device 8 via the D / A 25c.
Two street detectors 27 are provided on each of the front and rear traveling carts 10c. The detection of the inspection vehicle 10 is calculated by calculating the signals of three detectors arranged asymmetrically among the four detectors 27 in total. Here, as it is, one of the detectors is used as a detector for the traveling direction, and a signal indicating whether the vehicle is traveling straight or whether the vehicle body enters a curved curve is obtained as the level value. This is because the inclination state of the vehicle body of the inspection vehicle 10 can be detected accordingly.

データ処理装置８は、ＭＰＵ８１とメモリ８２、インタフェース８３、画像メモリ８４、そしてこれらを接続するバス８５等とを有し、距離パルスＰLと、これに対応してＡ／Ｄ変換された差動増幅器２１ａ，２１ｂの信号をインタフェース８３を介して測定データとして受けてこれらの差演算等をする。
なお、検出回路２０と距離パルス発生回路２４、そしてデータ処理装置８とは検測車１０に搭載されている。
また、レール１本に２台ずつ設けられた継目板撮像カメラ７１は、それぞれＡ／Ｄ２５ａ，２５ｂを介してデータ処理装置８に接続される。データ処理装置８からインタフェース８３を介して４台の継目板撮像カメラ７１のシャッタが操作され、各継目板撮像カメラ７１の静止画が８ビット２５６階調の静止画としてＡ／Ｄ変換されて４枚のそれぞれが画像メモリ８４の所定の領域にそれぞれに転送されて記憶される。
なお、各レールに対応する２枚のそれぞれの画像は、ボルト差込み穴以上の幅をもってＸ方向（幅方向）に重複する形で各１枚の画像が撮像される。
さらに、４台の継目板撮像カメラ７１のシャッタが操作に対応するタイミングで通り検出器２７の信号が取得される。 The data processing device 8 includes an MPU 81, a memory 82, an interface 83, an image memory 84, a bus 85 for connecting them, a distance pulse PL, and a differential amplifier that is A / D converted in accordance with the distance pulse PL. The signals 21a and 21b are received as measurement data via the interface 83, and the difference between them is calculated.
The detection circuit 20, the distance pulse generation circuit 24, and the data processing device 8 are mounted on the inspection vehicle 10.
In addition, two joint plate imaging cameras 71 provided on each rail are connected to the data processing device 8 via A / Ds 25a and 25b, respectively. The shutters of the four seam board imaging cameras 71 are operated from the data processing device 8 via the interface 83, and the still images of the respective seam board imaging cameras 71 are A / D converted as still images of 8-bit 256 gradations to be 4 Each of the sheets is transferred to a predetermined area of the image memory 84 and stored.
Each of the two images corresponding to each rail is captured in the form of overlapping each other in the X direction (width direction) with a width equal to or greater than the bolt insertion hole.
Further, the signal of the detector 27 is acquired at the timing when the shutters of the four joint plate imaging cameras 71 correspond to the operation.

図４（ａ）は、差動増幅器２１ａ，２１ｂのデジタル値をそれぞれグラフ化したデータ処理装置８における測定データであり、ＢLaが差動増幅器２１ａの測定データ、ＢLbが差動増幅器２１ｂの測定データである。長丸で示す部分がレール継目位置（継目１ａの位置）の検出信号であり、その前後で波形に凹凸の波があるのは、継目板１によるものである。なお、横軸は、距離パルスＰLによるサンプル数、縦軸は電圧［Ｖ］である。横軸の距離パルスＰLによるサンプル数は、検測車１０の走行距離に対応している。
そして、データ処理装置８において、これら測定データの差ＢLa−ＢLbの演算した結果が図４（ｂ）のグラフＢLa−ＢLbである。これにより、レール継目位置の検出信号ＤLは、大きな波形の検出信号として得ることができる。これに所定のサンプル区間を設定して所定のサンプル数について１サンプルデータ毎に追加し、先頭の１サンプルデータを消去した移動平均(ＢLa−ＢLb)mを採ると、パルス状の検出信号をレール継目位置検出信号として得ることができる。そのために、レール継目検出ための測定データＢLa，ＢLbの差算出プログラム、移動平均値算出プログラム、閾値設定・レール継目位置検出プログラム等がメモリ８２に記憶されている。
実際のレール継目位置検出信号は、このレール継目位置検出信号にスライスレベル（閾値）を設定して得ることになる。 FIG. 4A shows measurement data in the data processing device 8 in which the digital values of the differential amplifiers 21a and 21b are graphed. BLa is measurement data of the differential amplifier 21a and BLb is measurement data of the differential amplifier 21b. It is. The portion indicated by the long circle is a detection signal of the rail joint position (position of the joint 1a), and it is due to the joint plate 1 that there are irregular waves in the waveform before and after that. The horizontal axis represents the number of samples by the distance pulse PL, and the vertical axis represents the voltage [V]. The number of samples by the distance pulse PL on the horizontal axis corresponds to the travel distance of the inspection vehicle 10.
And in the data processor 8, the result of calculating the difference BLa-BLb of these measurement data is the graph BLa-BLb of FIG. 4B. Thereby, the detection signal DL of the rail joint position can be obtained as a detection signal having a large waveform. If a moving average (BLa-BLb) m in which a predetermined sample interval is set, a predetermined number of samples are added for each sample data, and the leading one sample data is deleted is taken, a pulse-shaped detection signal is output to the rail. It can be obtained as a seam position detection signal. For this purpose, a memory 82 stores a difference calculation program for measurement data BLa and BLb, a moving average value calculation program, a threshold setting / rail joint position detection program, and the like for rail joint detection.
The actual rail joint position detection signal is obtained by setting a slice level (threshold) to the rail joint position detection signal.

データ処理装置８は、レール継目検出器６の測定データからレール継目位置信号が検出されたときに、メモリ８２に設定されたソフトカウンタ領域において、距離パルス発生回路２４から受ける距離パルスＰLのカウントを開始して所定距離Ｄ（図１（ａ）参照）走行分に相当するカウント値になったとき、すなわち、継目１ａ（図１（ａ）参照）を検出してから検測車１０が所定距離Ｄだけ走行したときにインタフェース８３を介して各継目板撮像カメラ７１のシャッタを切る制御信号を発生して、各継目板撮像カメラ７１により得られた１フレームの画像を採取して画像メモリ８４に各継目板撮像カメラ７１に対応して４枚の静止画として記憶する。同時にこのときの通り検出器２７の信号レベルをメモリに記憶する。
各レール対応の１フレームの静止画２枚、合計４枚をそれぞれにＹ＝１８０画素の位置を基準として通り検出器２７の信号に応じて６４０×２４０画素のエリア画像を切出し、その後に切出したエリア画像を所定の閾値で二値化してメモリ８２の作業領域８２ｈに取り込み、作業領域８２ｈに記憶された１フレームの各レールに対応する継目板１の撮像画像（原静止画像）からフランジ３ａの影という図７（ａ）の画像部分１５を得て、それから基準線を決定して、二値化画像から基準線の位置を基準にして図７（ａ）のボルト差込み穴の画像部分１６が存在すべき範囲にそれがあるか否かを判定する。 When the rail joint position signal is detected from the measurement data of the rail joint detector 6, the data processing device 8 counts the distance pulse PL received from the distance pulse generation circuit 24 in the soft counter area set in the memory 82. When the count value corresponding to the predetermined distance D (see FIG. 1 (a)) travels from the start, that is, after the seam 1a (see FIG. 1 (a)) is detected, the inspection vehicle 10 moves to the predetermined distance When the vehicle travels only D, a control signal for releasing the shutter of each joint board imaging camera 71 is generated via the interface 83, and one frame image obtained by each joint board imaging camera 71 is collected and stored in the image memory 84. Corresponding to each seam board imaging camera 71, it is stored as four still images. At the same time, the signal level of the detector 27 is stored in the memory.
Two still images of one frame corresponding to each rail, a total of four images are cut out based on the position of Y = 180 pixels, respectively, and an area image of 640 × 240 pixels is cut out according to the signal of the detector 27, and then cut out. The area image is binarized with a predetermined threshold value and is taken into the work area 82h of the memory 82. From the captured image (original still image) of the joint plate 1 corresponding to each rail of one frame stored in the work area 82h, the flange 3a The image portion 15 of FIG. 7A, which is a shadow, is obtained, and then a reference line is determined. From the binarized image, the image portion 16 of the bolt insertion hole of FIG. Determine if it is in the range that should exist.

