JP2016161334A - 摩耗検査装置、摩耗検査方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、新交通システムの車両に用いられ消耗する部品として、走行用タイヤ、パンタグラフ、案内輪および分岐輪が挙げられる。これらの部品について、走行用タイヤの溝の深さ、パンタグラフの摩耗量・案内輪の直径、および、分岐輪の直径を、ノギス等を用いて手作業で測定し、手作業で測定結果をデータベースに入力するといった運用がなされる場合がある。これら測定作業や測定結果の入力作業に人件費がかかり、作業の効率化が望まれる。
図1は、本発明の一実施形態における摩耗検査装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、摩耗検査装置1は、カメラ110と、レーザセンサ200と、演算装置300とを備える。カメラ110は、テレセントリックレンズ111と、撮像素子112とを備える。演算装置300は、画像取得部310と、距離情報取得部320と、記憶部380と、演算部390とを備える。演算部390は、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391と、タイヤ摩耗状況検知部392とを備える。
また、2つのカメラ110が対になって撮像部対100を構成している。なお、摩耗検査装置1が備える撮像部対100の数は1つ以上であればよい。
図2は、車両の下部を正面から見た外形の概略を示す外観図である。同図に示す車両900において、車両本体910の左右それぞれに、軸922を介して走行用タイヤ921が設けられており、走行用タイヤ921は路面に接している。また、車両本体910の左右それぞれに支持体930が設けられている。支持体930には、軸942を介して案内輪941が設けられている。また、支持体930には、軸952を介して分岐輪951が設けられている。
このように、走行用タイヤ921は路面との接触により摩耗する。また、案内輪941、分岐輪951はいずれも、ガイドレールとの接触により摩耗する。
また、カメラ110−2は、分岐輪951を水平方向から撮像可能な高さに設けられている。カメラ110−2が撮像する画像は、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が分岐輪951の摩耗状況を判定するために用いられる。
また、レーザセンサ200は、路面に穴を設けて設置されている。なお、レーザセンサ200は、後述するように、鉛直方向に対して車両900の進行方向に傾きを有する向きに設置されている。
図3は、テレセントリックレンズ111における主光線の例を示す説明図である。同図において、テレセントリックレンズ111は、レンズ本体121と絞り122とを備えている。絞り122は、レンズ本体121の焦点P11の位置に設けられており、これにより、主光線がレンズ光軸に対して平行な物体側テレセントリックとなっている。図3では、線L11がレンズ光軸を示し、線L12、L13がいずれも主光線の例を示している。主光線を示す線L12、L13のいずれも、レンズ光軸を示す線L11と物体側(被写体側)において平行になっている。
カメラ110がテレセントリックレンズ111を備えることで、被写体の位置がカメラ110の奥行き方向に変化しても、撮像画像における被写体の像の位置が変化しない。
そこで、摩耗検査装置1では、2つのカメラ110が対になった撮像部対100が、案内輪941の左右両側の境界を同時刻に撮像する。この点について、図4を参照して説明する。
カメラ110−1a及び110−1bがテレセントリックレンズ111を備えていることで、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、カメラ110から見た案内輪941の奥行き方向の位置に応じて距離の補正を行う必要無しに、距離D11を算出することができる。
カメラ110−1a及び110−1bがテレセントリックレンズ111を備えていることで、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、カメラ110から見た案内輪941の奥行き方向の位置に応じて距離の補正を行う必要無しに、距離D12を算出することができる。
また、カメラ110として、カメラ110−1a、110−1b、110−2a及び110−2bが、軌道の側方に、軌道の内側を撮像可能に設けられている。図4を参照して説明したように、カメラ110−1a及び110−1bは、案内輪941を撮像している。また、カメラ110−2a及び110−2bは、分岐輪951を撮像している。また、矢印A21は、車両900の進行方向を示している。
なお、図5では、軌道の側方のうち一方側のみにカメラ110が設けられている場合の例を示しているが、軌道の両側の側方にカメラ110が設けられていてもよい。
レーザセンサ200は、距離測定部の例に該当し、レーザ照射方向にある物までの距離を測定する。特に、レーザセンサ200は、レーザ照射方向に走行用タイヤ921がある場合、レーザセンサ200と走行用タイヤ921の表面との距離を測定する。その際、レーザセンサ200は、走行用タイヤ921の幅方向に広がりのあるレーザ光を照射し、各部との距離を測定する。
レーザセンサ200が測定する距離について走行用タイヤ921の幅方向の変化量(隣との差分)を求めることで、走行用タイヤ921の表面の凹凸を検出することができる。これにより、タイヤ摩耗状況検知部392は、走行用タイヤ921の表面に設けられた溝の深さを算出する。
これにより、タイヤ摩耗状況検知部392は、走行用タイヤ921の溝の深さを、走行用タイヤ921が重みで潰れた状態で算出する場合よりも正確に算出することができる。
演算装置300は、例えばコンピュータを用いて構成される。
画像取得部310は、例えば、カメラ110の各々と通信を行って画像データを受信する通信回路として構成される。
