JP5612905B2 - Wheel shape measuring device, wheel shape measuring method, and wheel shape measuring program - Google Patents
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Description
本発明は、電車等の列車がレール上を通過する間に、車輪の車輪径や、フランジ部幅、フランジ部角等の、車輪の形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で光切断法により高精度に計測する車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、および車輪形状計測プログラムに関する。 The present invention optically cuts predetermined measurement items related to the shape of the wheel such as the wheel diameter, the flange width, and the flange angle of the wheel while the train such as a train passes on the rail without contact with the wheel. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wheel shape measuring device, a wheel shape measuring method, and a wheel shape measuring program that measure with high accuracy by a method.
鉄道列車などの車輪は、走行によって摩耗して列車の振動、ガタツキ等が発生する要因となる。このため、車輪の車輪径、フランジ部幅やフランジ部角等の車輪の形状を定期的に検査する必要がある。所定の計測項目を車輪に非接触で計測する装置として、例えば、レーザ光を使用した光切断法による車輪測定装置がある(特許文献1参照)。この装置は、車輪の基準溝側端面からフランジ部をカバーする範囲と、車輪の踏面側端面からフランジ部をカバーする範囲に2方向から別々にレーザ線条光を照射して車輪表面に車輪の断面輪郭形状を表示し、断面輪郭形状を前記レーザ線条光照射方向と同方向から別々カメラで撮影し、撮影された夫々の撮影画像を3次元処理し、両処理画像を合成し、合成画像と、寸法値が既知の車輪について前記方法で画像合成された基準画像とを重ね合わせ、両画像の差分から計測箇所の寸法を計測するようにしている。 Wheels such as railroad trains are worn by running, causing train vibration and rattling. For this reason, it is necessary to periodically inspect the wheel shape such as the wheel diameter, flange width, and flange angle of the wheel. As an apparatus for measuring a predetermined measurement item in a non-contact manner with a wheel, for example, there is a wheel measuring apparatus by a light cutting method using a laser beam (see Patent Document 1). This device irradiates the surface of the wheel on the surface of the wheel by separately irradiating the surface of the wheel with a laser beam from two directions in the range covering the flange portion from the reference groove side end surface of the wheel and the range covering the flange portion from the tread side end surface of the wheel. The cross-sectional contour shape is displayed, the cross-sectional contour shape is photographed with a separate camera from the same direction as the laser beam irradiation direction, each photographed image is three-dimensionally processed, and both processed images are synthesized to form a composite image And a reference image synthesized by the above method for a wheel having a known dimension value, and the dimension of the measurement location is measured from the difference between the two images.
しかしながら、前述の特許文献1の車輪形状計測装置では、レーザ線条光の照射方向やカメラの撮影方向は、レール付近から車輪の径中心付近に向けて照射されていたものの、車輪の径中心を正確に検出して照射していたものではない。すなわち、おおよそ車輪の径中心に向けてレーザ線条光を照射していたため、計測すべき列車の車輪径がそもそも異なる場合や、車輪の踏面が摩耗等していた場合には、レーザ線条光が照射された踏面の画像が車輪の径中心から外れた分だけ歪みが生じ、光切断法における形状測定誤差の原因となる、という課題があった。 However, in the above-described wheel shape measuring apparatus of Patent Document 1, although the irradiation direction of the laser beam and the shooting direction of the camera are irradiated from the vicinity of the rail toward the vicinity of the center of the diameter of the wheel, the center of the diameter of the wheel is used. It was not exactly detected and irradiated. In other words, since the laser beam was radiated toward the center of the wheel diameter, if the wheel diameter of the train to be measured is different in the first place, or if the tread surface of the wheel is worn, the laser beam There is a problem that the image of the tread surface irradiated with the light is distorted by the amount deviated from the center of the wheel diameter, which causes a shape measurement error in the optical cutting method.
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、車輪の形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で正確に計測することができる車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、および車輪形状計測プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and a wheel shape measuring device, a wheel shape measuring method, and a wheel shape measuring device capable of accurately measuring a predetermined measurement item related to the shape of the wheel without contacting the wheel, And it aims at providing a wheel shape measurement program.
前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測装置の第1の特徴は、所定の仰角方向を向け設置され、レール上を通過する車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向にレーザ線条光を送信するレーザ光送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記レーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により正反射された前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、前記車輪に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記レーザ光受信部によって前記レーザ線条光が前記レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するカメラと、前記カメラが撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理する画像処理部と、前記画像処理部が処理した前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することにある。 In order to achieve the above object, a first feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention is that a laser filament is installed in a predetermined elevation angle direction with respect to a tread surface of a wheel that is installed with a predetermined elevation angle direction and passes on a rail. A laser beam transmitter that transmits light; and the laser beam reflected by the tread surface of the wheel is installed at a position where the laser beam light is incident in the predetermined elevation direction, and the laser beam is regularly reflected by the tread surface of the wheel. A laser beam receiving unit that receives light and detects that the laser beam is transmitted from the laser beam transmitting unit toward the radial center of the wheel; and the predetermined elevation angle direction is set with respect to the wheel. When the laser beam receiver detects that the laser beam is transmitted from the laser beam transmitter toward the radial center of the wheel, the irradiated portion of the wheel irradiated with the laser beam is detected. The A predetermined camera related to the shape of the wheel based on the image of the irradiation site of the wheel processed by the image processing unit and the image processing unit that performs image processing on the image of the irradiation site of the wheel captured by the camera And a wheel shape measuring unit for measuring measurement items.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測装置の第2の特徴は、所定の仰角方向に向けて設置され、レール上を通過する車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向で中心検出信号を送信する中心検出信号送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により正反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、前記所定の仰角方向を向け、且つ照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるように設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するレーザ光送信部と、前記車輪に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するカメラと、前記カメラが撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理する画像処理部と、前記画像処理部が処理した前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することにある。 In order to achieve the above object, a second feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention is that the wheel shape measuring device is installed in a predetermined elevation angle direction, and is in the predetermined elevation angle direction with respect to a tread surface of a wheel passing on a rail. A center detection signal transmission unit that transmits a center detection signal, and the center that is installed at a position where the center detection signal reflected by the tread surface of the wheel is incident in the predetermined elevation angle direction and is regularly reflected by the tread surface of the wheel A center detection signal receiving unit that receives a detection signal and detects that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmission unit toward the radial center of the wheel ; and directed to the predetermined elevation angle direction and irradiated light There is provided as a surface to create a the central detection signal of the same surface, transmitted toward from the central detection signal by the central detection signal receiving unit is the central detection signal transmission unit to the diameter center of the wheel If it is detected that the for a given said wheel in elevation direction, and the laser beam transmitting portion in which the surface to create the irradiation light transmits the laser filament light such that the central detection signal of the same surface The center detection signal receiving unit detects that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmission unit toward the radial center of the wheel. A camera that captures an irradiation site of the wheel irradiated with the laser beam, an image processing unit that performs image processing on an image of the irradiation site of the wheel captured by the camera, and the image processing unit that has processed the image. And a wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on an image of an irradiation part of the wheel.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測装置の第3の特徴は、前記車輪形状計測装置において、前記カメラの電子シャッタのオン・オフ周期は、前記レーザ光送信部からのレーザ線条光の点滅周期と同期しており、前記カメラは、1フレーム内に前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を複数回撮影し、前記画像処理部は、前記カメラが複数回撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理して1の画像を出力する、ことにある。 In order to achieve the above object, a third feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention is that, in the wheel shape measuring apparatus, an on / off cycle of the electronic shutter of the camera is determined from the laser light transmitting unit. The camera is synchronized with the blinking cycle of the laser filament light, and the camera captures the irradiated portion of the wheel irradiated with the laser filament light within one frame a plurality of times, and the image processing unit An image of the irradiated part of the wheel taken a plurality of times is subjected to image processing to output one image.