JP6069639B2 - Wire measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道分野におけるトロリ線などの線条を管理する線条測定装置に関する。   The present invention relates to a wire measuring device for managing a wire such as a trolley wire in the railway field.

線条とは、電車の上方に架設された電車線のことであり、トロリ線、ちょう架線及びき電線などがある。線条の管理については、線条の高さ及び偏位が定められた管理値かどうかを定期的に測定し確認することで、事故を未然に防止している。線条の高さ及び偏位の測定には、通常、ラインセンサカメラ又はレーザ距離計を用いる。   The wire is a train line installed above the train, and includes a trolley line, a trolley line, a feeder, and the like. Regarding the management of filaments, accidents are prevented by measuring and confirming regularly whether or not the filament height and deviation are controlled values. A line sensor camera or a laser distance meter is usually used for measuring the height and deflection of the filament.

線条の高さとは、レールから線条までの高さのことであり、通常は４５００ｍｍ（新幹線では５０００ｍｍ）程度の位置にある。   The height of the wire is the height from the rail to the wire, and is usually at a position of about 4500 mm (5000 mm for the Shinkansen).

線条の偏位とは、パンタグラフの中央から線条までの枕木方向の距離のことである。特に、トロリ線の偏位は、パンタグラフの中心より±２５０ｍｍ（新幹線では±３００ｍｍ）の位置に存在しているかどうかを管理される。   The deviation of the line is the distance in the sleeper direction from the center of the pantograph to the line. In particular, whether or not the trolley line deviation exists at a position of ± 250 mm (± 300 mm for the Shinkansen) from the center of the pantograph is managed.

なお、トロリ線は、電車の通過頻度（パンタグラフとの接触頻度）に比例して摩耗する。この摩耗は摩耗限界値を超えないように管理される。   The trolley wire is worn in proportion to the frequency of train passing (frequency of contact with the pantograph). This wear is controlled so as not to exceed the wear limit.

特開２０１２‐８０２６号公報JP 2012-8026 A

上記ラインセンサカメラは外乱に弱く、雲などの外乱による線条に似た物体を、線条として誤検出することがある。   The line sensor camera is vulnerable to disturbance, and an object similar to a line due to a disturbance such as a cloud may be erroneously detected as a line.

また、上記レーザ距離計は、対象物までの仰角及び距離について測定を行うものであるが、上記仰角は、レーザの反射波の有無のみから判断されるため信頼性があるのに対し、上記距離は、レーザの反射波の強度や位相から判断されるものであり、反射波の強弱で測定精度が劣化してしまう。   The laser distance meter measures the elevation angle and distance to the object, but the elevation angle is determined only by the presence or absence of the reflected wave of the laser, whereas the above-mentioned distance is reliable. Is determined from the intensity and phase of the reflected wave of the laser, and the measurement accuracy deteriorates due to the strength of the reflected wave.

そこで、上記特許文献１には、ラインセンサカメラ及びレーザ距離計を電車の屋根上に設置し、電車を走行させながらこれらのデータを取得して、トロリ線の高さ及び偏位の測定精度を向上させる技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、電車の屋根上にラインセンサカメラ２台とレーザセンサ１台とを設置する必要があり、屋根上に設置する装置構成が複雑かつ大型となってしまう。   Therefore, in Patent Document 1, a line sensor camera and a laser distance meter are installed on the roof of a train, and these data are acquired while the train is running, and the measurement accuracy of the height and displacement of the trolley wire is obtained. Techniques for improving are disclosed. However, in this technique, it is necessary to install two line sensor cameras and one laser sensor on the roof of the train, and the apparatus configuration installed on the roof becomes complicated and large.

そこで、本発明では、線条の高さ及び偏位を高精度で測定することが可能であり、かつ、電車の屋根上に設置する装置構成が簡単である線条測定装置を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, it is possible to provide a line measuring device that can measure the height and displacement of a line with high accuracy and has a simple device configuration to be installed on the roof of a train. Objective.

