JP2015017921A - 摺り板形状計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電車3の屋根上に設置されたパンタグラフ4を上方から撮影する2台のカメラ1,2と、2台のカメラ1,2で撮影した画像をステレオ計測により解析してパンタグラフ4の上面の摺り板の形状を三次元位置計測する三次元位置計測部を備えた画像処理装置とからなり、画像処理装置は、更に、摺り板の形状の高さ方向成分を基準高さに比較して再計算することにより摺り板厚みデータとする摺り板厚みデータ作成部と、この摺り板厚みデータと予め設定しておいた閾値と比較して摺り板の摩耗状態を検査する摩耗状態検査部を備えるので、2台のカメラ1,2で撮影した画像を基に、摺り板の形状を計測し、摺り板の摩耗状態を検査することができる。
【選択図】図1
Description
(2)走行中の電車屋根上を撮影した画像を解析して摺り板の摩耗状態の検査を行うことができる。
(3)パンタグラフの側面を撮影する方法に比べて、カメラを撮影対象の近くに設置することができるため、架線の上にカメラを設置できる梁などがあれば車両基地以外の様々な場所にも設置することができる。
(4)パンタグラフの側面を撮影する方法に比べて、摺り板の角の部分は摩耗が激しいが、上面は摩耗していないような偏った摩耗状態であっても摺り板の全体の形状を計測して摩耗状態を正しく検査できる。
(5)XYスライダのような駆動部を用いないため、撮影装置を簡単な構成とすることができ、架線の上にカメラを設置できる梁などがあれば車両基地以外の様々な場所にも設置することができる。
(6)電車が走行中であっても画像を撮影すれば、摺り板形状の計測ができるため、摺り板形状の計測中に電車を停止させておく必要がない。
本発明の目的は、電車の屋根上を撮影した画像を解析してパンタグラフ上面に設置した摺り板の形状を計測する摺り板形状計測装置を提供することである。
先件提案1(特開2010−178399, 特開2010−176156)では、列車の屋根上を撮影し、その画像を取得すると共に、画像中からパンタグラフを検出する装置を提案した。
ただし、先件提案1ではカメラ1台で電車の屋根上を撮影したが、本発明では図1に示すように、2台のカメラ1,2で電車3の屋根上を撮影する。
(1)三次元位置計測する矩形範囲(「三次元位置計測用矩形範囲」と呼ぶ)の設定。
(2)計測点の設定と対応点の探索。
(3)計測点の三次元位置計測。
(4)摺り板形状の計測。
先ず、2台のカメラ1,2で電車3の屋根上を撮影することにより、パンタグラフ4の検出を行う(ステップS1)。パンタグラフの画像上位置を含むパンタグラフ検出情報については、例えば、先件提案1のような方法と同様の方法を用いるものとし、本実施例では図1に示すように、電車3の屋根上に設置されたパンタグラフ4の上方から2台のカメラ1,2で撮影した画像を元にステレオ計測で摺り板形状を計測する。
そして、「(4)摺り板形状の計測」では、三次元位置計測用矩形範囲A上の全ての点において「(2)計測点の設定と対応点の探索」と「(3)計測点の三次元位置計測」を順次繰り返し行うことで、摺り板全体の三次元形状を計測する(ステップS6)。
(i)基準高さの設定。
(ii)摺り板厚みデータの作成。
(iii)摩耗状態の検査。
先ず、「(i)基準高さの設定」を行う(ステップT1)。基準高さの設定では、ホーンの根元の鉛直方向位置を基準高さに設定する。ホーン根元4caは、図6に示すように、舟体4aの上面部分に位置し、摺り板4b(図中斜線を入れて示す)の下面部分に設置してある。図6に示すように、パンタグラフ4は、四角板状の舟体4aの上面に摺り板4bを水平に設置し、舟体4aと摺り板4bとの間から左右両側にホーン4cを下向きに湾曲させて構成されている。
そこで、摺り板形状データにおけるホーン根元4caの部分の頂点を抽出し、各頂点の鉛直方向成分の平均値を基準高さとして設定する。ホーン4cは図7に示すように円筒もしくは円柱形状となっている。
摺り板厚みデータは摺り板上の各点の三次元位置データを持つと共に、その点の厚みが正常か異常かを示す検査フラグを持つ。摺り板厚みデータを整理した時点では全ての検査フラグは正常を示す値に初期化しておく。
まず、摺り板厚みデータの各点における摩耗状態の検査では、予め設定しておいた摺り板厚み最小値と摺り板厚みデータの各点の高さ方向成分とを比較し、摺り板厚みデータの各点の高さ方向成分が摺り板厚み最小値(閾値)よりも小さい場合は検査フラグに異常を示す値を設定する(ステップT3)。ただし、ホーン根元部分のついては摺り板厚み最小値との比較を行わない。
・摺り板摩耗度合いの出力。
・摺り板厚みデータの出力。
・検査結果の表示出力。
摺り板摩耗度合いの出力では、摺り板摩耗度合いをファイル出力すると共に他の機器へ送信できるように通信手段によって出力する。
摺り板厚みデータの出力では、摺り板厚みデータをファイル出力すると共に他の機器へ送信できるように通信手段によって出力する。
検査結果の表示出力の例を図10に示す。図10に示すように、モニタ150などに基準画像を表示し、摺り板摩耗度合いの表示(図中で、一例として「摺り板摩耗度合い:23%」を表示)hをモニタ上に付加し、摺り板厚みデータの検査フラグの値が異常となっている点gに色を付けて、摺り板が表示されている基準画像上に重畳表示する。
