JP2010243275A - Optical system for detecting abrasion wear of trolley wire, and device for measuring abrasion wear of trolley wire - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トロリ線摩耗量検出光学系およびトロリ線摩耗量測定装置に関し、詳しくは、鉄道車両への電力供給用として架設されたトロリ線に対して、その摩耗量を測定するための測定光学系において、測定光学系を小型化でき、それにより車両の屋根上にも搭載することが可能なトロリ線摩耗量検出光学系に関する。 The present invention relates to a trolley wire wear amount detecting optical system and a trolley wire wear amount measuring apparatus, and more specifically, measuring optics for measuring the wear amount of a trolley wire installed for power supply to a railway vehicle. The present invention relates to a trolley wire wear amount detection optical system that can reduce the size of a measurement optical system and can be mounted on the roof of a vehicle.
電車線路における電車車両は、パンタグラフ上面(摺板)を介してトロリ線から所要の電力を得る。トロリ線の下面(摺動面または摺面)とパンタグラフ上面とは、互いの摺動接触により漸次に摩耗する。パンタグラフ側の摩耗が一部分に集中しないように、トロリ線は支持電柱ごとに左右方向に交互に偏位されている。トロリ線の摩耗量と偏位量は、検測車等にトロリ線摩耗量測定装置を搭載し、定期的に走行測定してそれぞれの良否が検査されている。 The train vehicle on the train track obtains the required power from the trolley line via the pantograph upper surface (sliding plate). The lower surface (sliding surface or sliding surface) of the trolley wire and the upper surface of the pantograph are gradually worn by sliding contact with each other. The trolley wire is alternately displaced in the left-right direction for each supporting power pole so that the wear on the pantograph side does not concentrate on a part. The amount of wear and displacement of the trolley wire is inspected for good or bad by carrying a trolley wire wear amount measuring device in an inspection vehicle or the like and periodically measuring it.
トロリ線摩耗量測定装置の1つに回転多面鏡(ポリゴンミラー)を水平面で回転させて、トロリ線へレーザ光を照射してトロリ線をその偏位範囲に亙って走査するものがある。その1つは、走査に応じて得られるトロリ線摺動面からの反射光を穴あきミラーを介して受光素子で受光することでトロリ線摺動面についての検出信号を得て、走査に対応して得られる検出信号の発生幅をデータ処理装置で算出し、それにより、トロリ線摩耗量を測定する。このようなトロリ線摩耗量測定装置を搭載する検測車はすでに公知である(特許文献1)。
また、新幹線から地下鉄まで幅広く営業車の屋根上にも搭載可能なトロリ線摩耗量検出光学系について出願人はすでに出願している(特許文献2)。
One of the trolley wire wear amount measuring devices is a device that rotates a rotating polygon mirror (polygon mirror) on a horizontal plane, irradiates the trolley wire with a laser beam, and scans the trolley wire over its deviation range. One of them is that the reflected light from the trolley wire sliding surface obtained according to the scanning is received by the light receiving element through the perforated mirror to obtain the detection signal for the trolley wire sliding surface, corresponding to the scanning The generation width of the detection signal obtained in this way is calculated by a data processing device, thereby measuring the amount of trolley wire wear. An inspection vehicle equipped with such a trolley wire wear amount measuring device is already known (Patent Document 1).
The applicant has already applied for a trolley wire wear amount detection optical system that can be mounted on the roof of a commercial vehicle widely from the Shinkansen to the subway (Patent Document 2).
トロリ線の摩耗量測定装置の摩耗量算出としては、CCDカメラにより画像を採取して画像処理によりトロリ線摺動面の幅を得て、これから摩耗量を測定するもの(特許文献3)、トロリ線摺動面からの反射信号を得て、その波形からトロリ線摺動面の幅を得て、これから摩耗量を算出するものなどが公知である(特許文献4〜7)。
For calculating the wear amount of the trolley wire wear amount measuring device, an image is collected by a CCD camera, the width of the sliding surface of the trolley wire is obtained by image processing, and the wear amount is measured therefrom (Patent Document 3). It is known to obtain a reflection signal from a wire sliding surface, obtain the width of the trolley wire sliding surface from the waveform, and calculate the amount of wear from this (
トロリ線の摩耗量を昼夜測定をしなければならない関係で特許文献1に示されるようなトロリ線摩耗量測定装置は、トロリ線へレーザ光を照射する光源が固体レーザとしてのダイオードYAGレーザと気体のHe−Neレーザ等を用い、太陽光に負けない強いレーザ光を発生してトロリ線から反射光を得なければならない。さらに、左右方向に交互に偏位されているトロリ線の偏位範囲を検出範囲としてカバーするためにポリゴンミラーを含む走査系が必要になる。そのため、装置が大型化する欠点がある。
特許文献2のものは、営業車の屋根上にも搭載可能にするためにレーザ光源の幅や配置、反射ミラーの幅やその配置を工夫にしている。しかし、トロリ線摩耗量測定装置が車両の屋根の大部分を占めるために、車両の高さ自体が高くなった構造となり、車両の重心が高く、車体の揺れ等、走行の安定性に欠ける問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、装置高さが低くかつ小型化が可能なトロリ線摩耗量検出光学系を提供することにある。
この発明の他の目的は、測定光学系を小型化できかつ車両の屋根上にも搭載することが可能なトロリ線摩耗量測定装置を提供することにある。
The trolley wire wear amount measuring apparatus as disclosed in
The thing of
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and to provide a trolley wire wear amount detecting optical system having a low apparatus height and capable of being downsized.