上記課題を解決する第１の発明に係る線条測定装置は、
車両の屋根上に鉛直上向き、かつ、線条に対し傾斜を有するスキャン方向となるように設置され、ラインセンサ画像を取得するラインセンサカメラと、
前記屋根上に鉛直上向きであり、前記ラインセンサカメラに対し枕木方向に離隔し、前記ラインセンサカメラとスキャン方向が一致するように設置され、前記線条までの距離及び仰角を取得するレーザ距離計と、
前記レーザ距離計が取得する前記線条までの距離及び仰角に基づき、前記ラインセンサ画像中の前記線条の位置を検出し、前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角を算出し、前記レーザ距離計が取得する前記線条まで仰角、及び、算出した前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角から、三角測量によって前記線条の高さ及び偏位を求める処理部と
を備えることを特徴とする。 The filament measuring apparatus according to the first invention for solving the above-mentioned problems is
A line sensor camera that is installed on the roof of the vehicle vertically upward and in a scan direction having an inclination with respect to the filament, and acquires a line sensor image;
A laser rangefinder that is vertically upward on the roof, is spaced apart from the line sensor camera in a sleeper direction, and is installed so that a scanning direction coincides with the line sensor camera, and acquires a distance and an elevation angle to the line. When,
Based on the distance to the filament and the elevation angle acquired by the laser distance meter, the position of the filament in the line sensor image is detected, the elevation angle from the line sensor camera to the filament is calculated, and the laser A processing unit that obtains the height and displacement of the filament by triangulation from the elevation angle to the filament acquired by a distance meter and the calculated elevation angle from the line sensor camera to the filament. And

上記課題を解決する第２の発明に係る線条測定装置は、
上記第１の発明に係る線条測定装置において、
前記処理部は、
ｄL及びθLから、前記線条の位置を（ｘL，ｙL）＝（ｄL×ｃｏｓθL，ｄL×ｓｉｎθL）として算出する第１線条検出部と、
前記ラインセンサ画像のうち、前記（ｘL，ｙL）に対応する領域において、前記ラインセンサ画像中の前記線条の位置を検出し、θCを算出する第２線条検出部と、
前記θL及び前記θCから、下記式を用いた三角測量によって、前記線条の位置（ｘ，ｙ）を算出し、前記線条の高さ及び偏位を求める三角測量算出部と
を備えることを特徴とする。
ｙ＝ｄ・ｔａｎθC／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ｘ＝ｄ・ｔａｎθC・ｔａｎθL／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ただし、ｄL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの距離
θL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの仰角
θC：前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角
ｄ：予め設定された前記ラインセンサカメラと前記レーザ距離計との距離
ｙ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの実際の高さ
ｘ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの枕木方向の実際の距離 The filament measuring apparatus according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
In the filament measuring apparatus according to the first invention,
The processor is
From d L and theta L, and the position of the filament (x L, y L) = (d L × cosθ L, d L × sinθ L) first streak detection unit for calculating a,
A second line detection unit that detects a position of the line in the line sensor image and calculates θ C in an area corresponding to the (x L , y L ) in the line sensor image;
A triangulation calculation unit that calculates the position (x, y) of the filament by triangulation using the following formula from the θ L and the θ C and calculates the height and displacement of the filament; It is characterized by that.
y = d · tan θ C / (tan θ C + tan θ L )
x = d · tan θ C · tan θ L / (tan θ C + tan θ L )
Where d L : distance to the filament acquired by the laser rangefinder
θ L : Elevation angle to the line obtained by the laser rangefinder
θ C : Elevation angle from the line sensor camera to the filament
d: Distance between the preset line sensor camera and the laser distance meter
y: actual height from the line sensor camera to the line
x: Actual distance in the sleeper direction from the line sensor camera to the line

本発明に係る線条測定装置によれば、線条の高さ及び偏位を高精度で測定することが可能であり、かつ、電車の屋根上に設置する装置構成を簡単とすることができる。   According to the filament measuring apparatus according to the present invention, it is possible to measure the height and displacement of the filament with high accuracy, and to simplify the configuration of the apparatus installed on the roof of the train. .

本発明の実施例１に係る線条測定装置の設置状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the installation state of the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention. ラインセンサカメラとレーザ距離計による線条の測定を示す概略図である。It is the schematic which shows the measurement of the filament by a line sensor camera and a laser distance meter. ラインセンサカメラの画像例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of an image of a line sensor camera. 本発明の実施例１に係る線条測定装置のブロック図である。It is a block diagram of the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る線条測定装置の作動を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the action | operation of the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention.

