JPH0611315A - Instrument for measuring cross-sectional wear of rail - Google Patents
Instrument for measuring cross-sectional wear of railInfo
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- JPH0611315A JPH0611315A JP34534791A JP34534791A JPH0611315A JP H0611315 A JPH0611315 A JP H0611315A JP 34534791 A JP34534791 A JP 34534791A JP 34534791 A JP34534791 A JP 34534791A JP H0611315 A JPH0611315 A JP H0611315A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道における軌道（レ
ール）の保守、点検のためのレールの断面形状の計測を
行なうレール断面摩耗測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rail cross-section wear measuring device for measuring the cross-sectional shape of rails for maintenance and inspection of rail tracks.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のレール断面摩耗測定装置
としては、たとえば図１に示すようなものがある。従来
技術を簡単に説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, a rail cross-section wear measuring device of this type is shown in FIG. 1, for example. The conventional technique will be briefly described.
【０００３】基本原理として光切断法を用いている。測
定部は主に図１に示すようなＸｅフラッシュランプスリ
ット光源と２台のＣＣＤカメラから成り立っている。こ
の測定部を車両下部に、測定データ処理部を車内に装備
した車両を使って被測定レール上を走行測定することに
よって、レール断面形状を計り、保線の省力化に役立て
ている。The optical cutting method is used as a basic principle. The measuring unit is mainly composed of a Xe flash lamp slit light source as shown in FIG. 1 and two CCD cameras. This measurement unit is located at the bottom of the vehicle, and a vehicle equipped with a measurement data processing unit inside the vehicle is used to measure the rail cross section, thereby measuring the cross-sectional shape of the rail, which contributes to labor saving of track maintenance.
【０００４】１．測定部の働き 光源のスリット光を、レールを長手方向に対して垂直に
横切るように照射する。この時、レール表面は光帯によ
って照らし出されるが、これはレールの断面形状を示し
ている。この像をレールの両側面をカバーするために２
台のＣＣＤカメラで撮影する。オリジナル図形をＣＣＤ
カメラで撮影し、そのカメラ画像から、オリジナル図形
の形状を求めるというものである。1. Function of the measuring unit The slit light of the light source is applied so as to cross the rail perpendicularly to the longitudinal direction. At this time, the rail surface is illuminated by the light band, which shows the cross-sectional shape of the rail. This image is used to cover both sides of the rail.
Take a picture with a single CCD camera. CCD original pattern
The image is taken with a camera and the shape of the original figure is obtained from the camera image.
【０００５】オリジナル図形を座標（ｘ，ｙ）で表わ
し、カメラ画像の図形を座標（ｘ’，ｙ’）で表わす
と、（ｘ，ｙ）と（ｘ’，ｙ’）の間には以下の関係が
ある。When the original figure is represented by the coordinates (x, y) and the figure of the camera image is represented by the coordinates (x ', y'), the following is obtained between (x, y) and (x ', y'). Have a relationship.
【０００６】[0006]
【数１】 ｘ′＝ａ0ｘ＋ａ1ｙ＋ａ2／ａ6ｘ＋ａ7ｙ＋１ ｙ′＝ａ3ｘ＋ａ4ｙ＋ａ5／ａ6ｘ＋ａ7ｙ＋１ パラメータａ0〜ａ7は、カメラとレ−ルとの位置関係か
ら求められる。パラメータａ0〜ａ7がわかれば、上式に
よりオリジナル図形が再現できる。X ′ = a 0 x + a 1 y + a 2 / a 6 x + a 7 y + 1 y ′ = a 3 x + a 4 y + a 5 / a 6 x + a 7 y + 1 The parameters a 0 to a 7 are the positions of the camera and the rail. Required from the relationship. If the parameters a 0 to a 7 are known, the original figure can be reproduced by the above equation.
【０００７】像とＣＣＤカメラの相対位置が既知であれ
ば、カメラの映像に射影変換（式１参照）を施せば、レ
ールの実寸大の断面形状を求めることができる。又、光
源がＸｅフラッシュランプというストロボを用いる理由
は走行測定中、ぶれのない静止画像が撮れるからであ
る。If the relative position between the image and the CCD camera is known, the actual size cross-sectional shape of the rail can be obtained by subjecting the image of the camera to projective transformation (see equation 1). The reason for using a strobe called a Xe flash lamp as a light source is that a still image without blur can be taken during traveling measurement.
【０００８】２．処理のながれ Ｓ１．測定部でレールの両側面に対する２枚の画像を得
る。2. Flow of processing S1. At the measuring part, two images are obtained for both sides of the rail.
【０００９】Ｓ２．画像処理によって外乱光を除去す
る。S2. Ambient light is removed by image processing.
【００１０】Ｓ３．幅を持っている画像を細線化する。S3. Thin an image with width.
【００１１】Ｓ４．射影変換で実寸大のレール形状を求
める。S4. Obtain the actual rail shape by projective transformation.
【００１２】Ｓ５．両側面の形状を合成する。S5. Combine the shapes of both sides.