前記処理を行うために、メモリ８２には、継目板画像採取プログラム８２ａと、エリア切出し・二値化処理プログラム８２ｂと、影画像上の基準線検出プログラム８２ｃ、継目板ボルト穴画像正規化・エリア切出しプログラム８２ｄ、黒画素カウント処理プログラム８２ｅ、継目板ボルト穴候補検出プログラム８２ｆ、継目板ボルト穴判定プログラム８２ｇ等が格納され、作業領域８２ｈが設けられている。
ＭＰＵ８１は、レール継目検出器６の測定データからレール継目位置信号を検出したときに、継目板画像採取プログラム８２ａをコールして実行する。これがＭＰＵ８１に実行されたときには、距離パルスＰLのカウントを開始して、そのカウント値がレール継目検出器６と継目板画像撮像装置７との間の距離Ｄに相当するものとなったときに、４台の継目板撮像カメラ７１のシャッタを切って、Ａ／Ｄ２５ａ、２５ｂを介して８ビット２５６階調の１フレームの静止画像を４枚、各レールに対応して２枚ずつ画像メモリ８４にデジタル値として採取する。そして、このときの通り検出器２７の信号レベルをメモリに記憶し、エリア切出し・二値化処理プログラム８２ｂをコールする。 In order to perform the above processing, the memory 82 includes a joint plate image collection program 82a, an area cutout / binarization processing program 82b, a reference line detection program 82c on a shadow image, a joint plate bolt hole image normalization / area A cutout program 82d, a black pixel count processing program 82e, a joint plate bolt hole candidate detection program 82f, a joint plate bolt hole determination program 82g, and the like are stored, and a work area 82h is provided.
When the MPU 81 detects the rail joint position signal from the measurement data of the rail joint detector 6, the MPU 81 calls and executes the joint plate image collection program 82a. When this is executed by the MPU 81, the counting of the distance pulse PL is started, and when the count value corresponds to the distance D between the rail joint detector 6 and the joint plate image pickup device 7, Shut off the shutters of the four seam image pickup cameras 71, and store four 8-bit 256-gradation one-frame still images via the A / D 25a and 25b, two corresponding to each rail, in the image memory 84. Collect as a digital value. Then, as described above, the signal level of the detector 27 is stored in the memory, and the area extraction / binarization processing program 82b is called.

図５に示すように、通り検出器２７は、検測車１０の車体に対して走行台車１０ｃの左右に移動に応じて、例えば、走行台車１０ｃに対して車体が左外側に移動したときには正の電圧［ｍＶ］の検出信号を移動量に応じて発生し、走行台車１０ｃに対して車体が右外側に移動したときには負の電圧［ｍＶ］の検出信号を移動量に応じて発生し、直進走行のときには実質的に０［ｍＶ］の電圧を発生する。
車体は、左外側に移動したときには左側が高く、右側が低い傾きとなる。逆に右外側に車体が移動したときには右側が高く、左側が低い傾きとなる。
その結果、検測車１０が直進状態かカーブに入ったことにより、継目板１の映像が上下にシフトする図６（ａ）〜（ｃ）のような画像が採取される。
エリア切出し・二値化処理プログラム８２ｂは、これがＭＰＵ８１により実行されたときには、まず通り検出器２７からの前記の信号レベルを取得し、その信号レベルに応じてＹ軸方向の切出し基準画素座標（中心画素座標）Ｙoを算出して６４０×４８０画素（ＶＧＡ）の静止画像から半分の６４０×２４０画素のエリア画像を切出してそれを二値化する。
Ｙo＝Ｋ・Ｖ＋１８０
ただし、Ｖは、通り検出器２７の検出電圧［ｍＶ］であり、係数Ｋは、電圧を数値に変換するデメンションを持ち、通りの左右の変位を上下方向の画素数変位に変換するものであって、例えば、Ｋ＝０．３／ｍＶである。 As shown in FIG. 5, the street detector 27 is positive when the vehicle body moves to the left outer side with respect to the traveling vehicle 10c, for example, in response to the movement of the traveling vehicle 10c to the left and right with respect to the vehicle body of the inspection vehicle 10. The detection signal of the voltage [mV] is generated according to the amount of movement, and when the vehicle body moves to the right outer side with respect to the traveling carriage 10c, the detection signal of the negative voltage [mV] is generated according to the amount of movement, and goes straight When traveling, a voltage of 0 [mV] is substantially generated.
When the vehicle body moves to the left outer side, the left side is high and the right side is low. Conversely, when the vehicle body moves to the right outer side, the right side is higher and the left side is lower.
As a result, images as shown in FIGS. 6A to 6C in which the image of the joint plate 1 shifts up and down are collected when the inspection vehicle 10 goes straight or enters a curve.
When this is executed by the MPU 81, the area extraction / binarization processing program 82b first acquires the signal level from the detector 27, and in accordance with the signal level, extracts the reference pixel coordinates (center of the Y-axis direction). Pixel coordinates (Yo) are calculated, and a half 640 × 240 pixel area image is cut out from a 640 × 480 pixel (VGA) still image and binarized.
Yo = K ・ V + 180
However, V is the detection voltage [mV] of the street detector 27, and the coefficient K has a dimension for converting the voltage into a numerical value, and converts the left and right displacement of the street into a displacement of the number of pixels in the vertical direction. For example, K = 0.3 / mV.

