JP2021148522A - Trapezoid overhead wire remaining height measuring apparatus and trapezoid overhead wire remaining height measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、梯形架線残存高さ測定装置及び梯形架線残存高さ測定方法に関する。 The present invention relates to a trapezoidal overhead wire residual height measuring device and a trapezoidal overhead wire residual height measuring method.
一般に、電気鉄道車両へ電力を供給する架線は、車両が通過する度に集電装置と接触するため、電気鉄道車両の運用により架線は徐々に摩耗していき、最終的には破断してしまう。
そこで、架線には摩耗限界が設けられており、この摩耗限界を目安にして架線を交換することで電気鉄道車両の安定した運用が維持されている。
In general, the overhead wire that supplies electric power to an electric railway vehicle comes into contact with a current collector each time the vehicle passes through, so that the overhead wire gradually wears due to the operation of the electric railway vehicle and eventually breaks. ..
Therefore, the overhead wire is provided with a wear limit, and the stable operation of the electric railway vehicle is maintained by replacing the overhead wire with the wear limit as a guide.
従来、架線の摩耗状態を測定する方法としては、架線の厚みを直接測定する方法と、架線の摩耗部の幅を測定してその幅から架線の厚みを換算する方法とを挙げることができる。
従来技術の一例である特許文献1には、架線の摩耗部の幅を正確に測定可能であり、かつ、小型化可能な摩耗状態計測装置が開示されている。
特許文献1に開示された摩耗状態計測装置は、ラインセンサを用いて摩耗部の幅を撮影したラインセンサ画像を作成してこれを入力画像として保存し、二値化処理を行うことにより架線摩耗部分を強調し、ノイズ除去を行い、エッジ検出を行い、検出したエッジにより摩耗部の幅を測定する。
このように、正確に計測された摩耗部の幅に基づいて、断面形状が円形丸型である架線の厚みを特定することができる。
Conventionally, as a method of measuring the wear state of the overhead wire, a method of directly measuring the thickness of the overhead wire and a method of measuring the width of the worn portion of the overhead wire and converting the thickness of the overhead wire from the width can be mentioned.
The wear state measuring device disclosed in
In this way, the thickness of the overhead wire having a circular round cross section can be specified based on the accurately measured width of the worn portion.
しかしながら、上記の従来技術は、断面形状が梯形である梯形架線には適用できない、という問題があった。 However, the above-mentioned conventional technique has a problem that it cannot be applied to a trapezoidal overhead wire having a trapezoidal cross section.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、断面形状が梯形である梯形架線の残存高さを測定する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a technique for measuring the residual height of a trapezoidal overhead wire having a trapezoidal cross section.
上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、検出対象である梯形架線の底面である摩耗面と、側面と、を撮像可能に配されたラインセンサからラインセンサ画像を取得する画像取得部と、前記梯形架線の距離データを取得する距離取得部と、前記ラインセンサ画像、前記距離データ及び前記ラインセンサ画像を取得したラインセンサのカメラパラメータから前記梯形架線の摩耗面の中心座標及び摩耗幅を含む摩耗データを生成する摩耗検出部と、前記ラインセンサ画像、前記距離データ、前記カメラパラメータ及び前記摩耗データから前記梯形架線の側面中心座標及び側面幅を含む側面データを生成する側面検出部と、前記摩耗データ及び前記側面データから、前記梯形架線の残存高さを算出して残存高さデータを生成する残存高さ計算部と、を備える梯形架線残存高さ測定装置である。 The present invention, which solves the above-mentioned problems and achieves the object, acquires a line sensor image from a line sensor arranged so that the worn surface and the side surface, which are the bottom surface of the ladder overhead wire to be detected, can be imaged. From the camera parameters of the unit, the distance acquisition unit that acquires the distance data of the ladder overhead wire, the line sensor image, the distance data, and the line sensor that acquired the line sensor image, the center coordinates and wear of the worn surface of the ladder overhead wire. A wear detection unit that generates wear data including width, and a side surface detection unit that generates side data including side center coordinates and side width of the ladder overhead line from the line sensor image, distance data, camera parameters, and wear data. A ladder overhead wire residual height measuring device including a residual height calculation unit that calculates the residual height of the ladder overhead wire from the wear data and the side surface data and generates the residual height data.
