JP3017870B2 - レール断面摩耗測定装置 - Google Patents
レール断面摩耗測定装置Info
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- JP3017870B2 JP3017870B2 JP3345347A JP34534791A JP3017870B2 JP 3017870 B2 JP3017870 B2 JP 3017870B2 JP 3345347 A JP3345347 A JP 3345347A JP 34534791 A JP34534791 A JP 34534791A JP 3017870 B2 JP3017870 B2 JP 3017870B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道における軌道（レ
ール）の保守、点検のためのレールの断面形状の計測を
行なうレール断面摩耗測定装置に関する。
ール）の保守、点検のためのレールの断面形状の計測を
行なうレール断面摩耗測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のレール断面摩耗測定装置
としては、たとえば図１に示すようなものがある。従来
技術を簡単に説明する。
としては、たとえば図１に示すようなものがある。従来
技術を簡単に説明する。
【０００３】基本原理として光切断法を用いている。測
定部は主に図１に示すようなＸｅフラッシュランプスリ
ット光源と２台のＣＣＤカメラから成り立っている。こ
の測定部を車両下部に、測定データ処理部を車内に装備
した車両を使って被測定レール上を走行測定することに
よって、レール断面形状を計り、保線の省力化に役立て
ている。
定部は主に図１に示すようなＸｅフラッシュランプスリ
ット光源と２台のＣＣＤカメラから成り立っている。こ
の測定部を車両下部に、測定データ処理部を車内に装備
した車両を使って被測定レール上を走行測定することに
よって、レール断面形状を計り、保線の省力化に役立て
ている。
【０００４】１．測定部の働き 光源のスリット光を、レールを長手方向に対して垂直に
横切るように照射する。この時、レール表面は光帯によ
って照らし出されるが、これはレールの断面形状を示し
ている。この像をレールの両側面をカバーするために２
台のＣＣＤカメラで撮影する。オリジナル図形をＣＣＤ
カメラで撮影し、そのカメラ画像から、オリジナル図形
の形状を求めるというものである。
横切るように照射する。この時、レール表面は光帯によ
って照らし出されるが、これはレールの断面形状を示し
ている。この像をレールの両側面をカバーするために２
台のＣＣＤカメラで撮影する。オリジナル図形をＣＣＤ
カメラで撮影し、そのカメラ画像から、オリジナル図形
の形状を求めるというものである。
【０００５】オリジナル図形を座標（ｘ，ｙ）で表わ
し、カメラ画像の図形を座標（ｘ’，ｙ’）で表わす
と、（ｘ，ｙ）と（ｘ’，ｙ’）の間には以下の関係が
ある。
し、カメラ画像の図形を座標（ｘ’，ｙ’）で表わす
と、（ｘ，ｙ）と（ｘ’，ｙ’）の間には以下の関係が
ある。
【０００６】
【数１】 ｘ′＝ａ0ｘ＋ａ1ｙ＋ａ2／ａ6ｘ＋ａ7ｙ＋１ ｙ′＝ａ3ｘ＋ａ4ｙ＋ａ5／ａ6ｘ＋ａ7ｙ＋１ パラメータａ0〜ａ7は、カメラとレ−ルとの位置関係か
ら求められる。パラメータａ0〜ａ7がわかれば、上式に
よりオリジナル図形が再現できる。
ら求められる。パラメータａ0〜ａ7がわかれば、上式に
よりオリジナル図形が再現できる。
【０００７】像とＣＣＤカメラの相対位置が既知であれ
ば、カメラの映像に射影変換（式１参照）を施せば、レ
ールの実寸大の断面形状を求めることができる。又、光
源がＸｅフラッシュランプというストロボを用いる理由
は走行測定中、ぶれのない静止画像が撮れるからであ
る。
ば、カメラの映像に射影変換（式１参照）を施せば、レ
ールの実寸大の断面形状を求めることができる。又、光
源がＸｅフラッシュランプというストロボを用いる理由
は走行測定中、ぶれのない静止画像が撮れるからであ
る。
【０００８】２．処理のながれ Ｓ１．測定部でレールの両側面に対する２枚の画像を得
る。
る。
【０００９】Ｓ２．画像処理によって外乱光を除去す
る。
る。
【００１０】Ｓ３．幅を持っている画像を細線化する。
【００１１】Ｓ４．射影変換で実寸大のレール形状を求
める。
める。
【００１２】Ｓ５．両側面の形状を合成する。
【００１３】Ｓ６．既知のリファレンスレールの断面形
状と測定で得た断面形状を比べて、レールの摩耗値を計
算する。
状と測定で得た断面形状を比べて、レールの摩耗値を計
算する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレール断面摩耗測定装置にあっては、 １．
外乱光が強くレール画像にまたがっていると、外乱光に
よるノイズを画面から除去するのが不可能となる。
うな従来のレール断面摩耗測定装置にあっては、 １．
外乱光が強くレール画像にまたがっていると、外乱光に