即ち、画像処理装置は、図11に示すように、画像入力部10、処理設定部20、記憶部30、パンタグラフ検出部40、三次元位置計測用矩形範囲設定部50、計測点設定部60、対応点探索部70、三次元位置計測部80、摺り板形状データ作成部90、基準高さ設定部100、摺り板厚みデータ作成部110、摩耗状態検査部120、摩耗度合い検査部130、結果出力部140より構成される。
処理設定部30では、摺り板形状計測と検査に必要な各種処理パラメータを設定する。各種処理パラメータとしては、カメラ1,2の位置関係、摺り板厚み最小値等がある。
パンタグラフ検出部40では、処理パラメータと基準画像を入力し、基準画像中にパンタグラフを検出してパンタグラフ検出情報を出力する。パンタグラフの検出には、例えば、先件提案1のような公知の方法を用いる。
計測点設定部60では、三次元位置計測用矩形範囲データを入力し、基準画像中の三次元位置計測用矩形範囲A内の摺り板4bの上の各点を計測点aとして順次設定する。
三次元位置計測部80では、計測点aと対応点cおよび処理パラメータ(カメラ1,2の位置関係)を入力し、三角測量法により計測点aの三次元位置を計算する。
基準高さ設定部100では、パンタグラフ検出情報と三次元位置計測用矩形範囲データおよび摺り板形状データを入力し、ホーン根元部分の三次元位置データと比較して基準高さを設定する。
摩耗状態検査部120では、処理パラメータ(摺り板厚み最小値)と摺り板厚みデータを入力し、摺り板厚みデータの各点における摩耗状態を検査し、異常が認められた計測点の検査フラグに異常を示す値を設定する。
結果出力部140では、摺り板摩耗度合いと摺り板厚みデータおよび基準画像を入力し、他の機器やモニタ150へ図10に示すように検査結果を出力表示する。
本実施例においても、図1〜図11に示すように、摺り板形状の計測と摺り板4bの摩耗状態の検査は実施例1と同様の方法を用いる。
3 電車
4 パンタグラフ
4a 舟体
4b 摺り板
4c ホーン
5,6 照明機器
7 投光器
10 画像入力部
20 処理設定部
30 記憶部
40 パンタグラフ検出部
50 三次元位置計測用矩形範囲設定部
60 計測点設定部
70 対応点探索部
80 三次元位置計測部
90 摺り板形状データ作成部
100 基準高さ設定部
110 摺り板厚みデータ作成部
120 摩耗状態検査部
130 摩耗度合い検査部
140 結果出力部
150 モニタ
Claims (5)
- 電車の屋根上に設置されたパンタグラフを上方から撮影する2台のカメラと、
前記2台のカメラで撮影した画像をステレオ計測により解析してパンタグラフ上面の摺り板の形状を三次元位置計測する三次元位置計測部を備えた画像処理装置とからなることを特徴とする摺り板形状計測装置。 - 前記画像処理装置は、
前記摺り板の形状の高さ方向成分を基準高さに比較して再計算することにより摺り板厚みデータとする摺り板厚みデータ作成部と、この摺り板厚みデータと予め設定しておいた閾値と比較して摺り板の摩耗状態を検査する摩耗状態検査部を備えることを特徴とする請求項1記載の摺り板形状計測装置。 - 前記画像処理装置は、
ホーンの根元の鉛直方向位置を前記基準高さに設定する基準高さ設定部を備えることを特徴とする請求項2記載の摺り板形状計測装置。 - 前記画像処理装置は、
前記摩耗状態として異常となっている計測点の比率を求めることで摺り板全体としての摺り板摩耗度合いを求める摺り板摩耗度合い検査部を備えることを特徴とする請求項2記載の摺り板形状計測装置。 - 前記画像処理装置は、
前記2台のカメラで撮影した画像データの一方を基準画像、他方を参照画像として入力する画像入力部と、
摺り板形状計測と検査に必要な各種処理パラメータを設定する処理設定部と、
処理パラメータと基準画像に基づき、基準画像中にパンタグラフを検出してパンタグラフ検出情報を出力するパンタグラフ検出部と、
パンタグラフ検出情報を基づき、基準画像中に三次元位置計測用矩形範囲を設定する三次元位置計測用矩形範囲設定部と、
三次元位置計測用矩形範囲データに基づき、三次元位置計測用矩形範囲上の各点を順次計測点として設定する計測点設定部と、
計測点データと処理パラメータおよび画像データを入力し、参照画像中において対応点を領域相関法により探索する対応点探索部と、
計測点と対応点および処理パラメータを入力し、三角測量法により計測点の三次元位置を計算する三次元位置計測部と、
計測点の三次元位置データを整理して摺り板形状データとする摺り板形状データ作成部と、
パンタグラフ検出情報と三次元位置計測用矩形範囲データおよび摺り板形状データに基づき、ホーン根元部分の三次元位置データと比較して基準高さを設定する基準高さ設定部と、
基準高さデータと摺り板形状データに基づき、摺り板形状データの高さ方向成分が基準高さで0となるように摺り板厚みデータを再計算し、正常を示す値に検査フラグを初期化する摺り板厚みデータ作成部と、
処理パラメータと摺り板厚みデータに基づき、摺り板厚みデータの各点における摩耗状態を検査し、異常が認められた点の検査フラグに異常を示す値を設定する摩耗状態検査部と、
摺り板厚みデータに基づき、摺り板厚みデータの検査フラグの値が異常となっている計測点の数の比率を求めることで摺り板全体としての摺り板摩耗度合いを求める摩耗度合い検査部と
から構成することを特徴とする請求項2記載の摺り板形状計測装置。
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