Another object of the present invention is to provide a trolley wire wear amount measuring apparatus that can reduce the size of a measuring optical system and can be mounted on the roof of a vehicle.
このような目的と達成するためのこの発明のトロリ線摩耗量検出光学系およびトロリ線摩耗量測定装置の特徴は、トロリ線の偏位範囲に亙る投光光をトロリ線に照射してトロリ線の摺動面からの反射光を受光してトロリ線の摺動面についての検出信号を得るトロリ線摩耗量検出光学系において、
レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の投光光を生成してトロリ線の摺動面に照射する投光ユニットと、投光光を所定の周期でパルス状の光として投光ユニットに発生させる駆動回路と、トロリ線の偏位範囲をカバーする視野を有する受光ユニットと、所定の周期に応じて投光時の受光ユニットの受光信号と投光していない時の受光ユニットの受光信号とを得て、これら受光信号の差により摺動面についての検出信号を発生する検出回路とを備えていて、前記の投光光が昼間の太陽光の光強度より強い反射光を前記摺動面に発生させるものである。
In order to achieve such an object, the trolley wire wear amount detecting optical system and the trolley wire wear amount measuring device according to the present invention are characterized by irradiating the trolley wire with projection light over the range of displacement of the trolley wire. In the trolley wire wear amount detection optical system that receives reflected light from the sliding surface of the trolley wire and obtains a detection signal about the sliding surface of the trolley wire,
A projecting unit that generates slit-shaped projecting light from a plurality of monochromatic light sources arranged in the rail transverse direction and irradiates the sliding surface of the trolley wire, and the projecting light as pulsed light at a predetermined cycle The drive circuit generated in the light projecting unit, the light receiving unit having a field of view that covers the displacement range of the trolley wire, the light receiving signal of the light receiving unit during light projection and the light reception when not projecting according to a predetermined cycle A detection circuit that obtains a light reception signal of the unit and generates a detection signal for the sliding surface based on a difference between the light reception signals, and the reflected light is a reflected light whose intensity is greater than the light intensity of daytime sunlight. Is generated on the sliding surface.
このように、この発明にあっては、レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の投光光を生成してトロリ線の摺動面に照射する投光ユニットを設け、投光ユニットを所定の周期でパルス駆動することで投光光をパルス状の光としてトロリ線の摺動面に照射する。これにより、投光光が照射されたときのトロリ線の摺動面の反射光は、強いものとなるが、投光光が照射されないときの反射光は、太陽光等を含む外来光によるもので通常天空ノイズと言われるもののみとなる。
そこで、投光光が照射されたときとそうでないときのトロリ線からの反射光の受光信号の差を採ることにより投光光が照射されたときの摺動面についての検出信号を得る。
投光光は、トロリ線の摺動面からの反射光を単色光にしかつ昼間の太陽光の光強度より強い反射光を摺動面に発生させるものであるので、昼間でも太陽光の光強度に負けない反射光が得られる。
特に、赤外領域の単色光を使用すれば、太陽光の強度との差が大きくなり、強いレーザ光を発生する光源を設ける必要がなくなる。しかも、トロリ線の偏位範囲に亙ってトロリ線に単色光を照射する場合にはレール横断方向にその光源を複数個を配列するだけで済むので、これによりポリゴンミラー等による回転走査が不要となり、投光系と受光系とを小型化できる。
その結果、投光系と受光系の小型化が可能になり、これによりトロリ線摩耗量検出光学系を車両の屋根上にも搭載することが可能になる。
As described above, according to the present invention, there is provided a light projecting unit that generates slit-shaped light projecting light from a plurality of monochromatic light sources arranged in the rail transverse direction and irradiates the sliding surface of the trolley wire. By pulsing the optical unit at a predetermined cycle, the projection light is irradiated as pulsed light onto the sliding surface of the trolley wire. As a result, the reflected light of the sliding surface of the trolley wire when irradiated with the projection light becomes strong, but the reflected light when not irradiated with the projection light is due to extraneous light including sunlight. It is usually only what is called sky noise.
