KR19990080908A - 컴퓨터를 이용한 철로 검색 시스템 및 검색 방법 - Google Patents

Abstract

철로를 주행하는 차량과, 차량의 양바퀴의 축에 설치되는 라인스캔 카메라와, 카메라의 촬영부위에 일정 광량을 제공하는 조명기구와, 차량 바퀴가 일정회전각도 회전할때마다 라인스캔 카메라의 구동신호를 출력하는 휠센서와, 라인스캔 카메라로부터 제공되는 영상데이터를 저장하는 기억장치와, 상기 기억장치에 저장된 데이터를 분석하여 철로의 이상여부를 판단하는 프로그램을 장착한 컴퓨터를 구비하여 카메라가 장착된 검색차량을 이용하여 철로를 촬영하고 촬영된 영상을 데이터로 하여 철로의 이상여부를 자동으로 판단하여 이상이 발견된 철로의 위치를 검출하여 유지보수를 지시하는 철로 검색 시스템 및 검색 방법.

Description

컴퓨터를 이용한 철로 검색 시스템 및 검색 방법

본 발명은 철로 자동 검색 및 유지보수 방법에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 검색차량에 설치되는 라인스캔 카메라를 이용하여 철로를 촬영하고 촬영된 영상데이터를 이용하여 철로의 이상여부를 자동으로 검색하여 이상부위를 유지 보수할 수 있도록 통보하는 철로 자동 검색 및 유지보수 방법에 관한 것이다.

기차는 일정 거리를 사이에 두고 나란히 형성된 철로 위를 운행하는 운송수단으로 다수의 차량이 서로 연결되어 많은 인원 및 다량의 화물등을 적재하여 운행하고 있다. 만일 철로에 폭이 일정하게 유지하지 못하거나 철로에 크랙이 발생하는 등의 이상이 발생되면 기차는 철로를 이탈하여 탈선하거나 전복되는 등의 사고가 발생할 우려가 있다. 따라서 기차를 운행하는 회사 또는 기관에서는 정기적으로 또는 비정기적으로 철로의 상태를 확인하고 있다.

철로의 상태를 확인하기 위해서 철로를 따라 걸어가면서 사람이 직접 육안으로 철로의 이상부위의 유무를 판단하고 이상부위가 발견되면 이를 확인하고, 해당 부위를 보수하므로써 다수의 인원과 많은 시간이 소모되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라인 스캔 카메라를 탑재한 검색차량을 이용하여 철로의 표면을 촬영하여 이를 데이터로 기록하고 해당 데이터를 분석하여 철로의 이상부위를 점검할 수 있는 컴퓨터를 이용한 철로 검색 시스템 및 검색 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 철로 검색 차량 및 컴퓨터를 이용하여 철로의 이상을 검색하므로써 불필요한 인력의 낭비 및 시간을 절감하는 점에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프로그램이 구비된 컴퓨터를 이용하여 철로의 영상데이터를 분석하므로써 철로의 이상을 정확히 진단함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 철로를 주행하는 검색차량과, 상기 검색차량의 양바퀴의 축에 설치되는 라인스캔 카메라와, 상기 라인스캔 카메라의 촬영부위에 일정 광량을 제공하는 조명기구와, 상기 라인스캔 카메라가 소정의 간격으로 레일의 표면을 촬영하기위하여 바퀴의 회전을 감지하며 바퀴가 일정한 회전각도만큼 회전할 때마다 라인스캔 카메라에 구동신호를 출력하는 휠센서와, 상기 라인스캔 카메라로부터 제공되는 영상데이터를 저장하는 기억장치와, 상기 기억장치에 저장된 데이터를 분석하여 철로의 이상 여부를 판단하는 프로그램을 장착한 컴퓨터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 철로의 검색방법은 철로 표면을 라인스캔 카메라로 일정한 거리만큼씩 촬영하여 데이터를 형성하는 과정과, 촬영된 영상데이터를 분석하여 철로의 이상부위를 검출하는 과정과, 이상이 발견된 철로의 부위까지를 촬영된 화상의 프레임수를 카운트하여 위치를 검출하여 이를 통보하여 유지보수를 지시하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 검색시스템의 블록구성도,