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測装置の第4の特徴は、前記車輪形状計測装置において、前記レーザ光送信部は、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の踏面にレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部にレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、からなり、前記カメラは、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、からなり、前記画像処理部は、前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成し、前記車輪形状計測部は、前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する、ことにある。 In order to achieve the above object, a fourth feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention is that, in the wheel shape measuring apparatus, the laser light transmitting unit A tread outside laser light transmitting unit that is installed facing a predetermined elevation angle direction and transmits a laser beam to the tread surface of the wheel, and the predetermined elevation angle direction is installed from the inside of the wheel to the tread surface of the wheel, A tread surface inside laser beam transmitter that transmits laser beam light to the reference groove and the flange portion of the wheel, and the camera is installed with the predetermined elevation angle direction directed from the outside of the wheel to the tread surface of the wheel. A tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel, and a predetermined elevation angle direction from the inner side of the wheel to the tread of the wheel. A tread inner camera that captures a tread inner image including a lunge portion, and the image processing unit captures the wheel tread outer image captured by the tread outer camera and the tread inner image captured by the tread inner camera. And image processing to generate a composite image of the wheel including at least a tread surface of the wheel, a flange portion, and a reference groove, and the wheel shape measurement unit is configured to generate the wheel generated by the image processing unit. A predetermined measurement item related to the shape of the wheel is measured based on the combined image of
前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測装置の第5の特徴は、前記車輪形状計測装置において、さらに、前記車輪の内側面に複数のレーザ線条光を送信する内側面レーザ光送信部と、前記内側面レーザにより前記車輪の内側面に送信された複数のレーザ線条光を撮影する内側面カメラと、を有し、前記画像処理部は、前記内側面カメラが撮影した複数のレーザ線条光の撮影画像に基づいて、前記車輪のアタック角または前記車輪の横ズレの少なくとも一方を検出し、検出した前記車輪のアタック角または前記車輪の横ズレの少なくとも一方に基づいて、生成した前記車輪の踏面と、フランジ部および基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を修正する、ことにある。 In order to achieve the above object, a fifth feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention is that, in the wheel shape measuring apparatus, further, an inner surface laser beam that transmits a plurality of laser filaments to the inner surface of the wheel. A transmission unit, and an inner surface camera that images a plurality of laser filaments transmitted to the inner surface of the wheel by the inner surface laser, and the image processing unit includes a plurality of images captured by the inner surface camera. Based on the captured image of the laser line light, at least one of the attack angle of the wheel or the lateral deviation of the wheel is detected, and based on at least one of the detected attack angle of the wheel or the lateral deviation of the wheel, The composite image of the wheel including at least the generated tread surface of the wheel, the flange portion, and the reference groove is corrected.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測方法の第1の特徴は、レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向にレーザ線条光を送信するステップと、前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、を有することにある。 In order to achieve the above object, the first feature of the wheel shape measuring method according to the present invention is the step of transmitting a laser beam in a predetermined elevation direction with respect to the tread surface of the wheel passing on the rail, Receiving the laser beam that is specularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation angle direction, and detecting that the laser beam is transmitted toward the radial center of the wheel; and the laser When it is detected that the filament light is transmitted toward the radial center of the wheel, the step of photographing the irradiation part of the wheel irradiated with the laser filament light, and the irradiation part of the photographed wheel There is a step of image-processing an image, and a step of measuring a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel subjected to the image processing.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測方法の第2の特徴は、レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向で中心検出信号を送信するステップと、前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するステップと、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、を有することにある。 In order to achieve the above object, a second feature of the wheel shape measuring method according to the present invention is a step of transmitting a center detection signal in a predetermined elevation direction with respect to a tread surface of a wheel passing on a rail; Receiving the center detection signal that is specularly reflected by the tread surface and incident in the predetermined elevation angle direction, detecting that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel, and the center detection signal When it is detected that the light is transmitted toward the center of the diameter of the wheel , the laser beam is applied so that the surface created by the irradiation light is the same as the center detection signal with respect to the wheel in the predetermined elevation angle direction. And, when it is detected that the center detection signal has been transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a step of photographing the irradiated part of the wheel irradiated with the laser beam, And a step of image-processing the image of the irradiated part of the wheel, and a step of measuring a predetermined measurement item relating to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel subjected to the image processing. .
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測プログラムの第1の特徴は、コンピュータに、レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向にレーザ線条光を送信するステップと、前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、を実行させることにある。 In order to achieve the above object, a first feature of the wheel shape measurement program according to the present invention is a step of transmitting laser beam light to a computer in a predetermined elevation direction with respect to a tread surface of a wheel passing on a rail. And receiving the laser beam that is specularly reflected by the tread of the wheel and incident in the predetermined elevation angle direction, and detecting that the laser beam is transmitted toward the radial center of the wheel; , When it is detected that the laser beam is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a step of shooting an irradiation site of the wheel irradiated with the laser beam, Performing image processing of an image of the irradiated region, and measuring predetermined measurement items related to the shape of the wheel based on the image of the image of the irradiated region of the wheel. Located in.
また、前記目的を達成するため、本発明に係る車輪形状計測プログラムの第2の特徴は、コンピュータに、レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向で中心検出信号を送信するステップと、前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するステップと、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、を実行させることにある。 In order to achieve the above object, a second feature of the wheel shape measurement program according to the present invention is a step of transmitting a center detection signal in a predetermined elevation direction to a tread surface of a wheel passing on a rail to a computer. Receiving the center detection signal that is specularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation angle direction, and detecting that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel; and When it is detected that the detection signal is transmitted toward the center of the diameter of the wheel , the laser is generated so that the surface created by the irradiation light is the same surface as the center detection signal with respect to the wheel in the predetermined elevation angle direction. A step of transmitting striated light, and when it is detected that the center detection signal is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, an irradiation site of the wheel irradiated with the laser striated light is determined. A step of shadowing, a step of image-processing a captured image of the irradiated part of the wheel, a step of measuring a predetermined measurement item relating to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel that has been image-processed, , Is to execute.
本発明の車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、および車輪形状計測プログラムによれば、車輪の径中心を検出して、車輪の径中心に向けてレーザ線条光を照射し、レーザ線条光の照射部位を撮影し、その撮影画像に基づいて車輪に関する所定の計測項目を計測するため、撮影誤差が小さくなり、計測精度が向上する。 According to the wheel shape measuring device, the wheel shape measuring method, and the wheel shape measuring program of the present invention, the diameter center of the wheel is detected, the laser line light is irradiated toward the wheel diameter center, and the laser line light is irradiated. Is taken, and a predetermined measurement item relating to the wheel is measured based on the photographed image, so that the photographing error is reduced and the measurement accuracy is improved.
以下、本発明に係る車輪形状計測装置の実施形態1〜5について説明する。 Embodiments 1 to 5 of the wheel shape measuring apparatus according to the present invention will be described below.