Therefore, a detection signal for the sliding surface when the projection light is irradiated is obtained by taking the difference between the light reception signals of the reflected light from the trolley line when the projection light is irradiated and when it is not.
The projected light makes the reflected light from the sliding surface of the trolley wire monochromatic and generates reflected light on the sliding surface that is stronger than the daytime sunlight light intensity. Reflective light that is not lost is obtained.
In particular, if the monochromatic light in the infrared region is used, the difference from the intensity of sunlight increases, and there is no need to provide a light source that generates strong laser light. In addition, when monochromatic light is irradiated onto the trolley line over the range of deflection of the trolley line, it is only necessary to arrange a plurality of light sources in the rail transverse direction, thereby eliminating the need for rotational scanning with a polygon mirror or the like. Thus, the light projecting system and the light receiving system can be reduced in size.
As a result, it is possible to reduce the size of the light projecting system and the light receiving system, whereby the trolley wire wear amount detecting optical system can be mounted on the roof of the vehicle.
図1は、この発明の原理を説明するものであって、1は、トロリ線摩耗量測定装置10(図3参照)の測定光学系である。これは、投光ユニット2と、結像レンズ3と、受光ユニット4と、投光ユニット2をパルス駆動するパルス駆動回路5と、受光信号処理部6とからなる。
投光ユニット2は、赤外光の範囲にある特定の波長の単色光をトロリ線20に照射する。受光ユニット4は、トロリ線20からの反射光を結像レンズ3を通して受光する。
図中、L1は、投光ユニット2の投光光であり、投光ユニット2による単色光の波長は、例えば、λ=850nmである。L2は、トロリ線20の摺動面20aからの反射光である。なお、3aは投光ユニット2の集束レンズである。
受光ユニット4は、CCDラインセンサの受光器であり、CCDの光感度特性の全光波長領域で反射光L2を受光する。その全光波長領域は、通常、300nm〜1000nmの範囲でゆるやかな山型のピーク特性を持ち、可視光領域をカバーし、赤外光領域に達する。
パルス駆動回路5は、投光ユニット2をパルス駆動して投光ユニット2の投光光L1を所定の周期でON/OFFしてパルス状の光として発生させる。そして、所定の周期に対応するパルス駆動の同期信号SYNを受光信号処理部6に送出する。なお、投光光L1を所定の周期でON/OFFするのは投光光L1にシャッタを設けて、これを開閉しても可能である。
受光信号処理部6は、A/D変換回路(A/D)16と、波形データメモリ17、そして演算装置18とにより構成され、演算装置18により算出されたトロリ線摺動面の検出信号S(図2(d)参照)をデジタル値として測定装置19に送出する。
パルス駆動回路5からの同期信号SYNは、A/D16と波形データメモリ17とに入力され、同期信号SYNに同期して後述する図2(a)の受光信号Aを送出し、投光光が停止したタイミングで図2(b)の受光信号BをA/D16に送出する。その結果、同期信号SYNに同期して受光信号Aと受光信号Bが交互にシリアルにA/D16に送出されることになる。
なお、投光光L1の発光期間は、同期信号SYNの周期をTとすると、T/2か、それ以下の期間である。
FIG. 1 illustrates the principle of the present invention.
The
In the figure, L1 is the light projected by the
The
The
The received light signal processing unit 6 includes an A / D conversion circuit (A / D) 16, a
The synchronization signal SYN from the
Note that the emission period of the projection light L1 is T / 2 or less, where T is the period of the synchronization signal SYN.
投光ユニット2は、図3に示すレール21の横断方向に配列された赤外領域の単色光光源複数個2a,2b…からなり、これらによりスリット状の投光光を断続的に生成する。そこで、各受光器4a,受光器4bにおけるCCDラインセンサの配列ラインは、レール21の横断方向、すなわち、紙面に垂直な方向になっている。
この受光ユニット4は、図3に示すように、結像レンズ3とともに内蔵されたCCDラインセンサを有するラインセンサカメラ9として設けることができる。
図1に戻り、投光ユニット2の投光光L1は、昼間の太陽光の赤外領域の光強度より強い反射光をトロリ線20の摺動面20aに発生させるものである。通常、昼間の太陽光の赤外領域の光強度は大きくないので、トロリ線20と投光ユニット2の距離を1m〜1.5m程度とすれば、1W程度の比較的小さい出力の単色光LEDを用いることでそれが可能になる。
したがって、このような光源をレール横断方向に配列してもトロリ線摩耗量測定装置10での占有面積は少ない。
The
As shown in FIG. 3, the
Returning to FIG. 1, the
Therefore, even when such light sources are arranged in the rail crossing direction, the area occupied by the trolley wire wear amount measuring apparatus 10 is small.