本発明の上記梯形架線残存高さ測定装置において、前記画像取得部が、前記ラインセンサである第1のラインセンサとは反対側から前記梯形架線の前記摩耗面と、前記側面とは反対側の側面と、を撮像可能に配された第2のラインセンサから更なるラインセンサ画像を取得し、前記残存高さ計算部が、前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの双方からのラインセンサ画像に基づいて前記梯形架線の残存高さを算出することが好ましい。 In the ladder overhead wire residual height measuring device of the present invention, the image acquisition unit is on the side opposite to the first line sensor, which is the line sensor, from the side opposite to the worn surface of the ladder overhead wire and the side surface opposite to the side surface. Further line sensor images are acquired from the second line sensor arranged so that the side surface and the side surface can be imaged, and the remaining height calculation unit is from both the first line sensor and the second line sensor. It is preferable to calculate the remaining height of the ladder-shaped overhead wire based on the line sensor image.
本発明の上記梯形架線残存高さ測定装置において、前記側面データは、前記ラインセンサ画像の色情報を含むことが好ましい。 In the trapezoidal overhead wire residual height measuring device of the present invention, it is preferable that the side surface data includes color information of the line sensor image.
又は、本発明は、検出対象である梯形架線の底面である摩耗面と、側面と、を撮像可能に配されたラインセンサからラインセンサ画像を取得すること、前記梯形架線の距離データを取得すること、前記ラインセンサ画像、前記距離データ及び前記ラインセンサ画像を取得したラインセンサのカメラパラメータから前記梯形架線の摩耗面の中心座標及び摩耗幅を含む摩耗データを生成すること、前記ラインセンサ画像、前記距離データ、前記カメラパラメータ及び前記摩耗データから前記梯形架線の側面中心座標及び側面幅を含む側面データを生成すること、前記摩耗データ及び前記側面データから、前記梯形架線の残存高さを算出して残存高さデータを生成すること、を含む梯形架線残存高さ測定方法である。 Alternatively, the present invention acquires a line sensor image from a line sensor arranged so that the worn surface and the side surface, which are the bottom surface of the ladder overhead wire to be detected, can be imaged, and acquires distance data of the ladder overhead wire. That, the line sensor image, the distance data, and the camera parameters of the line sensor that acquired the line sensor image are used to generate wear data including the center coordinates and the wear width of the wear surface of the ladder overhead wire. Generate side surface data including the side center coordinates and side width of the ladder overhead line from the distance data, the camera parameters, and the wear data, and calculate the remaining height of the ladder overhead wire from the wear data and the side surface data. This is a method for measuring the residual height of a ladder overhead wire, which includes generating data on the residual height.
本発明の上記梯形架線残存高さ測定方法において、前記ラインセンサである第1のラインセンサとは反対側から前記梯形架線の前記摩耗面と、前記側面とは反対側の側面と、を撮像可能に配された第2のラインセンサから更なるラインセンサ画像を取得すること、前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの双方からのラインセンサ画像に基づいて前記梯形架線の残存高さを算出すること、を含むことが好ましい。 In the method for measuring the residual height of the trapezoidal overhead wire of the present invention, it is possible to image the worn surface of the trapezoidal overhead wire and the side surface opposite to the side surface from the side opposite to the first line sensor which is the line sensor. Obtaining a further line sensor image from the second line sensor arranged in, and the residual height of the trapezoidal overhead wire based on the line sensor images from both the first line sensor and the second line sensor. Is preferably included.
本発明の上記梯形架線残存高さ測定方法において、前記側面データは、前記ラインセンサ画像の色情報を含むことが好ましい。 In the method for measuring the residual height of the trapezoidal overhead wire of the present invention, it is preferable that the side surface data includes the color information of the line sensor image.
本発明によれば、断面形状が梯形である梯形架線の残存高さを測定することができる。 According to the present invention, the residual height of a trapezoidal overhead wire having a trapezoidal cross section can be measured.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
However, the present invention is not limited to the description of the following embodiments.