<実施形態1>
図1は、本発明に係る実施形態1の車輪形状計測装置1の構成例を示すブロック図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
図1において、この実施形態1の車輪形状計測装置1は、列車の右左の車輪10a,10b毎に、それぞれ、外側通過センサ11a,11b、内側通過センサ12a,12b、踏面外側レーザ光照射部13a,13b、レーザ光受信部14a,14b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、踏面内側カメラ17a,17bを有すると共に、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等を有する。
In FIG. 1, the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment has an
外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bは、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bの両側に設けられ、車輪10a,10bの通過を検出する。
The
踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、本発明のレーザ光送信部および踏面外側レーザ光送信部として機能するもので、後述するように、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの外側から、車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110b(図2参照)と、フランジ部120a,120b(図2参照)とに向かい、所定の仰角η方向で、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。ここで、実施形態1の踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、後述する実施形態4とは異なり、照射するレーザ線条光を、光切断法による形状計測のためのレーザ線条光として使用するだけでなく、車輪10a,10bの踏面110a,110b等に対し所定の仰角η方向で車輪の径中心を検出するための中心検出信号として送信する。なお、照射するレーザ線条光を中心検出信号として送信する本発明のレーザ光送信部としての機能を、踏面外側レーザ光照射部13a,13bではなく、踏面内側レーザ光照射部16a,16bに持たせるようにしても良い。
The tread surface outside laser
レーザ光受信部14a,14bは、本発明の中心検出信号受信部として機能するもので、それぞれ、踏面外側レーザ光照射部13a,13bが送信し車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110bにより反射(正反射)され、前記所定の仰角η方向から入射するレーザ線条光を受信する。
The laser
踏面外側カメラ15a,15bは、CCDやC−MOS等の電子カメラであり、それぞれ、所定の仰角η方向で列車の車輪10a,10bそれぞれの外側から車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等を含む踏面外側画像を、車輪10a,10bの外側から撮影する。
The tread
踏面内側レーザ光照射部16a,16bは、本発明の踏面内側レーザ光送信部として機能するもので、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの内側から、踏面110a,110bに向け、所定の仰角η方向に、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。
The tread surface inner laser
踏面内側カメラ17a,17bは、CCDやC−MOS等の電子カメラであり、それぞれ、所定の仰角η方向で列車の車輪10a,10bそれぞれの内側のフランジ部120a,120bや基準溝130a,130b等を含む踏面内側画像を、車輪10a,10bの内側から撮影する。
The tread
画像処理部18は、踏面外側カメラ15a,15bが撮影した踏面外側画像と、踏面内側カメラ17a,17bが撮影した踏面内側画像とを画像処理および画像合成して、踏面110a,110b、フランジ部120a,120b、基準溝130a,130b等を含む合成画像を生成する。
The
車輪形状計測部19は、画像処理部18が画像処理および合成して得た合成画像に基づいて、車輪10a,10bの形状に関する、後述する所定の計測項目を計測する。
The wheel
外部I/F部20は、車輪形状計測部19が計測した車輪10a,10bの形状に関する、後述する所定の計測項目を、外部の監視装置等や、表示装置、印刷装置、データベース等の外部装置に出力し通信する。
The external I /
図2は、車輪形状計測部19が計測する列車の右車輪10aの踏面を含む下側部分を、列車正面(列車前方)から見た場合の正面図であり(左車輪10bについても、右車輪10aと同様であるが、図示は省略する。)、図3は、車輪形状計測部19が計測する計測項目とその判定基準の一例を示している。
FIG. 2 is a front view of the lower portion including the tread of the
まず、図2に示すように、右車輪10aでは、レールに接触する面を踏面110a、レールから外れないように踏面110aより高くなっている部分をフランジ部120a、車輪10a,10bの内側面に形成された溝を基準溝130aという。
First, as shown in FIG. 2, in the
そして、図3に示すように、車輪形状計測装置1の車輪形状計測部19による計測項目には、例えば、車輪径(大車輪径)Dと、車輪径(小車輪径)Dと、バックゲージBGと、フランジ厚さFと、フランジ部高さHと、フランジ部角度θと、フランジ部先端寸法(直接摩耗限度)S等があり、それぞれ判定基準が予め決められている。
As shown in FIG. 3, the measurement items by the wheel
例えば、車輪径(大車輪径)Dの判断基準は、865mm〜780mm、車輪径(小車輪径)Dの判断基準は、765mm〜680mm、フランジ厚さFの判定基準は22.5mm〜28.5mm、フランジ部高さHの判定基準は25.0mm〜35.0mm、フランジ部角度θの判定基準は27.0度以上、フランジ部先端寸法(直接摩耗限度)Sの判定基準は7.0mm以下等と決められている。 For example , the judgment standard of the wheel diameter (large wheel diameter) D is 865 mm to 780 mm, the judgment standard of the wheel diameter (small wheel diameter) D is 765 mm to 680 mm, and the judgment standard of the flange thickness F is 22.5 mm to 28.28. 5mm, flange height H is 25.0mm to 35.0mm, flange angle θ is 27.0 ° or more, flange tip dimension (direct wear limit) S is 7.0mm The following are determined.
図4は、右車輪10aを上方から見た場合における実施形態1の車輪形状計測装置1のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of cameras and sensors of the wheel shape measuring device 1 according to the first embodiment when the
なお、図4は、列車の右車輪10aを上方から見た場合の正面図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。
FIG. 4 is a front view when the
図4において、矢印31は、列車の右車輪10aの進行方向を示している。
In FIG. 4, an
列車の右車輪10aの両側には、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aとが、対向するように設けられている。
On both sides of the
そして、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aの進行方向側には、踏面外側カメラ15a,踏面内側カメラ17a,踏面外側レーザ光照射部13a,レーザ光受信部14a,踏面内側レーザ光照射部16aが、図4に示すような位置および水平角度で設けられている。
Then, the
図5は、右車輪10aをその内側下方から見た場合における実施形態1の車輪形状計測装置1のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of cameras and sensors of the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment when the
ここで、図5では、説明の便宜上、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aとは、省略しているが、本来は、存在している。
Here, in FIG. 5, for convenience of explanation, the
図5に示すように、実施形態1の車輪形状計測装置1の踏面外側レーザ光照射部13a、レーザ光受信部14a、踏面外側カメラ15a、踏面内側レーザ光照射部16a、踏面内側カメラ17aは、全て、右車輪10aの径中心140aに向け、所定の仰角ηの方向で取り付けられている。
As shown in FIG. 5, the tread outer side laser
その際、レール上を列車が走行して来て、踏面外側レーザ光照射部13aから所定の仰角ηで照射されたレーザ線条光が、車輪10aの径中心に向いたときに、車輪の踏面110a等にて反射されたレーザ線条光が、レーザ光受信部14aに所定の仰角ηで入射するように,レーザ光受信部14aの角度および位置を設定して設置する。
At that time, when the train travels on the rail and the laser line light irradiated from the tread outer side laser
図6は、径の異なる2種類の車輪(大径、小径)と、仰角ηとの関係を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between two types of wheels (large diameter and small diameter) having different diameters and the elevation angle η.
図6において、レーザ光照射部またはカメラの位置を(x,z)とおき、車輪(小径)の径中心座標を、(φ/(2tanη),φ/2)とおくと、
x(=L=(φ/(2tanη))―φcosη/2)
z(=Ltanη=(φ/2)―φsinη/2)
となる。
In FIG. 6, when the position of the laser beam irradiation part or the camera is set as (x, z) and the diameter center coordinate of the wheel (small diameter) is set as (φ / (2 tan η), φ / 2),
x (= L = (φ / (2 tan η)) − φ cos η / 2)
z (= Ltan η = (φ / 2) −φsin η / 2)
It becomes.
仰角ηが小さい程、2種類の車輪(大径、小径)のレーザ位置が離れることがわかる。 It can be seen that the smaller the elevation angle η, the farther apart the laser positions of the two types of wheels (large diameter, small diameter).
ここで、車輪(大径)の直径を862mm、車輪(小径)の直径を762mm、仰角ηを30度とした場合、2種類の車輪(大径、小径)は、それぞれ、x軸方向に43.3mm、25mmずれることになる。また、車輪(大径)の直径を862mm、車輪(小径)の直径を762mm、仰角ηを60度とした場合、2種類の車輪(大径、小径)は、それぞれ、x軸方向に3.9mm、6.7mmずれることになる。 Here, when the diameter of the wheel (large diameter) is 862 mm, the diameter of the wheel (small diameter) is 762 mm, and the elevation angle η is 30 degrees, each of the two types of wheels (large diameter, small diameter) is 43 in the x-axis direction. .3mm and 25mm will deviate. When the wheel (large diameter) has a diameter of 862 mm, the wheel (small diameter) has a diameter of 762 mm, and the elevation angle η is 60 degrees, each of the two types of wheels (large diameter, small diameter) is 3. 9mm and 6.7mm will shift.
このように、仰角ηが60度では、仰角ηが30度の場合と比べ、被写体深度が浅く、ボケが少ない。ボケが少ないほど画像処理における精度が向上するが、仰角ηをさらに増やしていくとレールが邪魔になり、車輪の踏面が見えにくくなる。 Thus, when the elevation angle η is 60 degrees, the subject depth is shallower and the blur is less than when the elevation angle η is 30 degrees . The smaller the blur, the higher the accuracy in image processing. However, as the elevation angle η is further increased, the rail becomes an obstacle and the wheel tread becomes difficult to see.
次に、実施形態1の車輪形状計測装置1の動作について、フローチャートおよびタイミングチャートを参照して説明する。 Next, operation | movement of the wheel shape measuring apparatus 1 of Embodiment 1 is demonstrated with reference to a flowchart and a timing chart.
図7は、実施形態1の車輪形状計測装置1の動作例を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment.
