JP5302707B2 - Derailment prevention guardrail position measuring method and measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、脱線防止用ガードレールの位置測定方法および測定装置に関し、詳しくは、カメラ等により撮像をすることなく、二次元変位センサの検出信号を画像処理することで画像処理ロードを低減して高い精度でレールに対する脱線防止用ガードレールの位置測定をすることができるような脱線防止用ガードレールの位置測定方法および測定装置に関する。 The present invention relates to a derailment prevention guardrail position measuring method and measuring apparatus, and more specifically, image processing load is reduced by image processing a detection signal of a two-dimensional displacement sensor without taking an image with a camera or the like. The present invention relates to a derailment prevention guard rail position measurement method and a measurement apparatus that can accurately measure the position of a derailment prevention guardrail with respect to the rail.
脱線防止用ガードレールは、走行車輪のレール横断方向の一定以上の移動を阻止することにより脱線を防止するものである。これは、本線レールに沿って所定の間隔を置いて軌道の内側に敷設される(特許文献1)。
通常、脱線防止用ガードレールは、レールより少し高く設置されていて、レールと脱線防止用ガードレールとの間隔は、年に数回程度、測定器具による手測りにてレールを基準にして高さと側面方向の距離(間隔)とが測定され、管理されている。
The derailment prevention guard rail prevents derailment by preventing the traveling wheels from moving beyond a certain level in the rail crossing direction. This is laid inside the track at a predetermined interval along the main rail (Patent Document 1).
Usually, the derailment prevention guard rail is installed a little higher than the rail, and the distance between the rail and the derailment prevention guard rail is several times a year. The distance (interval) is measured and managed.
レールを基準とした脱線防止用ガードレールの側面方向の距離(レールとの間隔)と高さの差の測定は、現在のところ人手によるために誤差や測定ミスが発生し易い。しかも、測定作業に費やす手間が大きくかかる。
そこで、トロリ線摩耗量測定などと同様にカメラ等によりレールと脱線防止用ガードレールとの映像を採取してこれらの間の間隔を画像処理により自動計測することが考えられる。しかし、レールと脱線防止用ガードレールとの間隔は、80mm程度はあり、レールと脱線防止用ガードレールとの両者を80mmの間隔を挟んで斜めから撮像しなければならない。
検測車の車体が上下左右に揺れる関係で、脱線防止用ガードレールに対してレンズを有するカメラ等で斜めから撮像すると、その撮像位置の変動が大きく、精度の高い測定画像が採取し難いのが現状である。しかも 斜めからカメラ等により採取した映像を画像処理する場合には、データ処理装置における画像処理ロードが大きくなり、車両走行中で処理するには測定処理に時間がかかり過ぎる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、カメラ等により撮像をすることなく、二次元変位センサの検出信号を画像処理することで画像処理ロードを低減して高い精度でレールに対する脱線防止用ガードレールの位置測定をすることができる脱線防止用ガードレールの位置測定方法および測定装置を提供することにある。
Measurement of the difference between the distance (space between the rail) and the height of the derailment prevention guard rail with respect to the rail is currently manual, and errors and measurement errors are likely to occur. Moreover, it takes a lot of time to perform the measurement work.
Therefore, it is conceivable that images of the rail and the derailment prevention guard rail are collected by a camera or the like and the interval between them is automatically measured by image processing, as in the trolley wire wear amount measurement. However, the distance between the rail and the derailment prevention guard rail is about 80 mm, and both of the rail and the derailment prevention guardrail must be imaged obliquely with an interval of 80 mm.
Due to the fact that the vehicle body of the inspection vehicle swings up and down and left and right, when taking an image with a camera having a lens with respect to the derailment prevention guard rail, the imaging position varies greatly, and it is difficult to collect highly accurate measurement images. Currently. In addition, when image processing is performed on a video sampled by a camera or the like from an oblique direction, the image processing load in the data processing device becomes large, and the measurement processing takes too much time to process while the vehicle is running.
An object of the present invention is to solve such problems of the prior art and reduce the image processing load by image processing the detection signal of the two-dimensional displacement sensor without taking an image with a camera or the like. Another object of the present invention is to provide a derailment prevention guardrail position measuring method and a measurement apparatus capable of measuring the position of the derailment prevention guardrail with respect to the rail with high accuracy.
このような目的を達成するためのこの発明の脱線防止用ガードレールの位置測定方法の特徴は、レールの頭面と脱線防止用ガードレールの上面にそれぞれ対応して所定距離離れて第1および第2の二次元距離センサを対峙させて走行車両にそれぞれ設けてこれら第1および第2の二次元距離センサによりレールの頭面と脱線防止用ガードレールの上面に対してレール横断方向に沿って距離をそれぞれ検出し、第1および第2の二次元距離センサから得られる距離の検出信号に基づいてそれぞれのレールの頭面の少なくとも間隔に接する側のレール横断方向に沿った第1の輪郭画像と脱線防止用ガードレールの上面の少なくとも間隔に接する側の前記レール横断方向に沿った第2の輪郭画像をそれぞれ得て、間隔が正規の距離にあるときに得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像とに基づいてレールと脱線防止用ガードレールとの画像による測定間隔を算出して、この算出値と正規の距離との差を第1のオフセット値として記憶し、車両走行状態において得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像に基づいて測定間隔を算出して第1のオフセット値分を補正することにより間隔を測定するものである。 In order to achieve such an object, the derailment prevention guard rail position measuring method according to the present invention is characterized in that the first and second derailment prevention guard rails are separated by a predetermined distance corresponding to the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail, respectively. A two-dimensional distance sensor is provided opposite to each other on the traveling vehicle, and the first and second two-dimensional distance sensors detect the distance along the rail crossing direction with respect to the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail. The first contour image along the rail crossing direction on the side in contact with at least the interval between the head surfaces of the rails and the derailment prevention based on the distance detection signals obtained from the first and second two-dimensional distance sensors Second contour images along the rail crossing direction on at least the side of the upper surface of the guard rail that is in contact with the interval are obtained, and obtained when the interval is at a normal distance. A measurement interval based on the image of the rail and the derailment prevention guard rail is calculated based on the first contour image and the second contour image, and a difference between the calculated value and the normal distance is used as a first offset value. The interval is measured by calculating a measurement interval based on the first contour image and the second contour image that are stored and obtained in the vehicle running state and correcting the first offset value.
また、この発明の脱線防止用ガードレールの位置測定装置の特徴は、レールの頭面と脱線防止用ガードレールの上面にそれぞれ対応して所定距離離れてレールの頭面と脱線防止用ガードレールの上面に対峙して走行車両にそれぞれ設けられ頭面と上面についてのレール横断方向の距離をそれぞれ検出する第1および第2の二次元距離センサと、これら第1および第2の二次元距離センサからの距離の検出信号をそれぞれ受けてこれらをデジタル値に変換するA/D変換回路と、A/D変換された各検出信号に基づいてそれぞれレール横断方向のレールの頭面の少なくとも間隔に接する側のレール横断方向に沿った第1の輪郭画像と脱線防止用ガードレールの上面の少なくとも間隔に接する側のレール横断方向に沿った第2の輪郭画像をそれぞれ生成するデータ処理装置とを備えていて、
データ処理装置が、間隔が正規の距離にあるときに得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像とに基づいてレールと脱線防止用ガードレールとの画像による測定間隔を算出して、この算出値と正規の距離との差を第1のオフセット値として記憶し、車両走行状態において得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像に基づいて測定間隔を算出して第1のオフセット値分を補正するものである。
In addition, the derailment prevention guard rail position measuring device according to the present invention is characterized in that the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail are opposed to each other at a predetermined distance corresponding to the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail. The first and second two-dimensional distance sensors respectively provided on the traveling vehicle for detecting the distance in the rail crossing direction with respect to the head surface and the upper surface, respectively, and the distances from the first and second two-dimensional distance sensors An A / D conversion circuit that receives the detection signals and converts them into digital values, and a rail crossing on the side in contact with at least the interval between the rail head surfaces in the rail crossing direction based on the A / D converted detection signals. A first contour image along the direction and a second contour image along the rail transverse direction on at least the side of the upper surface of the derailment prevention guard rail. Have a generation data processing device,
The data processing device calculates a measurement interval based on the image of the rail and the derailment prevention guard rail based on the first contour image and the second contour image obtained when the interval is at a regular distance, and this calculation The difference between the value and the normal distance is stored as a first offset value, and the measurement interval is calculated based on the first contour image and the second contour image obtained in the vehicle running state, and the first offset value is obtained. Is to correct.
