KR101787011B1 - 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치 - Google Patents

전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101787011B1
KR101787011B1 KR1020160007124A KR20160007124A KR101787011B1 KR 101787011 B1 KR101787011 B1 KR 101787011B1 KR 1020160007124 A KR1020160007124 A KR 1020160007124A KR 20160007124 A KR20160007124 A KR 20160007124A KR 101787011 B1 KR101787011 B1 KR 101787011B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pantograph
image
current collecting
collecting plate
vibration
Prior art date
Application number
KR1020160007124A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170087304A (ko
Inventor
박영
이기원
조용현
권삼영
박철민
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020160007124A priority Critical patent/KR101787011B1/ko
Priority to PCT/KR2016/002816 priority patent/WO2016204385A1/ko
Priority to CN201680035120.2A priority patent/CN107743577B/zh
Publication of KR20170087304A publication Critical patent/KR20170087304A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101787011B1 publication Critical patent/KR101787011B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K75/00—Accessories for fishing nets; Details of fishing nets, e.g. structure
    • A01K75/06—Sinkers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/24—Pantographs
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법은 팬터그래프 템플릿 영상과 카메라로 획득한 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하는 단계, 각 영상 프레임별로, 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 중심점으로부터 연장되는 수평선과 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정하는 단계 및 각 프레임별로 산출된 각도 정보에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING VIBRATION OF PANTOGRAPH IN ELECTRICAL RAILWAY}
본 발명은 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치에 대한 것이다.
일반적으로, 팬터그래프는 전차선과 접촉하여 차량에 전기에너지를 공급하는 전기철도차량의 핵심 설비이다. 팬터그래프는 전기에너지를 공급하는 전차선과 운행 중 기계적으로 접촉됨으로써, 마모 및 진동이 발생되며, 비 접촉시에는 전기에너지가 방전되는 아크 현상이 발생된다. 특히, 이상 진동은 팬터그래프의 이상 또는 과속도, 선로 이상 등 다양한 원인에 의해 나타나며, 팬터그래프와 전차선간의 비 접촉을 일으켜 아크 현상을 발생시킨다. 또한, 이상 진동은 전차선에 피로를 주게 되고, 이로 인해 전차선로 관련 부품의 피로를 유발하여 전차선로 및 관련 부품의 손상을 유발시킨다.
이러한 이상 진동을 감지하는 방법으로 종래에는 가속도계 등 진동을 감시하는 센서를 팬터그래프에 붙이고 이를 절연한 후, 센서를 통해 측정함으로써 팬터그래프의 진동을 검측하는 방법이 있다. 그러나, 팬터그래프는 전기에너지를 차량에 전달하게 되므로 항시 고전압, 고전류가 통전되고 있어 진동 감지를 위한 센서 부착에 어려움이 있다.
또한, 팬터그래프와 전차선의 접촉 지점을 모니터링하는 방법으로 비디오를 팬터그래프와 전차선의 접촉 지점을 모니터링할 수 있도록 차량 상부에 설치하여 이를 육안으로 확인하는 방법이 있다. 그러나, 육안으로 판별하기 때문에 정확도 및 정량적인 값을 도출하는데 어려움이 있다.