画像メモリ８４に記憶されたエリア切出しされたそれぞれの６４０×２４０のエリア画像について所定の閾値で二値化して、図７（ａ）に示す上側背景あるいは下側背景を一部に含む二値化画像を４枚、メモリ８２の作業領域８２ｈに記憶する。
この場合の二値化処理の閾値は、レール３，４と垂直方向をＹ方向としてレール３，４と平行なＸ方向を水平ラインとして、採取した各静止画像から切出された６４０×２４０画素のエリア画像に対して水平方向１ライン分６４０個の画素の明るさを積算し、この積算した明るさをその水平方向１ラインに対応するＹ方向の各１画素（Ｙ座標値）に対応して算出して作業領域８２ｈにそれをデータとして記憶し、次に、Ｙ方向において積算値の極小値のうち最初に現れる最小明るさレベルの極小値を求めてそれを６４０で割って１水平ラインの１画素分の平均的な最小極小値として極小値ＬPを算出する。そして、これより少し上の明るいレベル最小極小値ＬP＋αを閾値としてこれを基準に二値化し、二値化した画像データを生成する。
これにより、６４０×２４０のエリア画像を二値化した図７（ａ）に示すような二値化画像１４ａが得られる。
すなわち、水平方向１ライン分６４０個の画素の明るさを積算した場合、最初の最小極小値ＬPは、図７（ａ）のフランジ３ａの影の画像部分１５において水平１ラインの最も黒レベルが多い領域の水平１ライン、図７（ａ）では、１５ａとして示す位置の水平１ラインに当たる。そこで、これに対して最小極小値ＬP＋αを閾値とすれば、図７（ａ）のフランジ３ａの影の画像部分１５の領域を黒レベルに落とすことができ、それ以外を白レベルにする図７（ａ）の二値化画像１４ａを得ることができる。ただし、このとき、下側背景１７ｂも黒レベルとなる。
これを画像メモリ８２の４枚の静止画についてそれぞれ行い、二値化画像１４ａを４枚、作業領域８２ｈの所定の領域にそれぞれ記憶する。
なお、＋αは、影の画像部分１５（フランジ３ａの影の画像）を黒レベルに落とす値として選択される。 Each of the area-cut 640 × 240 area images stored in the image memory 84 is binarized with a predetermined threshold, and binarization partially including the upper background or the lower background shown in FIG. Four images are stored in the work area 82 h of the memory 82.
In this case, the threshold value of the binarization processing is 640 × 240 pixels cut out from each collected still image using the vertical direction of the rails 3 and 4 as the Y direction and the X direction parallel to the rails 3 and 4 as the horizontal line. The brightness of 640 pixels for one horizontal line is integrated with respect to the area image, and this integrated brightness corresponds to one pixel (Y coordinate value) in the Y direction corresponding to one horizontal line. Is calculated and stored as data in the work area 82h. Next, the minimum value of the minimum brightness level that appears first among the minimum values of the integrated values in the Y direction is obtained and divided by 640 to obtain one horizontal line. The minimum value LP is calculated as the average minimum minimum value for one pixel. Then, a light level minimum minimum value LP + α slightly higher than this is used as a threshold value and binarized on the basis thereof to generate binarized image data.
Thereby, a binarized image 14a as shown in FIG. 7A obtained by binarizing the 640 × 240 area image is obtained.
That is, when the brightness of 640 pixels for one horizontal line is integrated, the first minimum minimum value LP is the black level of the horizontal one line in the shadow image portion 15 of the flange 3a in FIG. It corresponds to one horizontal line in a large area, that is, one horizontal line at a position indicated by 15a in FIG. Therefore, if the minimum minimum value LP + α is used as a threshold value, the shadow image area 15 of the flange 3a in FIG. 7A can be dropped to the black level, and the others are set to the white level. The binarized image 14a of (a) can be obtained. However, at this time, the lower background 17b is also at the black level.
This is performed for each of the four still images in the image memory 82, and four binarized images 14a are stored in predetermined areas of the work area 82h.
Note that + α is selected as a value for dropping the shadow image portion 15 (shadow image of the flange 3a) to the black level.

基準線検出プログラム８２ｃは、これがＭＰＵ８１により実行されたときには、図７（ａ）に示すエリア画像についての二値化画像を作業領域８２ｈから読出して、黒を“０”、白を“２５５”とした白レベルに重み付けをした重み付け処理をして、Ｙ方向の各１画素（各Ｙ座標）について６４０個（１水平ライン分）の画素の明るさを６４０個（１水平ライン分）分積算した明るさを算出して、さらに、６４０で割って、各１水平ラインの１画素当たりの明るさの平均値のデータを算出し、これをＹ方向の各画素対応の白レベルを重み付けした基準線検出のための重み付けデータ（基準線検出データ）として作業領域８２ｈに記憶する。この基準線検出データをグラフとして示したのが、図７（ｂ）である。
すなわち、図７（ｂ）は、図７（ａ）の二値化画像のＹ座標に対する明るさ特性の説明図であって、この図７（ｂ）において、最初の最小極小値となる明るさＡの位置が前記の極小値Ｌminの画素位置に対応している。
図７（ａ）に示すように、フランジ３ａの影の画像部分（基準線帯）１５は、大枠としてみると白のレベルの帯と白のレベルの帯との間に黒レベルを主体とする帯となって現れている。そこで、図７（ｂ）のような明るさ特性のグラフとなる。なお、極小値Ｌminの画素位置が黒レベル“０”とならないのは、ノイズとしての反射領域１８が存在しているからである。
この基準線検出データにおいて、最大の明るさ２５５と最小の明るさ最小値Ａの１／３のところのレベルを二値化画像１４ａの明るさのスライスレベル（閾値）ＴHaとして次の式により算出する。
ＴHa＝（２５５−Ａ）／３＋Ａ
これが、図７（ａ）におけるノイズ画像部分１８を削除したときのフランジ３ａの影の画像部分（基準線帯）１５に対応する画素位置になる。この処理によりノイズが除去され、フランジ３ａの影の画像部分１５の画素幅Ｒと画像部分（基準線帯）１５の上側の線を基準線１５ａとしてこの基準線のＹ座標の画素位置Ｓとが決定される。これら画素位置Ｓの座標と画素幅Ｒとを作用領域８２ｈに記憶して継目板ボルト穴画像正規化・エリア切出しプログラム８２ｄをコールする。 When this is executed by the MPU 81, the reference line detection program 82c reads the binarized image for the area image shown in FIG. 7A from the work area 82h, black is “0”, and white is “255”. The weight of the white level is weighted, and the brightness of 640 pixels (for one horizontal line) is accumulated by 640 pixels (for one horizontal line) for each pixel (each Y coordinate) in the Y direction. The brightness is calculated and further divided by 640 to calculate the average brightness data per pixel of each horizontal line, which is weighted with the white level corresponding to each pixel in the Y direction. The weighting data for detection (reference line detection data) is stored in the work area 82h. FIG. 7B shows the reference line detection data as a graph.
That is, FIG. 7B is an explanatory diagram of the brightness characteristic with respect to the Y coordinate of the binarized image of FIG. 7A, and the brightness that is the first minimum minimum value in FIG. 7B. The position of A corresponds to the pixel position of the minimum value Lmin.
As shown in FIG. 7A, the shadow image portion (reference line band) 15 of the flange 3a is mainly composed of a black level between a white level band and a white level band when viewed as a large frame. Appears as a belt. Therefore, a graph of brightness characteristics as shown in FIG. The reason why the pixel position of the minimum value Lmin does not become the black level “0” is because the reflection region 18 as noise exists.
In this reference line detection data, the level of 1/3 of the maximum brightness 255 and the minimum brightness minimum value A is calculated as the slice level (threshold) THa of the brightness of the binarized image 14a by the following formula. To do.
THa = (255−A) / 3 + A
This is a pixel position corresponding to the shadow image portion (reference line band) 15 of the flange 3a when the noise image portion 18 in FIG. The noise is removed by this processing, and the pixel width R of the shadow image portion 15 of the flange 3a and the pixel position S of the Y coordinate of this reference line with the upper line of the image portion (reference line band) 15 as the reference line 15a. It is determined. The coordinates of the pixel position S and the pixel width R are stored in the action area 82h, and the joint plate bolt hole image normalization / area cutout program 82d is called.