本発明に係る線条測定装置は、電車の屋根上にカメラとレーザ距離計を設置し、双方で取得したデータを処理することで、線条の高さ及び偏位を測定するものであり、特に、カメラをラインセンサカメラとすることで、ラインセンサカメラ及びレーザ距離計の各々が単独で得られる測定精度以上の測定精度を得るものである。   The filament measuring device according to the present invention is to measure the height and displacement of the filament by installing a camera and a laser distance meter on the roof of the train and processing the data acquired by both. In particular, by using a line sensor camera as the camera, the line sensor camera and the laser distance meter each obtain a measurement accuracy that is higher than the measurement accuracy obtained independently.

以下、本発明に係る線条測定装置を、実施例により図面を用いて説明する。   Hereinafter, the filament measuring device concerning the present invention is explained using an example by the example.

［実施例１］
本発明の実施例１に係る線条測定装置について、まず、図１〜４を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る線条測定装置の設置状態を示す概略図である。また、図２は、ラインセンサカメラとレーザ距離計による線条の測定を示す概略図である。さらに、図３は、ラインセンサの画像例を示す模式図である。さらに、図４は、本発明の実施例１に係る線条測定装置のブロック図である。 [Example 1]
First, the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an installation state of the filament measuring device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the measurement of the filaments with a line sensor camera and a laser distance meter. Furthermore, FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an image of a line sensor. Furthermore, FIG. 4 is a block diagram of the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、本発明の実施例１に係る線条測定装置は、ラインセンサカメラ１１、レーザ距離計１２及び処理部１３を備える。   As shown in FIG. 1, the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a line sensor camera 11, a laser distance meter 12, and a processing unit 13.

上記レーザ距離計１２は、車両２１の屋根上に鉛直上向きであり、ラインセンサカメラ１１に対し枕木方向に離隔し、ラインセンサカメラ１１とスキャン方向が一致するように設置されている。   The laser rangefinder 12 is vertically upward on the roof of the vehicle 21, is separated from the line sensor camera 11 in the sleeper direction, and is installed so that the scanning direction coincides with the line sensor camera 11.

また、レーザ距離計１２は、図２に示す線条２３の位置を（ｄL，θL）として取得する。ただし、図２中のｄLは、レーザ距離計１２から線条２３までの距離を、θLは、レーザ距離計１２から線条２３までの仰角を、ｄθは、レーザ距離計１２の角度分解能を、それぞれ示している。なお、上記仰角とは、取得した線条２３の位置とレーザ距離計１２とを結ぶ線における水平方向からの傾きを指すものであり、レーザ距離計１２自体を傾けているわけではない。ラインセンサカメラ１１における仰角も同様である。 The laser distance meter 12 acquires the position of the filament 23 shown in FIG. 2 as (d L , θ L ). 2, d L is the distance from the laser rangefinder 12 to the line 23, θ L is the elevation angle from the laser rangefinder 12 to the line 23, and dθ is the angular resolution of the laser rangefinder 12. Respectively. The elevation angle refers to the inclination from the horizontal direction in the line connecting the acquired position of the filament 23 and the laser distance meter 12, and the laser distance meter 12 itself is not inclined. The elevation angle in the line sensor camera 11 is the same.

上記ラインセンサカメラ１１は、レール２２上の（電車）車両２１の屋根上に、鉛直上向き、かつ、線条２３に対し傾斜を有するスキャン方向となるように設置されている。   The line sensor camera 11 is installed on the roof of the (train) vehicle 21 on the rail 22 so as to be vertically upward and in a scanning direction having an inclination with respect to the line 23.