ここで、投光ユニット2がパルス駆動回路5によりパルス駆動されることで、受光ユニット4は、投光ユニット2の投光光L1が照射されたときの受光信号Aと照射されないときの受光信号Bとの2種類の信号を出力する。
図2は、その2種類の信号,受光信号A,Bについての説明図である。
投光光L1が照射されたときの受光ユニット4で得られる受光信号Aは、図2(a)に示すように、天空からの外来光(以下天空ノイズ)の受光信号A1とトロリ線20の摺動面20aからの単色光の反射光A2との和となる。それがCCDのライン方向に沿って発生する。なお、受光ユニット4の受光信号は、CCDのライン方向に沿って同時に同期してかつシリアルに順次出力され、その読出が連続的に繰り返される。その読出回路は図示していない。
縦軸は明るさ(受光レベル)であり、横軸はCCDラインセンサが配列されるライン方向(レール横断方向)である。以下図2(b)〜(d)も同様である。
Here, when the
FIG. 2 is an explanatory diagram of the two types of signals, light reception signals A and B.
As shown in FIG. 2A, the light reception signal A obtained by the
The vertical axis is the brightness (light reception level), and the horizontal axis is the line direction (rail crossing direction) in which the CCD line sensors are arranged. The same applies to FIGS. 2B to 2D.
夜間は、受光信号A1の受光レベルは低いが、各種の外来ノイズが混じるので、比較的低いレベルで受光信号A1が存在している。
これに対して投光ユニット2の投光光L1が照射されていないときの受光ユニット4の受光信号Bは、図2(b)に示すように、天空ノイズの受光信号B1が主体となり、単色光の反射光B2は低く抑えられる。
受光信号処理部6は、パルス駆動回路5から同期信号SYNを受けてこれに同期して受光信号A,BをA/D16を介して波形データとして受け、それを同期信号SYNを基準として投光光が停止したタイミングで切り分けて波形データメモリ17の異なる領域にそれぞれに記憶する。さらに、演算装置18において異なる領域に記憶された波形データを読出して受光信号A,Bの差分を採った差分信号Cを生成する。その差分信号Cは、図2(c)に示すように、トロリ線摩耗量に対応する幅を持つパルス状のトロリ線摺動面反射信号(差分信号)C(=A1+A2−B1−B2)となる。さらに、演算装置18において差分信号Cから図2(d)に示すトロリ線摺動面の検出信号Sを生成して測定装置8に出力する。
なお、トロリ線摺動面の検出信号Sは、差分信号Cのピーク値Pが検出され、このピーク値Pの実質的に1/2のレベルで差分信号Cをクリップしたものである。
また、波形データメモリ17は、後述するようにバッファメモリであり、一時的に受光信号A,Bの波形データを記憶し、古いデータは捨てられる。
測定装置19は、トロリ線摺動面の検出信号Sに基づいてのトロリ線摩耗量(残存径)の算出をする。なお、このトロリ線摩耗量(残存径)の算出は、先行技術文献として挙げた各種の特許公報に記載されるところであるのでその説明は割愛する。
At night, the light reception level of the light reception signal A1 is low, but since various external noises are mixed, the light reception signal A1 exists at a relatively low level.
On the other hand, the light receiving signal B of the
The light reception signal processing unit 6 receives the synchronization signal SYN from the
The detection signal S of the trolley wire sliding surface is obtained by detecting the peak value P of the difference signal C and clipping the difference signal C at a level substantially ½ of the peak value P.