ところで、検測車の車体が上下左右に揺れる関係で、左右の移動に対応するレールと脱線防止用ガードレールの間隔は、通常の二次元距離センサ、例えば、二次元変位センサを使用した場合その走査範囲よりも大きく、移動範囲を含めた間隔の測定範囲に対して十分な二次元走査ができない。
そこで、発明者は、レールと脱線防止用ガードレールに対してこれらの上部にそれぞれに二次元変位センサを配列してレールと脱線防止用ガードレールの間隔の走査範囲を拡大して画像処理にて測定することを考えた。
レールの輪郭画像と脱線防止用ガードレールの輪郭画像は、走行車両が左右に揺れても、多少上下動しても2つの二次元変位センサが同時に同じ方向に位置が変動するので車両の走行にほとんど影響されず、レールに対する脱線防止用ガードレールとの相対的な間隔や高さは確保されるからである。
しかし、複数個の二次元変位センサを配列すると各二次元変位センサの測定範囲(測定値)が個別である関係でこれら相互間のレール横断方向の画像の連続性を確保しなければならなくなる。上下方向においてもまた同じである。しかし、測定装置の設置状態の調整で各二次元変位センサのレール横断方向の測定値の連続性を確保することが難しいことが判った。しかも、二次元変位センサは、走行車両に設けられているので、設置位置の位置ずれが発生し易い。
そこで、このようなことを回避するために、この発明は、レールと脱線防止用ガードレールとの間隔が正規の距離にあるときに得られるレールの頭面と脱線防止用ガードレールの上面の間隔を画像処理により算出して正規の距離とのオフセット値を算出する。このことで、画像処理による算出値と実測値とのずれ量を得ることができる。
このオフセット値を得ることで、レール横断方向の画像の連続性を確保することなく、また、複数個の二次元距離センサ(二次元変位センサ)のレール横断方向の設置状態にかかわらずにオフセット値による補正により測定範囲(測定値)の連続性を確保することができる。
By the way, because the vehicle body of the inspection vehicle swings up and down and left and right, the distance between the rail corresponding to the right and left movement and the derailment prevention guard rail is scanned when a normal two-dimensional distance sensor, for example, a two-dimensional displacement sensor is used. It is larger than the range, and sufficient two-dimensional scanning cannot be performed with respect to the measurement range having an interval including the moving range.
Therefore, the inventor arranges a two-dimensional displacement sensor on each of the upper part of the rail and the derailment prevention guard rail, expands the scanning range of the interval between the rail and the derailment prevention guardrail, and measures it by image processing. I thought.
The outline image of the rail and the outline image of the derailment prevention guard rail are almost identical to the traveling of the vehicle because the position of the two two-dimensional displacement sensors fluctuates simultaneously in the same direction even if the traveling vehicle swings to the left or right or slightly moves up and down. This is because the relative distance and height between the rail and the derailment prevention guard rail are secured without being affected.
However, if a plurality of two-dimensional displacement sensors are arranged, the continuity of images in the rail crossing direction between these two-dimensional displacement sensors must be ensured because the measurement ranges (measurement values) of the two-dimensional displacement sensors are individual. The same applies to the vertical direction. However, it has been found that it is difficult to ensure the continuity of the measured values in the rail crossing direction of each two-dimensional displacement sensor by adjusting the installation state of the measuring device. Moreover, since the two-dimensional displacement sensor is provided in the traveling vehicle, the installation position is likely to be displaced.
Therefore, in order to avoid such a situation, the present invention images the distance between the head surface of the rail and the top surface of the derailment prevention guard rail obtained when the distance between the rail and the derailment prevention guardrail is a regular distance. An offset value with a normal distance is calculated by processing. This makes it possible to obtain a deviation amount between the calculated value and the actual measurement value obtained by image processing.
By obtaining this offset value, the continuity of the image in the rail crossing direction is not secured, and the offset value is independent of the installation state of the plurality of two-dimensional distance sensors (two-dimensional displacement sensors) in the rail crossing direction. The continuity of the measurement range (measurement value) can be ensured by the correction according to.
そこで、この発明にあっては、前記したように、第1および第2の二次元距離センサ(二次元変位センサ)からの検出信号からそれぞれのレールの頭面の第1の輪郭画像と脱線防止用ガードレールの上面の第2の輪郭画像をそれぞれに得て、レールと脱線防止用ガードレールとの間隔が正規の距離にあるときに得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像とにより測定されるレールと脱線防止用ガードレールとの間隔を算出して、この算出値と正規の距離との差をオフセット値として記憶しておき、車両走行状態において得られる第1の輪郭画像と第2の輪郭画像からレールと脱線防止用ガードレールとの間隔を算出して前記オフセット値分を補正することによりレールと脱線防止用ガードレールとの間隔を測定する。
その結果、この発明は、作業者による手測定によることなく、またカメラ等により撮像をすることなく、二次元距離センサ(二次元変位センサ)の検出信号を画像処理することで処理ロードを低減して高い精度で脱線防止用ガードレールのレールに対する位置測定をすることが可能になる。
Therefore, in the present invention, as described above, the first contour image of the head surface of each rail and the derailment prevention from the detection signals from the first and second two-dimensional distance sensors (two-dimensional displacement sensors). A second contour image of the upper surface of the guard rail is obtained for each, and is measured by the first contour image and the second contour image obtained when the distance between the rail and the derailment prevention guard rail is a regular distance. The distance between the rail and the derailment prevention guard rail is calculated, the difference between the calculated value and the normal distance is stored as an offset value, and the first contour image and the second contour obtained in the vehicle running state are stored. The distance between the rail and the derailment prevention guard rail is measured by calculating the distance between the rail and the derailment prevention guard rail from the image and correcting the offset value.
As a result, the present invention reduces the processing load by subjecting the detection signal of the two-dimensional distance sensor (two-dimensional displacement sensor) to image processing without performing manual measurement by an operator or imaging with a camera or the like. It is possible to measure the position of the derailment prevention guard rail with high accuracy.