(実施形態1)
図1Aは、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置が搭載される車両10の概略構成を示す模式図である。
図1Aには、第1のラインセンサである摩耗用ラインセンサ11と、第2のラインセンサである距離用ラインセンサ12と、照明13と、パンタグラフ14と、パンタグラフ上部位置15と、検出対象である梯形架線16と、距離用ラインセンサ12の走査方向17と、が示されている。
なお、照明13は、第1のラインセンサである摩耗用ラインセンサ11及び第2のラインセンサである距離用ラインセンサ12による撮影面を照らすものであり、照明13としては、白色光源を例示することができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a schematic view showing a schematic configuration of a
In FIG. 1A, the
The
図1Bは、摩耗用ラインセンサ11と、梯形架線16との位置関係を示す図である。
図1Bに示すように、摩耗用ラインセンサ11は、梯形架線16の斜め下に配置されている。
摩耗用ラインセンサ11は、梯形架線16の底面である摩耗面と、側面と、を撮像可能な位置に設置される。
具体的には、摩耗用ラインセンサ11は、車両10の屋根上の梯形架線16の斜め下であって、車両長方向に延びる仮想中心線を基準として枕木方向のいずれかにずれた位置に設置されており、梯形架線16の側面を撮像する。
距離用ラインセンサ12は、車両10の屋根上の梯形架線16の斜め下であって、車両長方向に延びる仮想中心線上に設置されている。
距離用ラインセンサ12の走査方向17は、車両10の上下方向と一致し、距離用ラインセンサ12の走査線は、パンタグラフ14を横切る。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、距離用ラインセンサ12に代えて、エリアセンサ又はレーザ距離計が設けられて、車両10の屋根から梯形架線16までの距離が計測される構成であってもよい。
FIG. 1B is a diagram showing a positional relationship between the
As shown in FIG. 1B, the
The
Specifically, the
The
The
However, the present invention is not limited to this, and instead of the
梯形架線16は、車両10が通過する度に集電装置であるパンタグラフ14と接触するため、車両10の運用により梯形架線16は、徐々に摩耗していき、最終的には破断してしまう。
Since the trapezoidal
図2Aは、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置を適用可能な梯形架線16が設置される部分の断面図である。
図2Aに示すように、梯形架線16は、固定金具である剛体20によって挟まれている。
また、剛体20は、ボルト21によって架台22に固定されている。
FIG. 2A is a cross-sectional view of a portion where the trapezoidal
As shown in FIG. 2A, the trapezoidal
Further, the
図2Bは、図2Aに示す梯形架線16の断面の拡大図である。
図2Bに示すように、剛体20の最低点の高さを固定金具最低点の高さとし、梯形架線16の最低点の高さを架線最低点の高さとし、固定金具最低点の高さと架線最低点の高さとの高低差を残存高さと定義する。
FIG. 2B is an enlarged view of a cross section of the trapezoidal
As shown in FIG. 2B, the height of the lowest point of the
ここで、梯形架線16の摩耗面160と側面161とが成す角の外角を梯形架線側面角度αと定義する。
図3Aは、梯形架線側面角度α=90°における梯形架線16を示す断面図である。
図3Bは、梯形架線側面角度α≠90°における梯形架線16を示す断面図である。
なお、図3Bでは、梯形架線側面角度α>90°である。
Here, the outer angle of the angle formed by the
FIG. 3A is a cross-sectional view showing the trapezoidal
FIG. 3B is a cross-sectional view showing the trapezoidal
In FIG. 3B, the side angle of the trapezoidal overhead wire α> 90 °.
図4は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100の構成を示すブロック図である。
図4に示す梯形架線残存高さ測定装置100は、画像取得部101と、距離取得部102と、摩耗検出部103と、側面検出部104と、残存高さ計算部105と、記憶部106と、を備える。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the trapezoidal overhead wire residual
The trapezoidal overhead wire residual
画像取得部101は、摩耗用ラインセンサ11からのラインセンサ画像を入力とし、これを記憶部106に出力するインターフェースである。
The
距離取得部102は、距離用ラインセンサ12からのラインセンサ画像を入力とし、距離データを記憶部106に出力するインターフェースである。
距離取得部102は、ラインセンサ画像を取得し、該ラインセンサ画像に基づいて車両10の屋根から梯形架線16までの距離を取得し、距離データとして出力する。
ただし、上述したように、距離用ラインセンサ12に代えてエリアセンサ又はレーザ距離計が設けられて、車両10の屋根から梯形架線16までの距離が計測されてもよい。
The
The
However, as described above, an area sensor or a laser range finder may be provided instead of the
摩耗検出部103は、ラインセンサ画像、距離データ及びカメラパラメータを入力とし、摩耗データを記憶部106に出力する。
ここで、カメラパラメータは、摩耗用ラインセンサ11のカメラパラメータである。
摩耗検出部103は、ラインセンサ画像に二値化処理を行い、ノイズ除去を行い、エッジ検出を行い、検出したエッジにより摩耗部の幅を測定して摩耗データを生成する。
摩耗データには、摩耗面160の中心座標及び摩耗幅が含まれる。
The
Here, the camera parameter is the camera parameter of the
The
The wear data includes the center coordinates of the
側面検出部104は、ラインセンサ画像、距離データ、カメラパラメータ及び摩耗データを入力とし、側面データを記憶部106に出力する。
The side
