JPH04260838A - 電車線摩耗検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、電車のパンタグラフ
が摺動する電車線の摩耗量、すなわち、摺面の摩耗して
いる部分の幅である摺面幅を検出する電車線摩耗検出装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、電車のパンタグラフが摺動する
電車線の摩耗量、すなわち、摺面の摩耗している部分の
幅である摺面幅を算出する電車線摩耗検出装置として、
従来、ＩＴＶカメラを使用した方式と、レーザを使用し
た方式との２種類の光学方式が知られている。

【０００４】前者のＩＴＶカメラを使用した方式は、図
２３に示すように、電車のパンタグラフ１０が摺動する
電車線１１に対して投光器１２から光を照射し、この光
を電車線１１からの反射光を測定用電車の屋根に取り付
けられたガラス１３を通し、さらに、第１のミラー１４
、第２のミラー１５、第３のミラー１６を介してＩＴＶ
カメラ１７で受光して映像信号に変換し、この映像信号
をリード線１８を介して処理装置１９に供給している。

【０００５】ところで、電車線１１の高さは一定ではな
く、５４００ｍｍ〜４２００ｍｍの範囲で変動するため
、電車線１１の摺面から反射した光はＩＴＶカメラ１７
に達するまでの距離が異なって焦点がずれてしまうので
、これを防止するために、電車線１１の高さによって回
転角度が変化するパンタグラフ１０の軸に取り付けたポ
テンショメータ１９の信号を高さ検出器２０に取り込ん
で、電車線１１の高さを算出し、この算出した高さ信号
を追従機構２１に供給している。

【０００６】追従機構２１は、油圧装置２２の油圧を利
用して、高さに応じてアーム２３を作動し、これにより
第２および第３のミラー１５，１６を図において左右に
移動させ、ＩＴＶカメラ１７の焦点を合わせるようにし
ている。

【０００７】一方、レーザを使用した方式は、図２４に
示すように、レーザ装置３０からのレーザ光線３１を回
転鏡３２およびミラー３３によって照射幅３４内を矢印
で示す方向に少しずつ角度を変えて走査しながら、横断
面で示す電車線１１の摺面Ａを照射し、この摺面Ａで反
射されたレーザ光線３１をハーフミラー３５で反射して
受光素子３６に取り込んで映像信号に変換し、この映像
信号を増幅器３７で増幅し、リード線３８を介して処理
装置３９に供給している。

【０００８】以上のように処理装置１９または処理装置
３９それぞれに供給される映像信号は、図２５または図
２６に示すような信号波形として得られる。なお、各図
において、横軸は時間であり、縦軸は電圧である。また
、電車線１１の摩耗量としては、パンタグラフ１０が摺
動する電車線１１の摺面の幅、すなわち、図２４の電車
線１１において示すように、摺面Ａの幅Ｂを算出するも
のとする。

【０００９】そして、図２５においては、映像信号に対
して一定のスライスレベルＳＬを設け、このスライスレ
ベルＳＬを映像信号が超えた時を立上りＳＵ１とし、ス
ライスレベルＳＬより下がった時を立下りＳＤ１と定義
し、この立上りＳＵから立下りＳＤまでの距離を摺面幅
ＳＷＤ１とする方式を示している。

【００１０】また、図２６においては、映像信号の立上
りでのピーク値ＰＫを求め、このピーク値ＰＫの１／２
点を立上り点ＳＵ２とみなすと共に、同時に映像信号の
波形を１／２点を通るように遅延させた遅延信号が０レ
ベルに達したところを立下り点ＳＤ２とみなし、この立
上り点ＳＵ２から立下り点ＳＤ２までの距離を摺面幅Ｓ
ＷＤ２とする方式を示している。

【００１１】ところが、このような従来の方式では、電
車線の摺面で反射した光を受光して映像信号を得ている
ものであるが、電車線における反射の程度によって映像
信号の波形は種々変化し、一様でないために、電車線の
摺面幅を正確に求めることができない問題点があった。

【００１２】すなわち、１本の電車線の摺面幅であって
も、図２７に示すように、映像信号が途中でスライスレ
ベルＳＬよりも低い値となることがあり、このような波
形から検出された摺面幅は２つに分割されたものとなる
。そこで、このような場合に、実際の電車線の摺面幅は
左側の波形の立上りＳＵ１から右側の波形の立下りＳＤ
１までであるが、スライスレベルＳＬだけで摺面幅を決
定しようとすると、電車線は１本とならず、２本となっ
てしまい、正確な摺面幅の算出ができなくなってしまう
のである。また、このような状態を回避するために、ス
ライスレベルＳＬを低くしようとすると、摺面幅は実際
の値よりも幅広く算出され、スライスレベルを極力上げ
たいという要求と矛盾することになり、望ましい結果が
得られなくなる。

【００１３】また、図２８に示すように、映像信号から
立上りのピーク点ＰＫの１／２の点を立上り点ＳＵ２と
して検出することはできても、立下りのピーク点の１／
２の点を検出することができないので、０レベルを検出
したところを立下り点ＳＤ２としているために、摺面幅
ＳＷＤ２が実際の値よりも幅広に算出されてしまう問題
点があった。

【００１４】他方、ディジタル処理を施す従来例として
、図２９に示すような構成のものが知られている。この
従来の方式は、電車線１１の摺面部をイメージセンサ４
１の発光部４２で照射し、その反射光を撮像部４３で受
光して映像信号を比較部４４に出力している。

【００１５】比較部４４は、撮像部４３が出力した映像
信号を入力して、あらかじめ設定された基準値としての
スライスレベルＳＬと比較し、スライスレベルＳＬより
映像信号の方が小さい時に０、小さくない時に１を検出
部４５に出力する。

【００１６】そして、検出部４５は、単位クロックごと
に送られてくる比較部４４よりの２値信号を入力し、０
から１に切り替わったタイミングで摺面幅の立上り、逆
に、１から０に切り替わったタイミングに立下りとして
検出し、次段で立上り、立下りのアドレスを取り込み、
摺面幅を算出するようにしている。図３０は、このよう
にして、スライスレベルＳＬで判定した場合の摺面幅の
立上りをａ１，ａ２、立下りをｂ１，ｂ２で示している
。

【００１７】ところが、このような従来の電車線摩耗検
出装置では、図２９に示すように、発光部４２の照射光
量が常に一定に固定されており、また、比較部４４に保
持されている基準値αが初期状態で設定されると、それ
以後は固定されたままである。

【００１８】そして、照射光量が固定されたままである
場合には、図３０に示すように、電車線１１の反射状況
によって映像信号の波形がｗ１，ｗ２，ｗ３と任意に上
下する。すなわち、摺面が清浄で反射がよい場合には、
映像信号波形はｗ１のように高い電圧値を得ることがで
きるが、汚れがひどくなると、順次、波形ｗ２，ｗ３と
波形の電圧値が低下してくる。そこで、比較部４４の保
持しているスライスレベルＳＬが図３０に示す値の時に
は、摺面幅の立上り、立下り検出点が波形の高さにより
ａ１、ａ２、検出できず、また、ｂ１、ｂ２、検出でき
ずというように同じ摺面幅を測定していても、電車線１
１の摺面幅が異なることになり、測定精度に悪影響が出
る問題点があった。

【００１９】さらに、電車線１１の摺面の汚れがさらに
ひどくなると、映像信号波形ｗ３のようにスライスレベ
ルＳＬ以上に波高値が達しない状態となるので、摺面幅
が検出できなくなる。そこで、発光照射量を増大しよう
とするのであるが、そのようにすれば、図３０に示すよ
うに摺面幅が実際よりも幅広に測定されてしまい、測定
精度が許容誤差を超えるまでになってしまうことがあり
、むやみに照射光量を増大させることもできず、正確な
摺面幅の測定ができなくなる場合が生じる問題点があっ
た。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電車線摩耗検出装置では、電車線の摺面で反射した光を
受光して映像信号を得ているものであるが、電車線にお
ける反射の程度によって映像信号の波形は種々変化し、
一様でないために、電車線の摺面幅を正確に求めること
ができない問題点があった。

【００２１】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、電車線の摩耗量、すなわち、摺面幅
を的確に算出することができる電車線摩耗検出装置を提
供することを目的とする。