記憶部380は、演算装置300が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種情報を記憶する。特に、記憶部380は、画像取得部310が取得した画像データや、距離情報取得部320が取得した距離情報を記憶する。
案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、案内輪摩耗状況検知部の例に該当し、画像取得部310が取得した画像にて示される案内輪941の境界の位置に基づいて、案内輪941の摩耗状況を検知する。より具体的には、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、撮像部対100を成す2つのカメラ110が撮像した、案内輪941の両側の境界の画像に基づいて、境界間の長さを算出し、得られた長さを閾値と比較して、警報を出力するか否かを判定する。また、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、案内輪941の場合と同様に分岐輪951についても摩耗状況を検知する。
案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、距離D31およびD32を算出し、また、距離D33を記憶部380から読み出して、距離D31、D32及びD33の合計を算出することで、案内輪941における境界間の幅(距離D11)を算出する。距離D11は、案内輪941の直径に相当する。
なお、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、案内輪941の摩耗状況の評価として、警報の出力に加えて、あるいは代えて、案内輪941の直径に相当する距離D11を出力するなど、案内輪941の摩耗の度合いを示す値を出力するようにしてもよい。
また、案内輪941の場合と同様、分岐輪951についても、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、分岐輪951の摩耗の度合いを示す値を出力するようにしてもよい。
なお、タイヤ摩耗状況検知部392が、走行用タイヤ921の摩耗状況の評価として、警報の出力に加えて、あるいは代えて、走行用タイヤ921の溝の深さを出力するなど、走行用タイヤ921の摩耗の度合いを示す値を出力するようにしてもよい。
図8は、演算装置300が案内輪941の摩耗状況を検知する処理手順の例を示すフローチャートである。演算装置300は、例えば所定周期毎に図8の処理を行う。
図8の処理において、画像取得部310は、撮像部対100を構成する2つのカメラ110が撮像した、案内輪941の境界の画像を取得する(ステップS101)。上述したように、画像取得部310は、案内輪941の進行方向一方側の境界の画像、及び、進行方向他方側の境界の画像の、2つの画像を取得する。
そして、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、図4を参照して説明したように、案内輪941における境界間の距離(図4の距離D11)を算出する(ステップS103)。
一方、境界間の距離が閾値以下であると判定した場合(ステップS104:YES)、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、案内輪941が摩耗していることを示す警報を出力する(ステップS111)。
ステップS111の後、図8の処理を終了する。
なお、演算装置300が分岐輪951の摩耗状況を検知する処理の手順も、案内輪941の場合と同様である。
図9の処理において、距離情報取得部320は、レーザセンサ200が距離を測定して得られた距離情報を取得する(ステップS201)。
次に、タイヤ摩耗状況検知部392は、ステップS201で得られた距離情報に基づいて、上記のように走行用タイヤ921の表面に設けられた溝の深さを算出する(ステップS202)。
一方、溝の深さが閾値以下であると判定した場合(ステップS203:YES)、タイヤ摩耗状況検知部392は、走行用タイヤ921が摩耗していることを示す警報を出力する(ステップS211)。
ステップS211の後、図9の処理を終了する。
また、画像取得部310は、カメラ110が撮像した案内輪941の車両進行方向一方側の境界の画像、および、案内輪941における車両進行方向他方側の境界の画像を取得する。
そして、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、画像取得部310が取得した画像にて示される境界の位置に基づいて、案内輪941の摩耗状況を検知する。
また、カメラ110がテレセントリックレンズ111を備えることで、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、カメラ110が撮像した画像に対して奥行方向における被写体の位置に基づく補正を行う必要なしに、案内輪941の境界間の距離を算出することができる。この点において、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391の処理負荷の増大を防止することができる。
また、レーザセンサ200が、鉛直方向に対して車両進行方向に傾きを有する上方にて走行用タイヤ921との距離を測定することで、レーザセンサ200は、走行用タイヤ921が地面に接していない状態、従って、走行用タイヤ921が重みで潰れていない状態で測定を行うことができる。これにより、タイヤ摩耗状況検知部392は、走行用タイヤ921の溝の深さを、走行用タイヤ921が重みで潰れた状態で算出する場合よりも正確に算出することができる。