よるノイズを画面から除去するのが不可能となる。
【００１５】２．一般に時間のかかる細線化処理を画像
全体に施すこと、及び細線化後の画像の画素全てに対し
て射影変換を施すことは高速で走行しながら計測するた
めには計算時間の浪費となる。
全体に施すこと、及び細線化後の画像の画素全てに対し
て射影変換を施すことは高速で走行しながら計測するた
めには計算時間の浪費となる。
【００１６】３．従来例ではレールの識別機能がないの
で、走行中にレールの種類が切り替わった場合（種類に
よって形状が異なる）測定データをどの種類のリファレ
ンスレールと比較すべきか認識できず、誤った摩耗値を
出力してしまう。
で、走行中にレールの種類が切り替わった場合（種類に
よって形状が異なる）測定データをどの種類のリファレ
ンスレールと比較すべきか認識できず、誤った摩耗値を
出力してしまう。
【００１７】という問題点が（欠点が）あった。
【００１８】本発明の第１の目的は、外乱光の影響を受
けにくいレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。
けにくいレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。
【００１９】本発明の第２の目的は、計算時間の短いレ
ール断面摩耗測定装置を提供することである。
ール断面摩耗測定装置を提供することである。
【００２０】本発明の第３の目的は、レ−ルの種類の識
別ができるレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。
別ができるレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。
【００２１】上記第１〜第３の目的を達成するため、本
発明は、レール断面摩耗測定装置において、レールに、
光を照射するＸｅフラッシュランプスリット光源と、レ
ールから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラと、
上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッターと、上記ＣＣＤカメラが出力
するＸｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画像デ
ータと消光時の画像データとの差分をとる手段と、差分
データを画像処理して、レールの形状を求める画像処理
手段とを有し、上記画像処理手段は、レールの形状に関
して基準となる複数種類のレールのデータを記憶する手
段と、レール画像に対してウインドウを切る手段と、ウ
インドウ内の差分データに対して細線化する手段と、上
記細線化されたデータによりレールの種類を識別する手
段と、上記識別された基準となるデータと上記細線化さ
れたデータとの偏差を求める手段とを有することを特徴
とすることとしたものである。
発明は、レール断面摩耗測定装置において、レールに、
光を照射するＸｅフラッシュランプスリット光源と、レ
ールから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラと、
上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッターと、上記ＣＣＤカメラが出力
するＸｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画像デ
ータと消光時の画像データとの差分をとる手段と、差分
データを画像処理して、レールの形状を求める画像処理
手段とを有し、上記画像処理手段は、レールの形状に関
して基準となる複数種類のレールのデータを記憶する手
段と、レール画像に対してウインドウを切る手段と、ウ
インドウ内の差分データに対して細線化する手段と、上
記細線化されたデータによりレールの種類を識別する手
段と、上記識別された基準となるデータと上記細線化さ
れたデータとの偏差を求める手段とを有することを特徴
とすることとしたものである。
【００２２】
【００２３】上記第３の目的を達成するため、本発明
は、レール断面摩耗測定装置において、レールに、光を
照射するＸｅフラッシュランプスリット光源と、レール
から散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラと、上記
ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間を制
御する電子シャッターと、上記ＣＣＤカメラが出力する
Ｘｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画像データ
を画像処理して、レールの形状を求める画像処理手段と
を有し、上記画像処理手段は、レールの形状に関して基
準となる複数種類のレールのデータを記憶する手段と、
上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細線化する手段