이러한 팬터그래프와 전차선의 접촉 상태를 모니터링하는 방법과 관련하여, 선행기술인 한국등록특허 제1058179 호 (발명의 명칭: 팬터그래프 결함 감시 시스템)는 카메라에서 획득된 이미지의 잡음을 제거한 팬터그래프의 현재이미지를 기준이미지와 비교하여 결함여부를 판정하는 기술에 대해 개시하고 있다. 또한, 선행기술인 일본등록특허 제5534058 호 (발명의 명칭: 마모 측정 장치 및 그 방법)는 팬터그래프의 경사각도를 고려해 전차선의 마모 측정치를 얻을 수 있는 마모 측정 장치 및 그 방법에 대해 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 촬영한 영상과 팬터그래프 템플릿 영상을 비교하여 팬터그래프를 검출하고, 이미지 프로세싱 기법을 이용하여 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법은 팬터그래프 템플릿 영상과 카메라로 획득한 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하는 단계, 각 영상 프레임별로, 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 중심점으로부터 연장되는 수평선과 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정하는 단계 및 각 프레임별로 산출된 각도 정보에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프의 진동 검측 장치는 팬터그래프의 촬영 영상을 수신하는 통신모듈, 팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 저장하는 메모리 및 팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 팬터그래프 템플릿 영상과 통신모듈을 통해 수신한 팬터그래프의 촬영 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하고, 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 중심점으로부터 연장되는 수평선과 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정하고, 각 프레임별로 산출된 각도 정보에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 기존의 비디오 모니터링 방법에 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 팬터그래프의 진동을 검출함으로써, 추가적인 장비 설치에 드는 비용을 저감하여 경제성이 매우 높다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 경우, 고유의 주파수에 따라 팬터그래프의 집전판의 이상, 선로의 이상 또는 전차선의 장력의 변화에 의한 이상 등이 상이함으로써, 전기철도차량 운행 중에 이상 원인 판별이 가능하고, 운행 후 필요시 의심 되는 부분의 점검을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출된 팬터그래프에서 수평선과 집전판의 사이의 각도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도의 크기에 기초하여 팬터그래프의 진동 강도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평선과 집전판의 좌측 및 우측 변위를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 주파수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출된 팬터그래프에서 수평선과 집전판의 사이의 각도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도의 크기에 기초하여 팬터그래프의 진동 강도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 장치(10)는 통신모듈(100), 메모리(200) 및 프로세서(300)를 포함할 수 있다.
통신모듈(100)은 팬터그래프의 촬영 영상을 수신한다.
통신모듈(100)은 팬터그래프의 영상을 촬영하는 카메라와 데이터 통신을 통해, 팬터그래프의 촬영 영상을 수신한다. 이때, 카메라는 팬터그래프의 영상을 확보할 수 있도록 전기철도차량의 상부에 위치할 수 있다. 이러한 카메라는 고속 또는 일반 카메라로 배치될 수 있으며, 해상도가 높을수록 팬터그래프를 정밀하게 검출할 수 있다.
메모리(200)는 팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 저장한다.
여기서, 메모리(200)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 플래쉬 메모리, SSD와 같은 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 DRAM, SRAM휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
프로세서(300)는 팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 실행한다.
프로세서(300)는 프로그램의 실행에 따라, 팬터그래프 템플릿 영상과 통신모듈을 통해 수신한 팬터그래프의 촬영 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출할 수 있다.
도 2를 참조하면, 팬터그래프 템플릿 영상은 빛의 강도, 렌즈의 노출값 및 초점 등에 따라 영상의 밝기가 상이하게 나타날 수 있는 팬터그래프의 촬영 영상으로부터 팬터그래프를 정확하게 검출하기 위하여, 명도와 대조비가 다른 복수의 팬터그래프 템플릿 영상이 사전에 지정될 수 있다.
이로 인해, 날씨, 터널 상황, 장애물 여부 등에 따라 영상의 밝기가 다양하게 촬영되는 팬터그래프 촬영 영상에 복수의 팬터그래프 템플릿 영상 중 유사도가 가장 높은 팬터그래프 템플릿 영상을 매칭함으로써, 영상 프레임별로 정확하게 팬터그래프를 검출할 수 있다.
예시적으로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 팬터그래프 촬영 영상에 복수의 팬터그래프 템플릿 영상 중 유사도가 가장 높은 팬터그래프 템플릿 영상을 매칭함으로써, 영상 프레임별로 정확하게 팬터그래프(310)를 검출할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 프로세서(300)는 프로그램의 실행에 따라, 검출된 팬터그래프(310)에서 집전판의 중심점(325)을 검출하고, 중심점(325)으로부터 연장되는 수평선(330)과 집전판의 연장선(320) 사이의 각도를 측정하고, 각 프레임별로 산출된 각도에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출할 수 있다.
프로세서(300)는 촬영된 영상을 허프 변환을 통해 집전판에 대응하는 직선을 검출할 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(300)는 촬영된 영상의 각 프레임 별로 허프 변환을 통하여 팬터그래프(310)에 대응하는 직선을 획득할 수 있다. 이때, 허프 변환을 통해 획득한 팬터그래프(310)의 상단의 직선을 집전판으로 추정함으로써, 집전판에 대응하는 직선을 검출할 수 있다.
예시적으로, 도 3의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 검출된 집전판에서 집전판의 중심점(325)과 집전판의 중심점(325)으로부터 연장되는 집전판의 수평선(330) 및 집전판의 연장선(320)을 검출할 수 있다.