The
The measuring
図3は、図1に示す測定光学系を用いたトロリ線摩耗量測定装置を搭載する架線検測車の側面説明図である。
図3において、10は、トロリ線摩耗量測定装置であって、架線検測車22の車両屋根上面23に設置されている。
トロリ線摩耗量測定装置10は、測定光学系1と、トロリ線高さ検出機構7と測定光学系制御部8とからなる。
測定光学系1は、投光ユニット2と、結像レンズ3が内蔵された2本のCCDラインセンサを有するラインセンサカメラ9、そしてこのラインセンサカメラ9の手前に設けられた受光光学系11とからなる。
受光光学系11は、回転ミラー12、入射方向に反射光を戻す折り返し反射ミラー13、そして折り返し反射ミラー13を前後に移動させるミラー移動機構14とで構成され、トロリ線20の高さに応じて変化する摺動面20aからの反射光L2の変化をラインセンサカメラ9に導くように反射光L2角度が制御される。
なお、投光ユニット2も回転テーブル15上に搭載されてその投光光L1がトロリ線20の高さに応じて変化する摺動面20aの高さに追従するように角度制御される。
FIG. 3 is an explanatory side view of an overhead wire inspection vehicle equipped with a trolley wire wear amount measuring apparatus using the measurement optical system shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a trolley wire wear amount measuring device, which is installed on the vehicle roof
The trolley wire wear amount measuring apparatus 10 includes a measurement
The measuring
The light receiving
The
図4は、トロリ線摩耗量測定装置10の天板を外して内部構造を示す平面概要図である。
なお、図4に示す受光光学系11は、図3と異なり、ラインセンサカメラ9の分割受光の関係を説明する都合上から折り返し反射ミラー13とそのミラー移動機構14とを省略し、トロリ線20からの反射光L2を折り返すことなく、反射光L2の先にラインセンサカメラ9(9a,9b,9c)を設けて直接受光する形で図示してある。
この図4に示されるように、図3に示す投光ユニット2は、単色発光の多数のLED発光器2a,2b,…2nをレール21の横断方向に配列してスリット状の光束Lを発生する。レール21の横断方向におけるその幅は、トロリ線20への照射光L1がトロリ線20の偏位範囲(≒700mm)をカバーするものである。
LED発光器2a,2b,…2nの発光光は、スリット整形用集光レンズ2Pを介してスリット状の光束Lとしてトロリ線20に照射される。
なお、投光ユニット2は、LED発光器2a〜2nに換えて点線で示すような半導体レーザ光源2Qを横方向拡大レンズによりレール21の横断方向に拡大してスリット状の光束Lを生成してもよい。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the internal structure of the trolley wire wear amount measuring apparatus 10 with the top plate removed.
The light receiving
As shown in FIG. 4, the
The light emitted from the
The
受光光学系11の回転ミラー12は、トロリ線20の偏位範囲(≒700mm)の反射光L2を受光するためにレール21の横断方向に反射光L2の受光長さを持つミラーとして設置されている。
図では回転ミラー12の回転駆動機構は図示されていないが、回転ミラー12の背面に回転軸12aが固定され、その回転軸がステッピングモータにより駆動される構成を採る。
ラインセンサカメラ9は、3台のラインセンサカメラ9a,9b,9cからなり、これらにより反射光L2を3分割していずれかのカメラに摺動面20aからの反射光が入射されるように分割受光する。なお、相互の受光境界領域はオーバーラップしている。これにより、トロリ線20の偏位範囲をカバーする視野を形成する。
この分割受光のカメラの台数は、複数台設けられればよく、3台に限定されない。
The rotating
In the drawing, the rotation driving mechanism of the
The line sensor camera 9 is composed of three
The number of divided light receiving cameras is not limited to three as long as a plurality of cameras are provided.
ここで図3へと戻り、トロリ線高さ検出機構7は、トロリ線20に接触するローラ式接触子7aと2本のアームがリンク結合した曲折支持の回動アーム7b、回動アーム7bの根本側のリンクの回動角を検出するポテンションメータによる垂直方向の角度検出器7cとからなる。
なお、この種のポテンションメータによる回動アームの角度でトロリ線の高さ検出をする高さ検出器は、例えば、特開平7−120228号等に記載されるように、周知の技術であるので、詳細な説明は割愛する。
Returning to FIG. 3, the trolley wire
A height detector that detects the height of the trolley wire by the angle of the rotating arm by this type of potentiometer is a well-known technique as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-120228. Therefore, the detailed explanation is omitted.