継目板ボルト穴画像正規化・エリア切出しプログラム８２ｄは、これがＭＰＵ８１により実行されたときには、基準画素幅Ｇを基準帯幅１５の画素幅Ｒで割って、画像の大きさを正規に戻す倍率ｎを算出して、二値化画像１４ａをｎ倍にして規格化した二値化画像から点線枠１９（図６（ａ）〜（ｃ），図７（ａ）参照）の範囲で、Ｙ座標のＹ＝（Ｓ＋１０）画素からＹ＝（Ｓ＋９０）画素までの６４０×８０画素のエリアを画像処理の対象として切出して二値化画像１４ａの正規化画像を二値化画像１４ｂ（図８（ａ）参照）として作業領域８２ｈに記憶する。そして黒画素カウント処理プログラム８２ｅをコールする。
黒画素カウント処理プログラム８２ｅは、これがＭＰＵ８１により実行されたときには、作業領域８２ｈから正規化された二値化画像１４ｂ（図８（ａ）参照）を読出して、初期値としてｉ＝０，ｊ＝０とし、Ｙ座標の画素位置Ｓを基準として座標（ｉ，Ｓ＋ｊ）において座標（０，Ｓ）からｊを＋１づつ更新してｊ＝Ｍまで、各座標における黒画素の数をカウントしてこのカウント値Ｃiをメモリ８２の作用領域８２ｈに座標（０，Ｓ）とともにこれと対応して記憶する。次にｉを＋１インクリメントして同様に算出したカウント値Ｃiを座標（ｉ，Ｓ）とともに記憶し、ｊ＝Ｎまで黒画素の数のカウントを繰り返す。
これは、図７（ａ）の二値化画像１４ａを規格化した二値化画像１４ｂにおいて下側方向に黒画素の数をＹ座標Ｓの基準線上（上側基準線１５ａ）の各Ｘ座標に対応してカウントすることに当たる。そして、Ｘ座標値ｉがｉ＞Ｎになったときにカウント処理を終了する。
ただし、Ｍは、図８（ａ）の切出枠１９ａのＹ＝（Ｓ＋９０）の画素ラインである。また、Ｎは、差込み穴の検出範囲を超える値あるいはＸ方向の総画素数６４０である。 When this is executed by the MPU 81, the joint plate bolt hole image normalization / area cutout program 82d divides the reference pixel width G by the pixel width R of the reference band width 15, and sets the magnification n for returning the image size to normal. The Y coordinate is calculated within the range of the dotted frame 19 (see FIGS. 6A to 6C and FIG. 7A) from the binarized image calculated and normalized by multiplying the binarized image 14a by n times. An area of 640 × 80 pixels from Y = (S + 10) pixels to Y = (S + 90) pixels is cut out as an image processing target, and a normalized image of the binarized image 14a is binarized image 14b (FIG. 8A). As a reference) in the work area 82h. Then, the black pixel count processing program 82e is called.
When this is executed by the MPU 81, the black pixel count processing program 82e reads the normalized binarized image 14b (see FIG. 8A) from the work area 82h, and i = 0, j = The number of black pixels in each coordinate is counted up to j = M by updating j by 1 from the coordinate (0, S) in the coordinate (i, S + j) with reference to the pixel position S of the Y coordinate as 0. The count value Ci is stored in the action area 82h of the memory 82 together with the coordinates (0, S). Next, i is incremented by +1 and the count value Ci calculated in the same manner is stored together with the coordinates (i, S), and the count of the number of black pixels is repeated until j = N.
This is because, in the binarized image 14b obtained by standardizing the binarized image 14a in FIG. 7A, the number of black pixels in the lower direction is set to each X coordinate on the reference line of the Y coordinate S (upper reference line 15a). It corresponds to counting correspondingly. When the X coordinate value i becomes i> N, the counting process is terminated.
However, M is a pixel line of Y = (S + 90) of the cutout frame 19a in FIG. N is a value exceeding the insertion hole detection range or the total number of pixels 640 in the X direction.

継目板ボルト穴候補検出プログラム８２ｆは、これがＭＰＵ８１により実行されたときには、作用領域８２ｈから規格化された正規化され切出された点線枠１９のエリア画像を読出して、この切出し画素においてボルト差込み穴の画像部分１６があるか否かを判定することでボルト抜け穴検出を高速に行う。
６４０×８０画素のエリア（切出枠１９ａ）の二値化画像においてＸ座標の方向において連続して複数個の座標（ｉ，Ｓ＋ｊ）があってかつそれらのカウント値Ｃｉ（黒画素の数）が差込み穴に相当する画素数の範囲にあるか否を判定して穴判定候補か否かを検出する。
すなわち、図８（ａ）に示すように、ｉをＸ方向の＋１づつ更新してカウント値Ｃｉの値Ｐがｎ＜Ｐ＜ｎ＋ｐときでこれが例えば５画素以上Ｘ方向に連続しているときに穴判定候補と判定する。検出された穴候補の座標（ｉ，Ｓ＋ｊ）の座標値は、それぞれ作用領域８２ｈに穴候補座標として記憶されていく。
なお、ｎ，ｐは、それぞれ採取した二値化画像により統計的な処理で決定される。穴候補であるので、これらｎ，ｐは、穴であるらしいという確からしさとして選択される数値であればよい。 When this is executed by the MPU 81, the joint plate bolt hole candidate detection program 82f reads the normalized cut-out area image of the dotted frame 19 from the action area 82h, and the bolt insertion hole at this cut-out pixel is read out. By determining whether or not there is an image portion 16, bolt hole detection is performed at high speed.
In a binarized image of an area of 640 × 80 pixels (cutout frame 19a), there are a plurality of coordinates (i, S + j) continuously in the X coordinate direction and their count value Ci (number of black pixels). Is in the range of the number of pixels corresponding to the insertion hole to detect whether it is a hole determination candidate.
That is, as shown in FIG. 8A, when i is updated by +1 in the X direction and the value P of the count value Ci is n <P <n + p, for example, when 5 or more pixels are continuous in the X direction. It is determined as a hole determination candidate. The coordinate values of the detected hole candidate coordinates (i, S + j) are stored as hole candidate coordinates in the action area 82h, respectively.
Note that n and p are determined by statistical processing using the binarized images collected. Since they are hole candidates, these n and p may be numerical values selected as the probability that they are likely to be holes.

継目板ボルト穴判定プログラム８２ｇは、穴候補として記憶されたＸ方向で連続した複数個の座標（ｉ，Ｓ＋ｊ）において、図８（ｂ）に示すように、穴候補として記憶された座標（ｉ，Ｓ＋ｊ）のＸ座標の原点側（図面左側）の境界点からＸ座標において前後に±２０画素（総計４０画素）の座標データ（ｉ，Ｓ＋ｊ）を選択して下側基準線１５を基準として輪郭線１６ａを抽出し、基準線１５ｃから下の画像について画素中心Ｏを算出して、その中心Ｏを通る黒画素の幅Ｗと中心Ｏから外側までの黒画素幅Ｈとを算出して、これが所定の範囲Ｗa＜＝Ｗ＜＝Ｗb，Ｈa＜＝Ｈ＜＝Ｈbに入っているか否かを判定する。
なお、Ｗa，Ｗb，Ｈa，Ｈbは、実際の各測定結果の回帰値として決定された画素数であり、例えば、Ｗa＝１０，Ｗb＝１５，Ｈa＝４，Ｈb＝８である。 As shown in FIG. 8B, the joint plate bolt hole determination program 82g uses a plurality of coordinates (i, S + j) consecutive in the X direction stored as hole candidates, as shown in FIG. , S + j) The coordinate data (i, S + j) of ± 20 pixels (total 40 pixels) before and after the X coordinate from the boundary point on the X coordinate origin side (left side of the drawing) is selected and the lower reference line 15 is used as a reference. The contour line 16a is extracted, the pixel center O is calculated for the lower image from the reference line 15c, the black pixel width W passing through the center O and the black pixel width H from the center O to the outside are calculated, It is determined whether or not this is within a predetermined range Wa <= W <= Wb, Ha <= H <= Hb.
Wa, Wb, Ha, and Hb are the numbers of pixels determined as the regression values of the actual measurement results, for example, Wa = 10, Wb = 15, Ha = 4, and Hb = 8.