【００１３】Ｓ６．既知のリファレンスレールの断面形
状と測定で得た断面形状を比べて、レールの摩耗値を計
算する。S6. The wear value of the rail is calculated by comparing the cross-sectional shape of the known reference rail with the cross-sectional shape obtained by the measurement.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレール断面摩耗測定装置にあっては、 １．
外乱光が強くレール画像にまたがっていると、外乱光に
よるノイズを画面から除去するのが不可能となる。However, in such a conventional rail cross-section wear measuring device,
If the ambient light is strong and straddles the rail image, it becomes impossible to remove the noise due to the ambient light from the screen.
【００１５】２．一般に時間のかかる細線化処理を画像
全体に施すこと、及び細線化後の画像の画素全てに対し
て射影変換を施すことは高速で走行しながら計測するた
めには計算時間の浪費となる。2. In general, performing time-consuming thinning processing on the entire image and performing projective transformation on all pixels of the image after thinning consumes calculation time in order to measure while running at high speed.
【００１６】３．従来例ではレールの識別機能がないの
で、走行中にレールの種類が切り替わった場合（種類に
よって形状が異なる）測定データをどの種類のリファレ
ンスレールと比較すべきか認識できず、誤った摩耗値を
出力してしまう。3. In the conventional example, there is no rail identification function, so when the type of rail is changed during traveling (the shape varies depending on the type), it is not possible to recognize which type of reference rail the measured data should be compared with and output an incorrect wear value. Resulting in.
【００１７】という問題点が（欠点が）あった。There is a problem (a drawback).
【００１８】本発明の第１の目的は、外乱光の影響を受
けにくいレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。A first object of the present invention is to provide a rail cross-section wear measuring device which is not easily affected by ambient light.
【００１９】本発明の第２の目的は、計算時間の短いレ
ール断面摩耗測定装置を提供することである。A second object of the present invention is to provide a rail cross-section wear measuring device with a short calculation time.
【００２０】本発明の第３の目的は、レ−ルの種類の識
別ができるレール断面摩耗測定装置を提供することであ
る。A third object of the present invention is to provide a rail cross-section wear measuring device capable of identifying the type of rail.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の問題点（欠点）に着目してなされたもので、第１の
目的を達成するために、レール断面摩耗測定装置におい
て、レ−ルに、光を照射するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源と、レ−ルから散乱されて来た光を受光するＣ
ＣＤカメラと、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光でき
る様に受光時間を制御する電子シャッタ−と、上記ＣＣ
Ｄカメラが出力するＸｅランプ点灯時の画像データと消
光時の画像データとの差分をとる手段と、差分を取られ
たデ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める画像処
理手段とを有し、上記画像処理手段は、レ−ルの形状に
関して基準となるデ−タと、上記ＣＣＤカメラが出力し
たデータを細線化する手段と、上記基準となるデ−タと
上記細線化されたデ−タとの偏差を求める手段とを有す
ることとしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made by paying attention to such conventional problems (deficiencies), and in order to achieve the first object, a rail cross section wear measuring apparatus is provided with -A Xe flash lamp slit light source for irradiating light to the rail and C for receiving light scattered from the rail
A CD camera, an electronic shutter that controls the light receiving time so that the CCD camera can receive light for a certain time, and the CC
D camera outputs a difference between image data when the Xe lamp is lit and image data when the light is extinguished, and image processing means for image-processing the data thus obtained to obtain the rail shape. The image processing means has reference data for the shape of the rail, means for thinning the data output from the CCD camera, the reference data and the thinning processing. And means for obtaining a deviation from the recorded data.
【００２２】第２の目的を達成するために、レール断面
摩耗測定装置において、レ−ルに、光を照射するＸｅフ
ラッシュランプスリット光源と、レ−ルから散乱されて
来た光を受光するＣＣＤカメラと、上記ＣＣＤカメラが
一定時間、受光できる様に受光時間を制御する電子シャ
ッタ−と、上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュ
ランプスリット光源点灯時の画像データを画像処理し
て、レ−ルの形状を求める画像処理手段とを有し、上記
画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となるデ−
タを記憶する手段と、レール画像に対してウインドウを
切る手段と、ウインドウ内の画像デ−タに対して細線化
する手段と、上記基準となるデ−タと上記細線化された
デ−タとの偏差を求める手段を有することとしたもので
ある。In order to achieve the second object, in a rail cross-section wear measuring device, a rail for illuminating a rail with a Xe flash lamp slit light source and a CCD for receiving light scattered from the rail. The camera, the electronic shutter that controls the light receiving time so that the CCD camera can receive light for a certain time, and the image data output by the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on are subjected to image processing to obtain a rail image. Image processing means for obtaining the shape, and the image processing means is a reference data for the shape of the rail.