図8(a)〜(d)は、それぞれ、実施形態1の車輪形状計測装置1における各センサやカメラの動作タイミングを示すタイミングチャートである。 FIGS. 8A to 8D are timing charts showing the operation timing of each sensor and camera in the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment.
まず、図8(a)に示すように、車輪10a,10bがそれぞれ外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bの間に入ると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオンし、車輪10a,10bが外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bの間を過ぎると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオフする(S10)。
First, as shown in FIG. 8A, when the
なお、図8(a)では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bのオン・オフ周期を、Twとしている。
In FIG. 8A, the on / off cycle of the
そして、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bのオンの間、車輪検出信号を、踏面外側レーザ光照射部13a,13bに出力する。
Then, while the
外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンになると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、図8(b)に示すように、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bのオンの間、レーザ線条光を、各レーザ線条光が作成する面が同一面になるように、車輪10a,10bの踏面110a,110bに対し、所定の仰角ηで照射する(S20)。
When the
レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光を受信すると(S30)、中心検出信号受信部として機能して、そのレーザ光の受信レベルが、図9に示すように、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、図8(c)に示すように、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上あるか否か、すなわちピーク点を過ぎるか否かを判断する(S40)。
The
そして、レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光が、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上になると(S40“YES”)、レーザ光の受信レベルがピーク点を過ぎ、中心検出信号としても機能させているレーザ光の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力する(S50)。
The
つまり、図5等に示すように、中心検出信号送信部としての踏面外側レーザ光照射部13a,13b、および中心検出信号受信部としてのレーザ光受信部14a,14bの双方は、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向けて仰角ηにて設置されているので、レーザ光受信部14a,14bにレベルRsを超える反射光が所定のスレショルド時間Tr以上受信されたということは、踏面外側レーザ光照射部13a,13b等の仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置して、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射され、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光が車輪10a,10bの径中心140a,140bに中心に向けて照射されたということになる。
That is, as shown in FIG. 5 and the like, both of the tread surface outer side laser
すると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ線条光だけでなく、踏面内側レーザ光照射部16a,16bからのレーザ線条光も、各レーザ線条光が作成する面と同一面になるように、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向けて照射され、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等にて反射される。
Then, not only the laser beam from the laser
そして、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、その動作開始信号の入力によりシャッタを下ろし、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向かって所定の仰角ηにて、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等およびそれらに映るレーザ線条光を所定の露光時間Tsだけ撮影する(S60)。
Then, the tread
つまり、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、レーザ光受信部14a,14bからの動作開始信号に基づき、図8(d)に示すように、所定の時間Tsだけ露光し,レーザ線条光が照射されている、それぞれの撮影部位を撮影する。
That is, the tread
そして、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、所定の露光(撮影)時間Tsの間、連続撮影した画像を、画像処理部18へ出力する。
Then, the tread
なお、踏面外側カメラ15a,15bが撮影する画像は、後述する図12に示すように、少なくとも車輪10a,10bの踏面110a,110b、フランジ部120a,120b等を含む踏面外側画像であるのに対し、踏面内側カメラ17a,17bが撮影する画像は、少なくとも車輪10a,10bの基準溝130a,130bやフランジ部120a,120bの内側面側等を含む踏面内側画像である。ただし、これは、あくまで一例であり、踏面外側カメラ15a,15bだけでも、踏面内側カメラ17a,17bだけでも良いし、これらのカメラが撮影する撮影部位も任意である。
Note that images taken by the tread
すると、画像処理部18では、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bからの所定の露光(撮影)時間Tsの間、連続撮影された踏面外側カメラ15a,15bからの踏面外側画像と、踏面内側カメラ17a,17bからの踏面内側画像とを入力すると、入力した踏面外側画像と踏面内側画像とについて所定の画像処理、例えば、レーザ線条光の照射部位のみ画像をトリミング処理等し、その後合成して、少なくとも車輪10a,10bの踏面110a,110bからフランジ部120a,120b、基準溝130a,130b等が写った合成画像を生成する(S70)。
Then, in the
そして、車輪形状計測部19は、画像処理部18によって合成された合成画像を参照して、図10に示すように、車輪10a,10bの形状に関する所定の各計測項目(図3参照)について計測を行い(S80)、必要あれば、外部I/F部20を介して、車輪形状計測部19が計測した車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、外部の監視装置等や、表示装置、印刷装置、データベース等の外部装置に出力する。
Then, the wheel
図10は、車輪形状計測部19による合成画像に基づく計測処理の手順の一例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a procedure of measurement processing based on the composite image by the wheel
なお、図10は、例えば、右車輪10aの合成画像を示しており、左車輪10bの合成画像についても同様に所定の各計測項目について計測が行われる。所定の各計測項目については、図3に示す所定の各計測項目と同じである。
Note that FIG. 10 shows, for example, a composite image of the
図10において、右車輪10aのフランジ部120aの頂点をP1、頂点P1から基準溝130aまでの距離をCとする。また、基準溝130a側の内側面からB(62mm)だけ外側へ移動した、車輪プロフィール(形状)ラインの踏面110aとの交点をP3とする。そして、P3から車輪10a,10b内側に向け直線を引いたときの車輪プロフィール(形状)ラインとの交点をP2とする。
In FIG. 10, the vertex of the flange portion 120a of the
すると、P1とP2との高低差が、フランジ部高さH(図2、図3参照)となる。 Then, the height difference between P1 and P2 becomes the flange height H (see FIGS. 2 and 3).
また、P3(踏面)から13mm下げた点をP4とし、P4とP2との図上水平方向の差がフランジ厚さF(図2、図3参照)となる。 Further, a point 13 mm lower than P3 (tread surface) is set as P4, and the difference in the horizontal direction in the figure between P4 and P2 is the flange thickness F (see FIGS. 2 and 3).
また、P4における接線と、基準溝130aが形成された内側面との延長線との角度を、フランジ部角θ(図2、図3参照)として求める。 Further, the angle between the tangent line at P4 and the extension line between the inner surface on which the reference groove 130a is formed is obtained as the flange portion angle θ (see FIGS. 2 and 3).
ここで、フランジ部120aの曲面がP4を通る接線から離れる点を、P5とする。フランジ部120aの頂点P1と、P5との差が、フランジ部先端寸法(直立摩耗度限度)S(図2、図3参照)となる。 Here, a point where the curved surface of the flange portion 120a is separated from a tangent line passing through P4 is defined as P5. The difference between the apexes P1 and P5 of the flange portion 120a is the flange portion tip dimension (upright wear degree limit) S (see FIGS. 2 and 3).