도 2는 본 발명에 따른 검색 방법을 나타내는 흐름도,

도 3은 도 2의 영상데이터 분석과정을 상세히 나타낸 흐름도,

도 4와 도 5는 촬영된 영상데이터의 디스플레이 예시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성과 그에 따른 동작을 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 발명에 따른 철로 검색 시스템의 구성을 나타내는 블록도로써 크게 철로 검색장치(10)와 검색 프로그램이 내장된 컴퓨터(20)로 구성되며, 철로 검색 장치(10)는 철로를 주행하면서 철로의 현재 상태를 촬영하는 장치로서 철로를 운행하는 검색차량에 장착된다. 그 구성은 철도차량의 양바퀴의 축에 설치되는 라인스캔 카메라(12)와, 상기 라인스캔 카메라(12)의 촬영부위에 일정 광량을 제공하는 조명기구(13)와, 차량의 바퀴가 회전하는 것을 감지하며 상기 바퀴가 일정한 각도만큼 회전할 때마다 상기 라인스캔 카메라의 구동신호를 출력하는 휠센서(11)와, 상기 카메라(12)로부터 제공되는 영상데이터를 저장하는 기억장치(14)로 구성된다.

이와 같이 구성된 검색 시스템을 이용한 검색방법은 도 2의 흐름도와 같다. 먼저 검색 장치(10)를 이용하여 철로 표면을 촬영한다. 이때 조명기구(13)로부터 일정량의 빛을 제공받아 라인스캔 카메라 (12)가 동작하면서 철로의 표면을 촬영하여 이를 영상데이터로 변환하여 기억장치(14)에 전달한다. 이때 휠센서(11)는 검색장치(10)가 장착된 차량의 바퀴가 회전하는 것을 감지하며 동시에 바퀴가 일정 회전각도마다 라인스캔 카메라 (12)에 구동신호를 출력하여 일정거리 간격으로 라인스캔 카메라 (12)가 작동하도록 한다. 따라서 검색차량의 이동거리는 라인스캔 카메라 (12)가 촬영한 영상의 프레임수를 카운트하여 이동거리를 환산하게 된다.(S1 과정)

기억장치에 저장된 철로 검색 데이터를 분석 프로그램이 내장된 컴퓨터를 사용하여 분석하므로써 철로의 이상부위를 검출한다.(S2 과정)

이상이 발견된 철로의 위치를 통보하므로써 유지보수를 지시한다.(S3 과정)

도 3에서는 도 2의 흐름도에 나타난 데이터 분석과정을 좀 더 상세히 나타내고 있다.

먼저 검색 장치(10)내의 기억장치(14)에 저장된 영상 데이터는 라인스캔 카메라 (12)로부터 얻어지는 한 열에 대한 데이터로 이를 일정크기의 프레임 단위로 변환한다. (S21과정)

변환된 영상에 대하여 철로와 그 이외의 부분에 대한 경계를 찾기 위해 이웃하는 픽셀간의 그레이차에 의한 에지검출 과정을 수행하는데 정상적인 철로의 일정한 그레이값에 대해 기타 이물질 또는 철로의 연결 부위에 형성된 갭 부분의 경계에서는 에지가 검출이 된다.(S22과정)

검출된 에지 영상에 대하여 경계부분에서는 "1"의 데이터를 그 이외의 부분에서는 "0"의 값을 갖도록 설정된 임계값을 적용하여 이진화한다.(S23과정)

이진화된 프레임 단위의 영상자료는 컴퓨터의 디스플레이 장치에 도 4 또는 도 5와 같이 디스플레이 된다. 도 4는 양 철로가 일정간격("b")을 유지하며 직선을 유지한 상태이고, 도 5는 일정 간격("b")은 유지하지 못하고 특정 방향으로 철로가 굽어져 있는 것을 나타낸다. 기차의 운행 방향에 따라 도 4 또는 도 5와 같이 나타날 수 있다. 여기에서 각 철로의 두께는 "a"만큼을 가지며 이는 이진화된 영상데이터로부터 세로로 "1"의 값을 갖는 직선성분의 검출에 의해 판단되고 철로 이외 부분은 "b" 또는 "c"로 된다.(S24과정)