図1(a)において、10は、脱線防止用ガードレールの位置測定装置であって、1は、その変位センサ測定部である。変位センサ測定部1は、レール測定用の二次元測定のセンサヘッド2と脱線防止用のガードレール測定用の二次元測定のセンサヘッド3とからなる。
なお、位置測定装置10は、軌道上の左右のレールに対応して設けられるが、左右とも同様な構成であるので、ここでは、その一方のみについて説明し、他方については省略する。
In FIG. 1A, 10 is a position measuring device for a derailment prevention guard rail, and 1 is a displacement sensor measuring unit thereof. The displacement
Although the
センサヘッド2,3は、それぞれ二次元変位センサで構成され、三角測量式のレーザビームセンサであって、レール5の頭面5aをレール横断方向に走査することによりZ方向(高さ方向)における所定の基準位置から高さ(変位)を計測する。センサヘッド3も同様なレーザビームセンサであって、ガードレール6の上面6aをレール横断方向に走査することによりZ方向(高さ方向)における所定の基準位置から高さ(変位)を計測する。
これらセンサヘッド2,3は、図3(a)に示すように、走行車両の車体7から下に延びたブラケットフレーム4の先端側に固定されている。センサヘッド2,3は、レール5と脱線防止用ガードレール(以下ガードレール)6とに平行になるようにそれぞれ30mm〜60mm程度離れてレール5とガードレール6と対峙して配置され、ブラケットフレーム4を介して走行車両の車体7に取付けられている。
なお、4aは、ブラケットフレーム4の先端部に取付けられたフードであり、雨等による泥跳や水跳から保護する。Lr(Lg)は、二次元測定のセンサヘッドの測定光である。
その結果、レール5とガードレール6に対するセンサヘッド2とセンサヘッド3とによる変位量の測定範囲は、ブラケットフレーム4に固定されることで、一定値となり、この測定範囲におけるレール5とガードレール6の相対的な位置関係には変動がない。
Each of the sensor heads 2 and 3 is a triangulation type laser beam sensor constituted by a two-dimensional displacement sensor, and is scanned in the Z direction (height direction) by scanning the
As shown in FIG. 3A, these sensor heads 2 and 3 are fixed to the front end side of the
In addition, 4a is the hood attached to the front-end | tip part of the
As a result, the measurement range of the displacement amount by the
まず、この発明の脱線防止用ガードレールの位置測定の測定原理を説明すると、センサヘッド2,3のレール横断方向の走査に応じて得られる検出信号をA/D変換してデータ処理装置20(図5参照)で画像処理することで、図1(b)に示すようなレール5の頭面5aとガードレール6の上面6aについてのレール横断方向に沿った輪郭画像A,Bをそれぞれに得る。この2つの輪郭画像A,Bは、センサヘッド2,3の測定中心Or,Ogが固定された状態で採取される。
両画像の原点(0,0)は、それぞれ測定中心Or,測定中心Ogと変位センサの測定基準となるX軸との交点である。測定中心Or,測定中心Ogは、輪郭画像A,BのそれぞれのZ軸に対応している。
走行車両が左右にシフトしたとしても、また走行車両が上下動したとしても、それに応じて輪郭画像A,Bは、左右にシフトし、上下に移動するだけであるので、レール5に対するガードレール6の相対的な距離(間隔)と相対的な高さとは変化することなく、輪郭画像A,Bにおけるレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔と高さとして表れてくる。
そこで、図1(a)に示すレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔Lは、輪郭画像A,Bにおけるレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔に対応する画素数と、測定中心Orと測定中心Ogの距離との関係で決定される。
なお、画像展開したときの1画素が何ミリになるかは、センサヘッド2,3の測定分解能と画面構成との関係で決定され、これらはパラメータとしてデータ処理装置20のメモリ22のパラメータ領域22i(図5参照)に記憶されている。
First, the measurement principle of the position measurement of the derailment prevention guard rail according to the present invention will be described. A data processing device 20 (FIG. 5), the contour images A and B along the rail crossing direction are obtained for the
The origins (0, 0) of both images are the intersections of the measurement center Or, the measurement center Og, and the X axis that is the measurement reference of the displacement sensor, respectively. The measurement center Or and the measurement center Og correspond to the respective Z axes of the contour images A and B.
Even if the traveling vehicle is shifted left and right or the traveling vehicle is moved up and down, the contour images A and B are only shifted left and right and moved up and down accordingly. The relative distance (interval) and the relative height do not change and appear as the interval and height between the
Therefore, the distance L between the
Note that how many millimeters one pixel when the image is developed is determined by the relationship between the measurement resolution of the sensor heads 2 and 3 and the screen configuration, and these are parameters as
測定に当たって問題となるのは、輪郭画像A,Bにおける画面上でのレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔と実際のレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔Lとの対応関係である。
図1(b)において、レール5に対するガードレール6の距離(間隔L)と高さの差とを輪郭画像A,Bの画素から算出する場合、これら輪郭画像A,Bが連続するものであれば、これら輪郭画像A,Bにおける間隔を挟んだレール5の端からガードレール6の端までの画素数を算出し、1画素当たりの距離を掛ければ容易に間隔Lと高さの差とが算出できる。しかし、それには、少なくともセンサヘッド2とセンサヘッド3の測定範囲(測定値の相互間)でのレール横断方向の連続性を確保しなければならなくなる。
そこで、ここでは、図2に示すレール5と脱線防止用ガードレール6との間隔が正規の距離にある測定治具30を用いる。この測定治具30を測定して、ガードレール6とレール5との間隔が正規の距離(ここではこの距離を80mmとする。)にあるときの輪郭画像Aと輪郭画像Bとにより画像上でそれぞれに測定されるレール5とガードレール6との間隔を算出して、この算出値と正規の距離との差をオフセット値として算出する。このオフセット値により輪郭画像A,Bにおけるレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔と実際のレール5と脱線防止用ガードレール6の間隔Lとの対応を採る。
The problem in measurement is the correspondence between the distance between the
In FIG. 1B, when the distance (interval L) of the
Therefore, here, a
輪郭画像Aと輪郭画像Bとにより画像上で測定されるレール5とガードレール6との間隔は、図1(b)におけるXr+Xgとする。Xrは、輪郭画像Aにおける画面左端からレール5の頭面5aの左端までの距離であり、レール5と脱線防止用ガードレール6の間隔に接する側のレール5側で採取される間隔(間隔Lの一部)に相当する。Xgは、輪郭画像Bおける画面右端からガードレール6の上面6aの右端までの距離であり、レール5と脱線防止用ガードレール6の間隔に接する側のガードレール6側で採取される間隔(間隔Lの一部)に相当する。
間隔(Xr+Xg)が実際のレール5とガードレール6との間隔Lに一致するのは、輪郭画像Aと輪郭画像BのX軸が連続しているときである。
同様に、輪郭画像Aと輪郭画像Bとにより画像上で測定されるレール5とガードレール6との高さの差は、図1(b)におけるZg−Zrである。Zgは、輪郭画像BおけるX軸からガードレール6の上面6aの上面6aまでの距離であり、レール5と脱線防止用ガードレール6の間隔に接する側のガードレール6側の基準位置からの高さに相当する。Zrは、輪郭画像AにおけるX軸からレール5の頭面5aまでの高さであり、レール5と脱線防止用ガードレール6の間隔に接する側のレール5側の基準位置からの高さに相当する。
高さの差(Zg−Zr)が実際のレール5とガードレール6の高さの差に一致するのは、輪郭画像Aと輪郭画像Bの双方のZ軸の原点の位置(Z=0の位置)が一致しているときである。
輪郭画像Aと輪郭画像Bの双方のZ軸の原点の位置(Z=0の位置)の一致は、センサヘッド2,3の高さ調整により可能であるが、輪郭画像Aと輪郭画像BのX軸の高い精度での連続性の確保は難しい。しかも、センサヘッド2,3は、走行車両に設けられているので、設置位置の位置ずれが発生し易い。
そこで、ここでは、測定治具を使用して連続性を得るためのオフセット値を算出する。
The distance between the
The interval (Xr + Xg) coincides with the interval L between the
Similarly, the height difference between the
The difference in height (Zg−Zr) matches the actual difference in height between the
The coincidence of the Z-axis origin position (Z = 0 position) of both the contour image A and the contour image B is possible by adjusting the height of the sensor heads 2 and 3. It is difficult to ensure the continuity of the X axis with high accuracy. Moreover, since the sensor heads 2 and 3 are provided in the traveling vehicle, the installation position is likely to be displaced.