Means for storing data, means for cutting the window with respect to the rail image, means for thinning the image data in the window, the reference data and the thinned data. The means for obtaining the deviation from
【００２３】第３の目的を達成するために、レール断面
摩耗測定装置において、レ−ルに、光を照射するＸｅフ
ラッシュランプスリット光源と、レ−ルから散乱されて
来た光を受光するＣＣＤカメラと、上記ＣＣＤカメラが
一定時間、受光できる様に受光時間を制御する電子シャ
ッタ−と、上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュ
ランプスリット光源点灯時の画像デ−タを画像処理し
て、レ−ルの形状を求める画像処理手段とを有し、上記
画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となる複数
種類のレ−ルのデ−タを記憶する手段と、上記ＣＣＤカ
メラが出力したデータを細線化する手段と、上記細線化
されたデ−タによりレールの種類を識別する手段と、上
記識別された基準となるデ−タと上記細線化されたデ−
タとの偏差を求める手段とを有することとしたものであ
る。In order to achieve the third object, in a rail cross section wear measuring apparatus, a rail for illuminating a rail with a Xe flash lamp slit light source and a CCD for receiving light scattered from the rail. A camera, an electronic shutter that controls the light receiving time so that the CCD camera can receive light for a certain period of time, and image data output from the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on are image-processed and the Image processing means for obtaining the shape of the rail, and the image processing means outputs the data of a plurality of types of rails, which are the reference for the shape of the rail, and the CCD camera. Means for thinning data, means for identifying the type of rail by the thinned data, reference data identified above, and the thinned data
And means for obtaining the deviation from the data.
【００２４】[0024]
【作用】第１の目的を達成するために、レール断面摩耗
測定装置において、Ｘｅフラッシュランプスリット光源
は、レ−ルに、光を照射する。ＣＣＤカメラは、レ−ル
から散乱されて来た光を受光する。電子シャッタ−は、
上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する。差分をとる手段は、上記ＣＣＤカメラが出
力するＸｅランプ点灯時の画像データと消光時の画像デ
ータとの差分をとる。画像処理手段は、差分デ−タを画
像処理して、レ−ルの形状を求める。具体的には、画像
処理手段のうちの細線化する手段は、上記差分データを
細線化する。偏差を求める手段は、上記基準となるデ−
タと上記細線化されたデ−タとの偏差を求める。In order to achieve the first object, in the rail cross-section wear measuring device, the Xe flash lamp slit light source irradiates the rail with light. The CCD camera receives the light scattered from the rail. The electronic shutter is
The light receiving time is controlled so that the CCD camera can receive light for a certain time. The means for taking the difference takes the difference between the image data output by the CCD camera when the Xe lamp is lit and the image data when the light is extinguished. The image processing means image-processes the difference data to obtain the rail shape. Specifically, the thinning means of the image processing means thins the difference data. The means for obtaining the deviation is the reference data
The difference between the data and the thinned data is obtained.
【００２５】第２の目的を達成するために、レール断面
摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプスリット
光源は、レ−ルに、光を照射する。ＣＣＤカメラは、レ
−ルから散乱されて来た光を受光する。電子シャッタ−
は、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光
時間を制御する。画像処理手段は、デ−タを画像処理し
て、レ−ルの形状を求める。具体的には、ウインドウを
切る手段は、レール画像に対してウインドウを切る。細
線化する手段は、ウインドウ内の画像デ−タに対して細
線化する。偏差を求める手段は、上記基準となるデ−タ
と上記細線化されたデ−タとの偏差を求める。In order to achieve the second object, in the rail cross-section wear measuring device, the Xe flash lamp slit light source irradiates the rail with light. The CCD camera receives the light scattered from the rail. Electronic shutter
Controls the light receiving time so that the CCD camera can receive light for a certain time. The image processing means image-processes the data to obtain the rail shape. Specifically, the window cutting means cuts the window for the rail image. The thinning means thins the image data in the window. The means for obtaining the deviation obtains the deviation between the reference data and the thinned data.
【００２６】第３の目的を達成するために、レール断面
摩耗測定装置において、Ｘｅフラッシュランプスリット
光源は、レ−ルに、光を照射する。ＣＣＤカメラは、レ
−ルから散乱されて来た光を受光する。電子シャッタ−
は、上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光
時間を制御する。画像処理手段は、上記ＣＣＤカメラが
出力するＸｅフラッシュランプスリット光源点灯時の画
像デ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める。細線
化する手段は、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細
線化する。識別する手段は、上記細線化されたデ−タに
よりレールの種類を識別する。偏差を求める手段は、上
記識別された基準となるデ−タと上記細線化されたデ−
タとの偏差を求める。In order to achieve the third object, in the rail cross-section wear measuring device, the Xe flash lamp slit light source irradiates the rail with light. The CCD camera receives the light scattered from the rail. Electronic shutter
Controls the light receiving time so that the CCD camera can receive light for a certain time. The image processing means image-processes the image data output from the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on to obtain the shape of the rail. The thinning means thins the data output by the CCD camera. The identifying means identifies the type of rail based on the thinned data. The means for obtaining the deviation includes the identified reference data and the thinned data.
The deviation from
【００２７】[0027]
【実施例】本実施例は、以下の特徴を有する。EXAMPLE This example has the following features.