図９は、前記の各処理プログラムをＭＰＵ８１が実行して行うボルト抜け穴検出の画像処理の全体的なフローチャートである。
ここでは、レール継目検出処理とボルト抜け穴検出処理とがタスク処理としてそれぞれパラレルに実行される。さらに、ボルト抜け穴検出処理は、各レールについて同時にタスク処理でパラレルに２枚の二値化静止画像を処理してそれぞれに検出処理がなされる。まず、図１（ｂ）の図面左側のレール継目検出処理から説明する。
レール継目検出処理は、レール継目検出器６からの検出信号を読込んで（ステップ１０１）、測定データＢLa，ＢLbの差算出処理をし（ステップ１０２）、そして移動平均値（ＢLa−ＢLb）ｍの移動平均算出処理をし（ステップ１０３）、閾値設定・レール継目位置コールして閾値ＴHを設定して、(ＢLa−ＢLb)m＞ＴHかにより、レール継目があるか否かを判定をする（ステップ１０４）。なお、(ＢLa−ＢLb)mは、移動平均値である。
ステップ１０４の判定結果がＹＥＳのときには、前記の検出信号ＤLの検出位置は、距離パルスＰLによるサンプル数に応じて算出された検測車１０の走行距離に対応して継目位置の測定データとして外部記憶装置（図示せず）等に記憶される（ステップ１０５）。そして、ボルト抜け穴検出処理プログラムをコールしてボルト抜け穴検出処理を起動する（ステップ１０６）。次に処理が終了か否かの判定に入り（ステップ１０７）、ＮＯのときにはステップ１０１へ戻り、処理終了にならない限り、ステップ１０１〜ステップ１０７までの処理を循環して実行する。
なお、以上のうち、ステップ１０５の処理とステップ１０６の処理は、逆になり、ステップ１０６がステップ１０５より手前にあってもよい。 FIG. 9 is an overall flowchart of image processing for bolt hole detection performed by the MPU 81 executing the processing programs described above.
Here, the rail joint detection process and the bolt hole detection process are executed in parallel as task processes. Further, in the bolt hole detection processing, two binarized still images are processed in parallel for each rail by task processing at the same time, and detection processing is performed for each. First, the rail joint detection process on the left side of FIG. 1B will be described.
In the rail joint detection process, the detection signal from the rail joint detector 6 is read (step 101), the difference calculation process between the measurement data BLa and BLb is performed (step 102), and the moving average value (BLa−BLb) m is calculated. A moving average calculation process is performed (step 103), a threshold value setting / rail joint position call is made, a threshold value TH is set, and it is determined whether or not there is a rail joint based on whether (BLa−BLb) m> TH ( Step 104). Note that (BLa−BLb) m is a moving average value.
When the determination result of step 104 is YES, the detection position of the detection signal DL is externally measured as seam position measurement data corresponding to the traveling distance of the test vehicle 10 calculated according to the number of samples by the distance pulse PL. It is stored in a storage device (not shown) or the like (step 105). Then, the bolt hole detection processing program is called to start the bolt hole detection processing (step 106). Next, it is determined whether or not the process is finished (step 107). If NO, the process returns to step 101, and the process from step 101 to step 107 is circulated and executed unless the process is finished.
Of the above, the process of step 105 and the process of step 106 are reversed, and step 106 may be in front of step 105.

そして、ステップ１０４でレール継目１ａが検出されると、ステップ１０６において、ボルト抜け穴検出処理プログラムがコールされて、図面右側のボルト抜け穴検出処理に入る。
ボルト抜け穴検出処理では、カウンタをセットして距離パルスＰLのカウントを開始し（ステップ２０１）、距離パルスＰLのカウント値が所定値Ｋになったか否か判定して（ステップ２０２）、ＮＯのときにはステップ２０１へと戻り、次の距離パルスＰLを待って距離パルスＰLをカウントする。このループで検測車１０が図１に示すレール継目検出器６と継目板画像撮像装置７との距離Ｄだけ走行したかを所定値Ｋにより判定する。
距離パルスＰLの数が所定値Ｋになったときには判定ステップ２０２で、ＹＥＳとなり、検測車１０が距離Ｄだけ走行したことが検出されて、継目板画像採取プログラム８２ａをＭＰＵ８１がコールして実行する。そこで、４台の継目板撮像カメラ７１のシャッタを切って継目の４枚の画像を画像メモリ８４に記憶して、４枚の４画面の画像を採取し（ステップ２０３）、次に通り検出器２７のレベル値の取得してメモリに記憶する（ステップ２０３ａ）。そして、ＭＰＵ８１がエリア切出し・二値化処理プログラム８２ｂをコールして実行して、通り検出器２７の値に応じた静止画の６４０×２４０画素のエリア切出し処理をする（ステップ２０３ｂ）。 When the rail joint 1a is detected in step 104, the bolt through hole detection processing program is called in step 106 and the bolt through hole detection processing on the right side of the drawing is entered.
In the bolt hole detection processing, a counter is set and counting of the distance pulse PL is started (step 201), and it is determined whether or not the count value of the distance pulse PL has reached a predetermined value K (step 202). Returning to step 201, the distance pulse PL is counted after waiting for the next distance pulse PL. In this loop, it is determined from the predetermined value K whether the test vehicle 10 has traveled the distance D between the rail joint detector 6 and the joint plate image pickup device 7 shown in FIG.
When the number of the distance pulses PL reaches the predetermined value K, it becomes YES in the determination step 202, it is detected that the inspection vehicle 10 has traveled the distance D, and the MPU 81 calls and executes the joint plate image collection program 82a. To do. Therefore, the shutters of the four joint plate imaging cameras 71 are turned off, the four images of the joints are stored in the image memory 84, and four four-screen images are collected (step 203). 27 level values are acquired and stored in the memory (step 203a). Then, the MPU 81 calls and executes the area extraction / binarization processing program 82b to perform area extraction processing of 640 × 240 pixels of the still image according to the value of the detector 27 (step 203b).