また、ラインセンサカメラ１１は、図３に示すようなラインセンサ画像を取得する。なお、図３の画像は、横軸が時間ｔ、縦軸がラインセンサカメラ１１のスキャン方向位置Ｙである。図３中の黒色部分は夜間の場合の背景であり、昼間の場合は白色となる。さらに、グレーのラインは線条２３の軌跡であり、白色のラインは雲などの外乱による線条２３に似た軌跡を表している。ラインセンサカメラ１１には、モノクロカメラが多用されるが、カラーラインセンサカメラを用いてもよい。   Further, the line sensor camera 11 acquires a line sensor image as shown in FIG. In the image of FIG. 3, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the scanning direction position Y of the line sensor camera 11. The black part in FIG. 3 is a background in the nighttime and becomes white in the daytime. Further, the gray line is the locus of the filament 23, and the white line represents a locus similar to the filament 23 due to a disturbance such as a cloud. As the line sensor camera 11, a monochrome camera is frequently used, but a color line sensor camera may be used.

なお、ラインセンサカメラ１１とレーザ距離計１２との双方のスキャン方向は、機械的な調整機構で一致させている。   Note that the scanning directions of both the line sensor camera 11 and the laser distance meter 12 are matched by a mechanical adjustment mechanism.

上記処理部１３は、ラインセンサカメラ１１とレーザ距離計１２の測定値、すなわち、ラインセンサカメラ１１の画像データとレーザ距離計１２のレーザデータを融合して、線条２３の位置を算出するものである。処理部１３は、図４に示すように、第１線条検出部１４、第２線条検出部１５及び三角測量算出部１６を備える。   The processor 13 calculates the position of the filament 23 by fusing the measured values of the line sensor camera 11 and the laser distance meter 12, that is, the image data of the line sensor camera 11 and the laser data of the laser distance meter 12. It is. As shown in FIG. 4, the processing unit 13 includes a first filament detection unit 14, a second filament detection unit 15, and a triangulation calculation unit 16.

上記第１線条検出部１４は、レーザ距離計１２にて取得したレーザデータ、すなわち（ｄL，θL）から、線条２３の位置を（ｘL，ｙL）＝（ｄL×ｃｏｓθL，ｄL×ｓｉｎθL）として算出する。なお、ｘLは、レーザ距離計１２から線条２３までの高さを、ｙLは、レーザ距離計１２から線条２３までの枕木方向の距離を、それぞれ示している。 The first filament detection unit 14 determines the position of the filament 23 from the laser data acquired by the laser rangefinder 12, that is, (d L , θ L ), (x L , y L ) = (d L × cos θ L , d L × sin θ L ). Note that x L represents the height from the laser distance meter 12 to the filament 23, and y L represents the distance in the sleeper direction from the laser distance meter 12 to the filament 23, respectively.

上記第２線条検出部１５は、ラインセンサカメラ１１にて取得した画像データ、すなわち、図３に示すラインセンサ画像のうち、第１線条検出部１４にて算出した線条２３の位置（ｘL，ｙL）に対応する領域において、二値化処理とエッジ検出によって、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出し、ラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角θCを算出する。 The second filament detection unit 15 is the image data acquired by the line sensor camera 11, that is, the position of the filament 23 calculated by the first filament detection unit 14 in the line sensor image shown in FIG. x L , y L ), the position of the line 23 in the line sensor image is detected by binarization processing and edge detection, and the elevation angle θ C from the line sensor camera 11 to the line 23 is calculated. To do.

上記三角測量算出部１６は、レーザ距離計１２にて取得した仰角θL、及び、第２線条検出部１５で算出した仰角θCから、下記式（１）（２）を用いた三角測量によって、線条２３の位置（ｘ，ｙ）を算出し、算出した（ｘ，ｙ）から、線条２３の高さ及び偏位を求める（線条の高さ及び偏位の定義については既に説明したが、ラインセンサカメラ１１の、パンタグラフ（図示略）と位置関係、及び、レール２２（図１）からの高さを、予め把握しておけば、（ｘ，ｙ）から線条２３の高さ及び偏位を求めることができる）。 The triangulation calculation unit 16 performs triangulation using the following equations (1) and (2) from the elevation angle θ L acquired by the laser distance meter 12 and the elevation angle θ C calculated by the second filament detection unit 15. The position (x, y) of the filament 23 is calculated by the above, and the height and deviation of the filament 23 are obtained from the calculated (x, y). As described above, if the positional relationship of the line sensor camera 11 with the pantograph (not shown) and the height from the rail 22 (FIG. 1) are grasped in advance, the line 23 can be obtained from (x, y). Height and excursion can be determined).