また、車輪形状計測部19は、車輪10aの径中心140aから基準溝130aまでの距離である基準溝径と、(C−H)とを加算して車輪径D(図2、図3参照)を求めたり、さらに、車輪10aの内側面のプロフィールより、バックゲージ(BG(図2、図3参照))等を求める。
The wheel
このように、本実施形態1の車輪形状計測装置1では、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bが車輪10a,10bの通過を検出した際にシャッタを下ろし撮影するのではなく、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bが車輪10a,10bの通過を検出した際に踏面外側レーザ光照射部13a,13bが所定時間オン動作し、レーザ光受信部14a,14bにレベルRsを超える反射光が入射したとき、すなわち踏面外側カメラ15a,15bのレーザ照射角度である仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置し、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射されときにシャッタを下ろし、撮影する。
As described above, in the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment, the tread
これにより、本実施形態1の車輪形状計測装置1によれば、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、車輪10a,10bの径中心に向って、踏面110a,110bを撮影することができ、光切断法における形状計測誤差の原因も生じなくなり、車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、車輪10a,10bに非接触で正確に計測することができる。
Thereby, according to the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment, the tread
なお、本実施形態1では、図1に示すように、光切断法によるレーザ線条光(スリットレーザ光)を照射するレーザ光照射部として、踏面外側レーザ光照射部13a,13bと、踏面内側レーザ光照射部16a,16bとを設け、また、レーザ線条光(スリットレーザ光)が照射された部位を撮影するカメラとして、踏面外側カメラ15a,15bと、踏面内側カメラ17a,17bとを設けて説明したが、車輪10a,10bの踏面の外側だけ、あるいは踏面の内側のみ撮影するのであれば、それに応じて、踏面外側レーザ光照射部13a,13bと踏面内側レーザ光照射部16a,16bのいずれか一方と、踏面外側カメラ15a,15bと、踏面内側カメラ17a,17bとのいずれか一方を設けるようにしても勿論よい。なお、この場合、すなわち車輪10a,10bの踏面の外側だけ、あるいは踏面の内側のみ撮影する場合には、画像処理部18では、踏面外側画像と、踏面内側画像の合成は不要になる。このことは、後述する実施形態2〜4でも同様である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, as laser beam irradiation units that irradiate laser beam light (slit laser beam) by a light cutting method, tread outer laser
《実施形態2》
上記実施形態1では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bから車輪10a,10bの通過検出信号が1回だけオンする1フレームTw内に、1回だけ踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bが、それぞれ、踏面外側レーザ光照射部13a,13bおよび踏面内側レーザ光照射部16a,16bから照射されたレーザ線条光の照射部位を撮影するものとして説明したが、実施形態2では、1フレームTw内に、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bが、複数回撮影するようにしたものである。従って、実施形態2の構成自体は、実施形態1のものと同じなので、実施形態1の構成を参照して、特徴ある動作のみ説明する。
<<
In the first embodiment, the tread
図11(a)〜(e)は、それぞれ、実施形態2の車輪形状計測装置2における各センサやカメラの他の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
FIGS. 11A to 11E are timing charts showing other operation timings of the sensors and the cameras in the wheel
実施形態1の車輪形状計測装置1では、図8(b)に示すように、踏面外側レーザ光照射部13a,13bおよび踏面内側レーザ光照射部16a,16bは、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bから車輪10a,10bの通過検出信号がオンのとき、継続してレーザ線条光を出力すると、図8(d)に示すように、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bが所定の露光(撮影)時間Tsの間撮影するように説明したが、実施形態2の車輪形状計測装置2では、例えば、図11(b1)に示すように、踏面外側レーザ光照射部13a,13bおよび踏面内側レーザ光照射部16a,16bのレーザ線条光の点滅周期を、図11(e)に示すような踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bの電子シャッタのオン・オフ周期2τに同期して点滅させる。
In the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 8 (b), the tread outer laser
このようにすれば、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bが車輪10a,10bの通過を検出した際のオン・オフ周期である1フレームTw内に、図11(e)に示すように、複数回(図11では、同図(d)に示すように、露光(撮影)時間Tsの制限を受けるので、例えば、3回としている)、レーザ線条光が照射された車輪10a,10bを撮影することができ、1フレームTw内に、車輪10a,10bの踏面外側画像と、踏面内側画像とを複数回撮影することができる。
If it does in this way, it will show in FIG.11 (e) in 1 frame Tw which is an on-off period when the
これにより、実施形態2の車輪形状計測装置2によれば、複数回撮影した車輪10a,10bの踏面外側画像と、踏面内側画像とのうち、最適な踏面外側画像と、踏面内側画像とを選択して合成し、計測することが可能になる。なお、レーザシャッタと電子シャッタを同期させない(非同期)場合には、図8(b)と同様、図11(b2)に示すタイミング波形となる。
Thereby, according to the wheel
図12は、実施形態2の車輪形状計測装置2の画像処理部18による画像合成の一例を示す説明図である。なお、図12では、右車輪10aについての画像合成の一例を示しており、左車輪10bについても同様であるので、省略する。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of image synthesis performed by the
図12において、本実施形態2の画像処理部18では、踏面外側カメラ15aおよび踏面内側カメラ17aが、図11(e)に示すように、例えば、3回連続撮影した踏面外側画像15a1〜15a3(図12(a))と、踏面内側画像17a1〜17a3(図12(b)とを入力し、例えば、踏面内側画像17a1〜17a3に写っている基準溝130aの大きさ等に基づいて、基準溝130aが最大の最適な撮影タイミングとなる1の踏面内側画像と踏面外側画像とを選択する。
12, in the
これは、踏面内側画像に写っている基準溝130aの大きさが大きい画像ほど、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bが車輪10a,10bの径中心140a,140bに近いからである。
This is because the tread
そして、図12(c)に示すように、2回目に撮影した踏面内側画像17a2の場合に、基準溝130aの大きさが最大となっているので、画像処理部18は、この2回目の踏面外側画像15a2と、踏面内側画像17a2とを選択し合成して、合成画像181としている。
Then, as shown in FIG. 12 (c), in the case of the tread inner image 17a2 photographed for the second time, the size of the reference groove 130a is the maximum. The outer image 15a2 and the tread inner image 17a2 are selected and combined to form a combined
なお、画像処理部18は、踏面外側画像15a1〜15a3と、踏面内側画像17a1〜17a3とのうちから最適な撮影タイミングの踏面内側画像と、踏面外側画像とを選択するようにしても勿論良いが、これに限らず、それらを加算等して最適な踏面内側画像と、踏面外側画像とを生成するようにしても勿論よい。
Of course, the
従って、本実施形態2の車輪形状計測装置2によれば、実施形態1の車輪形状計測装置1と同様に、踏面外側カメラ15a,15bの仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置して、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射されときにシャッタを下ろし、撮影するようにしたので、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、車輪10a,10bの径中心に向って、踏面110a,110bを撮影することができ、車輪10a,10bの径中心を外して撮影することによる、レーザが踏面に当たる画像は中心を外した分だけ歪が生じることがなくなり、光切断法における形状計測誤差の原因も生じなくなり、車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で正確に計測することができる。
Therefore, according to the wheel
特に、本実施形態2の車輪形状計測装置2では、図11(b),(e)に示すように、踏面外側レーザ光照射部13a,13bおよび踏面内側レーザ光照射部16a,16bのレーザ線条光の点滅周期を、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bの電子シャッタのオン・オフ周期2τに同期して点滅させ、1フレームTw内に、車輪10a,10bの踏面外側画像と踏面内側画像とを複数回撮影し、複数回撮影した画像のうち最適な踏面外側画像と、踏面内側画像とを選択して合成し、計測するようにしたので、実施形態1の車輪形状計測装置1より、高精度な計測を実行することが可能となる。
In particular, in the wheel
なお、本実施形態2の車輪形状計測装置2では、実施形態1の車輪形状計測装置1に適用して説明したが、後述する実施形態3,4に適用しても勿論よい。
In addition, although the wheel
《実施形態3》
次に、本発明に係る実施形態3の車輪形状計測装置3について説明する。
<< Embodiment 3 >>
Next, the wheel shape measuring apparatus 3 of Embodiment 3 which concerns on this invention is demonstrated.
実施形態3の車輪形状計測装置3は、図1に示す実施形態1の車輪形状計測装置1に対し、車輪のアタック角および車輪の横ズレを検出して、車輪の踏面、フランジ部および基準溝を少なくとも含む車輪の合成画像を修正するようにしたものである。 The wheel shape measuring device 3 of Embodiment 3 detects the attack angle of the wheel and the lateral displacement of the wheel with respect to the wheel shape measuring device 1 of Embodiment 1 shown in FIG. The composite image of the wheel including at least the wheel is corrected.
