JP4160434B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光沢面を有する読取対象物に着脱自在に設置してこの読取対象物の表面の画像を読み取る画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のレール面検査装置は、レールの側方からこのレール表面に光を照射する照明装置と、この照明装置によって照らされたレール表面を撮像する撮像装置とを備える(例えば、特許文献1参照)。このような従来のレール面検査装置では、照明装置及び撮像装置を設置した台車を一定速度で線路上を走行させながら、レール表面の画像を連続的に撮像してこの画像情報に基づいてレール表面の状態を解析している。また、従来の車輪検査装置は、線路上を走行してくる車輪に光を照射する照明装置と、線路の近傍に設置されておりこの照明装置によって照らされた車輪表面を撮像する撮像装置とを備える(例えば、特許文献2参照)。このような従来の車輪検査装置では、回転しながら進行してくる車輪表面を連続的に撮像して、この車輪表面に存在する傷などの異常を検査している。
【0003】
【特許文献1】
特開平8-15181号公報(段落番号0009〜0012及び図1)
【0004】
【特許文献2】
特開平5-126686公報(段落番号0007〜0008及び図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレール面検査装置では、台車を現場まで搬送する必要があり検査に手間がかかるとともに装置が大型化してしまう問題があり、従来の車輪検査装置ではこの装置の設置場所まで列車を移動させて検査をする必要があり検査に手間がかかるという問題があった。また、これらの検査装置では、レールの頭頂面や車輪の踏面に光沢面が存在するため、照明装置によって頭頂面や踏面を照らして撮影するとこれらの表面に撮像装置自体が映り込み画像が不鮮明になってしまう問題があった。特に、ストロボを使用して夜間に撮影する場合には、頭頂面や踏面で反射する光によって露出オーバーになり画像が白く飛んでしまうという問題があった。さらに、これらの検査装置では、頭頂面や踏面と撮像装置との間の距離にばらつきがあるため常に同一の撮影条件を確保できず、画像の大きさや写り具合が変化してしまう問題があった。
【0006】
この発明の課題は、光沢面を有する読取対象物の表面をコンパクトな装置によって簡単に読み取ることができる画像読取装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、光沢面を有する鉄道用レール(27,28)に着脱自在に設置してこの鉄道用レールの頭頂面(27a,28a)の画像を読み取る画像読取装置であって、前記頭頂面に光(L1 )を照射してこの頭頂面の画像を読み取る読取部(4)と、前記頭頂面と前記読取部との間に入射する外部光を遮る遮光部(17A,17B)と、前記頭頂面と前記読取部との間の距離(ΔL)が一定となるように、この鉄道用レールと接触してこの読取部を所定の位置に位置決めする位置決め部(18a,18b)とを備え、前記位置決め部は、前記遮光部と一体に形成されており、前記頭頂面の輪郭と同一形状に湾曲してこの頭頂面と接触するような形状を有し、前記遮光部は、前記読取部を収容する装置本体部(16)に着脱自在に装着可能であり、前記頭頂面の輪郭がそれぞれ異なる前記鉄道用レールに応じて交換可能なように複数存在することを特徴とする画像読取装置(3)である。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1に記載の画像読取装置において、前記鉄道用レールを特定するための特定情報を設定する特定情報設定部(15)を備え、前記読取部は、前記頭頂面の画像とともに前記特定情報の画像を読み取る(S130)ことを特徴とする画像読取装置である。
【0009】
請求項3の発明は、請求項2に記載の画像読取装置において、前記特定情報設定部は、前記鉄道用レールの撮影場所、撮影日時(15c)、基準スケール(15a)又は基準色見本(15b)のうちの少なくとも一つの特定情報を設定(S110)することを特徴とする画像読取装置である。
【0010】
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、前記読取部が読み取った画像を画像情報として記憶(S150)する記憶部(9)を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【0011】
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、前記読取部が読み取った画像を画面上に表示(S160)する表示部(10)を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【0012】
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、前記頭頂面で反射した反射光(L2)のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて前記読取部に読み取らせる偏光フィルタ部(14)を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【0013】