ｙ＝ｄ・ｔａｎθC／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL） …（１）
ｘ＝ｄ・ｔａｎθC・ｔａｎθL／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL） …（２）
ただし、ｙ：ラインセンサカメラ１１から線条２３までの実際の高さ
ｘ：ラインセンサカメラ１１から線条２３までの枕木方向の実際の距離
ｄ：予め設定されたラインセンサカメラ１１とレーザ距離計１２との距離 y = d · tan θ C / (tan θ C + tan θ L ) (1)
x = d · tan θ C · tan θ L / (tan θ C + tan θ L ) (2)
However, y: actual height from the line sensor camera 11 to the filament 23
x: Actual distance in the sleeper direction from the line sensor camera 11 to the line 23
d: Distance between the preset line sensor camera 11 and the laser distance meter 12

換言すれば、処理部１３は、レーザ距離計１２が取得する線条２３までの距離及び仰角に基づき、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出し、ラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角を算出し、レーザ距離計１２が取得する線条２３まで仰角、及び、算出したラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角から、三角測量によって線条２３の高さ及び偏位を求めるものである。   In other words, the processing unit 13 detects the position of the line 23 in the line sensor image based on the distance to the line 23 acquired by the laser rangefinder 12 and the elevation angle, and from the line sensor camera 11 to the line 23. Is calculated, and the height and displacement of the filament 23 are obtained by triangulation from the elevation angle up to the filament 23 acquired by the laser rangefinder 12 and the calculated elevation angle from the line sensor camera 11 to the filament 23. Is.

以上が、本発明の実施例１に係る線条測定装置の装置構成である。なお、本装置では、図２に示すように、照明２４をラインセンサカメラ１１の周囲に配置すると、第２線条検出部１５による二値化処理とエッジ検出の精度がより向上する。また、図２には、ラインセンサカメラ１１とレーザ距離計１２が同じ高さであるように表されているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、ラインセンサカメラ１１とレーザ距離計１２の高さが異なるものであってもよい。   The above is the apparatus configuration of the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the present apparatus, as shown in FIG. 2, when the illumination 24 is arranged around the line sensor camera 11, the accuracy of the binarization process and the edge detection by the second line detection unit 15 is further improved. In FIG. 2, the line sensor camera 11 and the laser distance meter 12 are shown to have the same height, but the present embodiment is not limited to this, and the line sensor camera 11 and the laser distance are not limited to this. The total height may be different.

以下、本発明の実施例１に係る線条測定装置の作動について図５のフローチャートを用いて説明する。   Hereinafter, the operation of the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップＳ１では、レーザ距離計１２により線条２３の位置を（ｄL，θL）として取得する。 First, in step S1, the position of the filament 23 is acquired as (d L , θ L ) by the laser distance meter 12.

ステップＳ２では、レーザ距離計１２の測定位置（ｘL，ｙL）を基に、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出する。すなわち、まず、第１線条検出部１４において、レーザ距離計１２にて取得した（ｄL，θL）から、線条２３の位置を（ｘL，ｙL）＝（ｄL×ｃｏｓθL，ｄL×ｓｉｎθL）として算出し、次に、第２線条検出部１５にて、ラインセンサカメラ１１にて取得したラインセンサ画像のうち、第１線条検出部１４にて算出した線条２３の位置（ｘL，ｙL）に対応する領域において、二値化処理とエッジ検出によって、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出する。 In step S2, the position of the filament 23 in the line sensor image is detected based on the measurement position (x L , y L ) of the laser distance meter 12. That is, first, from the (d L , θ L ) acquired by the laser distance meter 12 in the first line detection unit 14, the position of the line 23 is (x L , y L ) = (d L × cos θ L , D L × sin θ L ), and then the line calculated by the first line detection unit 14 among the line sensor images acquired by the line sensor camera 11 by the second line detection unit 15. In the region corresponding to the position (x L , y L ) of the line 23, the position of the line 23 in the line sensor image is detected by binarization processing and edge detection.

ステップＳ３では、第２線条検出部１５において、ラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角θCを算出する。 In step S <b> 3, the second line detection unit 15 calculates the elevation angle θ C from the line sensor camera 11 to the line 23.