この切出し処理は、通り検出器２７の信号の電圧値が０［ｍＶ］のときには左右の各２枚の静止画については、それぞれに図６（ａ）に示すようにＹo＝１８０画素を基準として６４０×２４０画素分の静止画の切出しを行う。
これに対して通り検出器２７の信号の電圧値が＋側のレベルのときには、そのレベルに応じて左側レールについての各２枚については、図６（ｂ）に示すように静止画のうち上側にシフトしたエリアから６４０×２４０画素の静止画の切出しを行い、右側レールについての各２枚については、図６（ｃ）に示すように静止画のうち下側にシフトしたエリアから６４０×２４０画素の静止画の切出しを行う。
逆に、通り検出器２７の信号の電圧値が−側のレベルのときには、そのレベルに応じて左側レールの各２枚については、図６（ｃ）に示すように静止画のうち下側にシフトしたエリアから６４０×２４０画素の切出しを行い、右側レールの各２枚については、図６（ｂ）に示すように静止画のうち上側にシフトしたエリアから６４０×２４０画素の切出しを行う。
６４０×２４０画素の切出した静止画に対して最小極小値ＬP＋αを閾値に二値化処理をして、図７（ａ）に示す二値化画像１４ａを４枚、作業領域８２ｈにそれぞれ記憶する（ステップ２０４）。なお、このステップ２０４からは、前記したように各レール対応に２枚の静止画に対してパラレルの検出処理が行われる。以下、そのうち１枚の静止画についての処理を説明する。他のものも同時に同様な処理が行われている。 In this cut-out process, when the voltage value of the signal of the detector 27 is 0 [mV], the left and right still images are respectively referenced with Yo = 180 pixels as shown in FIG. 6A. A still image of 640 × 240 pixels is cut out.
On the other hand, when the voltage value of the signal of the detector 27 is at the + side level, the two left-side rails according to the level are on the upper side of the still image as shown in FIG. A still image of 640 × 240 pixels is cut out from the area shifted to, and for each of the two sheets on the right rail, as shown in FIG. 6C, 640 × 240 from the area shifted downward in the still image. Cut out still images of pixels.
On the other hand, when the voltage value of the signal of the detector 27 is at the − side level, the two left rails corresponding to the level are displayed on the lower side of the still image as shown in FIG. 640 × 240 pixels are extracted from the shifted area, and for each of the two right rails, 640 × 240 pixels are extracted from the area shifted upward in the still image as shown in FIG. 6B.
A binarization process is performed on the cut out still image of 640 × 240 pixels using the minimum minimum value LP + α as a threshold value, and four binarized images 14a shown in FIG. 7A are stored in the work area 82h, respectively. (Step 204). From step 204, parallel detection processing is performed on two still images corresponding to each rail as described above. Hereinafter, processing for one still image will be described. Similar processing is performed for other devices at the same time.

次に、ＭＰＵ８１が基準線検出プログラム８２ｃをコールして実行して、明るさに重み付けをしたＹ方向各画素対応の基準線検出データを生成して（ステップ２０５）、最大の明るさ２５５と最小の明るさ最小値Ａの１／３のところのレベルを二値化画像１４ａの明るさのスライスレベル（閾値）ＴHaとしてフランジ３ａの影の画像部分（基準線帯）１５の下側の基準線の画素位置を画素位置Ｓとして検出する（ステップ２０６）。
そして、次にＭＰＵ８１が継目板ボルト穴画像正規化・エリア切出しプログラム８２ｄを実行して画素幅Ｒに従って倍率を算出して二値化画像１４ａを正規化し（ステップ２０７）、次に図８（ａ）の点線枠１９ａの処理エリアを切出して正規化した二値化画像１４ｂを得て（ステップ２０７ａ）、黒画素カウント処理プログラム８２ｅを実行して、切出された二値化画像１４ｂにおいてＸ座標をインクリメントしながら黒画素カウント処理をし、次に継目板ボルト穴候補検出プログラム８２ｆを実行して穴候補の検出をする（ステップ２０８）。
次にＭＰＵ８１が継目ボルト穴判定プログラム８２ｇを実行して穴候補に対してＸ座標の原点側（図面左側）の境界からＸ座標にして４０画素分の映像を選択して輪郭線を抽出する（ステップ２０９）。そして、輪郭線に基づいて穴候補の画素中心Ｏを算出して、その中心Ｏを通る黒画素の幅Ｗとその側までの黒画素幅Ｈとを算出して（ステップ２１０）、これが所定の範囲Ｗa＜＝Ｗ＜＝Ｗb，Ｈa＜＝Ｈ＜＝Ｈbに入っているか否かを判定する（ステップ２１１）。これにより穴候補がボルト差込み穴か否かを判定して所定の範囲のときには穴候補がボルト差込み穴となる。
この判定でＮＯのときには画素位置ＳをＳ＝Ｓ＋ｐにより前記の検出された穴候補の座標ｐ分にＸ座標を更新して（ステップ２１３）、Ｓ＞＝Ｎかを判定して継目板１のＸ座標の検査範囲の最大画素位置ＮあるいはＮ＝６４０を超えたか否かを判定し（ステップ２１５）、ＮＯのときにはステップ２０８に戻る。 Next, the MPU 81 calls and executes the reference line detection program 82c to generate reference line detection data corresponding to each pixel in the Y direction weighted to the brightness (step 205), and the maximum brightness 255 and the minimum The level of 1/3 of the minimum brightness value A of the image is a slice level (threshold value) THa of the brightness of the binarized image 14a, and the reference line below the shadow image portion (reference line band) 15 of the flange 3a Is detected as a pixel position S (step 206).
Then, the MPU 81 executes the joint plate bolt hole image normalization / area cutting program 82d to calculate the magnification according to the pixel width R to normalize the binarized image 14a (step 207), and then to FIG. ) To obtain the normalized binarized image 14b by cutting out the processing area of the dotted line frame 19a (step 207a), and executing the black pixel count processing program 82e to obtain the X coordinate in the cut binarized image 14b. The black pixel count process is performed while incrementing, and then the joint plate bolt hole candidate detection program 82f is executed to detect hole candidates (step 208).
Next, the MPU 81 executes the joint bolt hole determination program 82g, selects an image for 40 pixels from the boundary of the origin side (left side of the drawing) of the X coordinate to the hole candidate, and extracts a contour line ( Step 209). Then, the pixel center O of the hole candidate is calculated based on the contour line, and the width W of the black pixel passing through the center O and the black pixel width H up to that side are calculated (step 210). It is determined whether or not the range is Wa <= W <= Wb, Ha <= H <= Hb (step 211). Thus, it is determined whether or not the hole candidate is a bolt insertion hole, and when the hole candidate is within a predetermined range, the hole candidate becomes a bolt insertion hole.
When the determination is NO, the pixel position S is updated to the coordinate p of the detected hole candidate by S = S + p (step 213), it is determined whether S> = N, and the joint plate 1 It is determined whether or not the maximum pixel position N or N = 640 in the X coordinate inspection range has been exceeded (step 215). If NO, the process returns to step 208.

ステップ２１１の判定でＹＥＳとなったときには、ボルト差込み穴検出として、ステップ１０５で記憶された検出信号ＤLの検出位置の測定データにボルト差込み穴検出のフラグとして加えられて、現在の走行位置とともに外部記憶装置等に記録して（ステップ２１２）、次の検索開始の座標位置としてステップ２１３に移り、Ｘ座標の位置を更新して前記ステップ２１４の判定に入る。
ステップ２１４の判定でＹＥＳのときには、ボルト抜け穴検出処理は終了するが、レール継目検出処理が終了しない限り、ステップ１０４でレール継目が検出されるとボルト抜け穴検出処理が再び開始される。
このようにして、継目板１のボルト抜け穴検出が行われ、外部記憶装置にそのデータが記憶される。なお、継目板１は、検測開始地点から番号付けされて管理されてもよい。
ところで、この実施例では、上側の線を基準線としてそのＹ座標の画素位置Ｓとしているが、画素位置Ｓを画像部分（基準線帯）１５の下側としてここを基準線としてもよいことはもちろんである。この場合のステップ２０７ａにおける、規格化した二値化画像から点線枠１９（図８参照）の範囲の切出しは、Ｙ座標のＹ＝Ｓ画素からＹ＝（Ｓ＋８０）画素までの６４０×８０画素のエリアを画像処理の対象として切出すことになる。 When the determination in step 211 is YES, the bolt insertion hole detection is added to the measurement data of the detection position of the detection signal DL stored in step 105 as a bolt insertion hole detection flag, and the current running position and the external The data is recorded in the storage device or the like (step 212), the process proceeds to step 213 as the coordinate position for starting the next search, the position of the X coordinate is updated, and the determination of step 214 is entered.
If the determination in step 214 is YES, the bolt hole detection process ends. However, unless the rail joint detection process ends, the bolt hole detection process starts again when the rail joint is detected in step 104.
In this way, the bolt hole detection of the joint plate 1 is performed, and the data is stored in the external storage device. Note that the seam plate 1 may be numbered and managed from the inspection start point.
By the way, in this embodiment, the upper line is used as the reference line and the pixel position S of the Y coordinate is used. However, the pixel position S may be the lower side of the image portion (reference line band) 15 and this may be used as the reference line. Of course. In this case, in step 207a, the range from the normalized binarized image to the dotted frame 19 (see FIG. 8) is cut out from 640 × 80 pixels from Y = S pixels to Y = (S + 80) pixels in the Y coordinate. The area is cut out as an object of image processing.