디스플레이된 화상 데이터의 제일 위쪽열부터 검색한다. 만일 일정범위 즉 "a"구간 이내에 "1"의 값을 갖는 데이터가 발생되면 철로에 이물질이 있거나 크랙이 발생된 것으로 간주하고 경보 및 저장과정(S25 과정)을 수행한다. 이때 크랙의 검출 및 갭(Gap)의 검출이 동시에 이루어지는데 만일 도 4의 "d"와 같이 철로의 연장선사이에 갭이 발생되면, 이 크기가 온도 변화를 고려하여 고의로 설정된 갭인지를 판단하는데. 만일 그 크기가 일정범위의 임계치를 벗어나는 경우 에러 검출로 판단한다.(S26과정)

차량의 양쪽 카메라로부터 제공되는 영상데이터로부터 철로의 폭에 대한 이상여부를 검출한다. 즉 도 4 또는 도 5에서와 같이 "a"만큼의 폭을 갖는 철로의 사이에 형성된 거리 "b"가 미리 정해진 임계치를 벗어날 경우로 판단되는 경우, 기차의 탈선을 일으킬 수 있는 소지가 있는 것으로 판단하여 에러로 판단된다. 이때 임계치는 철로폭의 최대 허용값과 최소 허용값을 의미하며 철로윤곽을 따라 촬영된 영상데이터의 좌·우 값의 거리가 이를 벗어나는 경우에 철로 폭에 이상이 있는 것으로 간주된다.(S27 과정)

영상자료의 끝이 확인될 때까지 영상 데이터를 검색한다.(S28 과정)

상기 경보 및 에러 데이터 저장과정(S25 과정)에서는 S26 과정 또는 S27 과정을 통해 에러가 발생된 경우에 컴퓨터 사용자로 하여금 해당정보를 인식할 수 있도록 경보를 통해 알리게 된다. 또한 해당 구간에 대한 정보는 휠센서의 라인스캔 카메라의 구동주기 데이터를 근거로 하여 카메라에 의해 촬영된 영상데이터의 프레임 수를 감안하여 이상이 발견된 부분의 거리를 정확히 산출해 낼 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 철로와 철로 사이의 폭, 철로 연결부위의 이상여부 및 철로 표면의 손상여부등을 검색할 수 있으며 이상이 있는 부위의 위치를 명확하게 환산할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 라인스캔 카메라를 탑재한 검색 차량을 이용하여 철로를 촬영하고 그 영상데이터를 컴퓨터를 이용하여 분석하므로써 철로검색에 소모되는 인력의 낭비 및 시간의 소모를 절감시킬 수 있으며, 이상위치를 명확히 검색하여 그 부위를 보수할 수 있도록 한다.

또한 이상이 발생된 철로에 대한 데이터를 관리하므로써 차후 철로의 설치에 중요한 정보로 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 철로를 주행하는 차량과,

   상기 차량의 양바퀴의 축에 설치되는 라인스캔 카메라와,

   상기 카메라의 촬영부위에 일정 광량을 제공하는 조명기구와,

   상기 차량의 바퀴의 일정 회전각도마다 상기 라인스캔 카메라의 구동신호를 출력하는 휠센서와,

   상기 라인스캔 카메라로부터 제공되는 영상데이터를 저장하는 기억장치와,

   상기 기억장치에 저장된 데이터를 분석하여 철로의 이상여부를 판단하는 프로그램을 장착한 컴퓨터를 구비하는 것을 특징으로 하는 철로 검색 시스템.
2. 철로 검색 방법에 있어서;

   철로 표면을 촬영하여 데이터를 형성하는 과정과,

   촬영된 영상데이터를 분석하여 철로의 이상부위를 검출하는 과정과,

   이상이 발견된 철로의 위치를 통보하여 유지보수를 지시하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 철로 검색 방법.
3. 제 2 항에 있어서;

   상기 철로의 이상부위 검출과정에서 철로의 폭과 철로의 연결부위 및 철로의 훼손여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 철로 검색 방법.
4. 제 2 항에 있어서;

   상기 영상데이터 분석과정은 영상데이터의 에지를 검출하여 검출된 에지를 이진화 하는 과정과,

   영상데이터를 디스플레이시키는 과정과,

   이진화된 영상 데이터를 근거로 철로의 크랙을 판단하는 과정과,

   철로와 철로사이의 폭이 임계치를 벗어나는지 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 철로 검색 방법.