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、前記頭頂面に沿って前記読取部を自動的に走査(S120)させるときに、この頭頂面に沿ってこの読取部を駆動する駆動部(7)を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【0014】
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、前記頭頂面に沿って前記読取部を手動で走査(S210)させるときに、この頭頂面に沿ってこの読取部をスライド可能にガイドするガイド部(26)を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。図2はこの発明の第1実施形態に係る画像読取装置の断面図である。図3は、図2のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。図4は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。以下では、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置によって鉄道用レールの頭頂面を読み取る場合を例に挙げて説明する。
【0018】
読取対象物1は、鉄道車両の車輪を支持し案内してこの鉄道車両を走行させる鉄道用レールである。表面1aは、鉄道車両の車輪を直接支持するレールの頭頂面(頭部上面)である。表面1aは、設置時にはざらついているが、磨耗時には鉄道車両の通過によって磨かれて鏡面状になり、異常時にはひび割れ状の傷を発生することがある。側面1b,1cは、頭頂面の両側のレール頭部側面である。
【0019】
図4に示す画像解析システム2は、読取対象物1の表面1aの画像を読み取って解析するシステムである。画像解析システム2は、画像読取装置3と、画像解析装置19と、通信装置20と、印刷装置21などを備えている。
【0020】
図1〜図3に示す画像読取装置3は、光沢面を有する読取対象物1に着脱自在に設置してこの読取対象物1の表面1aの画像を読み取る装置である。画像読取装置3は、読取対象物1の表面1aに光を照射してこの表面1aの所定領域を走査しこの所定領域の画像を画像情報として読み取る。画像読取装置3は、図2及び図3に示す読取部4と、図4に示す信号処理部5と、制御部6と、駆動部7と、走査位置検出部8と、記憶部9と、表示部10と、操作部11と、画像情報出力部12と、電源部13と、図2に示す偏光フィルタ部14と、図1〜図3に示す特定情報設定部15と、装置本体部16と、遮光部17と、位置決め部18a,18bとを備えている。画像読取装置3は、現場への持ち運びが容易な携帯型のフラットベッドスキャナ装置であり、読取対象物1の表面1aの二次元情報に基づいて画像上の画素の位置情報と分光反射率(透過率)に相当する情報とをディジタル信号に変換する。
【0021】
図2及び図3に示す読取部4は、読取対象物1の表面1aに光L1 を照射してこの表面1aの画像を読み取る部分である。読取部4は、図2に示すように、読取ヘッド4fが副走査方向(A方向)に移動して所定領域を走査しこの所定領域の画像を読み取る。読取部4は、図2及び図3に示すように、光照射部4aと、ガラス4bと、平面ミラー4cと、結像レンズ4dと、撮像部4eと、読取ヘッド4fとを備えている。
【0022】
光照射部4aは、読取対象物1の表面1aに光L1 を照射する蛍光ランプ、希ガスランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオードなどの光源である。ガラス4bは、光照射部4aが照射する光L1 を透過させるとともに読取対象物1の表面1aで反射した光L2 を再度透過させて平面ミラー4cに導く平板状の透明ガラスである。平面ミラー4cは読取対象物1の表面1aから反射した光L2 を結像レンズ4dに導くミラーであり、結像レンズ4dは平面ミラー4cが反射した光L2 を撮像部4eに結像させるレンズである。撮像部4eは、読取対象物1の表面1aを撮像する画像撮像素子である。撮像部4eは、例えば、受光した光L2 の強度に応じた電気信号に変換する光電気変換素子であり、主走査方向(A方向と直交するB方向)に延びて配置されたCCDなどのリニアイメージセンサである。読取ヘッド4fは、光照射部4a、平面ミラー4c、結像レンズ4d及び撮像部4eを保持し、読取対象物1の表面1aと所定の間隔(距離)ΔLをあけてA方向に移動するキャリッジ部である。
【0023】
図4に示す信号処理部5は、撮像部4eの出力信号(画像情報)を処理する電気回路である。信号処理部5は、光照射部4aの照度むらや撮像部4eを構成する複数のCCD間の感度のばらつきを補正したり、撮像部4eが撮像した画像の濃度や色を補正したり、撮像部4eが出力する出力信号からノイズ成分を除去したりする。信号処理部5は、処理後の画像情報を制御部6に出力する。
【0024】