ところで、実施例では、図７（ｂ）に示すＹ座標に従う基準線検出データにおいてその中に黒レベルの塊領域（画像部分１６に対応）があるか否かを判定してボルト抜け穴の検出を行っているが、さらに黒レベルの塊領域について、画像メモリ８４の原静止画あるいは作用領域８２ｅに記憶された二値化静止画像から黒レベルの塊領域１９に対応するＸＹ座標から得られる、この領域の画素数（面積）を求めて、その画素数（面積）がボルト抜け穴に対応するものか否かでボルト抜け穴の有無の判定をしてもよい。 By the way, in the embodiment, it is determined whether or not there is a black level block region (corresponding to the image portion 16) in the reference line detection data according to the Y coordinate shown in FIG. The black level block region is obtained from the XY coordinates corresponding to the black level block region 19 from the original still image of the image memory 84 or the binary still image stored in the action region 82e. The number of pixels (area) of the region may be obtained, and whether or not there is a bolt hole may be determined based on whether the number of pixels (area) corresponds to the bolt hole.

以上説明してきたが、実施例では、車体（検測車両）の走行方向に応じてレール継目の静止画の画像の切出し位置を所定の式に従ってリニアに上下変動しているが、なお、小さいカーブでは、検測車が直進状態の画像（図６（ａ）参照）からエリア切り出ししても継目板の二値化画像が得られボルト抜けは検出できるので、例えば、上側、真中、下側の３段階に切出し位置を選択するようにしてもよい。この場合には、通り検出器の信号を上側、真中、下側のいずれかの切出し範囲にあるか否かの範囲判定をするとよい。
また、実施例では、通り検出器を用いて車体（検測車両）の走行方向を検出するあるいは車体の傾きを検出しているが、例えば、車両の高さの変位を検出する変位検出器等のレールに対して車体の高さの変化を検出する検出器から検出信号を得て、これによりレールに対する車体の高さに応じてエリア画像を切出すようにしてもよい。
さらに、実施例では、１レールについてカメラ２台を用いているが、１台のカメラの視野が大きいので１台であってもよい。
なお、継目板が長い場合には、３台のカメラを設けてもよい。また、複数台のカメラで採取した画像は、レール対応に各一枚の静止画に合成されて、これに対してボルト抜け穴の検出処理が行われてもよい。
また、実施例では、レール継目検出器として隣接して配置され相互に逆方向に巻かれた第１、第２の空芯コイルを利用した電磁センサを用いているが、レール継目検出器は、非接触型であれば、レーザ式変位センサや他の光学的なセンサを用いることができることはもちろんである。なお、実施例における電磁センサの空芯コイルの形状は一例であって、円形の空芯コイルであってもよいことはもちろんである。また、必ずしも、プログラム処理によりレール継目（継目１ａ）を検出する必要はない。
またさらに、実施例では、継目板のフランジの影とボルト抜け穴とが重なる例を示しているが、これらは、必ずしも重なる状態になくてもよい。ボルト抜け穴の画像部分の検索基準線を得るものとして継目板のフランジの影があればよい。 As described above, in the embodiment, the cutout position of the image of the still image of the rail joint is linearly changed up and down according to a predetermined formula in accordance with the traveling direction of the vehicle body (inspection vehicle). Then, even if the inspection vehicle is cut straight out from the image of the straight traveling state (see FIG. 6A), the binarized image of the seam plate can be obtained and the bolt dropout can be detected. The cutting position may be selected in three stages. In this case, it is preferable to determine whether or not the detector signal is in the upper, middle, or lower cutout range.
Further, in the embodiment, the traveling direction of the vehicle body (inspection vehicle) is detected or the inclination of the vehicle body is detected by using a detector, but for example, a displacement detector that detects displacement of the vehicle height, etc. A detection signal may be obtained from a detector that detects a change in the height of the vehicle body relative to the rail, and thereby an area image may be cut out according to the height of the vehicle body relative to the rail.
Furthermore, in the embodiment, two cameras are used for one rail, but one camera may be used because the field of view of one camera is large.
When the joint plate is long, three cameras may be provided. In addition, images collected by a plurality of cameras may be combined into a single still image corresponding to the rail, and a bolt hole detection process may be performed on this.
In the embodiment, an electromagnetic sensor using the first and second air-core coils arranged adjacent to each other and wound in opposite directions as the rail joint detector is used. Of course, if it is a non-contact type, a laser type displacement sensor and other optical sensors can be used. In addition, the shape of the air core coil of the electromagnetic sensor in the embodiment is an example, and it is needless to say that it may be a circular air core coil. Further, it is not always necessary to detect the rail joint (joint 1a) by program processing.
Furthermore, in the embodiment, an example is shown in which the shadow of the flange of the joint plate overlaps with the bolt hole, but these do not necessarily have to overlap. What is necessary is just to have a shadow of the flange of the seam plate as a retrieval reference line for the image portion of the bolt hole.

図１（ａ）は、この発明のレール継目板の締結ボルト脱落検出装置を適用した一実施例の検測車のレール継目板の締結ボルト脱落検出装置の説明図、図１（ｂ）は、と継目板画像撮像装置の説明図である。FIG. 1 (a) is an explanatory view of a fastening bolt drop detection device for a rail joint plate of a test vehicle according to one embodiment to which the rail joint plate fastening bolt drop detection device of the present invention is applied, and FIG. It is explanatory drawing of a joint board image pick-up device. 図２は、レール継目検出器の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a rail joint detector. 図３は、レール継目検出器の検出回路とデータ処理装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a detection circuit and a data processing device of the rail joint detector. 図４は、レール継目検出器の検出波形の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection waveform of the rail joint detector. 図５は、通り検出器の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the detector. 図６（ａ）〜（ｃ）は、撮像された静止画を二値化した画像の一例を模式的に示した説明図であって、図６（ａ）は、検測車１０が直線的にレール上を走行している通常の走行状態の画像の説明図、図６（ｂ），（ｃ）は、検測車１０がカーブしたレール上を走行している画像の説明図である。FIGS. 6A to 6C are explanatory diagrams schematically showing an example of an image obtained by binarizing a captured still image. FIG. 6A shows that the inspection vehicle 10 is linear. FIG. 6B and FIG. 6C are explanatory diagrams of images in which the test vehicle 10 is traveling on a curved rail. 図７（ａ）は、エリア切出しされた二値化画像の説明図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のエリア切出しされた二値化画像のＹ座標に対する明るさ特性の説明図である。FIG. 7A is an explanatory diagram of a binarized image whose area is cut out, and FIG. 7B is an explanatory diagram of brightness characteristics with respect to the Y coordinate of the binarized image whose area is cut out in FIG. It is. 図８は、ボルト抜けを検出する処理画像の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a processed image for detecting bolt dropout. 図９は、ボルト抜け穴検出の画像処理のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of image processing for bolt hole detection.