【００２２】［発明の構成］

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明は、発光素子に
電流を流して発光させ、この発光照明を電車線摺面幅に
照射して、電車線摺面幅を撮像する摺面撮像手段と、前
記摺面撮像手段からの映像信号を所定のクロックパルス
に同期して１アドレスごとに走査しながら出力するイメ
ージセンサを備えた電車線摩耗検出装置において、映像
信号の大きさに応じていくつかに仕分ける仕分け手段と
、前記仕分け手段によって仕分けされた映像データの数
をカウントして、そのカウント値を保存するカウンタと
、前記カウンタのデータを読み取って平均値を求める平
均値算出手段と、前記平均値算出手段の求めた平均値に
応じた電流値を設定し、電車線の摺面幅検出に適した電
流を前記発光素子に与える電流出力手段とを備えたもの
である。

【００２４】また、この発明は、発光素子に電流を流し
て発光させ、この発光照明を電車線摺面幅に照射して、
電車線摺面幅を撮像する摺面撮像手段と、前記摺面撮像
手段からの映像信号を所定のクロックパルスに同期して
１アドレスごとに走査しながら出力するイメージセンサ
を備えた電車線摩耗検出装置において、映像信号の大き
さに応じていくつかに仕分ける仕分け手段と、前記仕分
け手段によって仕分けされた映像データの数をカウント
して、そのカウント値を保存するカウンタと、前記カウ
ンタのデータを読み取って平均値を求める平均値算出手
段と、前記平均値算出手段の求めた平均値に応じて摺面
幅算出用基準値を設定する基準値設定手段とを備えたも
のとすることができる。

【００２５】さらに、この発明の電車線摩耗検出装置は
、所定のクロックパルスに同期して１アドレスごとに走
査しながら電車線の摺面幅を撮像する摺面幅撮像手段と
、前記摺面幅撮像手段からの映像信号を、前記電車線摺
面幅の立上り開始、および立下り終了を判定するための
基準値と比較する比較手段と、前記比較手段からの信号
を現在から数サイクル過去にさかのぼって記憶しておき
、現在と１サイクル前、および１サイクル前と２サイク
ル前の前記記憶データ同士の大小比較の組み合わせによ
り立上りアドレスおよび立下り終了アドレスを検出する
検出手段と、前記立上り開始から立下り終了までを前記
大小比較結果をアドレスごとに記憶する記憶手段と、前
記記憶手段における大小比較結果を取り出して立下りア
ドレスを判定することにより電車線摺面幅を算出する算
出手段とを備えたものである。

【００２６】

【作用】この発明の電車線摩耗検出装置では、摺面撮像
手段によって、発光素子に電流を流して発光させ、この
発光照明を電車線摺面幅に照射し、電車線摺面幅を撮像
する。そして、イメージセンサによって、前記摺面撮像
手段からの映像信号を所定のクロックパルスに同期して
１アドレスごとに走査しながら出力する。

【００２７】このとき、仕分け手段によって、映像信号
をその大きさに応じていくつかに仕分け、カウンタによ
って、前記仕分け手段によって仕分けされた映像データ
の数をカウントしてそのカウント値を保存し、さらに、
平均値算出手段によって、前記カウンタのデータを読み
取って平均値を求める。そして、電流出力手段によって
、前記平均値算出手段の求めた平均値に応じた電流値を
設定し、電車線の摺面幅検出に適した電流を前記発光素
子に与える。

【００２８】こうして、摺面撮像手段が撮像する電車線
の摺面の映像信号が常に一定レベル以上のものとなるよ
うにして、正確な摺面幅の算出ができるようにする。

【００２９】また、この発明では、前記平均値算出手段
が算出した映像データの平均値に対して、基準値設定手
段によって、その平均値の大きさに応じて摺面幅算出用
基準値を設定する。

【００３０】こうして、摺面撮像手段が撮像する電車線
の摺面の映像信号に対して、その高低に対して常に適切
な基準値を設定して摺面幅を算出するようにし、正確な
摺面幅の算出ができるようにする。

【００３１】さらに、この発明の電車線摩耗検出装置で
は、摺面撮像手段によって、所定のクロックパルスに同
期して１アドレスごとに走査しながら電車線の摺面幅を
撮像し、比較手段において、前記摺面幅撮像手段からの
映像信号を、電車線摺面幅の立上り開始、および立下り
終了を判定するための基準値と比較し、検出手段によっ
て、前記比較手段からの信号を現在から数サイクル過去
にさかのぼって記憶しておき、現在と１サイクル前、お
よび１サイクル前と２サイクル前の前記記憶データ同士
の大小比較の組み合わせにより立上りアドレスおよび立
下り終了アドレスを検出する。

【００３２】そして、記憶手段によって、前記立上り開
始から立下り終了までを前記大小比較結果をアドレスご
とに記憶し、算出手段によって、前記記憶手段における
大小比較結果を取り出して立下りアドレスを判定するこ
とにより電車線摺面幅を算出する。

【００３３】こうして、常に摺面撮像手段の撮像した映
像信号に対して、的確に立上り点および立下り点を見い
だし、正確に摺面幅を算出できるようにする。

【００３４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００３５】図１および図２はこの発明の一実施例の構
成を示している。この実施例の電車線摩耗検出装置は、
イメージセンサ１００を構成するものとして、所定のク
ロックパルスに同期して１アドレスごとに走査しながら
電車線１０１の摺面部を撮像する撮像部１０２と、撮像
部１０２で摺面部を撮像するために摺面部を照射する発
光部１０３とを備えている。

【００３６】さらに、この電車線摩耗検出装置は、撮像
部１０２において撮像した映像信号を入力して映像信号
波形を高さ方向にいくつかに分割仕分けする仕分け部１
０４と、仕分けされた区分ごとにカウントするカウント
部１０５と、このカウント部１０５のカウントしたカウ
ント数を読み取り、演算する処理部１０６と、演算結果
に基づいて規定電流を出力する電流出力部１０７とを備
えている。

【００３７】なお、この電流出力部１０７に代えて、処
理部１０６の演算結果に基づいてスライスレベルを出力
するスライスレベル出力部１０８を設けるようにするこ
ともできる。また、このスライスレベル知り部１０８と
前記電流出力部１０７とを同時に設け、いずれの回路に
接続するかを選択するような構成としてもよい。

【００３８】イメージセンサ１００の物理的な構成は、
図２に示すように、発光部１０３として、パンタグラフ
１０上にＬＥＤアレイ１０９を設け、撮像部１０２とし
て、ＬＥＤ１０９から電車線１０１の摺面に向けて発光
された照射光の反射光を集光するロッドレンズユニット
１１０と、このロッドレンズユニット１１０の各ロッド
レンズに集光された反射光を受光するＣＣＤセンサ１１
１とを設けたものとしている。

【００３９】そして、ＬＥＤアレイ１０９とロッドレン
ズユニット１１０とは、電車線側面１０１ａの方向に対
して、「ハ」の字のように配置され、ＬＥＤアレイ１０
９の発光は、電車線側面１０１ａの方向と直角に照射し
て、その一部が電車線１０１の摺面部に反射してロッド
レンズユニット１１０に入射し、ロッドレンズユニット
１１０の下部に配置されたＣＣＤセンサ１１１の各素子
で受光して受光強度に比例した大きさの電気信号に変換
し、映像信号として出力するようになっている。

【００４０】図３〜図５は電車線摩耗検出装置の各部の
さらに詳しい回路構成を示しており、撮像部１０２に対
してタイミングコントローラ１１２からクロックパルス
とスタートパルスとが与えられるようになっている。

【００４１】図１に示した仕分け部１０４は、撮像部１
０２からの映像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１１
３と、セーブレジスタ１１４と、比較器１１５〜１１８
と、ゲート１１９〜１２１と、これらの各ゲート１１９
〜１２１のゲート制御を行うためのインバータ１２２〜
１２４とから構成されている。

【００４２】カウント部１０５は、第１カウンタ１２５
〜第４カウンタ１２８の４台のカウンタから構成されて
いる。

【００４３】１２９はデコーダ、１３０はデータバス、
１３１はアドレスバスである。

【００４４】そして、撮像部１０２は、タイミングコン
トローラ１１２からスタートパルスとクロックパルスと
を与えられると、アドレス１から最大アドレスまで（有
効画素信号）の映像信号をクロックパルスに同期して撮
像に有効な期間だけ出力し、Ａ／Ｄ変換器１１３に与え
るようになっている。