制御部6は、画像読取装置3の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部6は、例えば、信号処理部5が出力する画像情報を記憶部9に記憶させたり、この画像情報を表示部10に表示させたり、記憶部9から画像情報を読み出して画像情報出力部12に出力したり、走査位置検出部8の出力信号に基づいて駆動部7を駆動制御したりする。制御部6には、信号処理部5、駆動部7、走査位置検出部8、記憶部9、表示部10、操作部11、画像情報出力部12及び電源部13が接続されている。
【0025】
駆動部7は、読取対象物1の表面1aに沿って読取部4を自動的に走査させるときに、この表面1aに沿ってこの読取部4を駆動する装置であり、走査位置検出部8は読取対象物1の表面1a上における読取部4の走査位置を検出する装置である。駆動部7は、図2及び図3に示す読取ヘッド4fを移動自在にガイドする図示しないガイド部と駆動機構部などを備えており、走査位置検出部8はこの読取ヘッド4fの走査位置を検出するセンサなどを備えている。記憶部9は、撮像部4eが読み取った画像を画像情報として記憶する不揮発性メモリ(EPROM)などであり、表示部10は読取部4が読み取った画像を画面上に表示する液晶ディスプレイ(LCD)などである。図4に示す操作部11は、画像読取装置3の種々の動作を指令するタッチパネルなどであり、画像読取装置3の電源をON及びOFFしたり、読取部4が画像を読み取る際の濃度を調整したり、画像読取装置3に種々の読取動作を実行させたりするときに使用者によって操作される操作キーを備えている。画像情報出力部12は、記憶部9から読み出した画像情報を外部機器に出力するインタフェース回路であり、電源部13は制御部6を通じて画像読取装置3に電力を供給するバッテリである。
【0026】
図2に示す偏光フィルタ部14は、読取対象物1の表面1aで反射した光L2 のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて読取部4に読み取らせるフィルタである。偏光フィルタ部14は、図中矢印方向に進退自在であり、結像レンズ4dと撮像部4eとの間に配置されたときには光の表面反射を除去し、撮像部4eによって撮像される画像の色合いなどを調整する。
【0027】
図5は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置における特定情報設定部の平面図である。
特定情報設定部15は、読取対象物1を特定するための特定情報を設定する部分である。特定情報設定部15は、図5に示すように、略長方形の板状部材であり、特定情報設定部15の表面には、撮影場所、撮影日時、列車進行方向などのメモを水性ペンなどで書き込み及び消去可能に手書きで表記する手書き表記部15aと、目盛りを表示した基準スケール15bと、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)を表示した基準色見本15cと、特定情報設定部15を遮光部17から引き出し及び収納するときに使用する取っ手部15dを備えている。特定情報設定部15は、読取対象物1の表面1aの画像とともにこの特定情報設定部15の画像を読取部4が読取可能なように、図1に示すようにこの読取対象物1の長さ方向に沿ってこの読取対象物1と平行に配置されている。
【0028】
図1〜図3に示す装置本体部16は、読取部4を収容する筐体である。装置本体部16の上部には、図1に示すように、表示部10の画面と操作部11の操作キーとが配置されており、装置本体部16の内部には読取部4や制御部6などが収納されている。装置本体部16の下部には、図2及び図3に示すように、ガラス4b及び遮光部17が装着され固定されている。装置本体部16は、読取部4が内部を移動可能なように箱型に形成されている。
【0029】
遮光部17は、読取対象物1の表面1aと読取部4との間に入射する外部光(外乱光)を遮る部分である。遮光部17は、図2及び図3に示す張り出し部17a〜17dと、図3に示すガイド部17eと、図1に示す収納孔17fとを備えている。張り出し部17a〜17dは、読取対象物1の表面1aとガラス4bとの間に外部光が入射しないようにこれらの間の空間と外部とを遮蔽する部分である。張り出し部17c,17dは、図3に示すように、読取対象物1の側面1b,1cと着脱自在に接触しており、読取対象物1の側面1b,1cとの間の隙間から内部へ外部光が入射しないように、張り出し部17cと張り出し部17dとの間の幅が側面1bと側面1cとの間の厚さよりも僅かに大きく形成されている。ガイド部17eは、特定情報設定部15をスライド自在にガイドする部分である。収納孔17fは、特定情報設定部15を進退自在に収納するための貫通孔であり、図3に示すように遮光部17の張り出し部17a側の端面に形成されている。
【0030】
位置決め部18a,18bは、読取対象物1の表面1aと読取部4との間の距離ΔLが一定となるようにこの読取対象物1と接触してこの読取部4を所定の位置に位置決めする部分である。位置決め部18a,18bは、読取対象物1の表面1aと接触するようにこの表面1aの輪郭と同一形状に先端部が湾曲して形成されており、位置決め部18aは張り出し部17aの下端部に一体に形成されており、位置決め部18bは張り出し部17bの下端部に一体に形成されている。位置決め部18a,18bは、図2に示すように、読取対象物1の表面1aと接触して読取部4の位置ずれを防止し、読取部4がA方向に移動しているときにこの表面1aとこの読取部4との間の距離ΔLを常に一定にする。