Explanation of symbols

１…レール継目板、１ａ…継目、２…ボルト、
２ａ…ボルトの頭部、２ｂ…ナット、
３，４…レール、３ａ…フランジ、３ｂ…レールの頭部、
３ｃ…ボルト差込み穴、
５…レール継目板の締結ボルト脱落検出装置、
６…レール継目検出器、７…継目板画像撮像装置、
８…データ処理装置、１０…検測車、１０ａ…台車フレーム、
１０ｂ…車輪、１０ｃ…走行台車、
１１…電磁センサ、
１１ａ，１１ｂ…空芯コイル、
１２…ケース、１３…ブラケット、
２０…検出回路、２１ａ，２１ｂ…差動増幅器、
２２ａ…定電圧電源回路、
２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂ…Ａ／Ｄ変換回路（Ｄ／Ａ）、
２４…距離パルス発生回路、２７…通り検出器、
７１…継目板撮像カメラ、７２…照明光学系、
８１…ＭＰＵ、８２…メモリ、
８２ａ…継目板画像採取プログラム、
８２ｂ…エリア切出し・二値化処理プログラム、
８２ｃ…影画像上の基準線検出プログラム、
８２ｄ…継目板ボルト穴画像正規化・エリア切出しプログラム、
８２ｅ…黒画素カウント処理プログラム、
８２ｆ…継目板ボルト穴候補検出プログラム、
８２ｇ…継目板ボルト穴判定プログラム、
８２ｈ…作業領域８２、
８３…インタフェース、８４…画像メモリ、８５…バス。 1 ... Rail joint plate, 1a ... Joint, 2 ... Bolt,
2a ... bolt head, 2b ... nut,
3, 4 ... rail, 3a ... flange, 3b ... rail head,
3c ... Bolt insertion hole,
5 ... Fastening bolt drop detection device for rail joint plate,
6 ... Rail joint detector, 7 ... Joint plate image pickup device,
8 ... Data processing device, 10 ... Inspection vehicle, 10a ... Dolly frame,
10b ... wheels, 10c ... traveling cart,
11 ... Electromagnetic sensor,
11a, 11b ... air-core coils,
12 ... Case, 13 ... Bracket,
20 ... detection circuit, 21a, 21b ... differential amplifier,
22a ... constant voltage power supply circuit,
23a, 23b, 25a, 25b ... A / D conversion circuit (D / A),
24 ... Distance pulse generation circuit, 27 ... Street detector,
71 ... Seam plate imaging camera, 72 ... Illumination optical system,
81 ... MPU, 82 ... memory,
82a ... Seam board image collection program,
82b ... Area extraction / binarization processing program,
82c ... Reference line detection program on shadow image,
82d ... Joint plate bolt hole image normalization / area cutout program,
82e ... black pixel count processing program,
82f ... Seam plate bolt hole candidate detection program,
82g ... Joint plate bolt hole judgment program,
82h ... work area 82,
83 ... interface, 84 ... image memory, 85 ... bus.

Claims

In the method of detecting the fastening bolt dropout of the rail joint plate for detecting in the track inspection car the fastening bolt dropout of the rail joint plate connecting the rail and the rail,
The track when the rail joint plate radiates light to the rail joint plate from the track inspection vehicle side at an angle at which the shadow of the rail joint plate flange falls on the rail joint plate, and the track inspection vehicle travels along the rail curve. Taking a still image of the rail joint plate from the track inspection vehicle with a camera having a field of view that covers the moving range of the image of the rail joint plate due to vertical movement of the vehicle body of the inspection vehicle, and running the track inspection vehicle An area image including the rail joint plate is cut out from the still image in accordance with a signal from a detector that detects a direction or detects the inclination of the vehicle body, and an image of a flange shadow of the rail joint plate in the area image is obtained. A method for detecting a fastening bolt dropout of a rail joint plate that detects whether an image corresponding to an insertion hole of the fastening bolt is present in the area image as a reference.

The imaging of the still image of the rail joint plate by the camera is performed in response to detection of the rail joint by a non-contact type joint detector provided in the track inspection vehicle corresponding to the rail, and the fastening bolt 2. The detection as to whether or not an image corresponding to the insertion hole of the area image is present in the area image is performed within a predetermined range based on a shadow image of the flange in an image obtained by binarizing the area image. Detection method of fastening bolts on rail joint plates.

The illumination optical system is mounted on the track inspection vehicle, and the joint plate is configured to emit light that shadows the flange from the inside of the rail at a selected angle of 50 ° to 70 ° with respect to the rail. The rail joint plate fastening bolt drop detection method according to claim 2, wherein the predetermined range is a range based on an upper or lower image line of the flange shadow image.

The method of detecting a fastening bolt drop-off of a rail joint plate according to claim 1, wherein the detector that detects the inclination of the vehicle body is a detector that generates a detection signal corresponding to a change in the height of the vehicle body with respect to the rail.

In the fastening bolt dropout detection device for the rail joint plate in the track inspection vehicle for detecting the fastening bolt dropout of the rail joint plate connecting the rail and the rail,
A first detector for detecting a traveling direction of the track inspection vehicle or detecting a tilt of a vehicle body;
An irradiation optical system for irradiating the rail joint plate at an angle provided at the track inspection vehicle at an angle at which a shadow of the flange of the rail joint plate falls on the rail joint plate;
In the track inspection and measurement vehicle, a still image of the rail joint plate is provided behind the joint detector in the traveling direction of the track inspection and measurement vehicle, and the track inspection vehicle travels on a rail curve. A camera having a field of view that covers the moving range of the image of the rail joint plate due to vertical movement of the vehicle body of the track inspection vehicle when
An area image including the rail joint plate is cut out from the still image in response to a signal from the first detector, and the fastening bolt insertion hole is based on an image of a shadow of the rail joint plate flange in the area image. And a data processing means for detecting whether or not an image corresponding to the area image is present in the area image.

Furthermore, a non-contact type second detector that is provided in the track inspection vehicle corresponding to the rail and detects the rail joint, and the camera responds to the detection signal of the second detector. Control means for taking the still image from the camera by opening the shutter of the camera at the timing corresponding to the joint,
The data processing means is configured to detect whether an image corresponding to the insertion hole of the fastening bolt is present in the area image, based on a predetermined shadow image of the flange in the binarized image of the area image. The fastening bolt drop detection device for the rail joint plate according to claim 5, which is performed in the range described above.

The illumination optical system is mounted on the track inspection vehicle, and the joint plate is configured to emit light that shadows the flange from the inside of the rail at a selected angle of 50 ° to 70 ° with respect to the rail. The rail joint plate fastening bolt drop detection device according to claim 6, wherein the predetermined range is a range based on an upper or lower image line of a shadow image of the flange.

6. The rail joint plate fastening bolt drop detection device according to claim 5, wherein the detector that detects the inclination of the vehicle body is a detector that generates a detection signal corresponding to a change in a vehicle body height with respect to the rail.