【００２８】１．電子シャッター機能を持ったＣＣＤカ
メラを用いて、Ｘｅフラッシュランプスリット光源の発
光時間にシャッタータイミングを合わせることにより外
乱光の光量を抑える。1. A CCD camera with an electronic shutter function is used to suppress the amount of ambient light by adjusting the shutter timing to the emission time of the Xe flash lamp slit light source.
【００２９】２．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時の画像データと、消光時の画像データの差分を求
め、外乱光を相殺し、スリット光のみの画像データを抽
出する。ただし消光時の画像データは、発光時の画像デ
ータに対して位置的にも時間的にもできるだけ近づけ
る。2. The difference between the image data when the Xe flash lamp slit light source is emitted and the image data when the light is extinguished is obtained, the ambient light is canceled, and the image data of only the slit light is extracted. However, the image data at the time of extinction should be made as close as possible in terms of position and time to the image data at the time of light emission.
【００３０】３．一般に時間のかかる細線化処理と射影
変換をウインドウを切って画像の必要な部分だけに適用
する。3. Generally, time-consuming thinning processing and projective transformation are performed by cutting the window and applying only to a necessary portion of the image.
【００３１】４．レールあご部と、あご部から降ろした
垂線とレール下部との交点との距離によりレールを識別
する。4. The rail is identified by the distance between the jaw of the rail and the intersection of the vertical line drawn from the jaw and the bottom of the rail.
【００３２】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例を示す図である。まず構成を
説明すると、大きく分けて測定部１２と処理部４で構成
される。（ただしここでは、レールの右側面に関する処
理を説明する。）測定部１２は、従来のものとほぼ同じ
だが、ＣＣＤカメラ２が電子シャッターを持っている。The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention. First, the configuration will be described. The configuration is roughly divided into a measurement unit 12 and a processing unit 4. (However, here, the processing on the right side surface of the rail will be described.) The measuring unit 12 is almost the same as the conventional one, but the CCD camera 2 has an electronic shutter.
【００３３】電子シャッターの方式については、どのよ
うなものでも本発明に使えるが、一例として、ＣＣＤが
フレームインタライン形ＣＣＤである場合を説明する。Although any type of electronic shutter can be used in the present invention, a case where the CCD is a frame interline type CCD will be described as an example.
【００３４】フレームインタライン形ＣＣＤ（ＦＩＴＣ
ＣＤ：frame interline ＣＣＤ）は、撮像部は通常のイ
ンタライン形ＣＣＤと同一であるが、その下部に１フィ
ールド分の画像信号を蓄積するためのメモリー領域を備
えている。感光素子（ホトダイオード）で蓄積された信
号電荷は、インタライン形ＣＣＤの場合と同様、垂直帰
線期間に垂直ＣＣＤレジスタに読み出される。この後、
信号電荷は、高速の垂直転送パルスを印加することによ
り、垂直ＣＣＤレジスタ中を下方に転送されメモリー領
域に蓄えられる。この信号電荷は、水平帰線期間を利用
して１ラインずつ水平ＣＣＤレジスタに送り込まれた
後、水平レジスタＣＣＤ内部を水平方向に転送され出力
される。撮像部からメモリー領域への信号の転送も、垂
直帰線期間中に行われる。このときの垂直ＣＣＤレジス
タの転送周波数は通常１ＭＨｚ前後の駆動周波数に選ば
れているため、通常のインタライン形ＣＣＤレジスタと
比較し、垂直ＣＣＤレジスタへ光の洩れ込む時間が短縮
化され、大幅なスミアの低減が可能となる。Frame interline CCD (FITC
The image pickup unit of a CD (frame interline CCD) is the same as a normal interline CCD, but a memory area for accumulating an image signal for one field is provided below the image pickup unit. The signal charge accumulated in the photosensitive element (photodiode) is read out to the vertical CCD register during the vertical retrace period, as in the case of the interline CCD. After this,
By applying a high-speed vertical transfer pulse, the signal charge is transferred downward in the vertical CCD register and stored in the memory area. The signal charges are sent to the horizontal CCD register line by line using the horizontal blanking period, and then transferred and output in the horizontal direction inside the horizontal register CCD. The signal transfer from the imaging unit to the memory area is also performed during the vertical blanking period. Since the transfer frequency of the vertical CCD register at this time is usually selected to be a driving frequency of about 1 MHz, the time for light to leak into the vertical CCD register is shortened as compared with a normal interline CCD register, and it is significantly increased. Smear can be reduced.