【0031】
図4に示す画像解析装置19は、画像読取装置3が読み取った画像を解析する装置である。画像解析装置19は、画像処理プログラムに従って所定の処理を実行するパーソナルコンピュータなどである。画像解析装置19は、図4に示すように、画像情報入力部19aと、解析部19bと、制御部19cと、記憶部19dと、表示部19eと、操作部19fなどを備えている。画像解析装置19は、例えば、レールと車輪とが接触する接触部分の幅を解析したり、接触部分における傷の深さや凹凸などから傷の状態などを解析したりする。
【0032】
画像情報入力部19aは、画像情報出力部12が出力する画像情報が入力するインタフェース回路である。解析部19bは、画像情報入力部19aが出力する画像情報に基づいて種々の解析を実行する部分であり、読取対象物1が鉄道用レールである場合には、画像情報出力部12が出力する画像情報に基づいてこの鉄道用レールの頭頂面の形状や凹凸などを解析する。制御部19cは、画像解析装置19の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)であり、記憶部19dから画像解析プログラムを読み出して解析部19bに画像情報を解析させたりする。制御部19cには、画像情報入力部19a、解析部19b、記憶部19d、表示部19e、操作部19f及び印刷装置21などが接続されている。記憶部19dは、解析部19bの解析結果や画像情報などを記憶するメモリであり、表示部19eは解析部19bの解析結果や画像情報などを画面上に表示するディスプレイであり、操作部19fは画像解析装置19に種々の動作を指令する際に使用者が入力するキーボードなどである。
【0033】
通信装置20は、画像情報出力部12と画像情報入力部19aとを通信可能なように接続する接続ケーブルなどであり、画像読取装置3側から画像解析装置19側に画像情報を出力する。印刷装置21は、画像読取装置3が読み取った画像や画像解析装置19が解析した解析結果などを印刷する装置である。
【0034】
次に、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の動作を説明する。
図6は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。図7は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するための斜視図である。図8は、この発明の第1実施形態に係る画像読取装置によって読み取られた画像を一例として示す図である。
【0035】
ステップ(以下、Sという)100において、電源がONする。図1に示すように、読取対象物1の側面1b,1cに張り出し部17c,17dを接触させるとともに、図2及び図3に示すように読取対象物1の表面1aに位置決め部18a,18bを接触させると、読取対象物1に画像読取装置3が装着される。次に、図1に示す操作部11の操作キーが使用者によって操作されて電源ON/OFFキーがONされると、図4に示す電源部13が画像読取装置3に電力を供給する。
【0036】
S110において、特定情報が設定される。図1に示すように、特定情報設定部15が収納孔17fから使用者によって引き出されて、図5に示す手書き表記部15aに撮影場所や撮影日時などが表記され、特定情報設定部15が収納孔17fに押し込まれる。
【0037】
S120において、走査が開始される。図1に示す操作部11の操作キーが使用者によって操作されて読取開始キーがONされる。その結果、図2及び図3に示す光照射部4aが読取対象物1の表面1aに光L1 を照射するとともに、図4に示す制御部6が駆動部7に駆動開始を指令し、図2に示す読取ヘッド4fを駆動部7が駆動を開始する。
【0038】
S130において、画像が読み取られる。図2及び図7に示すように駆動部7が読取ヘッド4fをA方向(副走査方向)に駆動すると、読取対象物1の表面1aのB方向(主走査方向)に延びた領域A1 ,…,An を読取部4が走査(スキャン)して光照射部4aが領域A1 ,…,An に光L1 を順次照射する。その結果、領域A1 ,…,An から反射した光L2 が撮像部4eに順次入射して、図7に示す撮像領域(長さL×幅W)内の全ての領域A1 ,…,An の画像及び特定情報の画像が撮像部4eによって順次撮像されて読み取られる。
【0039】
S140において、画像が処理される。図4に示す撮像部4eが撮像した画像を画像情報(画像信号)として信号処理部5に出力すると、この信号処理部5がこの画像信号を処理して画像の濃度や色を補正したりノイズ成分を除去したりする。信号処理部5は、処理後の画像情報を制御部6に出力する。
【0040】
S150において、画像が記憶される。信号処理部5が画像情報を出力するとこの画像情報を制御部6が記憶部9に出力して、記憶部9が画像情報を記憶する。操作部11の操作キーが使用者によって操作されて撮影時間や撮影場所などの撮影情報が入力されたときには、これらの撮影情報毎に画像情報が整理されて記憶部9に記憶される。