と、上記細線化されたデータによりレールの種類を識別
する手段と、上記識別された基準となるデータと上記細
線化されたデータとの偏差を求める手段とを有すること
としたものである。
は、レール断面摩耗測定装置において、レールに、光を
照射するＸｅフラッシュランプスリット光源と、レール
から散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラと、上記
ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間を制
御する電子シャッターと、上記ＣＣＤカメラが出力する
Ｘｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画像データ
を画像処理して、レールの形状を求める画像処理手段と
を有し、上記画像処理手段は、レールの形状に関して基
準となる複数種類のレールのデータを記憶する手段と、
上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細線化する手段
と、上記細線化されたデータによりレールの種類を識別
する手段と、上記識別された基準となるデータと上記細
線化されたデータとの偏差を求める手段とを有すること
としたものである。
【００２４】
【作用】上記第１〜第３の目的を達成するために、レー
ル断面摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプス
リット光源は、レールに、光を照射する。ＣＣＤカメラ
は、レールから散乱されて来た光を受光する。電子シャ
ッターは、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様
に受光時間を制御する。差分をとる手段は、上記ＣＣＤ
カメラが出力するＸｅフラッシュランプスリット光源点
灯時の画像データと消光時の画像データとの差分をと
る。上記画像処理手段は、差分データを画像処理して、
レールの形状を求める。具体的には、上記画像処理手段
は、レールの形状に関して基準となる複数種類のレール
のデータを記憶する処理と、レール画像に対してウイン
ドウを切る手段と、ウインドウ内の差分データに対して
細線化する処理と、上記細線化されたデータによりレー
ルの種類を識別する処理と、上記識別された基準となる
データと上記細線化されたデータとの偏差を求める処理
とを実現する。
ル断面摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプス
リット光源は、レールに、光を照射する。ＣＣＤカメラ
は、レールから散乱されて来た光を受光する。電子シャ
ッターは、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様
に受光時間を制御する。差分をとる手段は、上記ＣＣＤ
カメラが出力するＸｅフラッシュランプスリット光源点
灯時の画像データと消光時の画像データとの差分をと
る。上記画像処理手段は、差分データを画像処理して、
レールの形状を求める。具体的には、上記画像処理手段
は、レールの形状に関して基準となる複数種類のレール
のデータを記憶する処理と、レール画像に対してウイン
ドウを切る手段と、ウインドウ内の差分データに対して
細線化する処理と、上記細線化されたデータによりレー
ルの種類を識別する処理と、上記識別された基準となる
データと上記細線化されたデータとの偏差を求める処理
とを実現する。
【００２５】
【００２６】第３の目的を達成するために、レール断面
摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプスリット
光源は、レ−ルに、光を照射する。ＣＣＤカメラは、レ
−ルから散乱されて来た光を受光する。電子シャッタ−
は、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光
時間を制御する。画像処理手段は、上記ＣＣＤカメラが
出力するＸｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画
像デ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める。細線
化する手段は、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細
線化する。識別する手段は、上記細線化されたデ−タに
よりレールの種類を識別する。偏差を求める手段は、上
記識別された基準となるデ−タと上記細線化されたデ−
タとの偏差を求める。
摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプスリット
光源は、レ−ルに、光を照射する。ＣＣＤカメラは、レ
−ルから散乱されて来た光を受光する。電子シャッタ−
は、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光