【００４５】Ａ／Ｄ変換器１１３は、撮像部１０２から
のアナログ信号をディジタル信号に変換してセーブレジ
スタ１１４に数値データとして与え、セーブレジスタ１
１４はこのデータを一時的に保存するようになっている
。

【００４６】セーブレジスタ１１４に一時的に保存され
た映像データは、比較器１１５に与えられ、あらかじめ
設定されている基準値α４と比較され、０または１の信
号を出力するようになっている。

【００４７】第１カウンタ１２５は、比較器１１５から
１を入力した時に、カウント値を１ずつ加算する加算器
で構成されている。インバータ１２２は、比較器１１５
より０を入力した時に、反転して１の出力をゲート１１
９に与え、ゲート１１９はこの１の入力により、ゲート
を開き、セーブレジスタ１１４に保存されている映像デ
ータを比較器１１６に出力するようになっている。

【００４８】比較器１１６は、入力データを基準値α３
と比較し、順次、比較機１１７は入力データを基準値α
２と比較し、比較器１１８は入力データを基準値α１と
比較するようになっている。

【００４９】第２カウンタ１２６〜第４カウンタ１２８
は、第１カウンタ１２５と同じく、比較器１１６〜１１
８から１を入力した時にカウント値を１ずつ加算する加
算器で構成されている。また、ゲート１２０，１２１、
インバータ１２３，１２４もそれぞれ、ゲート１１９、
インバータ１２２と同じく、前段の比較器の出力が０の
時にインバータで１に反転してゲートを開き、セーブレ
ジスタ１１４の保持している映像データを第３カウンタ
１２７、第４カウンタ１２８それぞれに出力するように
なっている。

【００５０】図１に示した処理部１０６は、図４に示す
ようにＣＰＵ１３２と、ＲＯＭ１３３と、ＲＡＭ１３４
と、ディジタル出力モジュール１３５と、Ｄ／Ａ変換器
１３６とを備え、さらに割込回路１３７を備えている。 また、次段の処理部への出力として比較器１３８をも備
えている。

【００５１】ＣＰＵ１３２は、カウンタ１２５〜１２８
の内容を読み込んで演算処理し、Ｄ／Ａ変換器１３６に
ディジタル信号を出力し、ＲＡＭ１３４に対してデータ
を書き込んだり、読み出したりし、さらにＲＯＭ１３３
に格納されているプログラムを順次読み出して実行する
。

【００５２】このＣＰＵ１３２にはアドレスバス１３１
が接続されていて、デコーダ１２９にカウンタ１２５〜
１２８のデバイス番号を指定することにより、指定した
カウンタをデータバス１３０に接続し、指定されたカウ
ンタの保持データをデータバス１３０を介してＲＡＭ１
３４内の指定されたアドレスに書き込むことができる。 また、カウンタ１２５〜１２８の保持データをクリアた
めに、ＣＰＵ１３２よりデコーダ１２９を介して該当す
るカウンタにクリア指示を出すことができるようになっ
ている。

【００５３】さらに、ＣＰＵ１３２は、ＲＯＭ１３２、
ＲＡＭ１３３、ディジタル出力モジュール１３５および
Ｄ／Ａ変換器１３６のデバイス番号を指定して、これら
の周辺機器とのデータのやりとりをデータバス１３０を
介して行うことができる。

【００５４】図５に示すように、処理部１０５を構成す
るＣＰＵ１３２からＤ／Ａ変換器１３６を介して出力さ
れる電流指令は、電流出力部１０７に与えられ、ここで
所定の大きさの電流に変換され、発光部１０３に与えら
れるようになっている。この電流出力部１０７は、１０
ｍＡ〜１５０ｍＡの範囲でＬＥＤの電流を制御するため
の増幅回路である。

【００５５】図３に示すタイミングコントローラ１１２
は、図６に示すようなクロックパルスＣＬＫ、スタート
パルスＳＴ、および有効画素パルスＶＶを発生する回路
である。クロックパルスＣＬＫは、所定のパルスを連続
して発生するもので、スタートパルスＳＴは、このクロ
ックパルスＣＬＫを一定数カウントして発生させる１サ
イクルごとのパルスである。また、有効画素パルスＶＶ
は、映像信号として有効な期間だけ取り出せるようにス
タートパルスＳＴからある一定パルスをカウントして有
効画素パルスの開始とし、有効画素パルス数だけカウン
トすると終了するようにしたパルスである。

【００５６】次に、上記の構成の電車線摩耗検出装置の
動作について説明する。

【００５７】撮像部１０２からの映像信号は、クロック
パルスＣＬＫの間隔で有効画素送出期間の間だけＡ／Ｄ
変換器１１３に供給される。これに対して、タイミング
コントローラ１１２からの有効画素パルスＶＶの立上り
でラッチされ、Ａ／Ｄ変換され、ディジタル信号がセー
ブレジスタ１１４に供給される。

【００５８】セーブレジスタ１１４では、有効画素パル
スＶＶがオンの期間だけＡ／Ｄ変換器１１３からのディ
ジタル信号を取り込み、次の有効画素パルスがオンにな
るまでラッチして、比較器１１５に入力される。

【００５９】比較器１１５では、セーブレジスタ１１４
からの映像信号（データ）Ｐを、あらかじめ設定された
基準値α４と比較し、映像信号Ｐが基準値α４より大き
い場合には１を、一方、映像信号Ｐが基準値α４より大
きくない場合には０を第１カウンタ１２５とインバータ
１２２へ出力する。

【００６０】第１カウンタ１２５は、１を入力する時の
み、カウント値を１ずつ加算して保存し、０の時には何
もしない。逆に、インバータ１２２は、０を入力すると
反転して１を出力し、ゲート回路１１９を開いてセーブ
レジスタ１１４が保持する映像信号データＰを比較器１
１６に入力する。このインバータ１２２は、１が入力さ
れる時には反転して０を出力するため、ゲート１１９は
開かないで閉じたままとなり、比較器１１６への入力は
カットされる。

【００６１】同様にして、比較器１１６は、セーブレジ
スタ１１４からの映像信号データＰとあらかじめ設定さ
れた基準値α３とを比較し、映像信号Ｐが基準値α３よ
り大きい場合には１を出力し、一方、映像信号Ｐが基準
値α３よりも大きくない場合には０を第２カウンタ１２
６とインバータ１２３に出力する。

【００６２】第２カウンタ１２６は、１を入力する時の
み、カウント値を１ずつ加算して保存し、０の時には何
もしない。逆に、インバータ１２３は、０を入力する時
に反転して１を出力し、ゲート１２０を開いてセーブレ
ジスタ１１４の保存している映像信号データＰを比較器
１１７に入力する。

【００６３】以下、同様にして、比較器１１７について
も、あらかじめ設定された基準値α２と比較し、１を出
力すると、第３カウンタ１２７がカウントアップし、０
を出力すると、インバータ１２４を反転させてゲート１
２１を開き、映像信号データＰをゲート１２１を通して
比較器１１８に入力する。

【００６４】比較器１１８では、あらかじめ設定されて
いる基準値α１と比較し、映像信号データＰの方が大き
い場合には、第４カウンタ１２８に１を出力して、１だ
けカウントアップさせる。

【００６５】次に、処理部１０６のＣＰＵ１３２の演算
処理動作ついて説明する。

【００６６】タイミングコントローラ１１２よりスター
トパルスＳＴを入力すると、立上りの信号変化を割込１
３７が検出し、ＣＰＵ１３２に割込を発生させる。

【００６７】ＣＰＵ１３２は、割込を検出すると、割込
先のメモリ内にあらかじめ書き込まれているアドレスを
取り出し、そのアドレスから始まるプログラムをＲＯＭ
１３３より取り出して実行を開始する。

【００６８】図７に、この割込処理のフローチャートが
示されている。

【００６９】割込が発生すると、まずブロックＢ１を実
行する。このブロックＢ１は、フラグを調査するのであ
るが、初めは０であるので、ブロックＢ２に飛び、実行
アドレスを移す。このブロックＢ１で、フラグが１にな
っていれば、ブロックＢ８に実行アドレスが移ることに
なる。

【００７０】ブロックＢ２は、デコーダ１２９より順番
に第１カウンタ１２５〜第４カウンタ１２８のデバイス
番号をＣＰＵ１３２を通して選択する。初めに第１カウ
ンタ１２５を選択すると、第１カウンタ１２５の保持し
ているカウント値をＲＡＭ１３４のメモリＸ１に書き込
み、記憶する。次いで、第２カウンタ１２６〜第４カウ
ンタ１２８までのカウント値それぞれをメモリＸ２〜Ｘ
４各々に書き込み、次のブロックＢ３へ実行を移す。