図13は、本発明に係る実施形態3の車輪形状計測装置3の構成例を示すブロック図である。なお、左車輪10b側のセンサやカメラの構成は、右車輪10a側のものと同様である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of the wheel shape measuring device 3 according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the sensor and camera on the
図13において、実施形態3の車輪形状計測装置3は、図1に示す実施形態1の車輪形状計測装置1の構成要素に対し、さらに、内側面レーザ光照射部31a,31bと、内側面カメラ32a,32bとを追加して設けると共に、画像処理部28に合成画像の修正機能を追加したものである。
In FIG. 13, the wheel shape measuring device 3 of the third embodiment further includes inner surface laser
内側面レーザ光照射部31a,31bは、それぞれ、車輪10a,10bの内側面に複数のレーザ線条光を照射する。
The inner surface laser
内側面カメラ32a,32bは、内側面レーザ光照射部31a,31bにより車輪10a,10bの内側面に照射された複数のレーザ線条光を撮影して、撮影画像を画像処理部28に出力する。
The
実施形態3の画像処理部28は、実施形態1の画像処理部18と同様にして車輪10a,10bの踏面110a,110bと、フランジ部120a,120bおよび基準溝130a,130bとを少なくとも含む車輪10a,10bの合成画像181を生成すると共に、内側面カメラ32a,32bが撮影した複数のレーザ線条光の撮影画像に基づいて、車輪10a,10bのアタック角および車輪10a,10bの横ズレの双方を検出して、検出した車輪10a,10bのアタック角および車輪10a,10bの横ズレの双方に基づいて、生成した車輪10a,10bの合成画像181を修正する。
The
図14は、列車の右車輪10aを上方から見た場合における実施形態3の車輪形状計測装置3カメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of the wheel shape measuring device 3 camera and sensors of the third embodiment when the
また、図15は、右車輪10aをその内側下方から見た場合における実施形態3の車輪形状計測装置3のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。また、図14では、図13にて示している外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aとは、省略している。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the cameras and sensors of the wheel shape measuring device 3 according to the third embodiment when the
図14において、矢印31は、列車の右車輪10aの進行方向を示している。
In FIG. 14, an
列車の右車輪10aの両側には、図4に示す実施形態1と同様の位置および水平角度で、外側通過センサ11a,内側通過センサ12a,踏面外側カメラ15a,踏面内側カメラ17a,踏面外側レーザ光照射部13a,レーザ光受信部14a,および踏面内側レーザ光照射部16aが設けられている。
On both sides of the train of the
そして、本実施形態3では、さらに、内側面レーザ光照射部31a,31bと、内側面カメラ32a.32bとが、図14および図15に示すように、車輪10a,10bの内側面に向けて設けられている。
In the third embodiment, the inner surface laser
特に、内側面カメラ32a.32bは、図14に示すように、車輪10a,10bの進行方向である矢印31の方向、すなわちレールに対し垂直方向に向けて設けられ、内側面レーザ光照射部31a,31bによって車輪10a,10bの内側面に照射されたレーザ線条光を撮影するように設けられている。
In particular, the inside camera 32a. 14, 32b is provided in the direction of the
次に実施形態3の車輪形状計測装置3の動作を説明する。なお、ここでは、実施形態3特有の内側面レーザ光照射部31a,31bおよび内側面カメラ32a.32bの動作についてのみ説明する。
Next, operation | movement of the wheel shape measuring apparatus 3 of Embodiment 3 is demonstrated. Here, the inner surface laser
内側面レーザ光照射部31a,31bは、レーザ光受信部14aからの動作開始信号に基づき、車輪10a,10bの下部に対し、図14に示すように、地面に対し平行に3本のレーザ線条光、すなわちレーザ線条光31ax、レーザ線条光31ay、レーザ線条光31azを照射する。
Based on the operation start signal from the laser
そして、内側面カメラ32a.32bは、中央の1本のレーザ線条光31ayが車輪10a,10bの径中心を通過するとき、車輪10a,10bに照射されているレーザ線条光31ax、レーザ線条光31ay、レーザ線条光31azの照射部位を撮影し、画像処理部14がその撮影画像を画像処理して解析する。
And the
図16(a)〜(c)は、それぞれ、車輪10a,10bが正常走行している場合と、アタック角がα度の場合と、横ズレしている場合を示している。
FIGS. 16A to 16C show a case where the
つまり、図16(a)に示すように、車輪10a,10bがレール21a,21bに対し平行で、かつ、横ズレも発生していないときは、アタック角αが0度であり、横ズレ量も0であるので、内側面カメラ32a.32bには、レーザ線条光31ax、レーザ線条光31azは、レーザ線条光31ayに対しある一定間隔で左右対称に写る。この場合、実施形態3の画像処理部28は、車輪10a,10bの合成画像181を生成しても、修正はしない。
That is, as shown in FIG. 16A, when the
図16(b)は、車輪10a,10bがレール21a,21bに対し平行でない場合、すなわちレール21a,21bに対し車輪10a,10bが傾き、アタック角αを生じている場合を示している。この場合は、レーザ線条光31ax、レーザ線条光31azは、レーザ線条光31ayに対して、その分、間隔が歪んで写る。
FIG. 16B shows a case where the
アタック角αと、レーザ線条光31ax〜31ayの歪みとは相関関係があり、アタック角αが大きければレーザ線条光31ax〜31ayの歪みも大きくなるので、本実施形態3の画像処理部28は、内側面カメラ32a,32bが撮影した複数のレーザ線条光31ax〜31ayの撮影画像に基づいて、車輪10a,10bのアタック角αを検出する。そして、アタック角αだけ歪んだ合成画像181をキャリブレーションしてアタック角αが0の状態で形状を求める。
There is a correlation between the attack angle α and the distortion of the laser beam 31ax to 31ay, and the larger the attack angle α, the greater the distortion of the laser beam 31ax to 31ay. Therefore, the
図16(c)は、レール21a,21bに対して車輪10a,10bが横方向に平行にJだけ横ズレしている場合を示している。この場合、車輪10a,10bにおいて、どちらか一方の車輪にてレーザ線条光31ax〜31ayが大きく写り、他方の車輪にてレーザ線条光31ax〜31ayが小さく写ることになる。例えば、図16(c)に示すように、右側の車輪10aの方向に横ズレがある場合、右側の車輪10aの内側面に写るレーザ線条光31ax〜31ayは大きく写る一方、左側の車輪10bの内側面に写るレーザ線条光31ax〜31ayは小さく写ることになる。
FIG. 16C shows a case where the
そのため、本実施形態3の画像処理部28では、内側面カメラ32a,32bが撮影した複数のレーザ線条光31ax〜31ayの撮影画像に基づいて、車輪10a,10bの横ズレ量Jを求める。そして、車輪10a,10bの横ズレ量Jだけ歪んだ画像181をキャリブレーションして横ズレ量Jが0の状態で形状を求める。
Therefore, in the
なお、説明の便宜上図示しなかったが、場合によっては、アタック角αが生じると同時に、横ズレ量Jが生じる場合もある。つまり、図16(b)と図16(c)の場合が同時に発生する場合である。 Although not shown for convenience of explanation, in some cases, an attack angle α is generated and at the same time a lateral displacement amount J is generated. That is, the case of FIG. 16B and FIG. 16C occurs simultaneously.
この場合には、本実施形態3の画像処理部28では、内側面カメラ32a,32bが撮影した複数のレーザ線条光31ax〜31ayの撮影画像に基づいて、車輪10a,10bのアタック角αおよび横ズレ量Jを求め、検出した車輪10a,10bのアタック角αおよび横ズレ量Jに基づいて、生成した車輪10a,10bの合成画像181のアタック角αおよび横ズレ量Jが0になるように修正する。
In this case, in the
従って、本実施形態3の車輪形状計測装置3によれば、実施形態1の車輪形状計測装置1,2等と同様に、踏面外側カメラ15a,15bの仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置して、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射されときにシャッタを下ろし、撮影するようにしたので、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、車輪10a,10bの径中心に向って、踏面110a,110bを撮影することができ、車輪10a,10bの径中心を外して撮影することによる、レーザが踏面に当たる画像は中心を外した分だけ歪が生じることがなくなり、光切断法における形状計測誤差の原因も生じなくななり、車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で正確に計測することができる。
Therefore, according to the wheel shape measuring device 3 of the third embodiment, like the wheel
また、特に、本実施形態3の車輪形状計測装置3では、実施形態1の車輪形状計測装置1の構成要素に対し、さらに、内側面レーザ光照射部31a,31bと、内側面カメラ32a.32bとを設け、車輪10a,10bのアタック角αおよび横ズレ量Jを求め、検出した車輪10a,10bのアタック角αおよび横ズレ量Jに基づいて、生成した車輪10a,10bの合成画像181のアタック角αおよび横ズレ量Jが0になるようキャリブレーションするので、アタック角αおよび横ズレ量Jによる車輪10a,10bのブレの影響も排除することができ、より正確に踏面の形状を計測することができる。
In particular, in the wheel shape measuring device 3 of the third embodiment, the inner surface laser
《実施形態4》
次に、本発明に係る実施形態4の車輪形状計測装置4について説明する。
<< Embodiment 4 >>
Next, the wheel shape measuring apparatus 4 of Embodiment 4 which concerns on this invention is demonstrated.