時間を制御する。画像処理手段は、上記ＣＣＤカメラが
出力するＸｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画
像デ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める。細線
化する手段は、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細
線化する。識別する手段は、上記細線化されたデ−タに
よりレールの種類を識別する。偏差を求める手段は、上
記識別された基準となるデ−タと上記細線化されたデ−
タとの偏差を求める。
【００２７】
【実施例】本実施例は、以下の特徴を有する。
【００２８】１．電子シャッター機能を持ったＣＣＤカ
メラを用いて、Ｘｅフラッシュランプスリット光源の発
光時間にシャッタータイミングを合わせることにより外
乱光の光量を抑える。
メラを用いて、Ｘｅフラッシュランプスリット光源の発
光時間にシャッタータイミングを合わせることにより外
乱光の光量を抑える。
【００２９】２．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時の画像データと、消光時の画像データの差分を求
め、外乱光を相殺し、スリット光のみの画像データを抽
出する。ただし消光時の画像データは、発光時の画像デ
ータに対して位置的にも時間的にもできるだけ近づけ
る。
光時の画像データと、消光時の画像データの差分を求
め、外乱光を相殺し、スリット光のみの画像データを抽
出する。ただし消光時の画像データは、発光時の画像デ
ータに対して位置的にも時間的にもできるだけ近づけ
る。
【００３０】３．一般に時間のかかる細線化処理と射影
変換をウインドウを切って画像の必要な部分だけに適用
する。
変換をウインドウを切って画像の必要な部分だけに適用
する。
【００３１】４．レールあご部と、あご部から降ろした
垂線とレール下部との交点との距離によりレールを識別
する。
垂線とレール下部との交点との距離によりレールを識別
する。
【００３２】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例を示す図である。まず構成を
説明すると、大きく分けて測定部１２と処理部４で構成
される。（ただしここでは、レールの右側面に関する処
理を説明する。）測定部１２は、従来のものとほぼ同じ
だが、ＣＣＤカメラ２が電子シャッターを持っている。
図２は、本発明の一実施例を示す図である。まず構成を
説明すると、大きく分けて測定部１２と処理部４で構成
される。（ただしここでは、レールの右側面に関する処
理を説明する。）測定部１２は、従来のものとほぼ同じ
だが、ＣＣＤカメラ２が電子シャッターを持っている。
【００３３】電子シャッターの方式については、どのよ
うなものでも本発明に使えるが、一例として、ＣＣＤが
フレームインタライン形ＣＣＤである場合を説明する。
うなものでも本発明に使えるが、一例として、ＣＣＤが
フレームインタライン形ＣＣＤである場合を説明する。
【００３４】フレームインタライン形ＣＣＤ（ＦＩＴＣ
ＣＤ：frame interline ＣＣＤ）は、撮像部は通常のイ
ンタライン形ＣＣＤと同一であるが、その下部に１フィ
ールド分の画像信号を蓄積するためのメモリー領域を備
えている。感光素子（ホトダイオード）で蓄積された信
号電荷は、インタライン形ＣＣＤの場合と同様、垂直帰
線期間に垂直ＣＣＤレジスタに読み出される。この後、
信号電荷は、高速の垂直転送パルスを印加することによ
り、垂直ＣＣＤレジスタ中を下方に転送されメモリー領
域に蓄えられる。この信号電荷は、水平帰線期間を利用
して１ラインずつ水平ＣＣＤレジスタに送り込まれた
後、水平レジスタＣＣＤ内部を水平方向に転送され出力
される。撮像部からメモリー領域への信号の転送も、垂
直帰線期間中に行われる。このときの垂直ＣＣＤレジス
タの転送周波数は通常１ＭＨｚ前後の駆動周波数に選ば
れているため、通常のインタライン形ＣＣＤレジスタと
比較し、垂直ＣＣＤレジスタへ光の洩れ込む時間が短縮
化され、大幅なスミアの低減が可能となる。
ＣＤ：frame interline ＣＣＤ）は、撮像部は通常のイ
ンタライン形ＣＣＤと同一であるが、その下部に１フィ
ールド分の画像信号を蓄積するためのメモリー領域を備
えている。感光素子（ホトダイオード）で蓄積された信
号電荷は、インタライン形ＣＣＤの場合と同様、垂直帰
線期間に垂直ＣＣＤレジスタに読み出される。この後、
信号電荷は、高速の垂直転送パルスを印加することによ
り、垂直ＣＣＤレジスタ中を下方に転送されメモリー領
域に蓄えられる。この信号電荷は、水平帰線期間を利用
して１ラインずつ水平ＣＣＤレジスタに送り込まれた
後、水平レジスタＣＣＤ内部を水平方向に転送され出力
される。撮像部からメモリー領域への信号の転送も、垂
直帰線期間中に行われる。このときの垂直ＣＣＤレジス
タの転送周波数は通常１ＭＨｚ前後の駆動周波数に選ば