【0041】
S160において、画像が表示される。操作部11の操作キーが使用者によって操作されて表示する画像が選択されると、制御部6が記憶部9から画像情報を読み出して表示部10に画像情報を出力する。その結果、図8に示すように、読取対象物1の表面1aの画像と特定情報設定部15の特定情報の画像とを表示部10が画面に表示する。図8に示す損傷部Fは、例えば、レールの頭頂面を車輪が転がり接触するときに、この転がり接触疲労により発生するシェリング損傷部分である。
【0042】
この発明の第1実施形態に係る画像読取装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、読取対象物1の表面1aと読取部4との間に入射する外部光を遮光部17が遮光し、この読取対象物1と接触してこの読取部4を所定の位置に位置決め部18a,18bが位置決めする。その結果、読取対象物1の表面1aに他の被写体が写り込む現象や、露出オーバーにより光沢部分の画像が白く飛んでしまう現象を遮光部17によって防ぐことができる。また、読取対象物1の表面1aと読取部4との間の距離ΔLを位置決め部18a,18bが一定にするため、撮像部4eから被写体までの距離が一定になる。その結果、読み取った画像の大きさが変化しばらつくことがなく、同一の条件で読取対象物1の表面状態を読み取ることができる。さらに、市販のフラットベッドスキャナ装置を読取部4として利用し、このスキャナ装置に遮光部17を装着して使用することができる。
【0043】
(2) この第1実施形態では、読取対象物1を特定するための特定情報を特定情報設定部15が設定し、読取対象物1の表面1aの画像とともにこの特定情報の画像を読取部4が読み取る。その結果、表面1aの画像と特定情報の画像とを関連付けて読み取ることができる。
【0044】
(3) この第1実施形態では、読取対象物1の撮影場所や撮影日時などの手書き表記部15a、基準スケール15b及び基準色見本15cを特定情報として特定情報設定部15が設定する。このため、読取対象物1が鉄道用レールであるときに頭頂面の撮影場所などを簡単に画像化して記録することができるとともに、頭頂面の傷の大きさを基準スケール15bにより正確に把握することができる。また、光L1 の加減によって頭頂面の色が鮮明でないようなときに、基準色見本15cを参考にして画像の色合い(カラーバランス)を調整することによって頭頂面の画像を印刷することができる。特に、頭頂面の錆びの状態などを正確に印刷することができる。
【0045】
(4) この第1実施形態では、読取部4が読み取った画像を画像情報として記憶する記憶部9を画像読取装置3が備えている。このため、読取部4によって現場で読み取られた画像情報を記憶部9に保存しておき、現場から戻った後にこの画像を記憶部9から読み出して解析することができる。また、この第1実施形態では、読取部4によって読み取られた画像を画面上に表示する表示部10を画像読取装置3が備えている。このため、読取部4が読み取った画像を直ちに現場で確認することができる。
【0046】
(5) この第1実施形態では、読取対象物1の表面1aで反射した光L2 のうち所定の方向に振動する反射光のみを偏光フィルタ部14が通過させて読取部4に読み取らせる。その結果、光沢面における反射光や照り返しが除去されて読取部4に読み取られる画像の色合いが調整されるため、画像の色彩を鮮明にすることができる。
【0047】
(第2実施形態)
図9は、この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。図10はこの発明の第2実施形態に係る画像読取装置の断面図である。図11は、図10のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。図12は、この発明の第2実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。以下では、この発明の第2実施形態に係る画像読取装置によって鉄道車両用車輪の踏面を読み取る場合を例に挙げて説明し、図1〜図4に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【0048】
図9〜図12に示す読取対象物22は、鉄道車両を支持し鉄道用レールに案内される鉄道車両用車輪である。表面22aは、鉄道用レールの頭頂面と接触する踏面であり、側面22b,22cは車輪の側面である。突起部22dは、レール上を車輪が回転しながら進むときにこの車輪の脱輪を防止しこの車輪をガイドするフランジ部であり、車輪の外周に連続して形成されている。
【0049】
画像読取装置23は、図10及び図11に示す読取部4と、図12に示す信号処理部5と、制御部6と、走査位置検出部8と、記憶部9と、操作部11と、画像情報出力部12と、電源部13と、図10に示す偏光フィルタ部14と、図9〜図11に示す装置本体部16と、遮光部17と、位置決め部18c〜18fと、図12に示す画像バッファ部24と、画像合成部25と、図9〜図11に示すガイド部26とを備えている。画像読取装置3は、現場への持ち運びが容易な携帯型のハンディ(ハンドヘルド)スキャナ装置である。画像読取装置23は、図1〜図4に示す画像読取装置3とは異なり読取部4を駆動する駆動部7を備えておらず、読取対象物22の表面22aに装置本体部16を設置して、表面22aに沿って読取部4を手持ちで走査させて表面22aの画像を読み取る。