【００７１】ブロックＢ３では、カウント値Ｘ１〜Ｘ４
の内容の総数Σ（Ｘｉ）、（ｉ＝１〜４）と、カウント
値Ｘ１〜Ｘ４の内容に重み１〜４を掛けて、総量Σ（ｉ
・Ｘｉ）、（ｉ＝１〜４）を求め、この総量を総数で割
って平均値を求め、メモリＸに書き込み、記憶して、次
のブロックＢ４を実行する。

【００７２】ブロックＢ４では、Ｘの値を与えた時に、
基準値α０，α１，α２，α３，α４の値が得られるよ
うに、例えば、α２を選択する時には、Ｘが（α２≦Ｘ
＜α３）の範囲に入っている時を調べることによって求
めておいて、次のブロックＢ５を実行する。

【００７３】ブロックＢ５は、ブロックＢ４で求めたα
０〜α４の基準値の１つを与えて、テーブル１より、電
流値Ｉ０〜Ｉ４のうちの該当する電流値の１つを取り出
し、Ｄ／Ａ変換器１３６に出力し、次のブロックＢ６を
実行する。なお、テーブル１において、最初の基準値α
０に対応する電流値Ｉ２は、電車線１０１が存在してい
ない場合に、標準電流を与えたものである。

【００７４】Ｄ／Ａ変換器１３６はアナログ信号に変換
して、電流出力部１０７により電流値に変換し、発光部
１０３へ出力する。

【００７５】ブロックＢ６は、フラグを１にセットし、
次のブロックＢ９を実行する。

【００７６】ブロックＢ８は、フラグを０にセットする
処理であり、フラグが０の時にのみ電流値の更新を行う
ことができるようにしている。これは、発光部１０３に
新たな電流を流しても、実際に与えた電流値で発光する
までに１サイクル（図６でスタートパルスＳＴ間の時間
）を必要とし、電流を更新するタイミングは、最終の有
効画素パルスｖｖの後なので、結局のところ、処理の間
隔は、１サイクルおき、すなわち、２サイクルごとに行
うように制御するためである。

【００７７】また、これに関連して、ＣＰＵ１３２をリ
セットした時に、図８に示すブロックＢ１０を実行する
。このブロックＢ１０は、フラグを０にセットして処理
を終了させる処理であり、その後の割込処理では、この
フラグを参照する。

【００７８】図７に戻って、ブロックＢ９は、第１カウ
ンタ１２５〜第４カウンタ１２８を順次デコーダ１２９
を介して選択してクリア信号をデコーダ１２９より出力
し、すべてのカウンタの内容をクリアして割り込み処理
を終了する。

【００７９】なお、図７において、ブロックＢ５で電流
値を設定する代わりに、点線で示したように、ブロック
Ｂ４の実行後にブロックＢ７を実行させるようにするこ
ともできる。

【００８０】このブロックＢ７では、ブロックＢ４で求
めた量子化値α０〜α４の値の１つを比較器１３８に出
力して基準値（スライスレベルＳＬ）として与え、比較
器１３８が、セーブレジスタ１１４の保持している映像
信号Ｐと比較して大小を判別し、映像信号Ｐが基準値Ｓ
Ｌを超えて大きい場合には１を、小さい場合には０を次
段の処理部へ出力できるように新たなスライスレベルを
設定して出力し、次のブロックＢ６に移る。

【００８１】こうして、電車線１０１に対して発光部１
０３から光を照射し、その反射光を撮像部１０２で受光
し、その受光量の平均値を求め、平均値が小さい場合に
は発光部１０３の発光量を増加させることにより撮像部
１０２の受光量を増加させるように発光部１０３に与え
る電流値を制御し、あるいは、受光量の平均値の大小に
よりスライスレベルを上下させるようにしているので、
いずれの実施例においても、常に安定して、電車線の摺
面部の立上りと立下りを見いだすことができ、正確に摺
面幅を検出することができるようになる。

【００８２】なお、上記の電流値制御とスライスレベル
の制御のいずれの方式を選択するかは、プログラム処理
により行うことができるが、電流値設定方式の場合には
、比較器１３８は次段の処理とすることになる。

【００８３】また、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、例えば図７のフローチャートにおけるブ
ロックＢ５において、電流値を設定するようにしたが、
例えば、ブロックＢ４で量子化値α１に該当する電流値
Ｉ４（最大値）を出力しても、次の割込処理でもなお、
量子化値がα１である場合には、最大電流値が不足して
いることになるので、電流値Ｉ４を増加させる。また逆
に、量子化値α４に該当する電流値Ｉ１（最小値）を出
力しても、次の割込処理でもなお、量子化値がα４であ
る場合には、過電流なので電流値Ｉ１を減少させる。

【００８４】このようにして、制御段数、この実施例で
はα１〜α４の４段の不足をカバーできる。

【００８５】この手順をフローチャートを用いて説明す
ると、図９に示すように、割込処理ブロックＢ４の実行
後に、ブロックＢ１１を実行する。

【００８６】このブロックＢ１１では、今回と前回の量
子化値のうち、α１，α４が等しいか否か調査し、等し
い時にはブロックＢ１２を実行し、等しくない時にはブ
ロックＢ１３を実行する。

【００８７】ブロックＢ１２は、テーブル１の値のうち
、量子化値α１の時には、前回までのＩ４をＩ４０とし
て、（Ｉ４０＋β１（増加分））を新たにＩ４にセット
し、量子化値α４の時には前回までのＩ１をＩ１０とし
て、（Ｉ１０−β２（減少分））を新たにＩ１にセット
し、次のブロックＢ１４を実行する。

【００８８】ブロックＢ１３では、前回の量子化値がα
１の時、Ｉ４０に、また量子化値α４の時、Ｉ１０に戻
して、次のブロックＢ１４を実行する。

【００８９】ブロックＢ１４では、今回の量子化値を前
回の量子化値に移して記憶し、次回の割込処理のための
準備をする。

【００９０】また、図８に示したリセット処理のブロッ
クＢ１０の次に、図１０に示すようにブロックＢ１５を
実行する。このブロックＢ１５は、テーブル１のイニシ
ャライズを行うため、α０，α１，α２，α３，α４に
対して各々、Ｉ２０，Ｉ４０，Ｉ３０，Ｉ２０，Ｉ１０
の値をＩ２，Ｉ４，Ｉ３，Ｉ２，Ｉ１にセットする。

【００９１】同様に、前回の量子化値がα１で、今回の
量子化値がα２である場合にも電流値が不足しているの
で、Ｉ３０の電流値にβ３（増加分）を加えてやればよ
い。また、前回の量子化値がα４で、今回の量子化値が
α２である場合には電流値が大きいので、Ｉ２０−β４
（減少値）をＩ２に変更すれば、より木目の細かい制御
ができる。なお、テーブルの段数を本実施例では４段と
したが、この段数を増加させることにより木目の細かい
制御を行うようにすることもできる。

【００９２】このようにして、上記の実施例では、次の
ことが達成できることになる。

【００９３】電車線の反射の程度によって電車線摺面波
形が、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように変化し、波高
値のレベルをα１，α２，α３，α４のように４段階に
仕分けした場合、図１１（ａ）ではα３とα４との間に
、図１１（ｂ）ではα４以上に、図１１（ｃ）ではα２
とα３との間に、さらに図１１（ｄ）ではα１とα２と
の間に平均値が入ることが分かる。

【００９４】そこで、適正波形が図１１（ａ）に示すよ
うなα２とα３との間になるように、図１１（ｂ）では
発光部１０３へ出力する電流値を幾分低くし、図１１（
ｃ），（ｄ）では電流値を上げる制御を行うことにより
、反射の程度に応じた適正電流値を設定することができ
るようになり、図１１（ａ）に示す波形が得られ、図１
１（ｄ）のように摺面幅の測定不能や、図１１（ｂ），
（ｃ）のような波形の高さを図１１（ａ）のように調整
し、一定の基準値（スライスレベル）でもより精度の高
い測定ができるようになる。