이어서, 프로세서(300)는 중심점(325)에서 교차하는 수평선(330)과 연장선(320)의 사이의 각도를 측정할 수 있다. 이때, 이러한 수평선(330)과 연장선(320)의 사이의 각도는 촬영된 영상의 각 프레임별로 각각 산출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 프로세서(300)는 각 프레임별로 산출된 각도에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출할 수 있다. 여기서, 진동 주파수는 측정된 각도가 제로 크로싱되는 팬터그래프 프레임수를 전체 팬터그래프 프레임수(초당 프레임수)로 나눈값에 기초하여 산출될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 통신모듈(100)을 통해 수신한 촬영 영상의 각 프레임에서 측정된 수평선(330)과 집전판의 연장선(320) 사이의 각도를 영상 프레임 번호 순서대로 나열하여, 측정된 각도가 제로 크로싱되는 지점을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는 1초 동안 촬영된 영상의 전체 프레임수(초당 프레임수)와 초당 프레임수 중에서 각도가 제로 크로싱된 지점이 검출되는 제로 크로싱 프레임 수를 산출할 수 있다. 프로세서(300)는 산출된 제로 크로싱 프레임 수를 2로 나눈값을 초당 프레임수로 나눈값을 주파수로 산출할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 프로세서(300)는 각도의 크기에 기초하여 팬터그래프의 진동 강도를 산출할 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 통신모듈(100)을 통해 수신한 촬영 영상의 각 프레임에서 측정된 수평선(330)과 집전판의 연장선(320) 사이의 각도의 크기의 변화량을 영상 프레임 번호 순서대로 나열하여 진동 강도의 파형을 검출할 수 있다.
예시적으로, 도 5b를 참조하여 각도의 크기로부터 진동 강도를 산출하는 방법을 설명하면, 프로세서(300)는 각각의 영상 프레임 별로 배경으로부터 분리된 팬터그래프(310)를 검출할 수 있다. 이때, 일반적으로 영상의 배경을 분리하는데 이용되는 이진화(binarization) 영상 기법을 통해 팬터그래프(310)만 검출할 수 있다. 이어서, 집전판의 중심점(325)을 기준으로 집전판의 하단면에서 연장되는 집전판의 하단선(320a)을 검출하고, 검출된 집전판의 하단선(320a)에서 집전판 기울기(도 3에 도시된 집전판 각도)만큼 회전시킴으로써, 집전판의 수평선(330)과 평행하는 진동 강도 기준선(330a)을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는 집전판의 하단선(320a)과 진동 강도 기준선(330a)의 좌측 변위 및 우측 변위를 측정할 수 있다. 여기서, 집전판은 휘어짐이 거의 없는 강체로서 좌측이 올라가는 경우 우측은 내려가기 때문에 집전판의 좌측 및 우측의 상하 변위의 크기는 동일할 수 있다.
따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 진동 강도는 집전판의 좌측 변위와 우측 변위 간의 차이에 의해 산출될 수 있다. 이때, 집전판의 좌측 및 우측 의 기준은 템플릿 매칭 기법 등으로 획득할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 프로세서(300)는 각각의 영상 화소(mm)당 비율정보를 이용하여 집전판의 좌측 및 우측 기준 간의 차이를 mm 단위로 산출할 수 있고, 각각의 영상 프레임 별로 산출된 mm 단위의 좌측 변위와 우측 변위 간의 차이를 mm 단위의 진동 강도로 변환할 수 있다.
한편, 이하에서는 각 프레임별로 산출된 좌측 및 우측 변위에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 방법을 설명하고자 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평선과 집전판의 좌측 및 우측 변위를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 주파수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 프로세서(300)는 각 영상 프레임별로, 검출된 팬터그래프(310)에서 집전판의 중심점(325)을 검출하고, 중심점(325)으로부터 연장되는 수평선(330)과 집전판의 연장선(320)의 좌측 및 우측 변위를 측정할 수 있다.
예시적으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 프로세서(300)는 검출된 집전판에서 집전판의 중심점(325)과 집전판의 중심점(325)으로부터 연장되는 집전판의 수평선(330) 및 집전판의 연장선(320)을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는 중심점(325)에서 교차하는 수평선(330)과 집전판의 연장선(320)의 좌측 변위 및 우측 변위를 측정할 수 있다. 이때, 이러한 수평선(330)과 연장선(320)의 좌측 변위 및 우측 변위는 촬영된 영상의 각 프레임별로 각각 산출될 수 있다.