【００３５】フレームインタライン形ＣＣＤでは、メモ
リー領域を利用して、シャッタ−時間が可変な電子シャ
ッタ−動作を行わせることができる。ある水平帰線期間
の時刻Ｔ1において、それまでにホトダイオードに蓄積
されていた電荷は、いったん垂直ＣＣＤレジスタに読み
出される。この時点で、ホトダイオードは、電荷の存在
しない“空”の状態となり、改めて光電変換が開始され
る。垂直ＣＣＤレジスタに読み出された電荷は、通常の
垂直転送により垂直ＣＣＤレジスタ内部を下方に転送さ
れる。時刻Ｔ2において垂直帰線期間に入ると、垂直Ｃ
ＣＤレジスタには高速の掃出しパルスが印加され、垂直
ＣＣＤレジスタに残留するすべての電荷が不要電荷とし
て外部に掃き捨てられる。この状態で、時刻Ｔ3におい
て、改めてホトダイオードに蓄積されている電荷を垂直
ＣＣＤレジスタに読み出し、この電荷を正規の信号電荷
として利用する。このような動作では、実質的な光電変
換時間は、時刻Ｔ1から時刻Ｔ3までであり、この時間
は、通常の方式のＣＣＤの蓄積時間（１フィールドある
いは１フレーム期間）よりも短く設定できるため、電子
シャッタ動作が可能となる。ホトダイオードからの不要
電荷の読出しは、読出しパルスが有効期間の信号へ妨害
を与えるのを防ぐため、通常、水平帰線期間内に行われ
る。このため、シャッタ時間は１Ｈ単位（１水平走査周
期単位）で可変にできる。In the frame interline CCD, the electronic shutter operation in which the shutter time is variable can be performed by utilizing the memory area. At time T1 of a certain horizontal blanking period, the charges accumulated in the photodiode until then are once read out to the vertical CCD register. At this point, the photodiode is in an "empty" state in which there is no charge, and photoelectric conversion is started again. The charges read out to the vertical CCD register are transferred downward in the vertical CCD register by normal vertical transfer. When the vertical blanking period starts at time T2, the vertical C
A high-speed sweep pulse is applied to the CD register, and all the charges remaining in the vertical CCD register are swept to the outside as unnecessary charges. In this state, at time T3, the electric charge accumulated in the photodiode is read out again to the vertical CCD register, and this electric charge is used as a normal signal charge. In such an operation, the substantial photoelectric conversion time is from time T1 to time T3, and this time can be set shorter than the accumulation time (one field or one frame period) of the normal CCD, The electronic shutter operation becomes possible. The reading of unwanted charges from the photodiode is usually done within the horizontal blanking period to prevent the read pulse from interfering with the signal during the valid period. Therefore, the shutter time can be varied in 1H units (one horizontal scanning cycle unit).
【００３６】上述のようにＣＣＤにおける電子シャッタ
動作は、光電変換時間を通常のフィールド時間あるいは
フレーム時間よりも短く設定できる。そのため動解像度
の改良が容易なことから高速で動く被写体を撮像しても
ボケを生じにくい、あるいはＣＣＤのフィールド周波数
と電源周波数（５０Ｈｚ）とのビートによって生ずる蛍
光灯フリッカの除去が可能であるなどの利点を有する。As described above, in the electronic shutter operation in the CCD, the photoelectric conversion time can be set shorter than the normal field time or frame time. Therefore, since the dynamic resolution can be easily improved, blurring does not easily occur even when a high-speed moving object is imaged, or the fluorescent light flicker caused by the beat between the CCD field frequency and the power supply frequency (50 Hz) can be removed. Have the advantage of.
【００３７】処理部４は、主に２個のフレームメモリ
（ＦＭ）７、１０と、各デバイスの制御と摩耗値の計算
を担当する画像処理手段であるシングルチップマイコン
１１と、画像デ−タの記憶先を切り替えるスイッチ（Ｓ
Ｗ）５と、ＦＭ７の入出力側に接続されたＡ／Ｄ６およ
びＤ／Ａ８と、差分を取る手段である２値化回路とを有
する。マイコン１１は、レ−ルの形状に関して基準とな
るデ−タと、上記ＣＣＤカメラが出力したデータを細線
化する手段の機能と、上記基準となるデ−タと上記細線
化されたデ−タとの偏差を求める手段の機能と、ウイン
ドウ内の画像に対して、処理を行なう手段の機能と、レ
ールの種類を識別する手段の機能と、基準点を求める手
段の機能とを有する。The processing section 4 mainly comprises two frame memories (FM) 7, 10, a single chip microcomputer 11 which is an image processing means for controlling each device and calculating a wear value, and image data. Switch to switch the storage destination of (S
W) 5, A / D6 and D / A8 connected to the input / output side of FM7, and a binarization circuit that is a means for obtaining a difference. The microcomputer 11 has a reference data regarding the shape of the rail, a function of a means for thinning the data output by the CCD camera, the reference data and the thinned data. And a function of processing an image in a window, a function of identifying a rail type, and a function of determining a reference point.
【００３８】次に、上記の実施例の作用を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described.
【００３９】レールの断面形状の測定の場合は、レ−ル
の上部の形の両側を測定したいので、レール１本に対し
てカメラとスリット光をそれぞれ２組使う必要がある。In the case of measuring the cross-sectional shape of the rail, since it is desired to measure both sides of the shape of the upper part of the rail, it is necessary to use two sets of cameras and two slit lights for each rail.