【００９５】また、摺面幅を求めるために、スライスレ
ベルを図１１（ａ）ではあるファジィ３、図１１（ｂ）
ではα４、図１１（ｃ）ではα２、図１１（ｄ）ではα
１に各々波高値に応じて変更すれば、常に一定したスラ
イスレベル（α２）とすることにより、摺面幅の測定精
度を向上させることができ、図１１（ｄ）に示す場合の
ような測定不能の事態の発生を防ぐこともできるように
なる。

【００９６】次に、この発明の他の実施例について、図
１２〜図２２を用いて説明する。

【００９７】図１２は電車線摩耗検出装置の全体構成を
示しており、電車線の摺面部を撮像する撮像部２００を
備えたイメージセンサ２０１と、このイメージセンサ２
０１からの映像信号を受け、電車線の摺面幅と偏位を算
出する処理装置２０２とから構成されている。

【００９８】処理装置２０２は、撮像部２００からの映
像信号を基準値と比較して立上りの開始または立下りの
終了を判定し、判定データを出力する比較部２０３と、
比較部２０３の出力信号を入力して現在と１サイクル前
、また１サイクル前と２サイクル前の入力信号の信号レ
ベルを比較して、これらを組み合わせて摺面部の信号の
立上りと立下り終了のアドレスを検出する検出部２０４
と、立上りから立下り終了までの入力信号の大小比較結
果を記憶する記憶部２０５と、この記憶部２０５に記憶
されているデータを読み出して立下り終了アドレスから
遡って立下りアドレスを割り出し、摺面幅と偏位アドレ
スを算出する処理部２０６と、撮像部２００、記憶部２
０５および処理部２０６にタイミング信号を与えるタイ
ミング制御部２０７とを備えている。

【００９９】なおここで、映像信号の立上り、立下り終
了アドレスとは、次のことを意味するものとする。すな
わち、図１８は横軸にアドレスの時間経過、縦軸に各ア
ドレスごとの信号レベルをを示しているが、この図１８
において、基準値αを超えたａ１を立上り開始、立上り
のピーク値ａｘ−１を立上げ、立下りのピーク値ｂｘを
立下げ、ｂ１を立下げ終了アドレスと称する。

【０１００】図１３はイメージセンサ２０１と電車線２
０８との関係を示しており、イメージセンサ２０１はパ
ンタグラフ舟体２０９に埋め込まれ、電車線２０８の摺
面と摺動するように構成され、電車線２０８の摺面の画
像を撮像し、その映像信号をイメージセンサ２０１から
処理装置２０２に供給し、処理装置２０２において、電
車線２０８の摺面幅Ｂおよびパンタグラフ舟体２０９の
中心から電車線２０８の中心までの距離である偏位量Ｃ
を算出するようにしている。

【０１０１】そして、イメージセンサ２０１は、一方の
端部から順次、他方の端部に向かって走査し、すなわち
、アドレス１から最終アドレスまでを走査し、その１走
査ごとの各アドレスの映像信号を処理装置２０２に与え
るようになっている。

【０１０２】図１４〜図１６は、上記実施例の各部の詳
しい回路構成を示している。すなわち、イメージセンサ
２０１は、電車線２０８の摺面部を撮像する撮像部２０
０によって構成されている。

【０１０３】処理装置２０２は、Ａ／Ｄ変換器２１０と
、セーブレジスタ２１１と、比較器２１２を備えている
。

【０１０４】そして、撮像部２００はタイミング制御部
２０７を構成するタイミングコントローラ２１３から図
１９に示すようなスタートパルスＳＴとクロックパルス
ＣＬＫを受けると、アドレス１から有効画素信号の最大
アドレスまでの映像信号をクロックパルスＣＬＫに同期
して撮像に有効な期間だけ出力し、Ａ／Ｄ変換器２１０
に供給し、Ａ／Ｄ変換器２１０は、撮像部２００からの
アナログ映像信号をディジタル信号に変換し、セーブレ
ジスタ２１１に数値データとして与え、ここで一時的に
保存するようになっている。

【０１０５】さらに、セーブレジスタ２１１に保存され
る映像信号データは、比較器２１２に供給され、あらか
じめ設定されている基準値αと比較され、０または１の
信号として出力されるようになっている。この比較器２
１２にセーブレジスタ２１１から供給される映像信号デ
ータをＰとすると、比較器２１２は、映像信号データＰ
が基準値αより大きい場合にはそのままの信号レベルで
出力し、映像信号データＰが基準値α以下である場合に
は、０を出力するようになっている。

【０１０６】２１４は、後述するように、タイミングコ
ントローラ２１３に接続されたアドレスカウンタである
。

【０１０７】タイミングコントローラ２１３は、図１９
に示すように、スタートパルスＳＴ、クロックパルスＣ
ＬＫ、有効画素パルスＶＶ、セレクトパルスＳＥを出力
し、スタートパルスＳＴの間隔は、クロックパルスＣＬ
Ｋを所定数カウントして発生させ、有効画素パルスＶＶ
の開始と終了とは、あらかじめ決められたカウント数だ
け進むと発生、停止を行うようにしている。

【０１０８】図１２に示す検出部２０４は、図１５に詳
しく示されているように、現在の映像信号を一時的に記
憶するシフトレジスタ２１５ａ、１サイクル前の映像信
号を一時的に記憶するシフトレジスタ２１５ｂ、さらに
２サイクル前の映像信号を記憶するシフトレジスタ２１
５ｃと、一連の比較器２１６ａ〜２１６ｄと、立上りを
検出するためにａ１〜ａ３を入力とする検出器２１７お
よび立下りを検出するためにｂ１〜ｂ３を入力とする検
出器２１８と、２つのラッチ２１９ａ，２１９ｂと、一
連のゲート２２０ａ〜２２０ｃと、ＡＮＤ回路２２１と
、２つのアドレスレジスタ２２２ａ，２２２ｂと、デコ
ーダ２２３と、周辺機器接続インターフェース（ＰＩ／
Ｆ）２２４とを備えている。

【０１０９】さらに、記憶部２０５として、図１６に示
すように、ゲート２２５と、セレクタ２２６と、データ
ゲート２２７と、リザルトＲＡＭ２２８と、アドレスゲ
ート２２９と、インバータ２３０，２３１とを備えてい
る。

【０１１０】また、処理部２０６として、同じく図１６
に示すように、ＣＰＵ２３２と、ＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部
２３３と、デコーダ２３４と、割込２３５とを備えてい
る。

【０１１１】なお、２３６はデータバス、２３７はアド
レスバスである。

【０１１２】前記アドレスカウンタ２１４は、前記タイ
ミングコントローラ２１３の有効画素パルスＶＶが供給
され、この有効画素パルスＶＶをカウントしてアドレス
を形成し、ゲート２２０に供給するようになっている。 そして、このアドレスカウンタ２１４は、あらかじめ決
められたカウント数までカウントすると、０に戻るよう
になっている。

【０１１３】また、前記シフトレジスタ２１５ａ〜２１
５ｃは、比較器２１２からの出力を順次入力する部分で
あり、比較器２１２からの出力データはまず、シフトレ
ジスタ２１５ａに今回の映像信号データとして保存され
る。一方、シフトレジスタ２１５ａに保存されていた前
回の映像信号データは、シフトレジスタ２１５ｂに移さ
せ、同様に、シフトレジスタ２１５ｂに保存されていた
前々回の映像データは、シフトレジスタ２１５ｃに映像
データとして保存されるようになっている。そして、こ
れらの一連のシフトレジスタ２１５ａ〜２１５ｃは、そ
の電源投入時には共に０にリセットされるようになって
いる。

【０１１４】一部入力反転機能付きのＡＮＤゲートから
構成される立上りの開始を検出する検出器２１７は、シ
フトレジスタ２１５ｃの出力をインバートして入力する
入力信号ａ１と、シフトレジスタ２１５ｂ，２１５ｃの
出力データを入力して比較器２１６ａで比較し、シフト
レジスタ２１５ｂの出力データの方が大きい時に１を出
力して前記検出器２１７に加える入力信号ａ２と、同様
に、シフトレジスタ２１５ａ，２１５ｂの出力データを
入力して比較器２１６ｂで比較し、シフトレジスタ２１
５ａの出力データの方が大きい時に１を出力して前記検
出器２１７に加える入力信号ａ３とをそれぞれ入力信号
とする。

【０１１５】図１８は、１パルスごとに発生するデータ
を矢印の向きに時間を進めたときに描いた波形であり、
この図示の状態の時、すなわち、入力信号ａ１が基準値
αより小さく、入力信号ａ２はａ１より大きく、さらに
入力信号ａ３はａ２より大きい時には、検出器２１７の
入力データはすべて１となり、ラッチ２１９ａへセット
パルスを出力し、同時にゲート２２０ａに開信号を出力
するようになっている。

【０１１６】ラッチ２１９ａは、セットパルス入力後に
リセットされるまで１を出力し続け、また、このラッチ
２１９ａは、セットパルスの入力後、ＡＮＤゲート２２
１に１を出力するようになっている。

【０１１７】このＡＮＤゲート２２１には、もう一方の
入力として、比較器２１６ｂの出力データを１パルスご
とに入力して反転させて加えるようになっている。そし
て、この反転された比較器２１６ｂの出力データが０の
時、すなわち、シフトレジスタ２１５ｂの方がシフトレ
ジスタ２１５ａの方よりも大きくなった時（図１８にお
いては、ａｘの時）にＡＮＤゲート２２１はラッチ２１
９ｂへセットパルスを出力するようになっている。

【０１１８】ラッチ２１９ｂは、セットパルス入力後に
リセットされるまで１を出力し続ける。そして、いま、
１を出力するならば、ゲート２２０ｃ，２２５を開いて
アドレスカウンタ２１４の値をアドレスゲート２２９に
与えるようになっている。また、データゲート２２７に
は、比較器２１６ｃの比較結果０，１（シフトレジスタ
２１５ａとシフトレジスタ２１５ｂの出力データを比較
して、シフトレジスタ２１５ｂの方が大きい時に１、そ
れ以外の時に０となる）がゲート２２５を通して与えら
れるようになっている。

【０１１９】リザルトＲＡＭ２２８は、アドレスゲート
２２９が指定したアドレスに、データゲート２２７に設
定されたデータを書き込み保存するものであり、これら
のリザルトＲＡＭ２２８とアドレスゲート２２９とは２
組ずつ設けられている。

【０１２０】ここで、データゲート２２７は、０，１デ
ータを入力することにより、リザルトＲＡＭ２２８の対
応するゲートを開く働きをする。また、アドレスゲート
２２９には、アドレスカウンタ２１４のカウント値が入
力され、これによりリザルトＲＡＭ２２８のアドレスを
デコードして書き込み、アドレスのゲートを開く働きを
する。

【０１２１】データゲート２２７に接続されているセレ
クタ２２６は、２組のリザルトＲＡＭ２２８のうち、選
択された方のデータに、データゲート２２７の接続を行
う回路であり、ＣＰＵ２３２のデータバス２３６に接続
されている。

【０１２２】次に、撮像部２００の取り込んだ映像信号
の波形の立下りの終了を検出するための検出器２１８は
、比較器２１６ｄの出力ｂ３と、比較器２１６ｃの出力
ｂ２と、シフトレジスタ２１５ａの出力ｂ１を反転出力
を入力信号としている。

【０１２３】比較器２１６ｄは、シフトレジスタ２１５
ｂ，２１５ｃの出力データのうち、シフトレジスタ２１
５ｃの方が大きい時に１を出力し、比較器２１６ｃは、
前述したように、シフトレジスタ２１５ａ，２１５ｂの
出力データのうち、シフトレジスタ２１５ｂの方が大き
い時に１を出力する。つまり、図１８において、出力デ
ータｂ３，ｂ２，ｂ１の波形が図に示すようにｂ３より
もｂ２が小さく、ｂ２よりもｂ１より小さく、ｂ１は基
準値αより小さくなった時に上記のように、比較器２１
６ｄ，２１６ｃが１を出力するのである。

【０１２４】そして、検出器２１８が、このような状態
を検出した時に、結果として、ラッチ２１９ａ，２１９
ｂがラッチ出力を０とするようリセットパルスをこれら
のラッチ２１９ａ，２１９ｂに与えるようになっている
。

【０１２５】こうして、ラッチ２１９ａ，２１９ｂがラ
ッチ出力０を出力する時には、ゲート２２０ｃおよびゲ
ート２２５はそのゲートを閉じ、出力を停止してアドレ
スゲート２２９とデータゲート２２７へのデータの供給
が禁止されることになる。一方、この時には、ゲート２
２０ｂは開いて、アドレスレジスタ２２２ｂにアドレス
カウンタ２１４からアドレスカウント値が与えられ、保
存されることになる。

【０１２６】ＣＰＵ２３２は、アドレスレジスタ２２２
ａ，２２２ｂの内容を読み出したり、アドレスゲート２
２９にアドレスを設定してリザルトＲＡＭ２２８の内容
を読み取り、演算処理を行い、その結果を周辺機器イン
ターフェース２２４を介して次段の処理部に出力するよ
うになっている。

【０１２７】このＣＰＵ２３２には、データバス２３６
とアドレスバス２３７を介してＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２
３３が接続されている。また、ＣＰＵ２３２は、デコー
ダ２２３を介してアドレスレジスタ２２２ａ，２２２ｂ
および周辺機器インターフェース２２４と接続され、デ
コーダ２３４を介してＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２３３およ
びアドレスゲート２２９と接続され、各々選択できるよ
うになっている。

【０１２８】デコーダ２２３，２３４は、あらかじめ決
められているデバイス番号が入力されると、該当するデ
バイス（例えば、アドレスレジスタ２２２ａ，２２２ｂ
、周辺機器インターフェース２２４）を選択し、データ
の読み出し、書き込みを行う回路である。

【０１２９】ＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２３３は、ＲＡＭ部
およびＲＯＭ部から構成されている。そして、ＲＯＭ部
は、演算を実行するためのプログラムを記憶している。 また、ＲＡＭ部は、リザルトＲＡＭ２２８、アドレスレ
ジスタ２２２ａ，２２２ｂの内容を一時的に記憶し、Ｃ
ＰＵ２３２で演算した途中結果を一時的に記憶し、さら
には、演算結果を外部に出力するまでの間一時的にデー
タを記憶したりする。

【０１３０】割込２３５は、セレクトパルスの立上りを
検出してＣＰＵ２３２に入力するもので、ＲＡＭ／ＲＯ
Ｍ記憶部２３３のＲＯＭ部に収納されているプログラム
を実行するトリガーを与えるものである。

【０１３１】次に、上記の構成の電車線摩耗検出装置の
動作について説明する。

【０１３２】撮像部２００からの映像信号は、クロック
パルスＣＬＫの間隔で有効画素送出期間ＶＴだけＡ／Ｄ
変換器２１０に供給されると、タイミングコントローラ
２１３からの有効画素パルスＶＶの立上りでラッチされ
、ディジタル信号に変換されてセーブレジスタ２１１に
供給される。

【０１３３】セーブレジスタ２１１も、有効画素パルス
ＶＶのオン期間中、Ａ／Ｄ変換器２１０からのディジタ
ル信号を取り込み、次の有効画素パルスがオンになるま
でラッチし、比較器２１２に出力する。

【０１３４】比較器２１２は、セーブレジスタ２１１か
らの映像信号Ｐとあらかじめ設定された基準値αとを比
較し、映像信号Ｐが基準値αより大きい場合には、映像
信号Ｐを出力し、映像信号Ｐが基準値α以下ならば０を
出力し、シフトレジスタ２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ
に順次、供給される。

【０１３５】シフトレジスタ２１５ａ〜２１５ｃは、タ
イミングコントローラ２１３からの有効画素パルスＶＶ
の立上りでシフトレジスタ２１５ｂの内容をシフトレジ
スタ２１５ｃに移し、その後に、シフトレジスタ２１５
ａの内容をシフトレジスタ２１５ｂに移すというシフト
動作を、比較器２１２の比較結果が有効画素パルスＶＶ
に同期して順次入力されて来るたびに行う。これによっ
て、比較器２１２から供給される今回の比較結果のデー
タ、１パルス前である前回の比較結果のデータ、および
２パルス前である前々回の比較結果のデータがそれぞれ
シフトレジスタ２１５ａ〜２１５ｃに保存され、これら
の各比較結果のデータが比較器２１６ａ〜２１６ｄと検
出器２１７，２１８に与えられる。

【０１３６】比較器２１６ａでは、シフトレジスタ２１
５ｂとシフトレジスタ２１５ｃの保存データが比較され
、シフトレジスタ２１５ｂの保存データの方がシフトレ
ジスタ２１５ｃの保存データより大きい時に１が、逆に
、大きくない時に０がそれぞれ信号ａ２として出力され
、検出器２１７に与えられる。