도 7을 참조하면, 프로세서(300)는 각 프레임별로 산출된 변위에 기초하여 팬터그래프(310)의 진동 주파수를 산출할 수 있다. 여기서, 진동 주파수는 측정된 각 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 산출될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 통신모듈(100)을 통해 수신한 촬영 영상의 1초 동안의 각 프레임별로 집전판의 좌측 상하 변위 및 우측 상하 변위를 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는 이렇게 측정된 좌측 및 우측의 각각의 평균 상하 변위에 푸리에 변환을 이용하여 주파수를 산출할 수 있다.
예시적으로 , 획득한 신호를 주파수 성분 및 해당 성분의 강도로 변환해주는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 알고리즘을 이용하여 주파수를 산출하는 경우, 영상획득빈도로 샘플링율이 결정되는 것을 고속 푸리에 변환 알고리즘에 반영하여 주파수를 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는 상술한 도 1 내지 도 7에 도시된 구성 중 동일한 기능을 수행하는 구성의 경우 설명을 생략하기로 한다.
우선, 팬터그래프 템플릿 영상과 카메라로 촬영된 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출한다(S110).
이어서, 각 영상 프레임별로, 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 중심점으로부터 연장되는 수평선과 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정한다(S120).
다음으로, 각 프레임별로 산출된 각도에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출한다(S130).
팬터그래프를 검출하는 단계(S110)는 팬터그래프 템플릿 영상과 카메라로 촬영된 영상을 비교하여 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출할 수 있다. 예시적으로, 카메라는 전기철도차량의 상부에 배치되어 전기철도차량의 상부에 구비된 팬터그래프의 영상을 촬영하기 때문에 외부 환경에 따라 촬영된 영상의 밝기가 상이할 수 있다. 즉, 이러한 팬터그래프 영상은 날씨, 터널 상황, 장애물 여부 등에 따라 영상의 밝기가 다르게 촬영될 수 있다. 따라서, 프레임별로 상이하게 나타나는 영상의 조건에도 불구하고, 팬터그래프를 정확하게 검출하기 위하여, 다양한 명도 및 대조비를 갖는 복수의 팬터그래프 템플릿 영상이 사전에 지정될 수 있다. 이로 인해, 프레임별로 팬터그래프를 검출할 경우, 팬터그래프 촬영 영상과 복수의 팬터그래프 템플릿 영상 중 명도 및 대조비의 유사도가 가장 높은 팬터그래프 템플릿 영상을 매칭함으로써, 정확도가 높은 팬터그래프를 검출할 수 있다.
팬터그래프를 검출하는 단계(S110)는 촬영된 영상을 허프 변환을 통해 집전판에 대응하는 직선을 검출할 수 있다.
예시적으로, 팬터그래프를 검출하는 단계(S110)는 각 영상 프레임별로 검출된 팬터그래프를 허프 변환을 이용하여 팬터그래프에 대응하는 직선을 획득할 수 있다. 이어서, 팬터그래프의 상단의 직선을 집전판으로 추정함으로써, 집전판에 대응하는 직선을 검출할 수 있다.
각도를 측정하는 단계(S120)는 허프 변환을 통해 검출된 집전판의 직선의 중심점을 검출할 수 있다. 이어서, 검출된 중심점으로부터 연장되는 수평선을 검출할 수 있다. 다음으로, 중심점에서 교차하는 수평선과 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정할 수 있다.
진동 주파수를 산출하는 단계(S130)는 측정된 각도가 제로 크로싱되는 팬터그래프 프레임수를 전체 팬터그래프 프레임수(초당 프레임수)로 나눈값에 기초하여 주파수를 산출할 수 있다.
진동 주파수를 산출하는 단계(S130)는 1초 동안 촬영된 영상의 각 프레임에서 측정된 수평선과 집전판의 사이의 각도를 영상 프레임 번호 순서대로 나열하면, 측정된 각도가 제로 크로싱되는 지점을 검출할 수 있다. 이어서, 1초 동안 촬영된 영상의 전체 프레임수(초당 프레임수)와 초당 프레임수 중에서 각도가 제로 크로싱된 지점이 검출되는 제로 크로싱 프레임 수를 산출할 수 있다. 다음으로, 이러한 제로 크로싱 프레임 수를 2로 나눈값을 1초 동안 촬영된 영상의 전체 프레임수(초당 프레임수)로 나눈값에 기초하여 주파수를 산출할 수 있다.