Therefore, here, an offset value for obtaining continuity is calculated using a measuring jig.
図2において、30は、その測定治具であって、レールと脱線防止用ガードレールとの間隔が正規の距離、例えば、80mmに設定され、レールの踏面32aと脱線防止用ガードレールの上面33aとの高さの差が、例えば、20mmに選択されている。
なお、この測定治具30は、位置測定装置10を搭載した車両が載置されるレール31の延長線上に配置されて位置測定装置10により測定される。なお、図2は、2本あるレールのうち、1本のみを示してある。他方のレールについても同様にして測定治具30が設けられる。
32は、レール5に対応するレールブロック、33は、脱線防止用ガードレールに対応する脱線防止用ガードレールブロックである。
データ処理装置20は、実際のレール5とガードレール6との間隔Lと高さの差を測定する前に、まず、測定治具30により得られる輪郭画像Aと輪郭画像Bにより間隔Ls(=Xr+Xg)を得て、レール5とガードレール6との間隔Ls[mm]を算出して、さらにオフセット値FsをFs=80−Lsにより算出してオフセット値Fsをメモリ22のパラメータ領域22iに記憶する。
そして、輪郭画像Aと輪郭画像Bによりレール5とガードレール6との間隔Lの実測に当たっては、オフセット値Fsを加えることで、レール5とガードレール6との間隔Lを測定する。
同様に、レール5とガードレール6との高さの差のオフセット値Fhも算出して、オフセット値Fhを加えることで、レール5とガードレール6との高さの差を測定する(後述)。
In FIG. 2, 30 is the measuring jig, and the distance between the rail and the derailment prevention guard rail is set to a regular distance, for example, 80 mm, and the
The measuring
Before measuring the difference between the distance L and the height between the
Then, when the distance L between the
Similarly, an offset value Fh of the difference in height between the
以下、その詳細を説明する。
図3(b)は、センサヘッド2,3とレール5とガードレール6との関係の詳細説明図であって、センサヘッド2,3は、レール5とガードレール6の上部に配置され、左右のレール5に対応してそれぞれ設けられている。
左右のセンサヘッド2,3は、それぞれに2個の二次元レーザ変位センサ2a,2bと2個の二次元レーザ変位センサ3a,3bとからなる。左右のセンサヘッド2,3の二次元レーザ変位センサ2a,2bと2二次元レーザ変位センサ3a,3bは、軌道の中心に対して対称になるように配置されている。
図1に示すセンサヘッド2,3は、これらのうち図面右側に配置されてものである。
以下では左側のレール5に対応するものを説明し、右側のレール5に対応するものは関係が対称になるだけで、内容は同様であるので割愛する。
二次元レーザ変位センサ2aと二次元レーザ変位センサ2bとの測定基準位置となるX軸(Z=0の位置)は一致している。また、二次元レーザ変位センサ3aと二次元レーザ変位センサ3bとの測定基準位置となるX軸(Z=0の位置)は一致している。ただし、後者のX軸(Z=0の位置)は、二次元レーザ変位センサ2aと二次元レーザ変位センサ2bとの測定基準位置となるX軸より少し上にある。
その理由は、脱線防止用ガードレール6は、図示するように、レール5の頭面5aの踏面(頭面の平らな部分)よりもその上面6aが少し高く設置されているからである。前記した測定治具30では基準となる高さの差は、例えば、20mmとなっている。
Details will be described below.
FIG. 3B is a detailed explanatory view of the relationship between the sensor heads 2 and 3 and the
The left and right sensor heads 2 and 3 are each composed of two two-dimensional
The sensor heads 2 and 3 shown in FIG. 1 are arranged on the right side of the drawing.
In the following, the one corresponding to the
The X-axis (Z = 0 position) that is the measurement reference position of the two-dimensional
The reason for this is that the derailment
図4は、二次元レーザ変位センサによるレール頭面と脱線防止用ガードレールの上面との測定画像の説明図であって、図4(a)は、二次元レーザ変位センサ2a,2bと二次元レーザ変位センサ3a,3bの測定光の説明図であり、レール5は、図3(b)の左側のレール5に対応している。
図面左側に示すように、センサヘッド2の測定光Lrは、二次元レーザ変位センサ2a,2bの各測定光で構成され、各測定光は、それぞれレール5の頭面5aの両側端部5b,5cを測定中心O1,O2としてそれぞれに頭面5aに対してレール横断方向に測定光を照射する。そのため、二次元レーザ変位センサ2a,2bの測定光の各測定中心O1,O2は、車両の左右の変位がないときのレール5の頭部5aの中央に立てたセンサヘッド2のの測定光Lrの測定中心Or(図1(b)のZ軸に相当)に対して対称にかつレール5の頭面5aの両側端部5b,5cに位置するようにそれぞれ所定距離だけ離れている。しかも、二次元レーザ変位センサ2a,2bの測定領域は、測定位置Orを越えて相互に測定領域がカバーされるように設定されている。
これにより、レール5の頭面5aの両側角部5b,5cを測定中心として測定光Lrがレール5の両側からそれぞれにレール5の頭面5aに照射されて頭面5aを走査する。それにより、二次元レーザ変位センサ2a,2bが検出する変位量に対応して2つの輪郭画像が生成される。
FIG. 4 is an explanatory diagram of measurement images of the rail head surface and the upper surface of the derailment prevention guard rail by the two-dimensional laser displacement sensor. FIG. 4A shows the two-dimensional
As shown on the left side of the drawing, the measurement light Lr of the
Thereby, the measurement light Lr is irradiated from both sides of the
図面左側に示すように、センサヘッド3の測定光Lgは、二次元レーザ変位センサ3a,3bの各測定光で構成され、各測定光は、それぞれガードレール6の上面6aの両側端部6b,6cを測定中心O3,O4としてそれぞれに上面6aに対してガードレール横断方向に測定光を照射する。そのため、二次元レーザ変位センサ3a,3bの測定光Lgの測定中心O3,O4は、車両の左右の変位がないときのレール6の上部6aの中央に立てたセンサヘッド3の測定中心Og(図1(b)のZ軸に相当)に対して対称にガードレール6の上面6aの両側端部6b,6cに位置するようにそれぞれ所定距離だけ離れている。しかも、二次元レーザ変位センサ3a,3bの測定領域は、中心位置Ogを挟んで離隔して配置され、各測定領域は重ならない。これは、ガードレール6の幅が二次元レーザ変位センサの走査範囲より大きいことによる。
これにより、ガードレール6の上面6aの両側角部6b,6cを測定中心として測定光Lgがガードレール6の両側からそれぞれにガードレール6の上面6aに照射されて上面6aを走査する。それにより、二次元レーザ変位センサ3a,3bが検出する変位量に対応して2つの輪郭画像が生成される。
なお、センサヘッド2とセンサヘッド3との測定中心間、すなわち、測定中心Orと測定中心Og間の距離Dは、例えば、D=187mmで一定値である。そこで、隣接する内側の二次元レーザ変位センサ2aの測定光Lrの測定中心O1と二次元レーザ変位センサ3aの測定光Lgの測定中心O3との距離も走行車両の左右の揺れや上下動に対しても変化せず、一定である。