れているため、通常のインタライン形ＣＣＤレジスタと
比較し、垂直ＣＣＤレジスタへ光の洩れ込む時間が短縮
化され、大幅なスミアの低減が可能となる。
【００３５】フレームインタライン形ＣＣＤでは、メモ
リー領域を利用して、シャッタ−時間が可変な電子シャ
ッタ−動作を行わせることができる。ある水平帰線期間
の時刻Ｔ1において、それまでにホトダイオードに蓄積
されていた電荷は、いったん垂直ＣＣＤレジスタに読み
出される。この時点で、ホトダイオードは、電荷の存在
しない“空”の状態となり、改めて光電変換が開始され
る。垂直ＣＣＤレジスタに読み出された電荷は、通常の
垂直転送により垂直ＣＣＤレジスタ内部を下方に転送さ
れる。時刻Ｔ2において垂直帰線期間に入ると、垂直Ｃ
ＣＤレジスタには高速の掃出しパルスが印加され、垂直
ＣＣＤレジスタに残留するすべての電荷が不要電荷とし
て外部に掃き捨てられる。この状態で、時刻Ｔ3におい
て、改めてホトダイオードに蓄積されている電荷を垂直
ＣＣＤレジスタに読み出し、この電荷を正規の信号電荷
として利用する。このような動作では、実質的な光電変
換時間は、時刻Ｔ1から時刻Ｔ3までであり、この時間
は、通常の方式のＣＣＤの蓄積時間（１フィールドある
いは１フレーム期間）よりも短く設定できるため、電子
シャッタ動作が可能となる。ホトダイオードからの不要
電荷の読出しは、読出しパルスが有効期間の信号へ妨害
を与えるのを防ぐため、通常、水平帰線期間内に行われ
る。このため、シャッタ時間は１Ｈ単位（１水平走査周
期単位）で可変にできる。
リー領域を利用して、シャッタ−時間が可変な電子シャ
ッタ−動作を行わせることができる。ある水平帰線期間
の時刻Ｔ1において、それまでにホトダイオードに蓄積
されていた電荷は、いったん垂直ＣＣＤレジスタに読み
出される。この時点で、ホトダイオードは、電荷の存在
しない“空”の状態となり、改めて光電変換が開始され
る。垂直ＣＣＤレジスタに読み出された電荷は、通常の
垂直転送により垂直ＣＣＤレジスタ内部を下方に転送さ
れる。時刻Ｔ2において垂直帰線期間に入ると、垂直Ｃ
ＣＤレジスタには高速の掃出しパルスが印加され、垂直
ＣＣＤレジスタに残留するすべての電荷が不要電荷とし
て外部に掃き捨てられる。この状態で、時刻Ｔ3におい
て、改めてホトダイオードに蓄積されている電荷を垂直
ＣＣＤレジスタに読み出し、この電荷を正規の信号電荷
として利用する。このような動作では、実質的な光電変
換時間は、時刻Ｔ1から時刻Ｔ3までであり、この時間
は、通常の方式のＣＣＤの蓄積時間（１フィールドある
いは１フレーム期間）よりも短く設定できるため、電子
シャッタ動作が可能となる。ホトダイオードからの不要
電荷の読出しは、読出しパルスが有効期間の信号へ妨害
を与えるのを防ぐため、通常、水平帰線期間内に行われ
る。このため、シャッタ時間は１Ｈ単位（１水平走査周
期単位）で可変にできる。
【００３６】上述のようにＣＣＤにおける電子シャッタ
動作は、光電変換時間を通常のフィールド時間あるいは
フレーム時間よりも短く設定できる。そのため動解像度
の改良が容易なことから高速で動く被写体を撮像しても
ボケを生じにくい、あるいはＣＣＤのフィールド周波数
と電源周波数（５０Ｈｚ）とのビートによって生ずる蛍
光灯フリッカの除去が可能であるなどの利点を有する。
動作は、光電変換時間を通常のフィールド時間あるいは
フレーム時間よりも短く設定できる。そのため動解像度
の改良が容易なことから高速で動く被写体を撮像しても
ボケを生じにくい、あるいはＣＣＤのフィールド周波数
と電源周波数（５０Ｈｚ）とのビートによって生ずる蛍
光灯フリッカの除去が可能であるなどの利点を有する。
【００３７】処理部４は、主に２個のフレームメモリ
（ＦＭ）７、１０と、各デバイスの制御と摩耗値の計算
を担当する画像処理手段であるシングルチップマイコン
１１と、画像デ−タの記憶先を切り替えるスイッチ（Ｓ
Ｗ）５と、ＦＭ７の入出力側に接続されたＡ／Ｄ６およ
びＤ／Ａ８と、差分を取る手段である２値化回路とを有
する。マイコン１１は、レ−ルの形状に関して基準とな
るデ−タと、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細線
化する手段の機能と、上記基準となるデ−タと上記細線
化されたデ−タとの偏差を求める手段の機能と、ウイン
ドウ内の画像に対して、処理を行なう手段の機能と、レ
ールの種類を識別する手段の機能と、基準点を求める手
段の機能とを有する。
（ＦＭ）７、１０と、各デバイスの制御と摩耗値の計算
を担当する画像処理手段であるシングルチップマイコン
１１と、画像デ−タの記憶先を切り替えるスイッチ（Ｓ
Ｗ）５と、ＦＭ７の入出力側に接続されたＡ／Ｄ６およ
びＤ／Ａ８と、差分を取る手段である２値化回路とを有
する。マイコン１１は、レ−ルの形状に関して基準とな
るデ−タと、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細線