【００４０】日中にも測定できるためには、たとえ覆い
をつけるにしても、外乱光の影響は極力カットしたい。
本装置では、フラッシュランプと電子シャッタ−付きカ
メラを併用することによってｓ／ｎ比の向上を図ってい
る。In order to be able to measure even during the day, it is desired to cut the influence of ambient light as much as possible even if a cover is attached.
In this device, the s / n ratio is improved by using a flash lamp and a camera with an electronic shutter together.
【００４１】本ＣＣＤカメラの通常の露光時間は１／６
０［ｓ］、フラッシュランプの閃光時間は、２０〜５０
［μｓ］（半値幅）、電子シャッタ−を使った露光時間
を１００［μｓ］に設定すればｓ／ｎ比は（１／６０
［ｓ］）／１００［μｓ］＝１６７倍に改善される。The normal exposure time of this CCD camera is 1/6
0 [s], flash time of flash lamp is 20-50
If the exposure time using the electronic shutter is set to 100 μs, the s / n ratio will be (1/60)
[S]) / 100 [μs] = 167 times improved.
【００４２】次に、鮮明な２値画像を得る方法につい
て、図３により述べる。Next, a method for obtaining a clear binary image will be described with reference to FIG.
【００４３】１．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時の１つ手前（図３に於いて（ｎ−１）番目のシャッ
ター開口時）の画像データを多値用フレームメモリ７に
保持する。1. The image data immediately before the Xe flash lamp slit light source is emitted (at the (n-1) th shutter opening in FIG. 3) is held in the multi-valued frame memory 7.
【００４４】２．Ｘｅフラッシュランプスリット光源発
光時（図３においてｎ番目のシャッター開口時）の画像
データと多値用フレームメモリ７のデータの差を適当な
しきい値で２値化回路９により、２値化して２値用フレ
ームメモリ１０に保存する。2. The difference between the image data when the Xe flash lamp slit light source emits light (when the n-th shutter is opened in FIG. 3) and the data in the multi-valued frame memory 7 is binarized by a binarizing circuit 9 with an appropriate threshold value to obtain 2 The value is stored in the value frame memory 10.
【００４５】次に、２値画像よりレールの種類を認識し
て摩耗値を計算する動作について、図４により述べる。Next, the operation of recognizing the rail type from the binary image and calculating the wear value will be described with reference to FIG.
【００４６】２値画像（フレームメモリ１０内に記憶さ
れている）４１に対して、予め位置と大きさを決めてあ
ったウインドウを切り、処理した結果４２をフレームメ
モリ１０に記憶する（Ｓ４１）。For the binary image (stored in the frame memory 10) 41, a window whose position and size have been determined beforehand is cut, and the processed result 42 is stored in the frame memory 10 (S41). .
【００４７】ウインドウ内を細線化し、処理した結果４
３をフレームメモリ１０に記憶する（Ｓ４２）。Result of thinning the window and processing 4
3 is stored in the frame memory 10 (S42).
【００４８】細線化した部分だけを射影変換し、処理し
た結果４４をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
３）。この時には、実線部だけを座標値として保持す
る。Only the thinned portion is projectively converted, and the processed result 44 is stored in the memory in the microcomputer 11 (S4).
3). At this time, only the solid line portion is held as the coordinate value.
【００４９】この後の処理を図５により説明する。レー
ル識別と位置合わせのための特徴点（点Ａ（レールあご
部の座標）および点Ｂ（点Ａから降ろし垂線とレール下
部との交点の座標））を求め、処理した結果４５をマイ
コン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４４）。The subsequent processing will be described with reference to FIG. Characteristic points for rail identification and alignment (point A (coordinates of rail jaw) and point B (coordinates of intersection of vertical line dropped from point A and lower part of rail)) are obtained and processed result 45 is stored in microcomputer 11. (S44).
【００５０】リファレンスデータ群４６（シングルチッ
プのメモリ内にある）と、長さＡＢについて比較して、
レールを識別する（Ｓ４５）。The reference data group 46 (in the single-chip memory) is compared with the length AB,
The rail is identified (S45).
【００５１】リファレンスデータの選択を行ない（Ｓ４
６）、位置合わせをして、摩耗値計算を行ない、処理し
た結果４７をマイコン１１内のメモリに記憶する（Ｓ４
７）。この時は、測定データとリファレンスデータの点
Ｂが一致するように位置合わせする。そして、距離Ｃ
Ｃ′が求める摩耗値である。これを摩耗値４８として出
力する。Reference data is selected (S4
6) Positioning is performed, the wear value is calculated, and the processed result 47 is stored in the memory in the microcomputer 11 (S4).
7). At this time, the measurement data and the reference data are aligned so that the point B is the same. And the distance C
C'is the wear value obtained. This is output as the wear value 48.
【００５２】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、以下に列挙する効果が得られる。As described above, according to the present invention, the effects listed below can be obtained.