ステップＳ４では、三角測量で線条の位置（ｘ，ｙ）を算出する。すなわち、三角測量算出部１６において、レーザ距離計１２にて取得した仰角θL、及び、第２線条検出部１５で算出した仰角θCから、上記式（１）（２）を用いた三角測量によって、線条２３の位置（ｘ，ｙ）を算出する。そして最後に、算出した（ｘ，ｙ）から線条２３の高さ及び偏位を求める。 In step S4, the position (x, y) of the filament is calculated by triangulation. That is, in the triangulation calculation unit 16, the triangle using the above formulas (1) and (2) from the elevation angle θ L acquired by the laser distance meter 12 and the elevation angle θ C calculated by the second filament detection unit 15. The position (x, y) of the filament 23 is calculated by surveying. Finally, the height and displacement of the filament 23 are determined from the calculated (x, y).

以上が本発明の実施例１に係る線条測定装置の作動についての説明である。   The above is description about the action | operation of the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention.

既に説明したように、ラインセンサカメラ１１は、図３のラインセンサ画像における「線条に似た軌跡」に示すような、線条２３に似た物体を誤検出することがある。しかし、本発明の実施例１に係る線条測定装置では、ラインセンサカメラ１１に比べロバストなレーザ距離計１２により取得する位置情報（レーザデータ）を基に、ラインセンサ画像中の線条２３を検出するため、装置全体としてロバストになる。   As already described, the line sensor camera 11 may erroneously detect an object similar to the line 23 as indicated by a “trajectory similar to a line” in the line sensor image of FIG. 3. However, in the line measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, the line 23 in the line sensor image is obtained based on the position information (laser data) acquired by the laser distance meter 12 which is more robust than the line sensor camera 11. As a result, the entire apparatus is robust.

また、レーザ距離計１２の取得するレーザデータ（ｄL，θL）において、仰角θLはレーザの反射波の有無のみから判断される情報であるため信頼性があるのに対し、距離ｄLはレーザの反射波の強度や位相から判断されるものであり、反射波の強弱で測定精度が劣化してしまう。しかし、本発明の実施例１に係る線条測定装置では、線条２３の位置（ｘ，ｙ）は、レーザ距離計１２の取得する仰角θLと、第２線条検出部１５によりラインセンサ画像から算出する仰角θCによって算出し、距離ｄLを用いることがないため、単独のレーザ距離計１２で求める距離よりロバストな利点がある。 In addition, in the laser data (d L , θ L ) acquired by the laser rangefinder 12, the elevation angle θ L is reliable because it is information determined only from the presence or absence of the reflected wave of the laser, whereas the distance d L Is determined from the intensity and phase of the reflected wave of the laser, and the measurement accuracy deteriorates due to the strength of the reflected wave. However, in the filament measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, the position (x, y) of the filament 23 is determined by the line angle sensor by the elevation angle θ L acquired by the laser rangefinder 12 and the second filament detector 15. Since the distance d L is not calculated using the elevation angle θ C calculated from the image, there is an advantage that is more robust than the distance obtained by the single laser rangefinder 12.

すなわち、本発明の実施例１に係る線条測定装置では、ラインセンサカメラ１１やレーザ距離計１２単独の測定精度より高い測定精度を有する。   That is, the linear measuring device according to the first embodiment of the present invention has higher measurement accuracy than the measurement accuracy of the line sensor camera 11 and the laser distance meter 12 alone.

また、上記特許文献１では、電車の屋根上に設置する装置構成が複雑かつ大型となってしまっていたが、本発明の実施例１に係る線条測定装置では、電車の屋根上に設置するものがラインセンサカメラ１台とレーザセンサ１台のみであり、装置構成が簡単になる。   Moreover, in the said patent document 1, although the apparatus structure installed on the roof of a train became complicated and large sized, in the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention, it installs on the roof of a train. Since there is only one line sensor camera and one laser sensor, the apparatus configuration is simplified.

さらに、本発明の実施例１に係る線条測定装置に、例えば、特開２０１０‐１２７７４６号公報に開示される「トロリ線摩耗部分幅計算部４ｇ」を組み合わせることで、トロリ線の摩耗も検出することができる。   Further, by combining the striated wire measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention with, for example, the “trolley wire wear partial width calculation unit 4g” disclosed in JP 2010-127746 A, the wear of the trolley wire is also detected. can do.