진동 주파수를 산출하는 단계(S130) 이후에는 각도의 크기에 기초하여 팬터그래프의 진동 강도를 산출할 수 있다.
진동 강도를 산출하는 단계는 1초 동안 촬영된 영상의 각 프레임에서 측정된 수평선과 집전판의 사이의 각도의 크기의 변화량을 영상 프레임 번호 순서대로 나열하면 진동 강도의 파형을 검출할 수 있다. 이러한, 파형에 의해 진동 강도를 산출할 수 있다.
또한, 진동 주파수를 산출하는 단계(S130)는 각 프레임별로 산출된 좌측 변위 및 우측 변위에 의해서도 팬터그래프의 진동 주파수가 산출될 수 있다.
진동 주파수를 산출하는 단계(S130) 이전에, 각 영상 프레임별로, 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 중심점으로부터 연장되는 수평선과 집전판의 연장선의 좌측 및 우측 변위를 측정하고, 진동 주파수를 산출하는 단계(S130)에서, 각 프레임별로 산출된 변위에 기초하여 팬터그래프의 진동 주파수를 산출할 수 있다.
예시적으로, 진동 주파수를 산출하는 단계(S130) 이전에, 촬영된 영상의 각 프레임별로 허프 변환을 통해 검출된 집전판의 연장선과 집전판의 중심점을 검출할 수 있다. 이어서, 검출된 중심점으로부터 연장되는 수평선을 검출할 수 있다. 다음으로, 중심점에서 교차하는 수평선과 집전판의 좌측 및 우측 변위를 측정할 수 있다.
진동 주파수를 산출하는 단계(S130)는 이렇게 측정된 각 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 주파수를 산출할 수 있다.
예시적으로, 진동 주파수를 산출하는 단계(S130)는 촬영된 영상의 각 프레임별로 측정된 좌측 및 우측의 각각의 평균 상하 변위에 푸리에 변환을 이용하여 주파수를 산출할 수 있다.
상기에 설명된 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 장치는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 장치
100: 통신모듈 200: 메모리
300: 프로세서 310: 검출된 팬터그래프
320: 집전판의 연장선 320a: 집전판의 하단선
325: 집전판의 중심점 330: 수평선
330a: 진동 강도 기준선

Claims (12)

  1. 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법에 있어서,
    팬터그래프 템플릿 영상과 카메라로 획득한 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하는 단계;
    상기 각 영상 프레임별로, 상기 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 상기 중심점으로부터 연장되는 수평선과 상기 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정하는 단계; 및
    상기 각 영상 프레임별로 산출된 각도에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 단계를 포함하는 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각도의 크기에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 강도를 산출하는 단계를 더 포함하는 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬터그래프를 검출하는 단계는,
    상기 획득된 영상을 허프 변환을 통해 상기 집전판에 대응하는 직선을 검출하는 단계를 포함하는 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동 주파수를 산출하는 단계는,
    상기 측정된 각도가 제로 크로싱되는 팬터그래프 영상 프레임수를 전체 팬터그래프 영상 프레임수로 나눈값에 기초하여 상기 주파수를 산출하는 것인 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동 주파수를 산출하는 단계 이전에,
    상기 각 영상 프레임별로, 상기 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 상기 중심점으로부터 연장되는 수평선과 상기 집전판의 연장선의 좌측 및 우측 변위를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 진동 주파수를 산출하는 단계에서,
    상기 각 영상 프레임별로 산출된 변위에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 것인 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진동 주파수를 산출하는 단계는,
    상기 측정된 각 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 상기 주파수를 산출하는 것인 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 방법.