図10は、案内輪941の向きの変更の例を示す説明図である。同図において、矢印A41は、車両900の進行方向を示している。また、車両900の軌道の側方に、案内輪941を回転させるための板411と、分岐輪951を回転させるための板412とが設けられている。車両900の走行に伴って、案内輪941は板411に接して回転して向きを変える。また、車両900の走行に伴って、分岐輪951は板412に接して回転して向きを変える。図10の例では、案内輪941、分岐輪951とも向きを90度変化させている。板411は、回転機構の例に該当する。
これら4つのカメラ110−1のうち、案内輪941が板411に接して回転して向きを変える前の状態で撮像する2つのカメラ110−1(カメラ110−1a及びカメラ110−1b)が、第1撮像部及び第2撮像部の例に該当する。一方、4つのカメラ110−1のうち、案内輪941が板411に接して回転して向きを変えた後の状態で撮像する2つのカメラ110−1(カメラ110−1c及びカメラ110−1d)が、第3撮像部及び第4撮像部の例に該当する。
なお、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、案内輪941の3つ以上の向きについて、案内輪941の摩耗度合いを検知するようにしてもよい。これにより、案内輪941が偏摩耗している場合でも、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、案内輪941の摩耗を検知できる可能性が、さらに高くなる。
図10において、分岐輪951が向きを変える前、向きを変えた後のそれぞれについて、分岐輪951の両側の境界を撮像するためにカメラ110−2が2つずつ、合計4つ設けられている。
カメラ110−2が、分岐輪951が向きを変える前、向きを変えた後のそれぞれについて、分岐輪951の両側の境界を撮像することで、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、分岐輪951の複数の向き(図10の例では2つの向き)について境界間の長さを算出することができる。これにより、分岐輪951が偏摩耗している場合でも、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、分岐輪951の摩耗を検知できる可能性が高くなる。
なお、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、分岐輪951の3つ以上の向きについて、分岐輪951の摩耗度合いを検知するようにしてもよい。これにより、分岐輪951が偏摩耗している場合でも、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391が、分岐輪951の摩耗を検知できる可能性が、さらに高くなる。
図11は、本実施形態における摩耗検査装置1の第1の変形例である摩耗検査装置2の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、摩耗検査装置2は、カメラ110と、演算装置500とを備える。カメラ110は、テレセントリックレンズ111と、撮像素子112とを備える。演算装置500は、画像取得部310と、記憶部380と、演算部590とを備える。演算部590は、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391を備える。
また、2つのカメラ110が対になって撮像部対100を構成している。なお、摩耗検査装置1が備える撮像部対100の数は1つ以上であればよい。
摩耗検査装置2は、案内輪941の摩耗および分岐輪951の摩耗のうち少なくとも一方を検知するための各部を備えている。一方、摩耗検査装置2は、走行用タイヤ921の摩耗を検知するための各部を備えていない。具体的には、摩耗検査装置2は、摩耗検査装置1が備える各部のうち、レーザセンサ200と、距離情報取得部320と、タイヤ摩耗状況検知部392とを備えていない。
また、画像取得部310は、カメラ110が撮像した案内輪941の車両進行方向一方側の境界の画像、および、案内輪941における車両進行方向他方側の境界の画像を取得する。
そして、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、画像取得部310が取得した画像にて示される境界の位置に基づいて、案内輪941の摩耗状況を検知する。
また、カメラ110がテレセントリックレンズ111を備えることで、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391は、カメラ110が撮像した画像に対して奥行方向における被写体の位置に基づく補正を行う必要なしに、案内輪941の境界間の距離を算出することができる。この点において、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391の処理負荷の増大を防止することができる。
図12において、図1の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(200、320、380、392)を付して説明を省略する。
摩耗検査装置3は、走行用タイヤ921の摩耗を検知するための各部を備えている。一方、摩耗検査装置3は、案内輪941の摩耗及び分岐輪951の摩耗を検知するための各部を備えていない。具体的には、摩耗検査装置3は、摩耗検査装置1が備える各部のうち、カメラ110と、画像取得部310と、案内輪分岐輪摩耗状況検知部391とを備えていない。
また、レーザセンサ200が、鉛直方向に対して車両進行方向に傾きを有する上方にて走行用タイヤ921との距離を測定することで、レーザセンサ200は、走行用タイヤ921が地面に接していない状態、従って、走行用タイヤ921が重みで潰れていない状態で測定を行うことができる。これにより、タイヤ摩耗状況検知部392は、走行用タイヤ921の溝の深さを、走行用タイヤ921が重みで潰れた状態で算出する場合よりも正確に算出することができる。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