化する手段の機能と、上記基準となるデ−タと上記細線
化されたデ−タとの偏差を求める手段の機能と、ウイン
ドウ内の画像に対して、処理を行なう手段の機能と、レ
ールの種類を識別する手段の機能と、基準点を求める手
段の機能とを有する。
【００３８】次に、上記の実施例の作用を説明する。
【００３９】レールの断面形状の測定の場合は、レ−ル
の上部の形の両側を測定したいので、レール１本に対し
てカメラとスリット光をそれぞれ２組使う必要がある。
の上部の形の両側を測定したいので、レール１本に対し
てカメラとスリット光をそれぞれ２組使う必要がある。
【００４０】日中にも測定できるためには、たとえ覆い
をつけるにしても、外乱光の影響は極力カットしたい。
本装置では、フラッシュランプと電子シャッタ−付きカ
メラを併用することによってｓ／ｎ比の向上を図ってい
る。
をつけるにしても、外乱光の影響は極力カットしたい。
本装置では、フラッシュランプと電子シャッタ−付きカ
メラを併用することによってｓ／ｎ比の向上を図ってい
る。
【００４１】本ＣＣＤカメラの通常の露光時間は１／６
０［ｓ］、フラッシュランプの閃光時間は、２０〜５０
［μｓ］（半値幅）、電子シャッタ−を使った露光時間
を１００［μｓ］に設定すればｓ／ｎ比は（１／６０
［ｓ］）／１００［μｓ］＝１６７倍に改善される。
０［ｓ］、フラッシュランプの閃光時間は、２０〜５０
［μｓ］（半値幅）、電子シャッタ−を使った露光時間
を１００［μｓ］に設定すればｓ／ｎ比は（１／６０
［ｓ］）／１００［μｓ］＝１６７倍に改善される。
【００４２】次に、鮮明な２値画像を得る方法につい
て、図３により述べる。
て、図３により述べる。
【００４３】１．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時の１つ手前（図３に於いて（ｎ−１）番目のシャッ
ター開口時）の画像データを多値用フレームメモリ７に
保持する。
光時の１つ手前（図３に於いて（ｎ−１）番目のシャッ
ター開口時）の画像データを多値用フレームメモリ７に
保持する。
【００４４】２．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時（図３においてｎ番目のシャッター開口時）の画像
データと多値用フレームメモリ７のデータの差を適当な
しきい値で２値化回路９により、２値化して２値用フレ
ームメモリ１０に保存する。
光時（図３においてｎ番目のシャッター開口時）の画像
データと多値用フレームメモリ７のデータの差を適当な
しきい値で２値化回路９により、２値化して２値用フレ
ームメモリ１０に保存する。
【００４５】次に、２値画像よりレールの種類を認識し
て摩耗値を計算する動作について、図４により述べる。
て摩耗値を計算する動作について、図４により述べる。
【００４６】２値画像（フレームメモリ１０内に記憶さ
れている）４１に対して、予め位置と大きさを決めてあ
ったウインドウを切り、処理した結果４２をフレームメ
モリ１０に記憶する（Ｓ４１）。
れている）４１に対して、予め位置と大きさを決めてあ
ったウインドウを切り、処理した結果４２をフレームメ
モリ１０に記憶する（Ｓ４１）。
【００４７】ウインドウ内を細線化し、処理した結果４
３をフレームメモリ１０に記憶する（Ｓ４２）。
３をフレームメモリ１０に記憶する（Ｓ４２）。
【００４８】細線化した部分だけを射影変換し、処理し
た結果４４をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
３）。この時には、実線部だけを座標値として保持す
る。
た結果４４をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
３）。この時には、実線部だけを座標値として保持す
る。
【００４９】この後の処理を図５により説明する。レー
ル識別と位置合わせのための特徴点（点Ａ（レールあご
部の座標）および点Ｂ（点Ａから降ろし垂線とレール下
部との交点の座標））を求め、処理した結果４５をマイ
コン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４４）。
ル識別と位置合わせのための特徴点（点Ａ（レールあご
部の座標）および点Ｂ（点Ａから降ろし垂線とレール下
部との交点の座標））を求め、処理した結果４５をマイ
コン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４４）。
【００５０】リファレンスデータ群４６（シングルチッ
プのメモリ内にある）と、長さＡＢについて比較して、
レールを識別する（Ｓ４５）。
プのメモリ内にある）と、長さＡＢについて比較して、
レールを識別する（Ｓ４５）。
【００５１】リファレンスデータの選択を行ない（Ｓ４
６）、位置合わせをして、摩耗値計算を行ない、処理し
た結果４７をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
７）。この時は、測定データとリファレンスデータの点