【0050】
読取部4は、図10及び図11に示すように、光照射部4aと、ガラス4bと、結像レンズ4dと、撮像部4eと、読取ヘッド4fと、球状体4g,4hと、回転板4i,4jと、エンコーダ4k,4mなどを備えている。球状体4g,4hは、読取対象物22の表面22aと回転接触して任意の方向に転動可能な回転体である。球状体4g,4hは、図11に示すように、読取ヘッド4fを避けるように装置本体部16の長さ方向の端部にそれぞれ配置されており、読取対象物22の表面22aが湾曲していてもこの表面22aに沿って回転可能なように、表面22aに対して交差するC方向(上下方向)に移動自在に支持されている。回転板4i,4jは、球状体4g,4hと回転接触する回転体であり、エンコーダ4k,4mは回転板4i,4jの回転量を検出する装置である。エンコーダ4k,4mは、回転板4i,4jの回転量に応じた位置信号を図12に示す走査位置検出部8に出力する。
【0051】
図12に示す画像バッファ部24は、信号処理部5が出力する画像情報を蓄積する部分である。画像合成部25は、画像バッファ部24が蓄積した画像情報と走査位置検出部8が検出した位置情報とを対応させて位置情報毎に各画像情報を合成し、一つの画像を形成する部分である。画像合成部25は、撮像された画像を走査位置毎に対応させたときに一部重複した領域の画像が生成されるため、この一部重複した画像をパターンマッチング法によって一つのまとまった画像に合成する。
【0052】
遮光部17は、図11及び図12に示すように、読取対象物22の表面22aと着脱自在に接触する張り出し部17g〜17jを備えている。位置決め部18c〜18fは、読取対象物22の表面22aと接触するようにこの表面22aの輪郭と同一形状に形成されており、張り出し部17g〜17jの下端部に一体に形成されている。位置決め部18c〜18fは、図10及び図11に示すように、読取対象物22の表面22aと接触して読取部4の位置ずれを防止し、読取部4がA方向に移動しているときにこの表面22aと読取部4との間の距離ΔLを常に一定にする。
【0053】
ガイド部26は、読取対象物22の表面22aに沿って読取部4を手動で走査させるときに、この表面22aに沿ってこの読取部4をスライド可能にガイドする部分である。ガイド部26は、読取対象物22の側面22bと接触する接触部26aと、遮光部17に固定される固定部26bとを備えている。ガイド部26は、図9及び図11に示すように、装置本体部16を使用者が手持ちでA方向に走査させたときに、読取対象物22の側面22bと接触して読取部4を位置決めして読取部4がB方向にずれないようにガイドする。
【0054】
次に、この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の動作を説明する。
図13は、この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図6に示すステップと同一のステップについては詳細な説明を省略する。
S210において、走査が開始される。図9に示す操作部11が使用者によって操作されて読取開始キーがONされると、図10及び図11に示す光照射部4aが読取対象物22の表面22aに光L1 を照射する。
【0055】
S220において、画像が読み取られる。図9及び図10に示すように、読取対象物22の表面22aに位置決め部18c〜18fを接触させて、読取対象物22に画像読取装置23を装着し、装置本体部16を使用者が手持ちでこの表面22aを擦るようにA方向にスライドさせる。その結果、読取対象物22の表面22aに沿って読取部4が走査され、撮像部4eが走査位置毎にこの表面22aの画像を撮像し画像情報を信号処理部5に出力する。このときに、図9及び図11に示すように、ガイド部26の接触部26aが読取対象物22の側面22bと接触するとともに、読取対象物22の表面22aに位置決め部18c〜18fが接触する。このため、装置本体部16を使用者が手持ちでA方向にスライドさせたときに読取部4の位置ずれが防止される。信号処理部5が画像情報を処理して画像の濃度や色を補正すると、図12に示す画像バッファ部24が画像情報を順次蓄積する。また、装置本体部16がA方向にスライドすると、読取対象物22の表面22a上を図11に示す球状体4g,4hが転動して回転板4i,4jが回転し、エンコーダ4k,4mが走査位置に応じた位置信号を図12に示す走査位置検出部8に出力する。
【0056】
S230において、画像が合成される。画像バッファ部24が蓄積した画像情報と走査位置検出部8が検出した位置情報とに基づいて、一つのまとまった画像に合成する。
【0057】
この発明の第2実施形態に係る画像読取装置には、第1実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。この第2実施形態では、読取対象物22の表面22aに沿って読取部4をスライド可能にガイド部26がガイドする。その結果、読取対象物22の表面22aに対して読取部4がずれるのを防止することができる。また、この第2実施形態では、市販のハンディスキャナ装置を読取部4として利用し、このスキャナ装置に遮光部17及びガイド部26を装着して使用することができる。