100 撮像部対
110 カメラ
111 テレセントリックレンズ
112 撮像素子
200 レーザセンサ
300 演算装置
310 画像取得部
320 距離情報取得部
380 記憶部
390 演算部
391 案内輪分岐輪摩耗状況検知部
392 タイヤ摩耗状況検知部
900 車両
910 車両本体
921 走行用タイヤ
922、942、952 軸
930 支持体
941 案内輪
951 分岐輪
Claims (6)
- 側方に案内輪が設けられた車両が走行可能な軌道の側方に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第1撮像部と、
前記軌道の側方において前記第1撮像部に対して車両進行方向に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第2撮像部と、
前記第1撮像部が撮像した前記案内輪の車両進行方向一方側の境界の画像と、前記第1撮像部による前記画像の撮像と同時刻に前記第2撮像部が撮像した、前記案内輪における車両進行方向他方側の境界の画像とを取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した画像にて示される境界の位置に基づいて、前記案内輪の摩耗状況を検知する案内輪摩耗状況検知部と、
を備える摩耗検査装置。 - 側方に案内輪が設けられた車両が走行可能な軌道の側方に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第3撮像部と、
前記軌道の側方において前記第3撮像部に対して車両進行方向に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第4撮像部と、
をさらに備え、
前記軌道の側方に、前記案内輪に接して当該案内輪を回転させる回転機構が設けられており、
前記第1撮像部、前記第2撮像部は、いずれも、前記回転機構が前記案内輪を回転させる前に前記案内輪における境界の画像を撮像可能な位置に設けられており、
前記第3撮像部、前記第4撮像部は、いずれも、前記回転機構が前記案内輪を回転させた後に前記案内輪における境界の画像を撮像可能な位置に設けられており、
前記画像取得部は、前記第3撮像部が撮像した前記案内輪の車両進行方向一方側の境界の画像と、前記第3撮像部による前記画像の撮像と同時刻に前記第4撮像部が撮像した、前記案内輪における車両進行方向他方側の境界の画像とをさらに取得し、
前記案内輪摩耗状況検知部は、前記第1撮像部が撮像した画像、前記第2撮像部が撮像した画像それぞれにて示される境界の位置に基づいて前記案内輪の摩耗状況を検知し、さらに、前記第3撮像部が撮像した画像、前記第4撮像部が撮像した画像それぞれにて示される境界の位置に基づいて前記案内輪の摩耗状況を検知する、
請求項1に記載の摩耗検査装置。 - 前記軌道の下方に設けられて、鉛直方向に対して車両進行方向に傾きを有する上方に位置する物までの距離を測定可能な距離測定部と、
前記距離測定部が測定した、当該距離測定部と前記車両の下方に設けられた走行用タイヤとの距離に基づいて、当該走行用タイヤの摩耗状況を検知するタイヤ摩耗状況検知部と、
をさらに備える請求項1または請求項2に記載の摩耗検査装置。 - 車両の下方に走行用タイヤが設けられた交通システムの軌道の下方に設けられて、鉛直方向に対して車両進行方向に傾きを有する上方に位置する物までの距離を測定可能な距離測定部と、
前記距離測定部が測定した、当該距離測定部と前記車両の走行用タイヤとの距離に基づいて、当該走行用タイヤの摩耗状況を検知するタイヤ摩耗状況検知部と、
を備える摩耗検査装置。 - 側方に案内輪が設けられた車両が走行可能な軌道の側方に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第1撮像部と、
前記軌道の側方において前記第1撮像部に対して車両進行方向に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第2撮像部と、
を備える摩耗検査装置の摩耗検査方法であって、
前記第1撮像部が撮像した前記案内輪の車両進行方向一方側の境界の画像と、前記第1撮像部による前記画像の撮像と同時刻に前記第2撮像部が撮像した、前記案内輪における車両進行方向他方側の境界の画像とを取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて取得した画像にて示される境界の位置に基づいて、前記案内輪の摩耗状況を検知する案内輪摩耗状況検知ステップと、
を有する摩耗検査方法。 - 側方に案内輪が設けられた車両が走行可能な軌道の側方に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第1撮像部と、
前記軌道の側方において前記第1撮像部に対して車両進行方向に設けられて、テレセントリックレンズを介して前記軌道の内側を撮像可能な第2撮像部と、
を備える摩耗検査装置に用いられるコンピュータに、
前記第1撮像部が撮像した前記案内輪の車両進行方向一方側の境界の画像と、前記第1撮像部による前記画像の撮像と同時刻に前記第2撮像部が撮像した、前記案内輪における車両進行方向他方側の境界の画像とを取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて取得した画像にて示される境界の位置に基づいて、前記案内輪の摩耗状況を検知する案内輪摩耗状況検知ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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