ここで、測定対象は、図4(a)に示すように、実際のレール5とガードレール6との間隔Lと高さの差Hである。
As shown on the left side of the drawing, the measurement light Lg of the sensor head 3 is composed of the respective measurement lights of the two-dimensional
Thus, the measurement light Lg is irradiated from both sides of the
The distance D between the measurement centers of the
Here, as shown in FIG. 4A, the measurement object is an interval L and a height difference H between the
図5は、脱線防止用ガードレールの位置測定装置のブロック図であって、変位センサ測定部1は、USB,RS−232C等で接続されるインタフェースコントローラ8を介してデータ処理装置20に接続されている。
9は、距離パルス発生回路であって、走行車輪の車軸に結合され、走行距離を示す距離パルスPを発生する。データ処理装置20には距離パルス発生回路9から距離パルスPが入力されていて、走行車両の現在位置を示す走行距離が算出される。
各左右のレール5とガードレール6に対応してそれぞれ設けられた各二次元レーザ変位センサ2a,2b,3a,3bは、同一構成の回路であって、二次元レーザ変位センサ2aの1つにその内部構成を示すように、走査型投光系11と二次元CCD受光部12、そしてコントロール回路13、A/D14,そしてメモリ15とで構成されている。
二次元CCD受光部12は、例えば、各画素位置が2分割された受光エリアをXY方向(Xは走査方向,Yは高さZ方向に応じた受光方向)に二次元配列され、2分割された受光エリアの信号が差動増幅回路等を介して変位信号として各画素位置対応(X方向の走査位置対応)に出力される。
なお、受光素子としては、例えば、走査方向XとZ方向に応じた受光方向とにそれぞれPSD(ポジショニングセンサ)が配置されて用いられてもよい。
コントロール回路13は、二次元CCD受光部12による画素対応の2分割受光エリアの差の受光信号を差動増幅回路等から変位信号として受けてA/D14により変位データに変換して受光画素位置対応(X方向の走査位置対応)にメモリ15にデジタル値として記憶する。
メモリ15の受光画素位置対応(X方向の走査位置対応)の変位データは、コントロール回路13により読出されて、インタフェースコントローラ8に転送され、インタフェースコントローラ8を介してデータ処理装置20に送出され、データ処理装置20に設けられたメモリ22に記憶される。
FIG. 5 is a block diagram of a derailment prevention guardrail position measuring device. The displacement
Each two-dimensional
For example, the two-dimensional CCD
In addition, as a light receiving element, PSD (positioning sensor) may be arrange | positioned and used for the light receiving direction according to the scanning direction X and Z direction, respectively, for example.
The
The displacement data corresponding to the light receiving pixel position (corresponding to the scanning position in the X direction) in the
データ処理装置20は、MPU21とメモリ22、そしてHDD23等が設けられている。メモリ22には、二値化処理プログラム22a、輪郭スムージング処理プログラム22b、画像傾斜補正プログラム22c、測定画像合成処理プログラム22d、レール側・ガードレール側の各間隔算出プログラム22e、測定画像のオフセット値算出プログラム22f,そしてガードレールの位置測定プログラム22g等が格納され、作業領域22hとパラメータ領域22iとが設けられている。
センサヘッド2の変位データから得られる測定画像は、二次元レーザ変位センサ2a,2bから得られる2つである。この2つの測定画像は、図4(b)に示すように、二次元レーザ変位センサ2a側の変位データから得られる測定画像24aと二次元レーザ変位センサ2b側の変位データから得られる測定画像24bである。
また、センサヘッド3の変位データから得られる測定画像は、二次元レーザ変位センサ3a,3bから得られる2つである。この2つの測定画像は、図4(b)において、二次元レーザ変位センサ3a側の変位データから得られる測定画像25aと二次元レーザ変位センサ3b側の変位データから得られる測定画像25bである。
これら測定画像24a,24bと測定画像25a,25bは、メモリ22に記憶された各変位データに対してデータ処理装置20で二値化処理され、輪郭スムージング処理がされたものであり、それぞれレール横断方向に沿った輪郭画像になっている。
測定画像24a,24bは、図4(c)に示すようなレール5の頭面5aの断面輪郭を示す二値化画像24に合成される。この二値化画像24は、図1(b)におけるレール5の輪郭画像Aに対応している。また、測定画像25a,25bもガードレール6の上面6aの断面輪郭を示す二値化画像25に合成される。この二値化画像25は、図1(b)におけるガードレール6の輪郭画像Bに対応している。
なお、二値化画像25の合成に際しては、図4(a)に示すように、ガードレール6の途中の輪郭線がないので、この輪郭線を補間する処理を行う。
The
The measurement images obtained from the displacement data of the
Further, two measurement images obtained from the displacement data of the sensor head 3 are obtained from the two-dimensional
The
The
It should be noted that when the
以下、二値化画像24,25の合成処理について説明する。
各二次元センサからの変位データをそれぞれに1画面の画面データに展開して二値化処理、輪郭スムージング処理が終わり、図4(b)に示す測定画像24a,24bと測定画像25a,25bを作業領域22hに記憶する。次に、MPU21は、測定画像合成処理プログラム22dをコールして実行して、測定画像24aに対して測定画像24bを結合してこれらを合成する。図4(c)の二値化画像24は、画像上でのレール5の踏面5dが連続しかつ水平になるようにし、さらに頭部の幅Wrがあらかじめ決められた所定値、例えば、65mmになるように各測定画像24aに対して測定画像24bを合成することで得られる。
このときの二値化画像24において示す測定中心O1の位置は、合成後も測定画像24aの位置と同じ位置に固定されている。その結果、二値化画像24と実際のレール5との間隔Lと高さの差Hについての位置関係は保持される。
同様に、MPU21は、測定画像25aに対して測定画像25bを結合してこれらを合成する。図4(c)の二値化画像25は、ガードレール6の上面6aが連続しかつ水平になるようにし、さらに頭部の幅WGがあらかじめ決められた所定値、例えば、150mmになるように測定画像25aに対して測定画像25bを合成することで得られる。
このときの二値化画像25において示す測定中心O3の位置は、合成後も測定画像25aの位置と同じ位置に固定されている。その結果、二値化画像25と実際のガードレール6との間隔Lと高さの差Hについての位置関係は画像上で保持される。
二値化画像24のX軸は、変位量“0”の基準位置(座標Z=0)が原点とされ、Z軸と交わる。同様に二値化画像25のX軸は、変位量“0”の基準位置(座標Z=0)が原点とされ、Z軸と交わる。
Hereinafter, the synthesis process of the
Displacement data from each two-dimensional sensor is developed into screen data for one screen, and binarization processing and contour smoothing processing are completed.