以上、本発明の実施例１に係る線条測定装置について説明したが、換言すれば、本装置は、車両２１の屋根上に鉛直上向き、かつ、線条２３に対し傾斜を有するスキャン方向となるように設置され、ラインセンサ画像を取得するラインセンサカメラ１１と、車両２１の屋根上に鉛直上向きであり、ラインセンサカメラ１１に対し枕木方向に離隔し、ラインセンサカメラ１１とスキャン方向が一致するように設置され、線条２３までの距離及び仰角を取得するレーザ距離計１２と、レーザ距離計１２が取得する線条２３までの距離及び仰角に基づき、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出し、ラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角を算出し、レーザ距離計１２が取得する線条２３まで仰角、及び、算出したラインセンサカメラ１１から線条２３までの仰角から、三角測量によって線条２３の高さ及び偏位を求める処理部１３とを備えるものである。   As mentioned above, although the filament measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention was demonstrated, in other words, this apparatus becomes a scanning direction which has the inclination upwards with respect to the filament 23 vertically upwards on the roof of the vehicle 21. FIG. The line sensor camera 11 that acquires the line sensor image and is vertically upward on the roof of the vehicle 21, is separated from the line sensor camera 11 in the sleeper direction, and the line sensor camera 11 and the scanning direction coincide with each other. The position of the line 23 in the line sensor image based on the distance and the angle of elevation to the line 23 acquired by the laser distance meter 12 and the laser rangefinder 12 to be acquired. Is detected, the elevation angle from the line sensor camera 11 to the filament 23 is calculated, and the elevation angle to the filament 23 obtained by the laser rangefinder 12 and the calculated line sensor camera are calculated. Elevation angle from 1 to filament 23, in which and a processing unit 13 for determining the height and offset of the linear 23 by triangulation.

また、処理部１３は、ｄL及びθLから、線条２３の位置を（ｘL，ｙL）＝（ｄL×ｃｏｓθL，ｄL×ｓｉｎθL）として算出する第１線条検出部１４と、ラインセンサ画像のうち、（ｘL，ｙL）に対応する領域において、ラインセンサ画像中の線条２３の位置を検出し、θCを算出する第２線条検出部１５と、θL及びθCから、下記式を用いた三角測量によって、線条２３の位置（ｘ，ｙ）を算出し、線条２３の高さ及び偏位を求める三角測量算出部１６とを備えるようにしてもよい。
ｙ＝ｄ・ｔａｎθC／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ｘ＝ｄ・ｔａｎθC・ｔａｎθL／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ただし、ｄL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの距離
θL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの仰角
θC：前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角
ｄ：予め設定された前記ラインセンサカメラと前記レーザ距離計との距離
ｙ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの実際の高さ
ｘ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの枕木方向の実際の距離 Further, the processing unit 13 calculates the position of the filament 23 from d L and θ L as (x L , y L ) = (d L × cos θ L , d L × sin θ L ). 14 and a second line detection unit 15 for detecting the position of the line 23 in the line sensor image and calculating θ C in the region corresponding to (x L , y L ) in the line sensor image, A triangulation calculation unit 16 that calculates the position (x, y) of the filament 23 from θ L and θ C by triangulation using the following formula and obtains the height and displacement of the filament 23 is provided. It may be.
y = d · tan θ C / (tan θ C + tan θ L )
x = d · tan θ C · tan θ L / (tan θ C + tan θ L )
Where d L : distance to the filament acquired by the laser rangefinder
θ L : Elevation angle to the line obtained by the laser rangefinder
θ C : Elevation angle from the line sensor camera to the filament
d: Distance between the preset line sensor camera and the laser distance meter
y: actual height from the line sensor camera to the line
x: Actual distance in the sleeper direction from the line sensor camera to the line

このようにして、本装置では、線条の高さ及び偏位を高精度で測定することが可能であり、かつ、電車の屋根上に設置する装置構成を簡単とすることができる。   Thus, in this apparatus, it is possible to measure the height and displacement of the filament with high accuracy, and the apparatus configuration installed on the roof of the train can be simplified.