投光ユニット2からトロリ線20への投光光L1は、トロリ線摩耗量測定装置10の屋根フレーム10a(図3参照)に設けられたガラス窓10bを介してトロリ線20の摺動面20aに照射される。
トロリ線20からの反射光L2は、ガラス窓10bを介して回転ミラー12、折り返し反射ミラー13を経て、ラインセンサカメラ9(3台のラインセンサカメラ9a,9b,9c)のいずれかの視野内に入り、トロリ線20の摺動面20aを含む画像(一次元波形データ)がこれにより受像される。
なお、ガラス窓10bは、トロリ線摩耗量測定装置10の屋根フレーム10aの水平面に対して10°程度の角度を持たせて屋根フレーム10aに取付けられている。
屋根フレーム10aの高さは、実際は、トロリ線20が上下に偏位する下限高さよりも十分に低い位置にある。これによりガラス窓10bの位置が低くなる。そこで、トロリ線摩耗量測定装置10は、車両の屋根等の高さにほとんど影響を受けることなく設置できる。
The projected light L1 from the
The reflected light L2 from the
The
The height of the
測定光学系制御部8は、トロリ線高さ検出機構7の角度検出器7cからのトロリ線高さ信号を受けて投光ユニット2の回転テーブル15と、回転ミラー12、そしてミラー移動機構14とを制御してトロリ線20の高さが変化してもラインセンサカメラ9の視野内にトロリ線20の画像(一次元波形データ)が採取されるようにトロリ線の高さに応じて追従させる制御をする。
測定光学系制御部8には、トロリ線20の高さに対する追従制御のために制御データのテーブル8aが設けられている。この制御データのテーブル8aは、角度検出器7cの検出値に対応して回転テーブル15の角度値、回転ミラー12の角度値、そしてミラー移動機構14の移動量とが制御値として格納されている。各制御値は、あらかじめ、トロリ線20の高さに応じて回転テーブル15と回転ミラー12の各角度値とミラー移動機構14の移動量とが分析されて得られたものである。
The measurement optical
The measurement optical
一方、回転テーブル15と、回転ミラー12、そしてミラー移動機構14には、現在の角度、移動位置を示すエンコーダがそれぞれ内蔵されていて、それぞれステッピングモータにより駆動され、各エンコーダの信号が測定光学系制御部8に入力されている。
そこで、測定光学系制御部8は、制御データのテーブル8aを参照して回転テーブル15と、回転ミラー12、そしてミラー移動機構14とを制御して、トロリ線20の高さの変化に関係なく、ラインセンサカメラ9(3台のラインセンサカメラ9a,9b,9c)の視野内にトロリ線20の摺動面20aの画像(一次元波形データ)が受像されるように制御する。
On the other hand, the rotary table 15, the
Therefore, the measurement optical
ラインセンサカメラ9(3台のラインセンサカメラ9a,9b,9c)は、内部にA/D変換器を有するデジタルカメラである。したがって、図1の受光信号処理部のA/D16が削除される。 そのイメージ出力はデジタル値となる。3台のラインセンサカメラ9a,9b,9cの一次元のイメージのデジタル値は、パラレルに読み出され、さらに各ラインセンサカメラの2つのCCDが同期して同時にかつシリアルに順次出力され、その読出が連続的に繰り返される。3台のラインセンサカメラ9a,9b,9cの一次元のイメージのデジタル値は、波形データメモリ17へと直接送出される。それぞれに波形データメモリ17の各領域に一次元のイメージとしてそれぞれに記憶される。なお、波形データメモリ17には、書込/読出等を行うコントローラが内蔵され、記憶されたデータをプッシュダウンして最新の波形データを先頭に記憶するプッシュダウンバッファメモリである。一定量が一時的に記憶され、最後の記憶位置からオーバーフローした古い過去の一次元のイメージのデジタル値は順次破棄される。その一時的な記憶容量は、演算装置18の処理時間に関係して設定されている。
3台のラインセンサカメラ9a,9b,9cの各一次元のイメージは、図2(a),図2(b)に示す波形信号のいずれかがあるいはこれらが重複してデジタル値としてそれぞれの領域に記憶される。
The line sensor camera 9 (three
Each one-dimensional image of the three
波形データメモリ17に記憶された各一次元のイメージの波形データは、DSP等で構成される演算装置18により古いものから順次読出されて処理された後の波形データは消去される。
3台のラインセンサカメラ9a,9b,9cで3分割受光した反射光L2における摺動面20aの画像(一次元波形データ)が重複のないものとして受光信号Aと受光信号Bのそれぞれに相当する波形データが合成される。次に1つのトロリ線20の摺動面20aの波形データとして処理され、図2(a),図2(b)に示す波形信号が生成され、これらの差分の演算処理がなされて、トロリ線摺動面反射信号(差分信号)C(=A1+A2−B1−B2)に相当するデータが算出される。
さらに、ピーク値Pが検出されてピークレベルの実質的に1/2のレベルが算出され、この1/2のレベルを基準として、これ以上を“1”とし、それ未満を“0”とする二値化処理がなされて図2(d)に示すようなトロリ線摺動面の検出信号Sに相当するパルス幅を持つデジタル値のデータが算出される。それが内部メモリに記憶される。そして、これの“1”が連続する部分の画素数から距離(トロリ線摺動面の検出信号Sのパルス幅に対応)に換算してトロリ線摺動面の幅が算出されて、トロリ線摺動面の幅がデジタル値として測定装置19へと送出される。
測定装置19は、内部にMPU、メモリ等を有していて、MPUによりメモリに記憶された所定の処理プログラムが実行されて演算装置18で算出されたトロリ線摺動面の幅に基づいて摩耗量を算出する。
The waveform data of each one-dimensional image stored in the
The images of the sliding