実施形態1〜3の車輪形状計測装置1〜3では、図1や図13に示すように、踏面外側レーザ光照射部13a,13bに、本発明の中心検出信号送信部としての機能を併設したが、図17に示すように、独立して、中心検出信号送信部41a,41bを設け、レーザ光受信部14a,14bの代わりに中心検出信号受信部42a,42bを設けるようにしても勿論よい。したがって、実施形態4の踏面外側レーザ光照射部43a,43bは、中心検出信号の送信機能を有してなく、光切断法による形状計測のためのレーザ光としてのみレーザ線条光を送信する。
In the wheel shape measuring apparatuses 1 to 3 according to the first to third embodiments, as shown in FIGS. 1 and 13, the tread outer side laser
図17は、本発明に係る実施形態4の車輪形状計測装置4の構成例を示すブロック図である。なお、図17は、図13と同様、左車輪10b側のセンサやカメラの構成は、右車輪10a側のものと同様であり、その説明は省略する。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of the wheel shape measuring device 4 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 17, as in FIG. 13, the configuration of the sensor and camera on the
この実施形態4の車輪形状計測装置4は、図17に示すように、列車の右左の車輪10a,10b毎に、それぞれ、外側通過センサ11a,11b、内側通過センサ12a,12b、踏面外側レーザ光照射部43a,43b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、踏面内側カメラ17a,17b、中心検出信号送信部41a,41b、中心検出信号受信部42a,42bを有すると共に、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等を有する。
As shown in FIG. 17, the wheel shape measuring apparatus 4 of the fourth embodiment has an
中心検出信号送信部41a,41bは、実施形態1〜3の踏面外側レーザ光照射部13a,13bと同様に、中心検出信号としてレーザ光を送信しても良いし、あるいは車輪10a,10bの径中心を検出できれば良いので、中心検出信号としてミリ波等を送信するようにしても良い。
The center
中心検出信号受信部42a,42bは、中心検出信号送信部41a,41bが中心検出信号としてレーザ光を送信する場合には、車輪10a,10bにより反射されるそのレーザ光を受信し、中心検出信号送信部41a,41bが中心検出信号としてミリ波等を送信する場合には、車輪10a,10bにより反射されるそのミリ波等を受信して、その受信レベルによりカメラ等を動作させることになる。なお、図1に示す実施形態1の車輪形状計測装置1の構成要素と同じ構成要素には、同一符号を付しているので、説明を省略する。
When the center
次に、実施形態4の車輪形状計測装置4の動作を説明する。 Next, operation | movement of the wheel shape measuring apparatus 4 of Embodiment 4 is demonstrated.
まず、実施形態4の車輪形状計測装置4では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンになると、実施形態4の中心検出信号送信部41a,41bは、実施形態1〜3の踏面外側レーザ光照射部13a,13bと同様に、レーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号を、各レーザ線条光が作成する面が同一面になるように、車輪10a,10bの踏面110a,110bに対し、所定の仰角ηで照射する。
First, in the wheel shape measuring apparatus 4 of the fourth embodiment, when the
実施形態4の中心検出信号受信部42a,42bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される中心検出信号送信部41a,41bからのレーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号を受信して、実施形態1〜3のレーザ光受信部14a,14bと同様に、そのレーザ線条光またはミリ波の受信レベルが、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上あるか否か、すなわちレーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側レーザ光照射部43a,43b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力する。
The center
すると、踏面外側レーザ光照射部43a,43bは、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの外側から、車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110bと、フランジ部120a,120bとに向かい、所定の仰角η方向で、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。
Then, the tread surface outer side laser
なお、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17b、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等は、実施形態1の車輪形状計測装置1のものと同様に動作する。
The tread
従って、実施形態4の車輪形状計測装置4によっても、上記実施形態1〜3の車輪形状計測装置1〜3と同様の効果が得られる。 Therefore, the wheel shape measuring device 4 of the fourth embodiment can achieve the same effects as the wheel shape measuring devices 1 to 3 of the first to third embodiments.
《実施形態5》
以上の実施形態1〜4では、レーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号の受信レベルが、所定のスレショルドレベルRs以上になってからスレショルドレベルRs以下になるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上であるとき(図9参照)、レーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側レーザ光照射部43a,43b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力するようにしている。
<< Embodiment 5 >>
In the first to fourth embodiments described above, the time from when the reception level of the center detection signal such as laser beam light or millimeter wave becomes equal to or higher than the predetermined threshold level Rs until it becomes equal to or lower than the threshold level Rs is the predetermined threshold time. When it is equal to or greater than Tr (see FIG. 9), it is determined that the
しかし、図18に示すように、車輪が検出された後、数msec単位で画像をメモリに複数枚保存しておき、図19に示すスレショルドレベルRsを越えてピークが検出された後、RsからRs/2だけ遡った画像を中心画像として取り出すようにしても良い。このように構成することによって、一層精度の良い画像(より中心に近い画像)を取ることが可能になる。 However, as shown in FIG. 18, after a wheel is detected, a plurality of images are stored in a memory in units of several milliseconds, and after a peak is detected exceeding the threshold level Rs shown in FIG. An image traced back by Rs / 2 may be extracted as a central image. By configuring in this way, it becomes possible to take a more accurate image (an image closer to the center).
以上、各実施形態1〜5の説明では、本発明に係る車輪形状計測装置1〜4をブロック図によりハードウエア的に構成して説明したが、本発明では、これに限らず、上述の実施形態の車輪形状計測装置の機能を、CPUと、プログラム等とにより、ソフトウエア的に実行するようにしても勿論よい。 As described above, in the description of each of the first to fifth embodiments, the wheel shape measuring devices 1 to 4 according to the present invention have been described in terms of hardware using a block diagram. Of course, the functions of the wheel shape measuring apparatus of the embodiment may be executed by software by a CPU and a program.
1〜4 車輪形状計測装置
10a,10b…車輪
11a,11b…外側通過センサ
12a,12b…内側通過センサ
13a,13b…踏面外側レーザ光照射部(中心検出信号送信部)
14a,14b…レーザ光受信部(中心検出信号受信部)
15a,15b…踏面外側カメラ(撮影部)
16a,16b…踏面内側レーザ光照射部
17a,17b…踏面内側カメラ(撮影部)
18…画像処理部
19…車輪形状計測部
20…外部I/F部
21a,21b…レール
28…画像処理部
31a,31b…内側面レーザ光照射部
32a,32b…内側面カメラ(撮影部)
41a,41b…中心検出信号送信部
42a,42b…中心検出信号受信部
43a,43b…踏面外側レーザ光照射部
1-4 Wheel
14a, 14b ... Laser beam receiver (center detection signal receiver)
15a, 15b ... tread outer camera (shooting unit)
16a, 16b ... Tread surface inside laser
18 ...
20 ... External I / F section
21a, 21b ... Rail
28 ...