Ｂが一致するように位置合わせする。そして、距離Ｃ
Ｃ′が求める摩耗値である。これを摩耗値４８として出
力する。
６）、位置合わせをして、摩耗値計算を行ない、処理し
た結果４７をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
７）。この時は、測定データとリファレンスデータの点
Ｂが一致するように位置合わせする。そして、距離Ｃ
Ｃ′が求める摩耗値である。これを摩耗値４８として出
力する。
【００５２】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、以下に列挙する効果が得られる。
ば、以下に列挙する効果が得られる。
【００５３】１．鮮明画像の取り込みと摩耗計算処理を
高速化（計算時間が従来の約１／１０になる）する工夫
をしたことにより、リアルタイムに摩耗値を求めること
が可能となる。（これは現場では重要である。） ２．実際の鉄道では、しばしば形状が異なるレールどう
しが接続されている場合がある。測定データの摩耗値は
リファレンスレールの形状データと比較して計算するの
でレールの種類の判別が必要である。本システムはレー
ルの種類を自動識別できるので走行中に測定レールの種
類が変わっても正確に摩耗値を求めることができる。
高速化（計算時間が従来の約１／１０になる）する工夫
をしたことにより、リアルタイムに摩耗値を求めること
が可能となる。（これは現場では重要である。） ２．実際の鉄道では、しばしば形状が異なるレールどう
しが接続されている場合がある。測定データの摩耗値は
リファレンスレールの形状データと比較して計算するの
でレールの種類の判別が必要である。本システムはレー
ルの種類を自動識別できるので走行中に測定レールの種
類が変わっても正確に摩耗値を求めることができる。
【００５４】なお、本実施例では、光源として、Ｘｅラ
ンプの場合を示したが、本発明は、これに限られるもの
では無く、例えば、水銀ランプでも良い。
ンプの場合を示したが、本発明は、これに限られるもの
では無く、例えば、水銀ランプでも良い。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、外乱光の影響を受けに
くいレール断面摩耗測定装置を提供することができる。
くいレール断面摩耗測定装置を提供することができる。
【００５６】また、計算時間が短くなったために、高速
走行しながら計測できるレール断面摩耗測定装置を提供
することができる。
走行しながら計測できるレール断面摩耗測定装置を提供
することができる。
【００５７】さらに、レ−ルの種類の識別ができるレー
ル断面摩耗測定装置を提供することができる。
ル断面摩耗測定装置を提供することができる。
【図１】従来技術に係るレール断面摩耗測定装置の説明
図である。
図である。
【図２】本発明に係るレール断面摩耗測定装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】電子シャッタ−とＸｅフラッシュランプスリッ
ト光源発光のタイミングの説明図である。
ト光源発光のタイミングの説明図である。
【図４】画像処理の手順を示す説明図である。
【図５】画像処理の手順を示す説明図である。
１…Ｘｅフラッシュランプスリット光源、２，３…電子
シャッター付きＣＣＤカメラ、４…処理部、７，１０…
フレ−ムメモリ、９…２値化回路、１１…シングルチッ
プマイコン。
シャッター付きＣＣＤカメラ、４…処理部、７，１０…
フレ−ムメモリ、９…２値化回路、１１…シングルチッ
プマイコン。
フロントページの続き (72)発明者 錦城 誘策 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 東 憲昭 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目１番 16号ＪＲ宿舎１ー18 (72)発明者 西田 哲郎 兵庫県西宮市熊野町５番２ー206号 (72)発明者 坂元 一美 兵庫県加古郡稲美町幸竹103ー１ (56)参考文献 特開 昭55−33691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−143358（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−85704（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−213708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (3)
- 【請求項１】 レールに、光を照射するＸｅフラッシュ
ランプスリット光源と、 レールから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッターと、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像データを画像処理して、レールの