Further, the peak value P is detected, and a level that is substantially ½ of the peak level is calculated. With this ½ level as a reference, a value higher than this is set to “1”, and a value less than that is set to “0”. Binarization processing is performed, and digital value data having a pulse width corresponding to the detection signal S of the trolley wire sliding surface as shown in FIG. 2D is calculated. It is stored in internal memory. Then, the width of the trolley wire sliding surface is calculated by converting the number of pixels of the continuous portion of “1” into a distance (corresponding to the pulse width of the detection signal S of the trolley wire sliding surface), and the trolley wire The width of the sliding surface is sent to the measuring
The measuring
以上説明してきたが、実施例では、赤外領域の単色光を用いているが、単色光は、昼間の太陽光の光強度より強い反射光をトロリ線の摺動面に発生させる単色光であれば、赤外領域のものに限定されるものではない。
また、実施例では、トロリ線の摺動面からの反射光を一次元のCCDラインセンサあるいは一次元のCCDカメラで受けているが、この発明の受光ユニットは、一次元のCCDラインセンサあるいはCCDカメラに限定されるものではなく、二次元CCDの映像を1次元に圧縮してもよく、レール横断方向に配列され摺動面の映像を採取できる受光器であれば、どのような受光ユニットであってもよい。
なお、この発明の受光ユニットは、トロリ線の偏位範囲の視野を確保できれば、1個の単一の受光器で構成されるものであってもよい。
さらに、実施例では、演算装置18を測定装置19の外部に設けているが、演算装置18の処理機能は、測定装置19に設けられたMPUによりプログラム処理にて実現可能であるので、演算装置18が削除され、測定装置19により演算装置18が実現されてもよい。
この場合の処理プログラムとしては、複数台のラインセンサカメラの受光信号から反射光L2が重複のないものとして受光信号Aと受光信号Bのそれぞれに相当する波形データを合成する合成処理プログラム、受光信号Aと受光信号Bのそれぞれに相当する波形データに基づいてこれらの差分の演算処理によりトロリ線摺動面反射信号(差分信号)Cを算出する処理プログラム、ピーク値検出プログラム、二値化処理プログラム、トロリ線摺動面の摺動面の幅算出プログラム等である。
なお、さらに、波形データメモリ17も測定装置19の内部に設けられていてもよい。
As described above, in the embodiment, monochromatic light in the infrared region is used, but monochromatic light is monochromatic light that generates reflected light on the sliding surface of the trolley wire that is stronger than the light intensity of daytime sunlight. If it exists, it is not limited to the thing of an infrared region.
In the embodiment, the reflected light from the sliding surface of the trolley wire is received by a one-dimensional CCD line sensor or a one-dimensional CCD camera. The light receiving unit of the present invention is a one-dimensional CCD line sensor or CCD. It is not limited to the camera, and any two-dimensional CCD image may be compressed in one dimension, and any light-receiving unit can be used as long as it is a photoreceiver arranged in the rail crossing direction and capable of collecting the image of the sliding surface. There may be.
In addition, the light receiving unit of the present invention may be configured by one single light receiver as long as the field of view of the trolley wire deflection range can be secured.
Furthermore, in the embodiment, the
As a processing program in this case, a synthesis processing program for synthesizing waveform data corresponding to each of the light reception signal A and the light reception signal B from the light reception signals of a plurality of line sensor cameras, assuming that the reflected light L2 does not overlap, A processing program, a peak value detection program, and a binarization processing program for calculating a trolley wire sliding surface reflection signal (difference signal) C by calculating these differences based on waveform data corresponding to each of A and light reception signal B A program for calculating the width of the sliding surface of the trolley wire sliding surface.