41a, 41b ... center detection
Claims (9)
前記車輪の踏面により反射された前記レーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により正反射された前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、
前記車輪に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記レーザ光受信部によって前記レーザ線条光が前記レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理する画像処理部と、
前記画像処理部が処理した前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A laser beam transmitter that is installed in a predetermined elevation angle direction and transmits a laser beam in the predetermined elevation direction with respect to a tread surface of a wheel passing on a rail; and
The laser line light reflected by the tread of the wheel is installed at a position where the laser line light is incident in the predetermined elevation angle direction, receives the laser line light regularly reflected by the tread of the wheel, and receives the laser line light. A laser beam receiver that detects that the laser beam is transmitted from the laser beam transmitter toward the center of the diameter of the wheel;
When the predetermined elevation angle direction is installed with respect to the wheel, and the laser beam receiving unit detects that the laser beam is transmitted from the laser beam transmitting unit toward the radial center of the wheel, A camera that captures an irradiation part of the wheel irradiated with the laser beam;
An image processing unit that performs image processing on an image of an irradiation part of the wheel photographed by the camera;
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on an image of an irradiation part of the wheel processed by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により正反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、
前記所定の仰角方向を向け、且つ照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるように設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するレーザ光送信部と、
前記車輪に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理する画像処理部と、
前記画像処理部が処理した前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A center detection signal transmitter configured to transmit a center detection signal in the predetermined elevation angle direction with respect to a tread surface of a wheel that is installed in a predetermined elevation angle direction and passes on a rail;
The center detection signal reflected by the tread of the wheel is installed at a position where the center detection signal is incident in the predetermined elevation angle direction, the center detection signal regularly reflected by the tread of the wheel is received, and the center detection signal is the center A center detection signal receiving unit that detects that the detection signal is transmitted from the detection signal transmission unit toward the radial center of the wheel;
The center detection signal is received by the center detection signal receiving unit from the center detection signal transmitting unit, and the center detection signal receiving unit is installed so that the predetermined elevation angle direction is directed and the surface created by the irradiation light is the same surface as the center detection signal. When it is detected that the beam is transmitted toward the center of the diameter of the wheel , the laser beam is applied so that the surface created by the irradiation light is the same as the center detection signal with respect to the wheel in the predetermined elevation angle direction. A laser beam transmitter for transmitting;
When the predetermined elevation angle direction is installed with respect to the wheel, and when the center detection signal receiving unit detects that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the radial center of the wheel, A camera for photographing an irradiation part of the wheel irradiated with the laser beam;
An image processing unit that performs image processing on an image of an irradiation part of the wheel photographed by the camera;
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on an image of an irradiation part of the wheel processed by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
前記カメラの電子シャッタのオン・オフ周期は、前記レーザ光送信部からのレーザ線条光の点滅周期と同期しており、
前記カメラは、
1フレーム内に前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を複数回撮影し、
前記画像処理部は、
前記カメラが複数回撮影した前記車輪の照射部位の画像を画像処理して1の画像を出力する、
ことを特徴とする車輪形状計測装置。 In the wheel shape measuring device according to claim 1 or 2,
The on / off cycle of the electronic shutter of the camera is synchronized with the blinking cycle of the laser filament light from the laser beam transmitter,
The camera
Photographing the irradiation part of the wheel irradiated with the laser filament light in one frame a plurality of times,
The image processing unit
The image of the irradiation part of the wheel taken by the camera a plurality of times is image-processed and one image is output.
A wheel shape measuring device characterized by that.
前記レーザ光送信部は、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の踏面にレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部にレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、からなり、
前記カメラは、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向け設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、からなり、
前記画像処理部は、
前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成し、
前記車輪形状計測部は、
前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する、
ことを特徴とする車輪形状計測装置。 In the wheel shape measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The laser beam transmitter is
A tread surface outside laser light transmitting unit that is installed with the predetermined elevation angle direction directed from the outside of the wheel to the tread surface of the wheel, and that transmits a laser beam to the tread surface of the wheel;
A tread surface inside laser light transmitting section that is installed with the predetermined elevation angle direction directed from the inside of the wheel to the tread surface of the wheel, and transmits a laser beam to the reference groove and the flange portion of the wheel, and
The camera
A tread outer camera that is installed facing the predetermined elevation angle direction from the outside of the wheel to the tread of the wheel, and that captures a tread outer image including the tread of the wheel;
A tread surface inside camera that is installed with the predetermined elevation direction facing the tread surface of the wheel from the inside of the wheel, and that captures a tread inner image including a reference groove and a flange portion of the wheel,
The image processing unit
The wheel tread outside image photographed by the tread outer camera and the tread inner image photographed by the tread inner camera are input and image-processed, and at least the wheel tread, the flange portion, and the reference groove are provided. Generating a composite image of the wheel including,
The wheel shape measuring unit is
Measuring a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on the composite image of the wheel generated by the image processing unit;
A wheel shape measuring device characterized by that.
さらに、
前記車輪の内側面に複数のレーザ線条光を送信する内側面レーザ光送信部と、
前記内側面レーザにより前記車輪の内側面に送信された複数のレーザ線条光を撮影する内側面カメラと、を有し、
前記画像処理部は、
前記内側面カメラが撮影した複数のレーザ線条光の撮影画像に基づいて、前記車輪のアタック角または前記車輪の横ズレの少なくとも一方を検出し、検出した前記車輪のアタック角または前記車輪の横ズレの少なくとも一方に基づいて、生成した前記車輪の踏面と、フランジ部および基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を修正する、
ことを特徴とする車輪形状計測装置。 In the wheel shape measuring device according to any one of claims 1 to 4,
further,
An inner surface laser beam transmitter for transmitting a plurality of laser filaments to the inner surface of the wheel;
An inner surface camera that images a plurality of laser filaments transmitted to the inner surface of the wheel by the inner surface laser;
The image processing unit
At least one of the attack angle of the wheel or the lateral shift of the wheel is detected based on a plurality of captured images of the laser filaments captured by the inner surface camera, and the detected wheel attack angle or the lateral direction of the wheel is detected. Correcting a composite image of the wheel including at least the generated tread surface, a flange portion, and a reference groove based on at least one of the deviations;
A wheel shape measuring device characterized by that.
前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、
前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、
撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、
画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、
を有することを特徴とする車輪形状計測方法。 Transmitting laser beam light in a predetermined elevation direction with respect to the tread of the wheel passing on the rail;
Receiving the laser beam that is specularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation angle direction, and detecting that the laser beam is transmitted toward the radial center of the wheel; and
When it is detected that the laser beam is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a step of photographing an irradiation site of the wheel irradiated with the laser beam;
Image-processing the image of the imaged irradiated part of the wheel;
Measuring predetermined measurement items related to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel that has been image-processed;
The wheel shape measuring method characterized by having.
前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、
前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するステップと、
前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、
撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、
画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、
を有することを特徴とする車輪形状計測方法。 Transmitting a center detection signal in a predetermined elevation direction with respect to the tread of the wheel passing on the rail;
Receiving the center detection signal that is regularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation direction, and detecting that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel;
When it is detected that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel , the surface created by the irradiation light with respect to the wheel in the predetermined elevation angle direction is the same surface as the center detection signal. transmitting a laser filament light,
When it is detected that the center detection signal has been transmitted toward the center of the diameter of the wheel, imaging the irradiation site of the wheel irradiated with the laser filament light;
Image-processing the image of the imaged irradiated part of the wheel;
Measuring predetermined measurement items related to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel that has been image-processed;
The wheel shape measuring method characterized by having.
レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向にレーザ線条光を送信するステップと、
前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記レーザ線条光を受信し、前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、
前記レーザ線条光が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、
撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、
画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、
を実行させるための車輪形状計測プログラム。 On the computer,
Transmitting laser beam light in a predetermined elevation direction with respect to the tread of the wheel passing on the rail;
Receiving the laser beam that is specularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation angle direction, and detecting that the laser beam is transmitted toward the radial center of the wheel; and
When it is detected that the laser beam is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a step of photographing an irradiation site of the wheel irradiated with the laser beam;
Image-processing the image of the imaged irradiated part of the wheel;
Measuring predetermined measurement items related to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel that has been image-processed;
Wheel shape measurement program to execute.
レール上を通過する車輪の踏面に対し所定の仰角方向で中心検出信号を送信するステップと、
前記車輪の踏面により正反射され、前記所定の仰角方向で入射する前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するステップと、
前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記所定の仰角方向で前記車輪に対し、照射光が作成する面が前記中心検出信号と同一面となるようにレーザ線条光を送信するステップと、
前記中心検出信号が前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記レーザ線条光が照射された前記車輪の照射部位を撮影するステップと、
撮影された前記車輪の照射部位の画像を画像処理するステップと、
画像処理された前記車輪の照射部位の画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測するステップと、
を実行させるための車輪形状計測プログラム。 On the computer,
Transmitting a center detection signal in a predetermined elevation direction with respect to the tread of the wheel passing on the rail;
Receiving the center detection signal that is regularly reflected by the tread surface of the wheel and incident in the predetermined elevation direction, and detecting that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel;
When it is detected that the center detection signal is transmitted toward the radial center of the wheel , the surface created by the irradiation light with respect to the wheel in the predetermined elevation angle direction is the same surface as the center detection signal. transmitting a laser filament light,
When it is detected that the center detection signal has been transmitted toward the center of the diameter of the wheel, imaging the irradiation site of the wheel irradiated with the laser filament light;
Image-processing the image of the imaged irradiated part of the wheel;
Measuring predetermined measurement items related to the shape of the wheel based on the image of the irradiated part of the wheel that has been image-processed;
Wheel shape measurement program to execute.
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