残存高さ計算部105は、摩耗データ及び側面データを入力とし、残存高さデータを記憶部106に出力する。
The residual
記憶部106は、画像取得部101、距離取得部102、摩耗検出部103、側面検出部104及び残存高さ計算部105から出力されたデータを記憶する。
The
距離取得部102、摩耗検出部103、側面検出部104及び残存高さ計算部105は、MPU(Micro-Processing Unit)及びCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサにより実現することができる。
また、記憶部106は、半導体メモリ及び磁気ディスク等の記録媒体により実現することができる。
The
Further, the
次に、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100の動作を説明する。
図5は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100の動作を示すフローチャートである。
まず、処理を開始すると、距離取得部102が距離データを取得し(S1)、画像取得部101がラインセンサ画像を取得し(S2)、摩耗検出部103が摩耗検出処理を行い(S3)、側面検出部104が側面検出処理を行い(S4)、残存高さ計算部105が残存高さ計算を行う(S5)。
そして、取得した全画像についてS2〜S5の処理を行った後に処理を終了する。
Next, the operation of the trapezoidal overhead wire residual
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the trapezoidal overhead wire residual
First, when the process is started, the
Then, after performing the processes S2 to S5 for all the acquired images, the process ends.
図6Aは、本実施形態において、梯形架線16の撮像時の摩耗用ラインセンサ11と、梯形架線16と、の位置関係を示す図である。
図6Bは、図6Aに示す位置関係で取得した梯形架線16のラインセンサ画像と、梯形架線16の形状と、の対応関係を示す図である。
図6Aに示すように、車両10の屋根上の摩耗用ラインセンサ11が照明13によって照らされた梯形架線16のラインセンサ画像を取得すると、取得されたラインセンサ画像では、図6Bに示すように、摩耗面160と剛体20との間に側面161が検出される。
FIG. 6A is a diagram showing the positional relationship between the
FIG. 6B is a diagram showing a correspondence relationship between the line sensor image of the trapezoidal
As shown in FIG. 6A, when the
図7は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100が備える側面検出部104の側面検出処理の動作を示すフローチャート及びこれを補足する図である。
まず、処理を開始すると、側面検出部104は、摩耗検出部103によって検出された摩耗データを取得する(S11)。
ここで、摩耗データには、摩耗面160の中心座標及び幅が含まれ、摩耗データに含まれる摩耗面160の中心座標は、摩耗検出部103で検出した左右のエッジから等距離にあるピクセルの座標である。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the side surface detection process of the side
First, when the process is started, the side
Here, the wear data includes the center coordinates and width of the
次に、側面検出部104は、車両10の屋根から梯形架線16までの距離データと、梯形架線の幾何的な情報と、に基づいて、その距離における最大残存高さのx倍以上の範囲値を算出して側面の範囲を算出する(S12)。
なお、ここでは、摩耗していない状態である最大残存高さの1.5倍の範囲内でエッジ検出を行う場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、エッジ検出を容易に行うことが可能であればよく、最大残存高さの0.5倍以上であればよい。
Next, the
In addition, although the case where the edge detection is performed within the range of 1.5 times the maximum residual height in the non-weared state is illustrated here, the present invention is not limited to this, and the edge is not limited to this. It suffices if it can be easily detected, and it may be 0.5 times or more of the maximum residual height.
次に、側面検出部104は、S12で算出した側面の範囲内で微分エッジにより各エッジ側のエッジ検出を行う(S13)。
Next, the side
次に、側面検出部104は、S13で検出したエッジにより側面データを取得し(S14)、処理を終了する。
図7に示すように、側面データは、側面中心座標及び側面幅を含む。
Next, the side
As shown in FIG. 7, the side surface data includes the side surface center coordinates and the side surface width.
図8は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100が備える残存高さ計算部105による残存高さ計算処理を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the residual height calculation process by the residual
残存高さ計算部105は、まず、下記の式(1)により、ピクセルデータをmmデータに変換する。
なお、下記の式(1)は、エリアカメラの画像座標と空間座標との変換式の次元を一つ削減したものである。
The residual
The following equation (1) is obtained by reducing the dimension of the conversion equation between the image coordinates of the area camera and the spatial coordinates by one.