【0058】
(第3実施形態)
図14は、この発明の第3実施形態に係る画像読取装置の遮光部を鉄道用レールの頭頂面に接触させたときの断面図である。なお、図14では、図2に示す位置決め部18a,18bのうち位置決め部18aのみを図示し、位置決め部18bについては図示を省略する。
遮光部17A,17Bは、読取部4を収容する装置本体部16に着脱自在に装着可能であり、読取対象物27,28の種類に応じて交換可能なように複数存在する。図14に示す読取対象物27は50kg Nレールであり、読取対象物28は50kg Tレールである。読取対象物27はレール頭部の曲率R11=300mm,R12=80mmであり、読取対象物28はレール頭部の曲率R21=600mm,R22=50mmであり、読取対象物27,28はそれぞれ輪郭が異なる。このため、読取対象物27の表面27aの画像を読み取る場合には、この表面27aと接触するような形状を有する位置決め部18aが形成された遮光部17Aを装置本体部16に装着する。また、読取対象物28の表面28aの画像を読み取る場合には、この表面28aと接触するような形状を有する位置決め部18aが形成された遮光部17Bを装置本体部16に装着する。この第3実施形態には、第1実施形態及び第2実施形態の効果に加えて、複数の遮光部17A,17Bを予め準備しておき読取対象物27,28の種類に応じて装置本体部16に装着して読取作業を行うことができる。
【0059】
(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道用レール及び鉄道車両用車輪を読取対象物1,22,27,28の例に挙げて説明したがこれらに限定するものではない。例えば、鉄道車両の集電装置(パンタグラフ)が接触移動するトロリ線などの摺動面についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、読取対象物1,22,27,28が金属の場合を例に挙げて説明したが、光沢面を有する合成樹脂などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、読取部4としてスキャナ装置を例に挙げて説明したが、読取対象物1,22,27,28の表面1a,22aをディジタルカメラなどによって読み取ることもできる。
【0060】
(2)この実施形態では、画像読取装置3によって頭頂面の画像を読み取り、画像読取装置23によって車輪の踏面の画像を読み取る場合を例に挙げて説明したが、画像読取装置3によって車輪の踏面の画像を読み取ったり、画像読取装置23によって頭頂面を読み取ったりすることもできる。また、画像読取装置3と画像読取装置23とを一体にして、フラットベッドスキャナ機能とハンディスキャナ機能とを操作キーによって選択させることもできる。さらに、この実施形態では、撮影場所や撮影日時などの特定情報を特定情報設定部15によって設定する場合を例に挙げて説明したが、これらの特定情報は例示であり単数又は複数の特定情報を設定することもできる。
【0061】
(3) この実施形態では、遮光部17,17A,17Bと位置決め部18a〜18fとを一体に形成した場合を例に挙げて説明したが、これらを別部材に構成することもできる。例えば、レールの頭頂面や車輪の踏面が磨耗してこれらの表面と位置決め部18a〜18fとの間に隙間があるような場合には、位置決め部18a〜18fを硬度と耐摩耗性を有するゴムなどの弾性体によって構成して、これらの表面に位置決め部18a〜18fを密着させることもできる。また、この実施形態では、装置本体部16に偏光フィルタ部14を設置しているが、光照射部4aが照射する光L1 の光量が一定の場合にはこの偏光フィルタ部14を省略することもできる。さらに、この実施形態では、画像解析装置19を通じて記憶部9が記憶する画像情報を印刷装置21に出力しているが、画像情報出力部12と印刷装置21とを通信装置20を介して接続してこの印刷装置21に画像情報を直接出力することもできる。
【0062】
(4) この実施形態では、通信装置20として接続ケーブルを例に挙げて説明したが携帯型の通信機などを利用することもできる。また、この第1実施形態では、読取ヘッド4fを一体的に駆動するキャリッジ一体方式のスキャナ装置を例に挙げて説明したが、読取対象物1の表面1aから撮像部4eまでの距離が常に一定となるように、読取ヘッドと複数の平面ミラーとを別々に移動させるミラー移動式のスキャナ装置についてもこの発明を適用することができる。さらに、この第2実施形態では、ガイド部26の固定部26bを遮光部17に固定しているがこの固定部26bを装置本体部16に固定したり、接触部26aと固定部26bとの間隔を調整可能にしたりすることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、光沢面を有する読取対象物の表面をコンパクトな装置によって簡単に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。