The position of the measurement center O1 shown in the
Similarly, the
The position of the measurement center O3 shown in the
The X-axis of the
ところで、走行車両上での上下方向のセンサの位置変動は5mm程度であり、センサヘッド2,3が同時に上下動するので、レール5とガードレール6の間隔と相対的な高さ算出における測定時の誤差にほとんど影響を与えないが、必要に応じて後述するように輪郭画像の傾斜補正をする。
この誤差の点について説明すると、車体7がローリングした場合には、図6に示すように、前後5mm程度であるので、それぞれ水平方向の間隔誤差が0.065mm、高さ方向の誤差が0.29mm程度であり、無視できる。そこで、傾斜補正をしなくても測定にはほとんど影響を与えない。
By the way, the position fluctuation of the sensor in the vertical direction on the traveling vehicle is about 5 mm, and the sensor heads 2 and 3 move up and down at the same time. Therefore, the distance between the
In terms of this error, when the
図6は、車体7がローリングした場合のレール頭面と脱線防止用ガードレールの上面との測定についての説明図である。
高さ方向の誤差を説明すると、図6(a)において、レール間の距離を、例えば、1500mmとし、レール5の頭部の幅WrをWr=65mm、ガードレール6の上面の幅WgをWr=150mmとし、車体7がローリングしたことによりレール5の測定角度がθ=0.38°傾いたとし、ガードレール6の厚さを0.5mmとする。
レール5の頭部の高さの変位は、図6(b)において、65mm×sinθ=0.21mmである。そこで、レール5の頭部の高さの変位は、150mm×sinθ=0.5mmとなる。
よって、高さ方向の誤差は、0.29mm=0.5−0.21である。
次に、水平方向の間隔誤差を説明すると、図6(c)において、レール5とガードレール6の間隔を、例えば、80mmとすると、0.38°傾いたときの両者の間隔は、80×tanθ=80.0017である。また、ガードレール6の厚さによる下端部の出っ張り分は、ガードレール6の厚さを10mmとした場合に、10mm×sinθ=0.66mmとなる。
よって、水平方向の間隔誤差は、0.065=80.0−(80.0−0.066)となる。
これによりセンサヘッド2,3がレール5から30mm〜60mm程度の範囲で離れて配置されている場合には、車体7のローリングによる距離誤差を無視することができる。車体の左右の揺れによる移動に対しては、センサヘッド2,3が同時に同じ方向に移動するので、レール5に対するガードレール6の間隔(距離)についての変動の問題も無視することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram for the measurement of the rail head surface and the upper surface of the derailment prevention guard rail when the
6A, the distance between the rails is, for example, 1500 mm, the width Wr of the head of the
The displacement of the height of the head of the
Therefore, the error in the height direction is 0.29 mm = 0.5−0.21.
Next, the horizontal distance error will be described. In FIG. 6C, when the distance between the
Therefore, the horizontal spacing error is 0.065 = 80.0− (80.0−0.066).
Thereby, when the sensor heads 2 and 3 are arranged away from the
そこで、まず、二次元レーザ変位センサ2a,2bから得られた二次元変位データから二値化処理、輪郭スムージング処理をして図4(b)に示す2枚の測定画像24a,24bをレール頭面の二値化測定画像として得る。同時に二次元レーザ変位センサ3a,3bから得られた二次元変位データから二値化処理、輪郭スムージング処理をして図4(b)に示す2枚の測定画像25a,25bをガードレール上面の二値化測定画像として得る。そして、MPU21が測定画像合成処理プログラム22dを実行して、測定画像24a,24bの画像におけるレール5の上面5aが水平となるようにして図4(c)に示す二値化画像24を生成してメモリ22の作業領域22hに記憶し、同様にして測定画像25a,25bの画像におけるガードレール6の上面6aが水平となるようにして図4(c)に示す合成画像25を生成してメモリ22の作業領域22hに記憶する。
Therefore, first, binarization processing and contour smoothing processing are performed from the two-dimensional displacement data obtained from the two-dimensional
各測定画像24a,24bを合成する場合に、レール5の頭面5aの輪郭画像において各測定画像24a,24bにおける踏面5d(図4(b)参照)の両端部のZ座標値が実質的に一致していないときには頭面5aが水平となっていないものとして傾斜補正をする。
同様に、各測定画像25a,25bを合成する場合に、ガードレール6の上面6aの輪郭画像において各測定画像25a,25bにおける上面6aの両端部のZ座標値が実質的に一致していないときには上面6aが水平となっていないものとして傾斜補正をする。
各測定画像24a,24bの傾斜補正として、MPU21は、画像傾斜補正プログラム22cをコールしてそれぞれ測定中心O1,O2のX座標値とZ軸(座標Z=0)の交点の位置を回転中心としてレール5の踏面5aが水平となるように各測定画像24a,24bを回転補正する。その後、レール5の踏面5dが連続してかつ水平になるように測定画像24bを測定画像24aに合成して二値化画像24を得る。
各測定画像25a,25bの傾斜補正として、MPU21は、画像傾斜補正プログラム22cをコールしてそれぞれ測定中心O3,O4のX座標値とZ軸(座標Z=0)の交点の位置を回転中心としてレール6の上面6aが水平となるように回転補正する。その後、ガードレール6の上面6aが連続してかつ水平になるように測定画像25bを測定画像25aに合成して二値化画像25を得る。
なお、傾斜補正は、レール5の頭面5aの踏面5d、ガードレール6の上面6bが直線状になるように合成した後の図4(c)の二値化画像24,25を得た後に、これに対して踏面5d,上面6aの両端部のZ座標値の不一致をみて、同様な傾斜補正をしてもよい。また、このような補正は、前記補正後にさらに行うことができる。このような傾斜補正をするためにここでは、センサヘッド2,3をそれぞれ2個の二次元レーザ変位センサで構成し、それぞれにレール5の頭部5aとガードレール6の上面6bの全体的な輪郭画像をここでは得ている。
このような傾斜補正をしない場合には、センサヘッド2,3は、二次元レーザ変位センサ2aと二次元レーザ変位センサ3aだけであってもよい。
When combining the
Similarly, when the
In order to correct the inclination of the
In order to correct the inclination of the
The inclination correction is performed after obtaining the
When such tilt correction is not performed, the sensor heads 2 and 3 may be only the two-dimensional
次に、データ処理装置20は、図4(c)に示す得られた合成画像の二値化画像24,25に基づいてレール5とガードレール6との間隔L、そしてこれらの高さの差Hを算出する。これらを算出する条件としてオフセット値をメモリ22のパラメータ領域22iに記憶するオフセット値の採取処理が必要になるので、まず、オフセット値の採取処理から説明する。
脱線防止用ガードレールの位置測定装置10が走行車両の車体7に取付けられた状態で図2のレール31に走行車両が載置されて、測定治具30のレール32とガードレール33に対峙して配置される。もちろん、残りのレールについても同様に測定治具30が設けられ、以下の測定が同様に行われてオフセット値が採取されるが、ここではこれについては同様であるので割愛する。
MPU21は、測定治具30を測定して、センサヘッド2,3からの検出信号を受けて、二値化処理プログラム22aと、輪郭スムージング処理プログラム22b、画像傾斜補正プログラム22c、測定画像合成処理プログラム22dを順次コールして実行して二値化画像24と二値化画像25をメモリ22の作業領域22hに記憶する。そして、測定治具30のレール32とガードレール33と間の間隔、例えば、L=80mmについて画像処理により距離Ls算出をする。
その算出は、図4(c)に示す二値化画像24においてレール5側の間隔に対応する部分Xr[mm]の距離がこの部分の画素数をカウントして算出される。同様に、図4(c)に示す二値化画像25においてガードレール6側の間隔に対応する部分Xg[mm]の距離がこの部分の画素数をカウントして算出される。そして、レール横断方向の画像による測定間隔(レール5側の間隔とガードレール6側の間隔との和)Lsを、Ls=Xr+Xgにより算出し、さらにオフセット値Fsを、Fs=80−Lsにより算出してパラメータ領域22iに記憶する。
Next, the
The traveling vehicle is placed on the
The
In the calculation, the distance of the portion Xr [mm] corresponding to the interval on the
次に、図4(c)に示す二値化画像24においてレール5側の基準位置(Z=0)からの高さ部分Zr[mm]の距離がこの部分の画素数をカウントして算出される。同様に、図4(c)に示す二値化画像25においてガードレール6側の基準位置(Z=0)からの高さ部分Zg[mm]の距離がこの部分の画素数をカウントして算出される。そして、高さ方向の画像による測定間隔(ガードレール6側の高さ部分Zgとレール5側の高さ部分Zrとの差)Hsを、Hs=Zg−Zrにより算出し、さらにオフセット値Fhを、Fh=20−Hsにより算出してパラメータ領域22iに記憶する。
なお、オフセット値Fsは、センサヘッド2,3の走査により生成される二値化画像24と二値化画像25の画像上での測定範囲がX軸方向においてレール5とガードレール6の間の間隔Lの領域に対応することなく、一部で重なっているときには負の値となる。逆に、測定範囲が離れているときには正の値となる。二値化画像24と二値化画像25の測定範囲が連続しているときにはオフセット値Fsは“0”である。
同様に、オフセット値Fhは、センサヘッド2の走査により生成される二値化画像24に対して二値化画像25のZ軸方向(X軸の位置)での測定範囲が上側(高さ方向において+側)にずれているときには正の値となり、下側(高さ方向において−側)にずれているときには負の値となる。測定範囲が一致しているのときにオフセット値は“0”である。ここでは、二値化画像25のZ軸方向での測定範囲は、この実施例では上になっているので、正の値となる。
Next, in the
The offset value Fs is the distance between the
Similarly, the offset value Fh is higher in the measurement range in the Z-axis direction (X-axis position) of the
左右のレールに対応するそれぞれのオフセット値Fs,Fhが算出されて、データ処理装置20のメモリ22に記憶されると、ガードレールの位置測定が可能になる。
ガードレールの位置測定は、MPU21がガードレールの位置測定プログラム22gをコールして実行することで行われる。