ここで、uは画素値[pix]であり、fは焦点距離[pix]であり、cは画像中心位置[pix]であり、t1はカメラ偏位[mm]であり、t2はカメラ高さ[mm]であり、θはカメラ角度[deg]であり、Xはターゲット偏位[mm]であり、Yはターゲット高さ[mm]である。
なお、ここで、mmデータの座標系は、車両10の屋根上の中心を原点とし、枕木方向の一方向(右方向)をx軸とし、高さ方向をy軸とする。
Here, u is the pixel value [pix], f is the focal length [pix], c is the image center position [pix], t 1 is the camera deviation [mm], and t 2 is the camera. The height is [mm], θ is the camera angle [deg], X is the target deviation [mm], and Y is the target height [mm].
Here, the coordinate system of the mm data has the center on the roof of the
まず、図3Aに示すように、梯形架線側面角度α=90°である場合について説明する。
図8に示す画素u1のグローバル座標である側面161側の摩耗端x座標は、既知である、画素値uと、焦点距離fと、画素中心位置cと、カメラ偏位t1と、カメラ高さt2と、カメラ角度θと、摩耗端y座標と、を用いて上記の式(1)により算出される。
First, as shown in FIG. 3A, a case where the trapezoidal overhead wire side angle α = 90 ° will be described.
The wear edge x coordinate on the side surface 161 side, which is the global coordinate of the pixel u 1 shown in FIG. 8, is known as the pixel value u, the focal length f, the pixel center position c, the camera deviation t 1, and the camera. It is calculated by the above equation (1) using the height t 2 , the camera angle θ, and the wear end y coordinate.
次に、図8に示す画素u2のグローバル座標である側面161側の固定金具最低点y座標を算出する。
梯形架線側面角度α=90°であるため、固定金具最低点x座標は、摩耗端x座標と同じである。
図8に示す画素u2のグローバル座標である側面161側の固定金具最低点y座標は、
既知である、画素値uと、焦点距離fと、画素中心位置cと、カメラ偏位t1と、カメラ高さt2と、カメラ角度θと、固定金具最低点x座標と、を用いて、上記の式(1)により算出される。
そして、上述のように算出した、固定金具最低点y座標と摩耗端y座標との差が残存高さとなる。
Next, the lowest point y coordinate of the fixing bracket on the
Since the trapezoidal overhead wire side angle α = 90 °, the minimum point x coordinate of the fixing bracket is the same as the wear end x coordinate.
The lowest point y coordinate of the fixing bracket on the
Using the known pixel value u, focal length f, pixel center position c, camera deviation t 1 , camera height t 2 , camera angle θ, and fixing bracket minimum point x coordinates. , Calculated by the above equation (1).
Then, the difference between the y-coordinate of the lowest point of the fixing bracket and the y-coordinate of the worn end calculated as described above is the residual height.
次に、図3(B)に示すように、梯形架線側面角度α≠90°ではない場合について説明する。
ここでも、摩耗端x座標は、梯形架線側面角度α=90°の場合と同様に上記の式(1)により算出される。
Next, as shown in FIG. 3B, a case where the side angle α of the trapezoidal overhead wire is not α ≠ 90 ° will be described.
Here, too, the wear end x coordinate is calculated by the above equation (1) as in the case of the trapezoidal overhead wire side angle α = 90 °.
次に、梯形架線側面角度α≠90°である場合において、図8に示す画素u2のグローバル座標である側面161側の固定金具最低点y座標を算出する。
このとき、固定金具最低点x座標は、固定金具最低点y座標にtan(α)を乗じた値である。
図8に示す画素u2のグローバル座標である側面161側の固定金具最低点y座標は、既知である、画素値uと、焦点距離fと、画素中心位置cと、カメラ偏位t1と、カメラ高さt2と、カメラ角度θと、固定金具最低点x座標と、を用いて上記の式(1)により算出される。
そして、上述のように算出した、固定金具最低点y座標と摩耗端y座標との差が残存高さとなる。
Next, in the case of a trapezoidal overhead wire side angle alpha ≠ 90 °, to calculate a fixed bracket lowest point y coordinate of the
At this time, the minimum point x coordinate of the fixing bracket is a value obtained by multiplying the lowest point y coordinate of the fixing bracket by tan (α).