本発明は、線条測定装置として好適である。   The present invention is suitable as a filament measuring device.

１１ ラインセンサカメラ
１２ レーザ距離計
１３ 処理部
１４ 第１線条検出部
１５ 第２線条検出部
１６ 三角測量算出部
２１ 車両
２２ レール
２３ 線条
２４ 照明 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Line sensor camera 12 Laser distance meter 13 Processing part 14 1st line detection part 15 2nd line detection part 16 Triangulation calculation part 21 Vehicle 22 Rail 23 Line 24 Lighting

Claims (2)

車両の屋根上に鉛直上向き、かつ、線条に対し傾斜を有するスキャン方向となるように設置され、ラインセンサ画像を取得するラインセンサカメラと、
前記屋根上に鉛直上向きであり、前記ラインセンサカメラに対し枕木方向に離隔し、前記ラインセンサカメラとスキャン方向が一致するように設置され、前記線条までの距離及び仰角を取得するレーザ距離計と、
前記レーザ距離計が取得する前記線条までの距離及び仰角に基づき、前記ラインセンサ画像中の前記線条の位置を検出し、前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角を算出し、前記レーザ距離計が取得する前記線条まで仰角、及び、算出した前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角から、三角測量によって前記線条の高さ及び偏位を求める処理部と
を備えることを特徴とする線条測定装置。 A line sensor camera that is installed on the roof of the vehicle vertically upward and in a scan direction having an inclination with respect to the filament, and acquires a line sensor image;
A laser rangefinder that is vertically upward on the roof, is spaced apart from the line sensor camera in a sleeper direction, and is installed so that a scanning direction coincides with the line sensor camera, and acquires a distance and an elevation angle to the line. When,
Based on the distance to the filament and the elevation angle acquired by the laser distance meter, the position of the filament in the line sensor image is detected, the elevation angle from the line sensor camera to the filament is calculated, and the laser A processing unit that obtains the height and displacement of the filament by triangulation from the elevation angle to the filament acquired by a distance meter and the calculated elevation angle from the line sensor camera to the filament. Line measuring device. 前記処理部は、
ｄL及びθLから、前記線条の位置を（ｘL，ｙL）＝（ｄL×ｃｏｓθL，ｄL×ｓｉｎθL）として算出する第１線条検出部と、
前記ラインセンサ画像のうち、前記（ｘL，ｙL）に対応する領域において、前記ラインセンサ画像中の前記線条の位置を検出し、θCを算出する第２線条検出部と、
前記θL及び前記θCから、下記式を用いた三角測量によって、前記線条の位置（ｘ，ｙ）を算出し、前記線条の高さ及び偏位を求める三角測量算出部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の線条測定装置。
ｙ＝ｄ・ｔａｎθC／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ｘ＝ｄ・ｔａｎθC・ｔａｎθL／（ｔａｎθC＋ｔａｎθL）
ただし、ｄL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの距離
θL：前記レーザ距離計が取得する前記線条までの仰角
θC：前記ラインセンサカメラから前記線条までの仰角
ｄ：予め設定された前記ラインセンサカメラと前記レーザ距離計との距離
ｙ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの実際の高さ
ｘ：前記ラインセンサカメラから前記線条までの枕木方向の実際の距離 The processor is
From d L and theta L, and the position of the filament (x L, y L) = (d L × cosθ L, d L × sinθ L) first streak detection unit for calculating a,
A second line detection unit that detects a position of the line in the line sensor image and calculates θ C in an area corresponding to the (x L , y L ) in the line sensor image;
A triangulation calculation unit that calculates the position (x, y) of the filament by triangulation using the following formula from the θ L and the θ C and calculates the height and displacement of the filament; The linear measuring apparatus according to claim 1, wherein:
y = d · tan θ C / (tan θ C + tan θ L )
x = d · tan θ C · tan θ L / (tan θ C + tan θ L )
Where d L : distance to the filament acquired by the laser rangefinder
θ L : Elevation angle to the line obtained by the laser rangefinder
θ C : Elevation angle from the line sensor camera to the filament
d: Distance between the preset line sensor camera and the laser distance meter
y: actual height from the line sensor camera to the line
x: Actual distance in the sleeper direction from the line sensor camera to the line
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