MPU21がガードレールの位置測定プログラム22gをコールして実行すると、MPU21は、センサヘッド2,3からの検出信号を受けて、二値化処理プログラム22aと、輪郭スムージング処理プログラム22b、画像傾斜補正プログラム22c、測定画像合成処理プログラム22dを順次実行して二値化画像24と二値化画像25をメモリ22の作業領域22hに記憶する。
次に、レール5とガードレール6と間のレール横断方向の測定間隔Ls[mm]について画像処理によりLs=Xr+Xgにより算出する。さらに、レール5とガードレール6と間のレール横断方向の間隔Lについて、L=Ls+Fsにより算出する。
同様にして、レール5とガードレール6と間の高さ方向の測定間隔Hs[mm]について画像処理によりHs=Zg−Zrにより算出する。さらに、レール5とガードレール6と間の高さ方向の間隔Hについて、H=Hs+Fhにより算出する。
そして、これらレール横断方向の間隔Lと高さ方向の間隔Hとを距離パルス発生回路9から得られる距離パルスにより算出される走行距離とともにHDD23等に記憶する。
なお、脱線防止用ガードレール6の位置測定は、脱線防止用ガードレールの有無を検出して、脱線防止用ガードレールのあるところのみ、車両走行状態で所定間隔、例えば、距離パルス発生回路9から得られる距離パルスPに応じて1mmピッチで画像処理により測定することになる。この場合の脱線防止用ガードレール6の検出は、光学センサあるいは電磁センサ等で検出することが容易にできる。もちろん、カメラで撮像して得てもよい。
When the offset values Fs and Fh corresponding to the left and right rails are calculated and stored in the
The guard rail position measurement is performed by the
When the
Next, the measurement interval Ls [mm] in the rail crossing direction between the
Similarly, the measurement interval Hs [mm] in the height direction between the
Then, the distance L in the rail crossing direction and the distance H in the height direction are stored in the
The position of the derailment
以上説明してきたが、実施例では変位センサとして二次元レーザ変位センサを用いているが、この発明は、レーザ変位センサに限定されるものではなく、通常の変位センサあるいは変位センサに換えて距離センサが用いられてもよい。
また、実施例のセンサヘッドは、それぞれ2個の二次元センサを有しているが、この発明は、レール5とガードレール6との間隔に対応して設けられる1個の二次元センサをレール5とガードレール6とに対応させてそれぞれ設けるだけであってもよい。
As described above, the two-dimensional laser displacement sensor is used as the displacement sensor in the embodiment. However, the present invention is not limited to the laser displacement sensor, and a distance sensor instead of a normal displacement sensor or a displacement sensor. May be used.
Further, each of the sensor heads of the embodiments has two two-dimensional sensors. However, in the present invention, one two-dimensional sensor provided corresponding to the interval between the
1…変位センサ測定部、2…レール測定用のセンサヘッド、
2a,2b,3a,3b…二次元レーザ変位センサ、
3…脱線防止用のガードレール測定用のセンサヘッド、
4…ブラケットフレーム、5…レール、
6…脱線防止用ガードレール(ガードレール)、
7…車体、8…インタフェースコントローラ、
9…距離パルス発生回路、
10…脱線防止用ガードレールの位置測定装置、
11…走査型投光系、12…二次元CCD受光部、
13…コントロール回路、14…A/D、15…メモリ、
20…データ処理装置、21…MPU、22…メモリ、
22a…二値化処理プログラム、22b…輪郭スムージング処理プログラム、
22c…画像傾斜補正プログラム、22d…測定画像合成処理プログラム、
22e…レール側・ガードレール側の各間隔算出プログラム、
22f…測定画像のオフセット値算出プログラム、
22g…ガードレールの位置測定プログラム、23…HDD、
30…測定治具、31…レール、32…レールブロック、
33…ガードレールブロック。
DESCRIPTION OF
2a, 2b, 3a, 3b ... two-dimensional laser displacement sensor,
3 ... Sensor head for guardrail measurement to prevent derailment,
4 ... Bracket frame, 5 ... Rail,
6 ... Guard rail for preventing derailment (guard rail),
7 ... body, 8 ... interface controller,
9: Distance pulse generation circuit,
10 ... Guard rail position measuring device for derailment prevention,
11: Scanning light projecting system, 12: Two-dimensional CCD light receiving unit,
13 ... Control circuit, 14 ... A / D, 15 ... Memory,
20 ... Data processing device, 21 ... MPU, 22 ... Memory,
22a ... binarization processing program, 22b ... contour smoothing processing program,
22c: Image inclination correction program, 22d: Measurement image composition processing program,
22e: Rail side and guard rail side interval calculation programs,
22f ... Offset value calculation program for measurement image,
22g ... Guardrail position measurement program, 23 ... HDD,
30 ... Measuring jig, 31 ... Rail, 32 ... Rail block,
33 ... Guardrail block.
Claims (8)
前記レールの頭面と前記脱線防止用ガードレールの上面にそれぞれ対応して所定距離離れて第1および第2の二次元距離センサを対峙させて走行車両にそれぞれ設けてこれら第1および第2の二次元距離センサにより前記レールの頭面と前記脱線防止用ガードレールの上面に対してレール横断方向に沿って距離をそれぞれ検出し、
前記第1および第2の二次元距離センサから得られる前記距離の検出信号に基づいてそれぞれの前記レールの頭面の少なくとも前記間隔に接する側の前記レール横断方向に沿った第1の輪郭画像と前記脱線防止用ガードレールの上面の少なくとも前記間隔に接する側の前記レール横断方向に沿った第2の輪郭画像をそれぞれ得て、前記間隔が正規の距離にあるときに得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像とに基づいて前記レールと前記脱線防止用ガードレールとの画像による測定間隔を算出して、この算出値と前記正規の距離との差を第1のオフセット値として記憶し、車両走行状態において得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像に基づいて前記測定間隔を算出して前記第1のオフセット値分を補正することにより前記間隔を測定する脱線防止用ガードレールの位置測定方法。 In the derailment prevention guard rail position measuring method for measuring the position of the derailment prevention guard rail provided inside the track at a predetermined interval along the rail with respect to the rail,
Corresponding to the top surface of the rail and the top surface of the derailment prevention guard rail, the first and second two-dimensional distance sensors are provided on the traveling vehicle so as to face each other at a predetermined distance, respectively. Dimensional distance sensors detect the distance along the rail transverse direction with respect to the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail,
A first contour image along the rail crossing direction on at least the side of the head surface of each rail in contact with the interval based on the distance detection signal obtained from the first and second two-dimensional distance sensors; The first contour image obtained when each of the second contour images along the rail transverse direction on the side of the upper surface of the derailing prevention guard rail at least on the side in contact with the spacing is obtained and the spacing is at a normal distance. And a measurement interval based on the image of the rail and the derailment prevention guard rail based on the second contour image and the difference between the calculated value and the normal distance is stored as a first offset value. By calculating the measurement interval based on the first contour image and the second contour image obtained in the vehicle running state and correcting the first offset value Position measuring method of derailment prevention guard rail for measuring the serial interval.