The minimum point y coordinate of the fixing bracket on the side surface 161 side, which is the global coordinate of the pixel u 2 shown in FIG. 8, is the known pixel value u, the focal length f, the pixel center position c, and the camera deviation t 1 . , The camera height t 2 , the camera angle θ, and the minimum fixing point x coordinate are used to calculate by the above equation (1).
Then, the difference between the y-coordinate of the lowest point of the fixing bracket and the y-coordinate of the worn end calculated as described above is the residual height.
残存高さ計算部105は、上述のように算出した残存高さを残存高さデータとして記憶部106に出力する。
この残存高さデータは、例えば、予め定められた所定の摩耗限界値と比較され、残存高さが所定の摩耗限界値を下回った場合には管理者が梯形架線16のメンテナンスを行うことで、車両運行中の梯形架線16の断線を防止することができる。
The residual
This residual height data is compared with, for example, a predetermined predetermined wear limit value, and when the residual height falls below the predetermined wear limit value, the administrator performs maintenance of the trapezoidal
本実施形態によれば、断面形状が梯形である梯形架線の残存高さを測定することが可能になる。 According to this embodiment, it is possible to measure the residual height of a trapezoidal overhead wire having a trapezoidal cross section.
(実施形態2)
実施形態1では、略均一に摩耗した摩耗面を有する梯形架線を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、梯形架線の両端の残存高さが異なるために摩耗面が傾きを有する、偏摩耗した梯形架線にも適用可能である。
なお、本実施形態において、実施形態1と同じ構成については同じ符号を付すものとする。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a trapezoidal overhead wire having a worn surface that is worn substantially uniformly has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the worn surface is different because the residual heights at both ends of the trapezoidal overhead wire are different. It can also be applied to unevenly worn trapezoidal overhead wires that have an inclination.
In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
図9Aは、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置が搭載される車両10の概略構成を示す模式図である。
図9Bは、摩耗用ラインセンサ11,11aと、梯形架線16との位置関係を示す図である。
本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置が搭載される車両10には、図9Aに示すように、実施形態1の構成に対して第2の摩耗用ラインセンサである摩耗用ラインセンサ11aが追加されている。
摩耗用ラインセンサ11aは、摩耗用ラインセンサ11とは反対側から梯形架線16の摩耗面及び側面を撮像可能な位置に設置される。
具体的には、摩耗用ラインセンサ11aは、車両10の屋根上の梯形架線16の斜め下であって、車両長方向に延びる仮想中心線を基準として摩耗用ラインセンサ11とは反対側に設置されており、梯形架線16の側面を撮像する。
FIG. 9A is a schematic view showing a schematic configuration of a
FIG. 9B is a diagram showing the positional relationship between the
As shown in FIG. 9A, the
The
Specifically, the
図10は、本実施形態における、偏摩耗した梯形架線16を示す断面図である。
本実施形態においては、図10に示すように、固定金具である剛体20によって挟まれた梯形架線16の摩耗面は、摩耗面全体が略均一に摩耗した場合に形成される理想摩耗面とは一致しない偏摩耗面となる。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a trapezoidal
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the wear surface of the trapezoidal
図11は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100aの構成を示すブロック図である。
図11に示す梯形架線残存高さ測定装置100aは、図4に示す梯形架線残存高さ測定装置100に対して、摩耗用ラインセンサ11aが追加され、残存高さ計算部105に代えて、偏摩耗対応の残存高さ計算部105aを備える。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the trapezoidal overhead wire residual
In the ladder-shaped overhead wire residual
第2の摩耗用ラインセンサである摩耗用ラインセンサ11aは、第1の摩耗用ラインセンサである摩耗用ラインセンサ11と同様に、摩耗用ラインセンサ11とは反対側の側面を撮像し、画像取得部101は、摩耗用ラインセンサ11からのラインセンサ画像のみならず摩耗用ラインセンサ11aからのラインセンサ画像も入力とし、これを記憶部106に出力する。
なお、図11において、摩耗用ラインセンサ11に基づくデータには「1」が付され、摩耗用ラインセンサ11aに基づくデータには「2」が付され、摩耗用ラインセンサ11aに基づくデータは、摩耗用ラインセンサ11に基づくデータと同様に梯形架線残存高さ測定装置100a内の各構成によって処理される。
The
In FIG. 11, the data based on the
そして、残存高さ計算部105aは、摩耗用ラインセンサ11からのラインセンサ画像に基づく「残存高さデータ1」及び摩耗用ラインセンサ11aからのラインセンサ画像に基づく「残存高さデータ2」の双方を記憶部106に出力する。
又は、残存高さ計算部105aは、「残存高さデータ1」及び「残存高さデータ2」の平均値も算出し、偏摩耗していないと仮定した換算残存高さを出力する構成であってもよい。
実施形態1においても説明したように、これらの残存高さデータは、例えば、予め定められた所定の摩耗限界値と比較され、残存高さデータ1、残存高さデータ2及び換算残存高さのいずれかが所定の摩耗限界値を下回った場合に管理者が梯形架線16のメンテナンスを行うことで、車両運行中の梯形架線16の断線を防止することができる。
Then, the residual
Alternatively, the residual
As described in the first embodiment, these residual height data are compared with, for example, a predetermined wear limit value set in advance, and the
本実施形態によれば、摩耗面が偏摩耗面の場合にも断面形状が梯形である梯形架線の残存高さを測定することが可能になる。 According to this embodiment, it is possible to measure the residual height of a trapezoidal overhead wire having a trapezoidal cross section even when the wear surface is an uneven wear surface.
(実施形態3)
実施形態1,2では、摩耗用ラインセンサが取得するラインセンサ画像がモノクロ画像である場合について説明したが、梯形架線16の材質として主に用いられる材質は銅であるため、赤色の情報が多く、モノクロ画像よりも赤画像を用いた方が、エッジ検出の精度を向上させることができる。
本実施形態では、実施形態2の摩耗用ラインセンサ11,11aをカラーラインセンサに置き換えて、エッジ検出の精度を向上させる形態について説明する。
なお、本実施形態において、実施形態1,2と同じ構成については同じ符号を付すものとする。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the case where the line sensor image acquired by the wear line sensor is a monochrome image has been described, but since the material mainly used as the material of the
In this embodiment, a mode in which the
In this embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the first and second embodiments.
図12Aは、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置が搭載される車両10の概略構成を示す模式図である。
図12Bは、摩耗用カラーラインセンサ11b,11cと、梯形架線16との位置関係を示す図である。
本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置が搭載される車両10においては、図12Aに示すように、実施形態2の構成における摩耗用ラインセンサ11が摩耗用カラーラインセンサ11bに置き換えられ、摩耗用ラインセンサ11aが摩耗用カラーラインセンサ11cに置き換えられている。
FIG. 12A is a schematic view showing a schematic configuration of a
FIG. 12B is a diagram showing the positional relationship between the wear
In the
図13は、本実施形態に係る梯形架線残存高さ測定装置100bの構成を示すブロック図である。
図13に示す梯形架線残存高さ測定装置100bには、実施形態2の梯形架線残存高さ測定装置100aの側面検出部104に代えて色情報を用いてエッジ検出を行う側面検出部104bが設けられている。
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the trapezoidal overhead wire residual
The trapezoidal overhead wire residual
側面検出部104bは、梯形架線16の色に応じた色情報を用いることでエッジ検出を高精度に行う。
梯形架線16の材質が銅である場合には、梯形架線16のラインセンサ画像に赤色の情報が多く含まれるため、当該色情報を用いることで、エッジ検出の精度を向上させることができる。
The side
When the material of the trapezoidal
本実施形態によれば、実施形態2の効果に加えて、エッジ検出の精度を向上させることが可能になる。 According to this embodiment, in addition to the effect of the second embodiment, it is possible to improve the accuracy of edge detection.
なお、本実施形態は実施形態2の変形例として説明したが、実施形態1の変形例として摩耗用ラインセンサが一つである場合にも適用可能である。 Although this embodiment has been described as a modification of the second embodiment, it can also be applied to a case where there is only one wear line sensor as a modification of the first embodiment.
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、上述の構成に対して、構成要素の付加、削除又は転換を行った様々な変形例も含むものとする。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications in which components are added, deleted, or converted from the above-described configuration.
10 車両
11,11a 摩耗用ラインセンサ
11b,11c 摩耗用カラーラインセンサ
12 距離用ラインセンサ
13 照明
14 パンタグラフ
15 パンタグラフ上部位置
16 梯形架線
17 距離用ラインセンサ12の走査方向
20 剛体
21 ボルト
22 架台
100,100a,100b 梯形架線残存高さ測定装置
101 画像取得部
102 距離取得部
103 摩耗検出部
104,104a 側面検出部
105,105a 残存高さ計算部
106 記憶部
160 摩耗面
161 側面
10
Claims (6)
前記梯形架線の距離データを取得する距離取得部と、
前記ラインセンサ画像、前記距離データ及び前記ラインセンサ画像を取得したラインセンサのカメラパラメータから前記梯形架線の摩耗面の中心座標及び摩耗幅を含む摩耗データを生成する摩耗検出部と、
前記ラインセンサ画像、前記距離データ、前記カメラパラメータ及び前記摩耗データから前記梯形架線の側面中心座標及び側面幅を含む側面データを生成する側面検出部と、
前記摩耗データ及び前記側面データから、前記梯形架線の残存高さを算出して残存高さデータを生成する残存高さ計算部と、を備える梯形架線残存高さ測定装置。 An image acquisition unit that acquires a line sensor image from a line sensor arranged so that the wear surface and the side surface, which are the bottom surface of the trapezoidal overhead wire to be detected, can be imaged.
A distance acquisition unit that acquires distance data of the trapezoidal overhead line, and
A wear detection unit that generates wear data including the center coordinates and wear width of the wear surface of the trapezoidal overhead wire from the line sensor image, the distance data, and the camera parameters of the line sensor that acquired the line sensor image.
A side surface detection unit that generates side surface data including the side center coordinates and side width of the trapezoidal overhead wire from the line sensor image, the distance data, the camera parameters, and the wear data.
A trapezoidal overhead wire residual height measuring device including a residual height calculation unit that calculates the residual height of the trapezoidal overhead wire from the wear data and the side surface data and generates the residual height data.
前記残存高さ計算部が、前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの双方からのラインセンサ画像に基づいて前記梯形架線の残存高さを算出する請求項1に記載の梯形架線残存高さ測定装置。 A second image acquisition unit is arranged so that the wear surface of the trapezoidal overhead wire and the side surface opposite to the side surface can be imaged from the side opposite to the first line sensor which is the line sensor. Get more line sensor images from the line sensor,
The trapezoidal overhead wire residual according to claim 1, wherein the residual height calculation unit calculates the residual height of the trapezoidal overhead wire based on the line sensor images from both the first line sensor and the second line sensor. Height measuring device.
前記梯形架線の距離データを取得すること、
前記ラインセンサ画像、前記距離データ及び前記ラインセンサ画像を取得したラインセンサのカメラパラメータから前記梯形架線の摩耗面の中心座標及び摩耗幅を含む摩耗データを生成すること、
前記ラインセンサ画像、前記距離データ、前記カメラパラメータ及び前記摩耗データから前記梯形架線の側面中心座標及び側面幅を含む側面データを生成すること、
前記摩耗データ及び前記側面データから、前記梯形架線の残存高さを算出して残存高さデータを生成すること、を含む梯形架線残存高さ測定方法。 Acquiring a line sensor image from a line sensor arranged so that the wear surface and the side surface, which are the bottom surface of the trapezoidal overhead wire to be detected, can be imaged.
Acquiring the distance data of the trapezoidal overhead line,
To generate wear data including the center coordinates and wear width of the wear surface of the trapezoidal overhead wire from the line sensor image, the distance data, and the camera parameters of the line sensor that acquired the line sensor image.
To generate side surface data including the side center coordinates and side width of the trapezoidal overhead wire from the line sensor image, the distance data, the camera parameters, and the wear data.
A method for measuring the residual height of a trapezoidal overhead wire, which comprises calculating the residual height of the trapezoidal overhead wire from the wear data and the side surface data and generating the residual height data.
前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの双方からのラインセンサ画像に基づいて前記梯形架線の残存高さを算出すること、を含む請求項4に記載の梯形架線残存高さ測定方法。 A further line from the second line sensor arranged so that the worn surface of the trapezoidal overhead wire and the side surface opposite to the side surface can be imaged from the side opposite to the first line sensor which is the line sensor. Acquiring sensor images,
The method for measuring the residual height of a trapezoidal overhead wire according to claim 4, wherein the residual height of the trapezoidal overhead wire is calculated based on the line sensor images from both the first line sensor and the second line sensor. ..
The method for measuring the residual height of a trapezoidal overhead wire according to claim 4, wherein the side surface data includes color information of the line sensor image.
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