Furthermore, the
1…測定光学系、2…投光ユニット、
3…結像レンズ、4…受光ユニット、
4a,4b…受光器、5…パルス駆動回路、
6…受光信号処理部、7…トロリ線高さ検出機構、
8…測定光学系制御部、8a…制御データのテーブル、
9…ラインセンサカメラ、
10…トロリ線摩耗量測定装置、11…受光光学系、
12…回転ミラー、13…折り返し反射ミラー、
14…ミラー移動機構、15…回転テーブル、
16…A/D変換回路(A/D)、
17…波形データメモリ、18…演算装置、
19…測定装置、20…トロリ線、20a…摺動面、
21…レール、22…架線検測車、23…車両屋根上面。
1 ... Measuring optical system, 2 ... Projection unit,
3 ... imaging lens, 4 ... light receiving unit,
4a, 4b ... light receiver, 5 ... pulse drive circuit,
6 ... Light reception signal processing unit, 7 ... Trolley line height detection mechanism,
8: Measurement optical system control unit, 8a: Control data table,
9 ... Line sensor camera,
10 ... Trolley wire wear amount measuring device, 11 ... Light receiving optical system,
12 ... Rotating mirror, 13 ... Folding reflection mirror,
14 ... mirror moving mechanism, 15 ... rotating table,
16 ... A / D conversion circuit (A / D),
17 ... Waveform data memory, 18 ... Arithmetic unit,
19 ... Measuring device, 20 ... Trolley wire, 20a ... Sliding surface,
21 ... Rail, 22 ... Overhead inspection vehicle, 23 ... Vehicle roof top surface.
Claims (10)
レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の前記投光光を生成して前記トロリ線の摺動面に照射する投光ユニットと、
前記投光光を所定の周期でパルス状の光として前記投光ユニットに発生させる駆動回路と、
前記トロリ線の偏位範囲をカバーする視野を有する受光ユニットと、
前記所定の周期に応じて投光時の前記受光ユニットの受光信号と投光していない時の前記受光ユニットの受光信号とを得て、これら受光信号の差により前記摺動面についての検出信号を発生する検出回路とを備え、
前記投光光は、昼間の太陽光の光強度より強い反射光を前記摺動面に発生させるトロリ線摩耗量検出光学系。 Trolley wire wear amount detection optics for irradiating the trolley wire with light projected over the deflection range of the trolley wire and receiving reflected light from the sliding surface of the trolley wire to obtain a detection signal for the sliding surface In the system,
A light projecting unit that generates slit-shaped light projecting light by a plurality of monochromatic light sources arranged in the rail transverse direction and irradiates the sliding surface of the trolley wire;
A drive circuit for causing the light projecting unit to generate the light as pulsed light at a predetermined period;
A light receiving unit having a field of view that covers the deflection range of the trolley wire;
According to the predetermined period, a light reception signal of the light receiving unit at the time of light projection and a light reception signal of the light reception unit at the time of no light projection are obtained, and a detection signal for the sliding surface is obtained by a difference between the light reception signals. And a detection circuit for generating
The projection light is a trolley wire wear amount detection optical system that generates reflected light on the sliding surface that is stronger than light intensity of daytime sunlight.
前記トロリ線摩耗量検出光学系は、レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の前記投光光を生成して前記トロリ線の摺動面に照射する投光ユニットと、
前記投光光を所定の周期でパルス状の光として前記投光ユニットに発生させる駆動回路と、
前記トロリ線の偏位範囲をカバーする視野を有する受光ユニットと、
前記所定の周期に応じて投光時の前記受光ユニットの受光信号と投光していない時の前記受光ユニットの受光信号とを得て、これら受光信号の差により前記摺動面についての検出信号を発生する検出回路とを有し、前記投光光が昼間の太陽光の光強度より強い反射光を前記摺動面に発生させるトロリ線摩耗量測定装置。 Trolley wire wear amount detection optics for irradiating the trolley wire with light projected over the deflection range of the trolley wire and receiving reflected light from the sliding surface of the trolley wire to obtain a detection signal for the sliding surface In a trolley wire wear amount measuring device comprising a system and a measurement device that receives the detection signal and calculates the wear amount of the trolley wire,
The trolley wire wear amount detecting optical system includes: a light projecting unit that generates slit-shaped light projecting light by a plurality of monochromatic light sources arranged in a rail transverse direction and irradiates the sliding surface of the trolley wire;
A drive circuit for causing the light projecting unit to generate the light as pulsed light at a predetermined period;
A light receiving unit having a field of view that covers the deflection range of the trolley wire;
According to the predetermined period, a light reception signal of the light receiving unit at the time of light projection and a light reception signal of the light reception unit at the time of no light projection are obtained, and a detection signal for the sliding surface is obtained by a difference between the light reception signals. A trolley wire wear amount measuring device for generating reflected light on the sliding surface, wherein the projected light is stronger than the intensity of sunlight in the daytime.
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