【０１３７】同様に、比較器２１６ｂでは、シフトレジ
スタ２１５ａとシフトレジスタ２１５ｂの保存データが
比較され、シフトレジスタ２１５ａの保存データの方が
シフトレジスタ２１５ｂの保存データよりも大きい時に
１が、逆に、大きくない時に０がそれぞれ信号ａ３とし
て出力され、これが検出器２１７に与えられる。この比
較器２１６ｂの出力ａ３はまた、ＡＮＤゲート２２１に
反転させて入力される。

【０１３８】比較器２１６ｃでは、シフトレジスタ２１
５ａとシフトレジスタ２１５ｂの保存データが比較され
、前者の保存データよりも後者の保存データの方が大き
い時に１を、大きくない時に０を出力信号ｂ２として検
出器２１８およびゲート２２５に与えられる。また、比
較器２１６ｄでは、シフトレジスタ２１５ｂとシフトレ
ジスタ２１５ｃの保存データが比較され、前者の保存デ
ータよりも後者の保存データの方が大きい時に１を、大
きくない時に０を出力信号ｂ３として検出器２１８に与
えられる。

【０１３９】検出器２１７では、シフトレジスタ２１５
ｃの保存データ（前々回の映像データ）が０で、その反
転信号として１が入力され、比較器２１６ａの比較結果
として１が入力され、さらに比較器２１６ｂの比較結果
として１が入力される時に限り、セットパルスをラッチ
２１９ａとゲート２２０ａに与える。

【０１４０】そして、ゲート２２０ａにセットパルスが
入力されると、このゲートが開かれてアドレスカウンタ
２１４のアドレスカウント値がアドレスレジスタ２２２
ａに与えられ、ここで一時的に保存される。

【０１４１】ラッチ２１９ａは、検出器２１７よりセッ
トパルスを受けるとラッチし、ラッチがリセットされる
まで１をＡＮＤゲート２２１に出力し続ける。

【０１４２】ＡＮＤゲート２２１は、比較器２１６ｂの
比較結果として１パルスごとに１が送られてくる間は、
その反転信号０が入力されるために１を出力することが
できないが、図１８において信号ａｘのアドレスに達し
た時には比較器２１６ｂの出力が０となり、その反転信
号として１が入力されるようになるために、初めて１が
出力できるようになる。そして、このＡＮＤゲート２２
１が１を出力すると、ラッチ２１９ｂにセットされ、ゲ
ート２２０ｃとゲート２２５が開かれ、アドレスカウン
タ２１４のカウント値がアドレスゲート２２９に書き込
まれる。

【０１４３】データゲート２２７は、比較器２１６ｃの
比較結果０，１をゲート２２５を通して取り込み、タイ
ミングコントローラ２１３が発生するセレクトパルスＳ
Ｅがオンしている時には、データゲート２２７およびア
ドレスゲート２２９の＃０の方を開いて、リザルトＲＡ
Ｍ２２８の＃０に書き込み、保存する。

【０１４４】一方、セレクトパルスＳＥがオフの時には
、データゲート２２７およびアドレスゲート２２９はイ
ンバータ２３０，２３１を通して１に反転して、＃１の
方のゲートを開いてリザルトＲＡＭ２２８の＃１の方に
書き込み、保存する。

【０１４５】検出器２１８においては、比較器２１６ｄ
の比較結果として１で入力され（前々回）、比較器２１
６ｃの比較結果として１が入力され（前回）、さらにシ
フトレジスタ２１５ａの保存データが０であり（今回）
、この反転したデータとして１が入力される時に限り、
ラッチ２１９ａ，２１９ｂに対してリセットパルスが出
力され、同時に、ゲート２２０ｂに対して１が出力され
る。

【０１４６】ラッチ２１９ａは、リセットパルスの入力
によって０を出力し、これがＡＮＤゲート２２１に与え
られて、ＡＮＤゲート２２１の出力は０となり、同時に
、ラッチ２１９ｂのリセットによりゲート２２０ｃおよ
びゲート２２５のゲートが閉じられ、アドレスゲート２
２９への出力とデータゲート２２７への出力が停止され
る。

【０１４７】ゲート２２０ｂについては、検出器２１８
よりゲート信号１が入力されるとゲートを開き、アドレ
スレジスタ２２２ｂへアドレスカウンタ２１４からカウ
ント値が入力されて保存される。

【０１４８】次に、処理部２０６としてのＣＰＵ２３２
のソフトウェア処理について説明する。

【０１４９】タイミングコントローラ２１３からセレク
トパルスＳＥの立上りの信号変化を割込２３５が検出す
ると、ＣＰＵ２３２に割込が発生する。ＣＰＵ２３２は
、この割込が発生すると、デコーダ２３４にデバイス番
号を出力してＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２３３を選択した後
、ＲＯＭ内の特定アドレスより始まる割込処理の先頭ア
ドレスに移り、図２０に示すフローチャートに従う処理
を実行する。

【０１５０】まずブロックＢ２１では、ＣＰＵ２３２に
よってデコーダ２２３にデバイス番号を指定してアドレ
スレジスタ２２２ａを選択し、アドレスレジスタ２２２
ａの保持しているデータ（立上げアドレス）をデータバ
ス２３６を介していったんバッファ（図示せず）に取り
込み、デコーダ２３４にデバイス番号を指定してＲＡＭ
／ＲＯＭ記憶部２３３を選択し、ＲＡＭエリアに書き込
み、１つ減じてアドレスＡ１に書き込み、次のブロック
Ｂ２２を実行する。

【０１５１】ブロックＢ２２では、アドレスレジスタ２
２２ｂを選択し、ＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２３３のＲＡＭ
エリアのアドレスＡ２′に立下り終了アドレスを書き込
み、次のブロックＢ２３を実行する。

【０１５２】ブロックＢ２３では、図１８に示すように
、入力信号ｂ３、すなわち（Ａ２′）（Ａ２′の内容ｂ
１が記憶されている）より２番地だけ下げたところのア
ドレス（Ａ２′−２）を指定し、デコーダ２３４に読み
出し側のアドレスゲート２２９の一方のデバイス番号を
指定して、アドレスゲート２２９に（Ａ′−２）番地を
アドレスバス２３７を介して設定してデータゲート２２
７に読み出し指令を与える。

【０１５３】これを受けて、セレクタ２２６はタイミン
グコントローラ２１３のセレクトパルスＳＥの信号によ
ってリザルトＲＡＭ２２８の書き込み中とは反対側、す
なわち、現在、リザルトＲＡＭ２２８の＃０側に書き込
むのであれば、＃１側より読み出しをコントロールされ
、すでに書き込まれているデータをリザルトＲＡＭ２２
８の＃０または＃１のいずれか選択されて接続された方
より読み出し、データバス２３６を介してＲＡＭ／ＲＯ
Ｍ記憶部２３３に取り込み、データが１、すなわち減少
方向であれば除き、再び１つアドレスを減らしてデータ
を取り込み、データが０、すなわち増加方向（図１８に
おいてｂｘの場合）または等しい時のアドレスを検出し
、検出したアドレスをアドレスＡ２に書き込み、保存し
て、次のブロックＢ２４を実行する。

【０１５４】ブロックＢ２４では、アドレスＡ２の内容
（（Ａ２））とアドレスＡ１の内容（（Ａ１））の差を
求め、アドレスＢに書き込み、次のブロックＢ２５を実
行する。

【０１５５】ブロックＢ２５は、偏位アドレス、すなわ
ち、軌道の中心より偏位している量を求めるために、摺
面幅（Ｂ）の半分（（Ｂ）／２）に立上りアドレス（Ａ
１）を加え、中心から検測開始点までの距離（Ｄ）（固
定分）を差し引いたものが偏位アドレスであり、これを
アドレスＣに書き込み、次のブロックＢ２６を実行する
。

【０１５６】ブロックＢ２６では、ＣＰＵ２３２によっ
て周辺機器インターフェース２２４を選択して、次段の
処理部へ摺面幅（Ｂ）と偏位アドレス（Ｃ）を出力し、
この処理を終了する。

【０１５７】このようにして、セレクトパルスＳＥが切
り替わるたびにリザルトＲＡＭ２２８の＃０，＃１を交
互に切り換えてＲＡＭ／ＲＯＭ記憶部２３３に読み出し
て処理を行うのである。