【００５３】１．鮮明画像の取り込みと摩耗計算処理を
高速化（計算時間が従来の約１／１０になる）する工夫
をしたことにより、リアルタイムに摩耗値を求めること
が可能となる。（これは現場では重要である。） ２．実際の鉄道では、しばしば形状が異なるレールどう
しが接続されている場合がある。測定データの摩耗値は
リファレンスレールの形状データと比較して計算するの
でレールの種類の判別が必要である。本システムはレー
ルの種類を自動識別できるので走行中に測定レールの種
類が変わっても正確に摩耗値を求めることができる。1. It is possible to obtain the wear value in real time by devising a method for speeding up the capture of a clear image and the wear calculation process (calculation time is about 1/10 of the conventional time). (This is important in the field.) In an actual railway, rails having different shapes are often connected to each other. Since the wear value of the measured data is calculated by comparing it with the shape data of the reference rail, it is necessary to determine the rail type. Since this system can automatically identify the type of rail, the wear value can be accurately determined even if the type of rail being measured changes during traveling.
【００５４】なお、本実施例では、光源として、Ｘｅラ
ンプの場合を示したが、本発明は、これに限られるもの
では無く、例えば、水銀ランプでも良い。Although the Xe lamp is used as the light source in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a mercury lamp may be used.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本発明によれば、外乱光の影響を受けに
くいレール断面摩耗測定装置を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a rail cross-section wear measuring device which is hardly affected by ambient light.
【００５６】また、計算時間が短くなったために、高速
走行しながら計測できるレール断面摩耗測定装置を提供
することができる。Since the calculation time is shortened, it is possible to provide a rail cross-section wear measuring device which can measure while traveling at high speed.
【００５７】さらに、レ−ルの種類の識別ができるレー
ル断面摩耗測定装置を提供することができる。Furthermore, it is possible to provide a rail cross-section wear measuring device capable of identifying the type of rail.
【図１】従来技術に係るレール断面摩耗測定装置の説明
図である。FIG. 1 is an explanatory view of a rail cross-section wear measuring device according to a conventional technique.
【図２】本発明に係るレール断面摩耗測定装置のブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram of a rail cross-section wear measuring device according to the present invention.
【図３】電子シャッタ−とＸｅフラッシュランプスリッ
ト光源発光のタイミングの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a timing of emitting light from an electronic shutter and a Xe flash lamp slit light source.
【図４】画像処理の手順を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure of image processing.
【図５】画像処理の手順を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a procedure of image processing.
【符号の説明】 １…Ｘｅフラッシュランプスリット光源、２，３…電子
シャッター付きＣＣＤカメラ、４…処理部、７，１０…
フレ−ムメモリ、９…２値化回路、１１…シングルチッ
プマイコン。[Explanation of Codes] 1 ... Xe flash lamp slit light source, 2, 3 ... CCD camera with electronic shutter, 4 ... Processing unit, 7, 10 ...
Frame memory, 9 ... Binary circuit, 11 ... Single-chip microcomputer.
フロントページの続き (72)発明者 錦城 誘策 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 東 憲昭 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目１番16 号ＪＲ宿舎１ー18 (72)発明者 西田 哲郎 兵庫県西宮市熊野町５番２ー206号 (72)発明者 坂元 一美 兵庫県加古郡稲美町幸竹103ー１Front page continuation (72) Inventor Nishiki Castle Incentives 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Tokimec Co., Ltd. (72) Noriaki Higashi 2-16-16 Matsuzaki-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka, Japan Dormitory 1-18 (72) Inventor Tetsuro Nishida 5-2206, Kumano-cho, Nishinomiya-shi, Hyogo Prefecture (72) Inventor Kazumi Sakamoto 103-1 Kochitake, Inami-cho, Kako-gun, Hyogo Prefecture
Claims (5)
ンプスリット光源と、 レ−ルから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッタ−と、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像データと消光時の画像データとの
差分をとる手段と、 差分デ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める画像
処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となる
デ−タを記憶する手段と、上記差分データを細線化する
手段と、上記基準となるデ−タと上記細線化されたデ−
タとの偏差を求める手段とを有することを特徴とするレ
ール断面摩耗測定装置。1. A Xe flash lamp slit light source for irradiating light on a rail, a CCD camera for receiving light scattered from the rail, and a light receiving device for allowing the CCD camera to receive light for a predetermined time. An electronic shutter for controlling the time, a means for obtaining the difference between the image data output by the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on and the image data when the light is extinguished, and image processing of the difference data to Image processing means for obtaining the shape of the rail, the image processing means stores data serving as a reference for the shape of the rail, means for thinning the difference data, and the reference. Data and the above thinned data
And a means for determining a deviation from the rail cross section wear measuring apparatus.