形状を求める画像処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レールの形状に関して基準となる
複数種類のレールのデータを記憶する手段と、上記ＣＣ
Ｄカメラが出力したデータを細線化する手段と、上記細
線化されたデータによりレールの種類を識別する手段
と、上記識別された基準となるデータと上記細線化され
たデータとの偏差を求める手段とを有することを特徴と
するレール断面摩耗測定装置。 - 【請求項２】 レールに、光を照射するＸｅフラッシュ
ランプスリット光源と、 レールから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッターと、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像データと消光時の画像データとの
差分をとる手段と、 差分データを画像処理して、レールの形状を求める画像
処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レールの形状に関して基準となる
複数種類のレールのデータを記憶する手段と、レール画
像に対してウインドウを切る手段と、ウインドウ内の差
分データに対して細線化する手段と、上記細線化された
データによりレールの種類を識別する手段と、上記識別
された基準となるデータと上記細線化されたデータとの
偏差を求める手段とを有することを特徴とするレール断
面摩耗測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のレール断面摩耗
測定装置において、 上記の偏差を求める手段は、細線化されたデータから、
基準となるデータと照合するための基準点を求める手段
を有することを特徴とするレール断面摩耗測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345347A JP3017870B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | レール断面摩耗測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345347A JP3017870B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | レール断面摩耗測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611315A JPH0611315A (ja) | 1994-01-21 |
| JP3017870B2 true JP3017870B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18375983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345347A Expired - Fee Related JP3017870B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | レール断面摩耗測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017870B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4302288B2 (ja) * | 2000-04-19 | 2009-07-22 | 東京計器株式会社 | 携帯式レール断面測定装置 |
| JP2006258531A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Act Denshi Kk | レール断面測定方法及びそれに使用されるレール断面測定装置 |
| JP5244677B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2013-07-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 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 |
| JP6476059B2 (ja) * | 2015-04-30 | 2019-02-27 | 東京計器株式会社 | 摩耗量算出システム、スリット光照射装置、摩耗量算出プログラム |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3345347A patent/JP3017870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0611315A (ja) | 1994-01-21 |
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