【図2】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【図3】図2のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。
【図4】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。
【図5】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置における特定情報設定部の平面図である。
【図6】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するための斜視図である。
【図8】この発明の第1実施形態に係る画像読取装置によって読み取られた画像を一例として示す図である。
【図9】この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。
【図10】この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【図11】図10のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。
【図12】この発明の第2実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。
【図13】この発明の第2実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図14】この発明の第3実施形態に係る画像読取装置の遮光部を鉄道用レールの頭頂面に接触させたときの断面図である。
【符号の説明】
1,27,28 読取対象物
1a 表面
2 画像解析システム
3 画像読取装置
4 読取部
4a 光照射部
4b ガラス
4e 撮像部
4f 読取ヘッド
7 駆動部
9 記憶部
10 表示部
14 偏光フィルタ部
15 特定情報設定部
15a 基準スケール
15b 基準色見本
15c 手書き表記部
16 装置本体部
17,17A,17B 遮光部
18a〜18f 位置決め部
22 読取対象物
22a 表面
26 ガイド部
L1 ,L2 光
Claims (8)
- 光沢面を有する鉄道用レールに着脱自在に設置してこの鉄道用レールの頭頂面の画像を読み取る画像読取装置であって、
前記頭頂面に光を照射してこの頭頂面の画像を読み取る読取部と、
前記頭頂面と前記読取部との間に入射する外部光を遮る遮光部と、
前記頭頂面と前記読取部との間の距離が一定となるように、この鉄道用レールと接触してこの読取部を所定の位置に位置決めする位置決め部とを備え、
前記位置決め部は、前記遮光部と一体に形成されており、前記頭頂面の輪郭と同一形状に湾曲してこの頭頂面と接触するような形状を有し、
前記遮光部は、前記読取部を収容する装置本体部に着脱自在に装着可能であり、前記頭頂面の輪郭がそれぞれ異なる前記鉄道用レールに応じて交換可能なように複数存在すること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1に記載の画像読取装置において、
前記鉄道用レールを特定するための特定情報を設定する特定情報設定部を備え、
前記読取部は、前記頭頂面の画像とともに前記特定情報の画像を読み取ること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項2に記載の画像読取装置において、
前記特定情報設定部は、前記鉄道用レールの撮影場所、撮影日時、基準スケール又は基準色見本のうちの少なくとも一つの特定情報を設定すること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、
前記読取部が読み取った画像を画像情報として記憶する記憶部を備えること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、
前記読取部が読み取った画像を画面上に表示する表示部を備えること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、
前記頭頂面で反射した反射光のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて前記読取部に読み取らせる偏光フィルタ部を備えること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、
前記頭頂面に沿って前記読取部を自動的に走査させるときに、この頭頂面に沿ってこの読取部を駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする画像読取装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の画像読取装置において、
前記頭頂面に沿って前記読取部を手動で走査させるときに、この頭頂面に沿ってこの読取部をスライド可能にガイドするガイド部を備えること、
を特徴とする画像読取装置。
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