車両走行状態において得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像に基づいて前記第3の距離と前記第4の距離の差を算出して前記第2のオフセット値分を補正することにより前記レールと前記脱線防止用ガードレールとの高さの差を測定する請求項1記載の脱線防止用ガードレールの位置測定方法。 Each of the first and second two-dimensional distance sensors is a two-dimensional displacement sensor, and detects a displacement amount along a rail transverse direction with respect to a head surface of the rail and an upper surface of the derailment prevention guard rail, Further, the data processing device is configured to detect the upper surface of the guard rail from a reference point for measuring the displacement amount in the second contour image obtained when the height relationship between the rail and the derailment prevention guard rail is a normal distance. And a difference between the third distance to the fourth distance from the reference point of the displacement measurement in the first contour image to the tread on the head surface of the rail, and the height relationship with respect to this difference Is stored as a second offset value.
Calculating a difference between the third distance and the fourth distance based on the first contour image and the second contour image obtained in a vehicle running state and correcting the second offset value. The method for measuring a position of a derailment prevention guard rail according to claim 1, wherein a difference in height between the rail and the derailment prevention guardrail is measured.
前記レールの頭面と前記脱線防止用ガードレールの上面にそれぞれ対応して所定距離離れて前記レールの頭面と前記脱線防止用ガードレールの上面に対峙して走行車両にそれぞれ設けられ前記頭面と前記上面についてのレール横断方向の距離をそれぞれ検出する第1および第2の二次元距離センサと、
これら第1および第2の二次元距離センサからの前記距離の前記検出信号をそれぞれ受けてこれらをデジタル値に変換するA/D変換回路と、
A/D変換された各前記検出信号に基づいてそれぞれ前記レール横断方向の前記レールの頭面の少なくとも前記間隔に接する側の前記レール横断方向に沿った第1の輪郭画像と前記脱線防止用ガードレールの上面の少なくとも前記間隔に接する側の前記レール横断方向に沿った第2の輪郭画像をそれぞれ生成するデータ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、前記間隔が正規の距離にあるときに得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像とに基づいて前記レールと前記脱線防止用ガードレールとの画像による測定間隔を算出して、この算出値と前記正規の距離との差を第1のオフセット値として記憶し、車両走行状態において得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像に基づいて前記測定間隔を算出して前記第1のオフセット値分を補正することにより前記間隔を測定する脱線防止用ガードレールの位置測定装置。 In the derailment prevention guard rail position measuring device for measuring the position of the derailment prevention guard rail provided inside the track at a predetermined interval along the rail with respect to the rail,
Corresponding to the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail, the head surface and the head surface provided respectively on the traveling vehicle facing the head surface of the rail and the upper surface of the derailment prevention guard rail at a predetermined distance from each other. First and second two-dimensional distance sensors for detecting the distance in the rail transverse direction with respect to the upper surface;
An A / D conversion circuit that receives the detection signals of the distances from the first and second two-dimensional distance sensors, respectively, and converts them into digital values;
Based on each A / D converted detection signal, the first contour image along the rail crossing direction on the side in contact with at least the interval of the rail head surface in the rail crossing direction and the derailment prevention guard rail A data processing device that respectively generates second contour images along the rail crossing direction on the side in contact with at least the interval of the upper surface of
The data processing device determines a measurement interval based on an image of the rail and the derailment prevention guard rail based on the first contour image and the second contour image obtained when the interval is a regular distance. And calculating a difference between the calculated value and the normal distance as a first offset value, and measuring the measurement interval based on the first contour image and the second contour image obtained in a vehicle running state. A derailment prevention guardrail position measuring apparatus that measures the distance by calculating the first offset value and calculating the distance.
車両走行状態において得られる前記第1の輪郭画像と前記第2の輪郭画像に基づいて前記第3の距離と前記第4の距離の差を算出して前記第2のオフセット値分を補正することにより前記レールと前記脱線防止用ガードレールとの高さの差を測定する請求項3記載の脱線防止用ガードレールの位置測定装置。 Each of the first and second two-dimensional distance sensors is a two-dimensional displacement sensor, and detects a displacement amount along a rail transverse direction with respect to a head surface of the rail and an upper surface of the derailment prevention guard rail, Further, the data processing device is configured to detect the upper surface of the guard rail from a reference point for measuring the displacement amount in the second contour image obtained when the height relationship between the rail and the derailment prevention guard rail is a normal distance. And a difference between the third distance to the fourth distance from the reference point of the displacement measurement in the first contour image to the tread on the head surface of the rail, and the height relationship with respect to this difference Is stored as a second offset value.
Calculating a difference between the third distance and the fourth distance based on the first contour image and the second contour image obtained in a vehicle running state and correcting the second offset value. The position measuring device of the derailment prevention guard rail according to claim 3, wherein a difference in height between the rail and the derailment prevention guardrail is measured.
前記第2の二次元変位センサは、前記脱線防止用ガードレールの上面の両側端部を測定中心としてそれぞれに前記脱線防止用ガードレールの上面に対してレール横断方向に測定光を照射する第5および第6の二次元変位センサを有し、
前記第3の二次元変位センサと前記第5の二次元変位センサとが前記間隔に対応して配置され、
前記データ処理装置は、前記第3および第4の二次元変位センサの前記検出信号に基づいてそれぞれ前記レール横断方向に沿った第3および第4の輪郭画像をそれぞれ生成して前記第3の輪郭画像に対して第4の輪郭画像を合成することで前記第1の輪郭画像を生成し、かつ前記第5および第6の二次元変位センサの前記検出信号に基づいてそれぞれ前記第5および第6の輪郭画像をそれぞれ生成して前記第5の輪郭画像に対して第6の輪郭画像を合成することで前記第2の輪郭画像を生成する請求項5記載の脱線防止用ガードレールの位置測定装置。 The first two-dimensional displacement sensor is configured to irradiate measurement light in a direction transverse to the rail with respect to the head surface of the rail, with both end portions of the head surface of the rail as measurement centers. A displacement sensor,
The second two-dimensional displacement sensor is configured to irradiate measurement light in the rail transverse direction with respect to the upper surface of the derailment prevention guard rail, with both end portions of the upper surface of the derailment prevention guardrail as measurement centers. 6 two-dimensional displacement sensors,
The third two-dimensional displacement sensor and the fifth two-dimensional displacement sensor are arranged corresponding to the interval,
The data processing device generates third and fourth contour images along the rail crossing direction based on the detection signals of the third and fourth two-dimensional displacement sensors, respectively, and generates the third contour. The fourth contour image is synthesized with the image to generate the first contour image, and based on the detection signals of the fifth and sixth two-dimensional displacement sensors, respectively, the fifth and sixth 6. The derailment prevention guardrail position measuring device according to claim 5, wherein the second contour image is generated by generating a second contour image by synthesizing the sixth contour image with the fifth contour image.
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