【０１５８】一般に、電車線をイメージセンサで撮像す
ると、図２１に示すように、映像信号が１アドレスごと
に検出されて、全体として電車線の摺面部の波形が得ら
れる。この波形は千差万別であって１つとして同じ波形
のものはなく、図２１はその１つの例に過ぎない。

【０１５９】電車線を撮像する際に、発光素子が撮像部
に組み込まれ、ライン上に照明しており、この照明に対
する電車線摺面部の反射光をライン上に並べた受光素子
によって受光して、その受光量に応じた電気信号に変換
している。したがって、電車線摺面部の反射の程度によ
って図２２に示すように、Ｈ１〜Ｈ４程度まで信号レベ
ルがばらつき、同一のスライスレベルＳＬで２値化する
と、同図のように摺面幅の計測値がことなり、スライス
レベルＳＬ以下の信号が検出できなくなる。

【０１６０】そこで、この実施例の電車線摩耗検出装置
では、信号レベルがこのように大きく変化しても立上り
および立下りのピーク値はほぼ一定である点に着目し、
立上り開始、立下り終了を判定するレベルＳ２を信号レ
ベルＨ４よりも下に設定しておき、スライスレベルＳＬ
の代わりに、ピーク値ａ′，ｂ′を求めるようにするこ
とにより、汚れのひどい電車線に合わせて照度を決定し
ても、清浄な電車線に対しても摺面幅の計測精度を悪化
させることがなく、汚れの度合いに影響されないで、高
い精度で摺面幅の計測ができるのである。

【０１６１】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、上記実施例では１本の電車線に対する摺
面幅の検出を行うようにしたが、同時に２本在線してい
ても、図１７に示すようにフリップフロップ２４１を設
け、このフリップフロップ２４１の出力が１の時にゲー
ト２２０ａまたは２２０ｂからのアドレスカウンタ１１
のカウント値をアドレスレジスタ２２２ａまたは２２２
ｂに書き込むようにすれば、交互に２本分のデータを記
憶することができる。また、４本分を同時に測定したい
場合にも、同様の方法で実施することができる。

【０１６２】また、検出器２１７，２１８は、上記実施
例では前々回、前回、今回の映像信号データの比較によ
り立上り、立下り終了を検出するようにしたが、これは
前々々〜今回であっても、また前回と今回だけであって
もよい。

【０１６３】さらに、アドレスゲート２２９は検出器２
１７が検出した時に、カウント１から順に１ずつカウン
トアップしてリザルトＲＡＭ２２８にはアドレスカウン
ト値ごとに増減データをセットするようにしているが、
これに代わって、立上り開始を１として、立下り終了ま
でを１アドレス進むことに１カウント増加して記憶する
ようにし、リザルトＲＡＭ２２８の容量を減少させても
同一の効果が得られる。

【０１６４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電車線
の摺面部を撮像して、その映像信号データの平均値を求
め、その平均値の大小に応じて発光素子の与える電流値
を変化させ、あるいはスライスレベルを上下に変化させ
るようにしているため、常に映像信号の立上りおよび立
下り終了点を正しく検出して摺面幅を正確に計測するこ
とができる。

【０１６５】またこの発明によれば、撮像部で撮像した
電車線の摺面部の摺面幅を決定するために、撮像部の映
像信号から今回、前回、および前々回の映像信号データ
の比較により立上り点のアドレス、立下り終了点のアド
レスを決定するようにしているため、立上りおよび立下
り終了点を正しく決定することができ、摺面幅の正確な
計測が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】上記実施例のイメージセンサの物理的構成を示
す斜視図。

【図３】上記実施例の撮像部、仕分け部およびカウント
部の詳しい構成を示すブロック図。

【図４】上記実施例の処理部の詳しい構成を示すブロッ
ク図。

【図５】上記実施例の電流出力部および発光部の関係を
示すブロック図。

【図６】上記実施例のタイミングコントローラの出力パ
ルスの波形図。

【図７】上記実施例の動作を示すフローチャート。

【図８】上記実施例の動作を示すフローチャート。

【図９】この発明の他の実施例の動作を示すフローチャ
ート。

【図１０】上記実施例の動作を示すフローチャート。

【図１１】上記実施例の動作を説明する波形図。

【図１２】この発明の他の実施例のブロック図。

【図１３】上記実施例のイメージセンサの構成を示す断
面図。

【図１４】上記実施例の撮像部および比較部の詳しい構
成を示すブロック図。

【図１５】上記実施例の検出部の詳しい構成を示すブロ
ック図。

【図１６】上記実施例の記憶部および処理部の詳しい構
成を示すブロック図。

【図１７】この発明の他の実施例の構成を示すブロック
図。

【図１８】上記実施例の撮像部の映像信号の波形図。

【図１９】上記実施例のタイミングコントローラの出力
信号の波形図。

【図２０】上記実施例の動作を示すフローチャート。

【図２１】上記実施例の動作を示す説明図。

【図２２】上記実施例の動作を示す説明図。

【図２３】従来例のブロック図。

【図２４】従来例のブロック図。

【図２５】従来例の動作を示す説明図。

【図２６】従来例の動作を示す説明図。

【図２７】従来例の動作を示す説明図。

【図２８】従来例の動作を示す説明図。

【図２９】他の従来例のブロック図。

【図３０】従来例の動作を示す説明図。

【符号の説明】

１００　　イメージセンサ １０１　　電車線 １０２　　撮像部 １０３　　発光部 １０４　　仕分け部 １０５　　カウント部　　 １０６　　処理部 １０７　　電流出力部 １０８　　スライスレベル設定部 ２００　　撮像部 ２０１　　イメージセンサ ２０２　　処理装置 ２０３　　比較部 ２０４　　検出部 ２０５　　記憶部 ２０６　　処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発光素子に電流を流して発光させ、こ
   の発光照明を電車線摺面幅に照射して、電車線摺面幅を
   撮像する摺面撮像手段と、前記摺面撮像手段からの映像
   信号を所定のクロックパルスに同期して１アドレスごと
   に走査しながら出力するイメージセンサを備えた電車線
   摩耗検出装置において、映像信号の大きさに応じていく
   つかに仕分ける仕分け手段と、前記仕分け手段によって
   仕分けされた映像データの数をカウントして、そのカウ
   ント値を保存するカウンタと、前記カウンタのデータを
   読み取って平均値を求める平均値算出手段と、前記平均
   値算出手段の求めた平均値に応じた電流値を設定し、電
   車線の摺面幅検出に適した電流を前記発光素子に与える
   電流出力手段とを備えて成る電車線摩耗検出装置。
2. 【請求項２】　　発光素子に電流を流して発光させ、こ
   の発光照明を電車線摺面幅に照射して、電車線摺面幅を
   撮像する摺面撮像手段と、前記摺面撮像手段からの映像
   信号を所定のクロックパルスに同期して１アドレスごと
   に走査しながら出力するイメージセンサを備えた電車線
   摩耗検出装置において、映像信号の大きさに応じていく
   つかに仕分ける仕分け手段と、前記仕分け手段によって
   仕分けされた映像データの数をカウントして、そのカウ
   ント値を保存するカウンタと、前記カウンタのデータを
   読み取って平均値を求める平均値算出手段と、前記平均
   値算出手段の求めた平均値に応じて摺面幅算出用基準値
   を設定する基準値設定手段とを備えて成る電車線摩耗検
   出装置。
3. 【請求項３】　　所定のクロックパルスに同期して１ア
   ドレスごとに走査しながら電車線の摺面幅を撮像する摺
   面幅撮像手段と、前記摺面幅撮像手段からの映像信号を
   、前記電車線摺面幅の立上り開始、および立下り終了を
   判定するための基準値と比較する比較手段と、前記比較
   手段からの信号を現在から数サイクル過去にさかのぼっ
   て記憶しておき、現在と１サイクル前、および１サイク
   ル前と２サイクル前の前記記憶データ同士の大小比較の
   組み合わせにより立上りアドレスおよび立下り終了アド
   レスを検出する検出手段と、前記立上り開始から立下り
   終了までを前記大小比較結果をアドレスごとに記憶する
   記憶手段と、前記記憶手段における大小比較結果を取り
   出して立下りアドレスを判定することにより電車線摺面
   幅を算出する算出手段とを備えて成る電車線摩耗検出装
   置。