ンプスリット光源と、 レ−ルから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッタ−と、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像データを画像処理して、レ−ルの
形状を求める画像処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となる
デ−タを記憶する手段と、レール画像に対してウインド
ウを切る手段と、ウインドウ内の画像デ−タに対して細
線化する手段と、上記基準となるデ−タと上記細線化さ
れたデ−タとの偏差を求める手段とを有することを特徴
とするレール断面摩耗測定装置。2. A Xe flash lamp slit light source for irradiating light on a rail, a CCD camera for receiving light scattered from the rail, and a light receiving device for allowing the CCD camera to receive light for a predetermined time. The image processing means has an electronic shutter for controlling time, and image processing means for processing the image data output from the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on to obtain the rail shape. Is a means for storing reference data for the shape of the rail, a means for cutting the window with respect to the rail image, a means for thinning the image data in the window, and the above reference. And a means for determining a deviation between the thinned data and the thinned data.
ンプスリット光源と、 レ−ルから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッタ−と、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像デ−タを画像処理して、レ−ルの
形状を求める画像処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となる
複数種類のレ−ルのデ−タを記憶する手段と、上記ＣＣ
Ｄカメラが出力したデータを細線化する手段と、上記細
線化されたデ−タによりレールの種類を識別する手段
と、上記識別された基準となるデ−タと上記細線化され
たデ−タとの偏差を求める手段とを有することを特徴と
するレール断面摩耗測定装置。3. A Xe flash lamp slit light source for irradiating light on a rail, a CCD camera for receiving light scattered from the rail, and a light receiving device for allowing the CCD camera to receive light for a certain period of time. An electronic shutter for controlling the time, and an image processing means for image-processing the image data output from the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on to obtain the rail shape are provided. The processing means stores means for storing data of a plurality of types of rails, which serve as a reference regarding the shape of the rail, and the CC.
A means for thinning the data output from the D camera, a means for identifying the rail type by the thinned data, the reference data identified and the thinned data. And a means for obtaining a deviation between the rail cross section wear measuring apparatus and the rail cross section wear measuring apparatus.
ンプスリット光源と、 レ−ルから散乱されて来た光を受光するＣＣＤカメラ
と、 上記ＣＣＤカメラが一定時間、受光できる様に受光時間
を制御する電子シャッタ−と、 上記ＣＣＤカメラが出力するＸｅフラッシュランプスリ
ット光源点灯時の画像データと消光時の画像データとの
差分をとる手段と、 差分デ−タを画像処理して、レ−ルの形状を求める画像
処理手段とを有し、 上記画像処理手段は、レ−ルの形状に関して基準となる
複数種類のレ−ルのデ−タを記憶する手段と、レール画
像に対してウインドウを切る手段と、ウインドウ内の差
分デ−タに対して細線化する手段と、上記細線化された
デ−タによりレールの種類を識別する手段と、上記識別
された基準となるデ−タと上記細線化されたデ−タとの
偏差を求める手段とを有することを特徴とするレール断
面摩耗測定装置。4. A Xe flash lamp slit light source for irradiating light on a rail, a CCD camera for receiving light scattered from the rail, and a light receiving light for enabling the CCD camera to receive light for a predetermined time. An electronic shutter for controlling the time, a means for obtaining the difference between the image data output by the CCD camera when the Xe flash lamp slit light source is turned on and the image data when the light is extinguished, and image processing of the difference data to Image processing means for determining the shape of the rail, the image processing means stores means for storing a plurality of types of rail data as a reference for the shape of the rail, and for the rail image. Means for cutting the window, means for thinning the difference data in the window, means for identifying the type of rail by the thinned data, and data for the identified reference. And above Thinned de - rail section wear measurement device, characterized in that it comprises a means for obtaining a deviation between motor.
面摩耗測定装置において、 上記の偏差を求める手段は、細線化されたデータから、
基準となるデ−タと照合するための基準点を求める手段
を有することを特徴とするレール断面摩耗測定装置。5. The rail cross-section wear measuring device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the means for obtaining the deviation is based on thinned data.
A rail cross-section wear measuring device having means for obtaining a reference point for collating with reference data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345347A JP3017870B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Rail cross section wear measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345347A JP3017870B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Rail cross section wear measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611315A true JPH0611315A (en) | 1994-01-21 |
| JP3017870B2 JP3017870B2 (en) | 2000-03-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345347A Expired - Fee Related JP3017870B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Rail cross section wear measuring device |
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| JP (1) | JP3017870B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304824A (en) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokimec Inc | Portable rail section measuring apparatus |
| JP2006258531A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Act Denshi Kk | Method of measuring rail section and device for measuring rail section used therefor |
| JP2010243275A (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | Optical system for detecting abrasion wear of trolley wire, and device for measuring abrasion wear of trolley wire |
| JP2016211876A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 東京計器株式会社 | Abrasion amount calculation system, slit light irradiation device, and abrasion amount calculation program |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3345347A patent/JP3017870B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304824A (en) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokimec Inc | Portable rail section measuring apparatus |
| JP2006258531A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Act Denshi Kk | Method of measuring rail section and device for measuring rail section used therefor |
| JP2010243275A (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | Optical system for detecting abrasion wear of trolley wire, and device for measuring abrasion wear of trolley wire |
| JP2016211876A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 東京計器株式会社 | Abrasion amount calculation system, slit light irradiation device, and abrasion amount calculation program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3017870B2 (en) | 2000-03-13 |
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