  7. 전기철도차량의 팬터그래프의 진동 검측 장치에 있어서,
    팬터그래프의 촬영 영상을 수신하는 통신모듈,
    팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 저장하는 메모리 및
    상기 팬터그래프의 진동 검측 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 따라, 팬터그래프 템플릿 영상과 통신모듈을 통해 수신한 팬터그래프의 촬영 영상을 비교하여, 각 영상 프레임별로 팬터그래프를 검출하고, 상기 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 상기 중심점으로부터 연장되는 수평선과 상기 집전판의 연장선 사이의 각도를 측정하고, 상기 각 영상 프레임별로 산출된 각도에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 각도의 크기에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 강도를 산출하는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 통신모듈을 통해 수신된 팬터그래프 촬영 영상을 허프 변환을 통해 상기 집전판에 대응하는 직선을 검출하는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 진동 주파수는 상기 측정된 각도가 제로 크로싱되는 팬터그래프 영상 프레임수를 전체 팬터그래프 영상 프레임수로 나눈값에 기초하여 산출되는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 각 영상 프레임별로, 상기 검출된 팬터그래프에서 집전판의 중심점을 검출하고, 상기 중심점으로부터 연장되는 수평선과 상기 집전판의 연장선의 좌측 및 우측 변위를 측정하고, 상기 각 영상 프레임별로 산출된 변위에 기초하여 상기 팬터그래프의 진동 주파수를 산출하는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 진동 주파수는 상기 측정된 각 좌측 및 우측 변위의 평균값에 기초하여 산출되는 것인 팬터그래프의 진동 검측 장치.
KR1020160007124A 2015-06-15 2016-01-20 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치 KR101787011B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160007124A KR101787011B1 (ko) 2016-01-20 2016-01-20 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치
PCT/KR2016/002816 WO2016204385A1 (ko) 2015-06-15 2016-03-21 전기철도차량의 진동 정보 검출 방법 및 장치
CN201680035120.2A CN107743577B (zh) 2015-06-15 2016-03-21 用于检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160007124A KR101787011B1 (ko) 2016-01-20 2016-01-20 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170087304A KR20170087304A (ko) 2017-07-28
KR101787011B1 true KR101787011B1 (ko) 2017-11-15

Family

ID=59422466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160007124A KR101787011B1 (ko) 2015-06-15 2016-01-20 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101787011B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020053757A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-19 Farzad Vesali System and method for pantograph fault monitoring
CN112950532B (zh) * 2021-01-14 2024-04-16 成都铁安科技有限责任公司 一种列车受电弓状态检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5151845B2 (ja) * 2008-09-17 2013-02-27 株式会社明電舎 画像処理によるパンタグラフの鉛直加速度測定装置および測定方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5151845B2 (ja) * 2008-09-17 2013-02-27 株式会社明電舎 画像処理によるパンタグラフの鉛直加速度測定装置および測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170087304A (ko) 2017-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107743577B (zh) 用于检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置
KR101214645B1 (ko) 트롤리선 마모 측정 장치
JP6424362B2 (ja) 線条計測装置及びその方法
WO2018043251A1 (ja) 欠陥検出装置、欠陥検出方法、及びコンピュータ読み取り可能記録媒体
EP2966400B1 (en) Overhead line position measuring device and method
CN112082781B (zh) 车辆及其故障检测方法和故障检测装置
KR101063565B1 (ko) 실시간 영상처리를 이용한 진동측정 시스템 및 방법
CN107607294B (zh) 一种工业相机入瞳位置检测方法及系统
KR101787011B1 (ko) 전기철도차량의 팬터그래프 진동 검측 방법 및 장치
JP5151845B2 (ja) 画像処理によるパンタグラフの鉛直加速度測定装置および測定方法
US20160069666A1 (en) Height measure method and electronic device using same
CN109931905B (zh) 跨座式单轨接触轨的检测系统及检测方法和工程车
KR20190004173A (ko) 전기철도차량 팬터그래프 모니터링 장치 및 방법
JP6638353B2 (ja) 重錘位置検出装置及び方法
CN113639685A (zh) 位移检测方法、装置、设备和存储介质
JP5629478B2 (ja) パンタグラフ監視装置
KR101707995B1 (ko) 명도 변화에 영향을 받지 않는 전차선의 동적 편위 검출 방법
CN109040724B (zh) 一种结构光投影器的光斑畸变检测方法、装置及可读存储介质
JP7159790B2 (ja) 架線摩耗検出装置
US10062155B2 (en) Apparatus and method for detecting defect of image having periodic pattern
Shivani et al. Detection of broken strands on transmission lines through image processing
EP3194882B1 (en) Arcing filtering using multiple image capture devices
CN114549453A (zh) 一种接触线拉出导高值检测方法和系统
JP7264001B2 (ja) 摩耗状態検出装置
US20200378750A1 (en) Overhead wire mutual separating situation measuring apparatus and overhead wire mutual separating situation measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant