JP2013205045A - Wheel shape measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】車輪の形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で正確に計測する。
【解決手段】通過センサ11a,11b等が車輪10a,10bの通過を検出すると、踏面外側レーザ光照射部13aが所定時間オン動作し、レーザ光受信部14aがその反射光を受信し、踏面外側レーザ光照射部13aからのレーザ光の仰角ηの延長線上に車輪10aの径中心が位置した場合、踏面外側レーザ光照射部13aと異なる波長のレーザ光を踏面内側レーザ光照射部16aが照射すると、踏面外側カメラ15aおよび踏面内側カメラ16aが動作してシャッタを下ろし撮影する。画像処理部18は、踏面外側カメラ15aが撮影した車輪10a踏面外側画像と、踏面内側カメラ17aが撮影した、踏面外側カメラ15aとは異なる波長の踏面内側画像とを入力して合成画像を生成し、車輪形状計測部19がその合成画像に基づいて車輪に関する所定の計測項目を計測する。
【選択図】図1A predetermined measurement item related to the shape of a wheel is accurately measured without contact with the wheel.
When the passage sensors 11a, 11b, etc. detect the passage of wheels 10a, 10b, the tread outer laser light irradiation unit 13a is turned on for a predetermined time, the laser light receiving unit 14a receives the reflected light, and the tread outer When the radial center of the wheel 10a is located on the extended line of the elevation angle η of the laser light from the laser light irradiation unit 13a, the tread inner laser light irradiation unit 16a emits laser light having a wavelength different from that of the tread outer laser light irradiation unit 13a. The tread outer camera 15a and the tread inner camera 16a operate to take a picture with the shutter lowered. The image processing unit 18 inputs a wheel 10a tread outer image captured by the tread outer camera 15a and a tread inner image captured by the tread inner camera 17a and having a wavelength different from that of the tread outer camera 15a, and generates a composite image. The wheel shape measuring unit 19 measures predetermined measurement items related to the wheels based on the composite image.
[Selection] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、電車等の列車がレール上を通過する間に、車輪の車輪径や、フランジ部幅、フランジ部角等の、車輪の形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で光切断法により高精度に計測する車輪形状計測装置に関する。 In the embodiment of the present invention, while a train such as a train passes on a rail, predetermined measurement items related to the shape of the wheel such as the wheel diameter, the flange width, and the flange angle of the wheel are not contacted with the wheel. The present invention relates to a wheel shape measuring device that measures with high accuracy by a light cutting method.
鉄道列車などの車輪は、走行によって摩耗して列車の振動、ガタツキ等が発生する要因となる。このため、車輪の車輪径、フランジ部幅やフランジ部角等の車輪の形状を定期的に検査する必要がある。所定の計測項目を車輪に非接触で計測する装置として、例えば、レーザ光を使用した光切断法による車輪測定装置がある(特許文献1参照)。この装置は、車輪の基準溝側端面からフランジ部をカバーする範囲と、車輪の踏面側端面からフランジ部をカバーする範囲に2方向から別々にレーザ線条光を照射して車輪表面に車輪の断面輪郭形状を表示し、断面輪郭形状を前記レーザ線条光照射方向と同方向から別々カメラで撮影し、撮影された夫々の撮影画像を3次元処理し、両処理画像を合成し、合成画像と、寸法値が既知の車輪について前記方法で画像合成された基準画像とを重ね合わせ、両画像の差分から計測箇所の寸法を計測するようにしている。 Wheels such as railroad trains are worn by running, causing train vibration and rattling. For this reason, it is necessary to periodically inspect the wheel shape such as the wheel diameter, flange width, and flange angle of the wheel. As an apparatus for measuring a predetermined measurement item in a non-contact manner with a wheel, for example, there is a wheel measuring apparatus by a light cutting method using a laser beam (see Patent Document 1). This device irradiates the surface of the wheel on the surface of the wheel by separately irradiating the surface of the wheel with a laser beam from two directions in the range covering the flange portion from the reference groove side end surface of the wheel and the range covering the flange portion from the wheel tread side end surface. The cross-sectional contour shape is displayed, the cross-sectional contour shape is photographed with a separate camera from the same direction as the laser beam irradiation direction, each photographed image is three-dimensionally processed, and both processed images are synthesized to form a composite image And a reference image synthesized by the above method for a wheel having a known dimension value, and the dimension of the measurement location is measured from the difference between the two images.
しかしながら、前述の特許文献1の車輪形状計測装置では、レーザ線条光の照射方向やカメラの撮影方向は、レール付近から車輪の径中心付近に向けて照射されていたものの、車輪の径中心を正確に検出して照射していたものではない。すなわち、おおよそ車輪の径中心に向けてレーザ線条光を照射していたため、計測すべき列車の車輪径がそもそも異なる場合や、車輪の踏面が摩耗等していた場合には、レーザ線条光が照射された踏面の画像が車輪の径中心から外れた分だけ歪みが生じ、光切断法における形状測定誤差の原因となる、という課題があった。 However, in the above-described wheel shape measuring apparatus of Patent Document 1, although the irradiation direction of the laser beam and the shooting direction of the camera are irradiated from the vicinity of the rail toward the vicinity of the center of the diameter of the wheel, the center of the diameter of the wheel is used. It was not exactly detected and irradiated. In other words, since the laser beam was radiated toward the center of the wheel diameter, if the wheel diameter of the train to be measured is different in the first place, or if the tread surface of the wheel is worn, the laser beam There is a problem that the image of the tread surface irradiated with the light is distorted by the amount deviated from the center of the wheel diameter, which causes a shape measurement error in the optical cutting method.
そこで、本出願人は、このような課題に鑑み、車輪の形状に関する所定の計測項目を、車輪に非接触で正確に計測することができる車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、および車輪形状計測プログラムを提案した(特願2010−114138)。 Therefore, in view of such a problem, the applicant of the present invention is capable of accurately measuring a predetermined measurement item related to the shape of the wheel without contact with the wheel, a wheel shape measuring method, and a wheel shape measurement. A program was proposed (Japanese Patent Application No. 2010-114138).
この車輪形状計測においては、レーザ線条光をレールの内側および外側から車輪軸の中心付近に向けて照射し、外側のレーザ線条光は外側のカメラで、内側のレーザ線条光は内側のカメラでそれぞれ撮影した後、撮影された2つの画像を合成する画像処理を施して車輪形状等を求めている。 In this wheel shape measurement, the laser beam is irradiated from the inside and outside of the rail toward the center of the wheel axis, the outside laser beam is the outside camera, and the inside laser beam is the inside. After each image is captured by the camera, image processing for combining the two captured images is performed to obtain the wheel shape and the like.
ところが、経年劣化などで装置の位置ずれが発生すると、内外2つのレーザ線条光が車輪上で重ならずにわずかにずれ、二重線になることがある。計測誤差範囲を超えるほどのずれであれば、位置設定をやり直したり、装置を交換したりする必要があるが、計測誤差範囲内のレーザ位置ずれであれば、そのまま車輪形状の計測を続けたいという要望がある。しかし、レーザ線条光が二重線に映ることで2本の線のどちらを取得データとするか、計測プログラムでは判断することができず、計測ができなくなるという不具合がある。 However, if the position of the apparatus is shifted due to deterioration over time, the two laser beams on the inside and outside may slightly shift without overlapping on the wheel, resulting in a double line. If the deviation exceeds the measurement error range, it is necessary to reset the position or replace the device. However, if the laser position deviation is within the measurement error range, it would be desirable to continue measuring the wheel shape. There is a request. However, there is a problem that the measurement program cannot determine which of the two lines is taken as the acquired data because the laser beam is reflected on the double line, and measurement cannot be performed.
本発明の実施形態は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ光照射装置の位置ずれや経年劣化に起因する不正確な計測を防止可能にする車輪形状計測装置を提供することにある。 Embodiments of the present invention have been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wheel shape measuring device that can prevent inaccurate measurement due to positional deviation or aging deterioration of a laser beam irradiation device. There is.
上記目的を達成するため、本実施形態に係る車輪形状計測装置の第1の特徴は、レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは異なる波長の第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光を受信し、前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、前記レーザ光受信部、踏面外側カメラ、及び踏面内側カメラの各入力端に設けられ、それぞれが入力対象とする波長成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することである。 In order to achieve the above object, the first feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present embodiment is that the wheel shape measuring device is installed from the outside of the wheel passing on the rail with a predetermined elevation angle direction with respect to the tread surface of the wheel. A tread outer laser beam transmitter for transmitting a first laser beam to the tread of the wheel, and a predetermined elevation angle direction from the inner side of the wheel to the tread of the wheel. A tread surface inner side laser beam transmitter for transmitting a second laser beam having a wavelength different from that of the first laser beam, and the first laser beam reflected by the tread of the wheel. Alternatively, the second laser beam is installed at a position where the second laser beam is incident in the predetermined elevation angle direction, and receives the first laser beam or the second laser beam reflected by the tread of the wheel, The first laser beam or the first laser beam; A laser beam receiver that detects that the laser beam is transmitted from the tread outer laser beam transmitter or the tread inner laser beam transmitter toward the radial center of the wheel, and the tread of the wheel from the outer side of the wheel The first laser beam or the second laser beam is transmitted by the laser beam receiver to the outer laser beam transmitter or the inner laser beam transmitter of the tread surface. From the inner surface of the wheel to the tread surface of the wheel, and the predetermined elevation angle from the inner surface of the wheel to the tread surface of the wheel The first laser line light or the second laser line light is installed in a direction and the laser beam receiving unit transmits the first laser beam or the second laser beam to the outer laser beam transmitter or the inner laser beam transmitter. If it is detected that the signal is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a tread inner camera that captures a tread inner image including a reference groove and a flange portion of the wheel, the laser light receiving unit, the tread outer camera, and A band-pass filter that is provided at each input end of the tread inner camera and transmits only the wavelength component to be input, and an outer side of the wheel tread that has been photographed by the outer camera and passed through the corresponding band pass filter. The image and the tread inner camera photographed and input the tread inner image transmitted through the corresponding bandpass filter and image-processed to include at least the wheel tread, the flange portion, and the reference groove An image processing unit that generates a combined image of the wheel, and a predetermined measurement related to the shape of the wheel based on the combined image of the wheel generated by the image processing unit And a wheel shape measuring unit for measuring items.
本実施形態に係る車輪形状計測装置の第2の特徴は、レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光を受信し、前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記踏面外側カメラとは所定の時間差を有する、異なるタイミングで前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することである。 A second feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present embodiment is that the wheel shape measuring device is installed from the outside of the wheel passing on the rail toward the tread surface of the wheel with a predetermined elevation angle direction, and the first laser is applied to the tread surface of the wheel. A tread outer laser beam transmitter for transmitting the line light; and the predetermined elevation angle direction from the inner side of the wheel to the tread surface of the wheel, and the reference groove and the flange of the wheel, A laser beam transmitter having a predetermined time difference from the laser beam and transmitting a second laser beam at different timings, and the first laser beam reflected by the wheel surface or The second laser beam is installed at a position where the second laser beam is incident in the predetermined elevation direction, and receives the first laser beam or the second laser beam reflected by the tread of the wheel, The first laser beam or A laser beam receiver for detecting that the second laser beam is transmitted from the outer tread surface laser beam transmitter or the inner tread surface laser beam transmitter toward the radial center of the wheel; The first laser beam or the second laser beam is transmitted by the laser beam receiving unit to the outer laser beam transmitter or the inner laser beam of the tread. When it is detected that the transmission is transmitted from the transmission unit toward the center of the diameter of the wheel, a tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel, and the predetermined tread from the inner side of the wheel to the tread of the wheel. The first laser line light or the second laser line light is transmitted by the laser light receiving unit from the tread outer side laser light transmitting unit or the tread inner surface laser light transmission. When it is detected that the signal is transmitted toward the center of the diameter of the wheel, a tread inner image including the reference groove and the flange portion of the wheel is photographed at a different timing with a predetermined time difference from the tread outer camera. The tread inner camera, the tread outer image of the wheel photographed by the tread outer camera, and the tread inner image photographed by the tread inner camera are input and image-processed, the wheel tread, the flange portion, An image processing unit that generates a composite image of the wheel including at least a reference groove, and a wheel shape measurement unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on the composite image of the wheel generated by the image processing unit And having.
本実施形態に係る車輪形状計測装置の第3の特徴は、所定の仰角方向に向けて設置され、レール上を通過する車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向で中心検出信号を送信する中心検出信号送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは異なる波長の第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、
前記踏面外側カメラ、及び踏面内側カメラの各入力端に設けられ、それぞれが入力対象とする波長成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することである。
A third feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present embodiment is center detection that is installed in a predetermined elevation angle direction and transmits a center detection signal in the predetermined elevation angle direction to a tread surface of a wheel passing on a rail. A signal transmission unit is installed at a position where the center detection signal reflected by the tread of the wheel is incident in the predetermined elevation angle direction, receives the center detection signal reflected by the tread of the wheel, and detects the center A center detection signal receiving unit for detecting that a signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel; and the predetermined elevation angle direction with respect to the tread of the wheel from the outside of the wheel passing on the rail And when the center detection signal receiving unit detects that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the radial center of the wheel, the wheel A tread outer laser beam transmitter that transmits a first laser beam to the tread, and a predetermined elevation angle direction from the inner side of the wheel to the tread of the wheel, and the center detection signal receiver When it is detected that a center detection signal has been transmitted from the center detection signal transmitter toward the radial center of the wheel, the reference groove and the flange of the wheel have a wavelength different from that of the first laser beam. A tread surface inner side laser beam transmitting unit for transmitting the second laser filament light, and a predetermined elevation angle direction from the outside of the wheel with respect to the tread surface of the wheel. When it is detected that a detection signal is transmitted from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel, a tread outer camera that captures a tread outer image including a tread of the wheel, and the wheel It is installed with the predetermined elevation angle facing the tread surface of the wheel from the inside, and the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmission unit toward the radial center of the wheel by the center detection signal reception unit. If detected, a tread inner camera that captures a tread inner image including the reference groove and flange of the wheel;
Provided at each input end of the tread outer camera and the tread inner camera, each of which passes only the wavelength component to be input, and the tread outer camera shoots and passes through the corresponding band pass filter. The wheel tread outer image and the tread inner camera photographed and input the corresponding tread inner image that has passed through the corresponding bandpass filter and processed, and the wheel tread, flange, and reference An image processing unit that generates a composite image of the wheel including at least a groove; and a wheel shape measurement unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on the composite image of the wheel generated by the image processing unit; It is to have.
本実施形態に係る車輪形状計測装置の第4の特徴は、所定の仰角方向に向けて設置され、レール上を通過する車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向で中心検出信号を送信する中心検出信号送信部と、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、を有することである。 A fourth feature of the wheel shape measuring apparatus according to the present embodiment is that center detection is performed in a predetermined elevation angle direction, and a center detection signal is transmitted in the predetermined elevation angle direction to a tread surface of a wheel passing on a rail. A signal transmission unit is installed at a position where the center detection signal reflected by the tread of the wheel is incident in the predetermined elevation angle direction, receives the center detection signal reflected by the tread of the wheel, and detects the center A center detection signal receiving unit for detecting that a signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel; and the predetermined elevation angle direction with respect to the tread of the wheel from the outside of the wheel passing on the rail And when the center detection signal receiving unit detects that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the radial center of the wheel, the wheel A tread outer laser beam transmitter that transmits a first laser beam to the tread, and a predetermined elevation angle direction from the inner side of the wheel to the tread of the wheel, and the center detection signal receiver When it is detected that a center detection signal is transmitted from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel, the first laser beam is a predetermined value in a reference groove and a flange portion of the wheel. A tread surface inside laser beam transmitter that transmits a second laser beam at different timings having a time difference, and is installed with the predetermined elevation angle direction from the outside of the wheel to the tread surface of the wheel, and the center detection When it is detected by the signal receiving unit that the center detection signal is transmitted from the center detection signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel, an outside image of the tread including the tread of the wheel is captured. The tread outside camera is installed with the predetermined elevation angle direction from the inside of the wheel to the tread of the wheel, and the center detection signal is received from the center detection signal transmission unit by the center detection signal receiving unit. When it is detected that the laser beam is transmitted toward the center, the inner side of the tread has a predetermined time difference from the first laser beam, and the inner side of the tread including the reference groove and the flange portion of the wheel is photographed at different timings. A tread outside image of the wheel photographed by the camera, the tread outer camera and transmitted through the corresponding band pass filter, and the tread inner image photographed by the tread inner camera and transmitted through the corresponding band pass filter; An image processing unit for generating a composite image of the wheel including at least a tread surface of the wheel, a flange portion, and a reference groove; The wheel tread outside image photographed by the tread outer camera and the tread inner image photographed by the tread inner camera are input and image-processed, and at least the wheel tread, the flange portion, and the reference groove are provided. An image processing unit that generates a composite image of the wheel, and a wheel shape measurement unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on the composite image of the wheel generated by the image processing unit. It is.
<実施形態1>
図1は、実施形態1の車輪形状計測装置1の構成例を示すブロック図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment.
図1において、この実施形態1の車輪形状計測装置1は、列車の右左の車輪10a,10b毎に、それぞれ、外側通過センサ11a,11b、内側通過センサ12a,12b、踏面外側レーザ光照射部13a,13b、レーザ光受信部14a,14b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、踏面内側カメラ17a,17bを有すると共に、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等を有する。
In FIG. 1, the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment has an
外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bは、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bの両側に設けられ、車輪10a,10bの通過を検出する。
The
踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、レーザ光送信部および踏面外側レーザ光送信部として機能するもので、後述するように、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの外側から、車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110b(図2参照)と、フランジ部120a,120b(図2参照)とに向かい、所定の仰角η方向で、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。ここで、実施形態1の踏面外側レーザ照射部13a,13bは、後述する実施形態2とは異なり、照射するレーザ線条光を、光切断法による形状計測のためのレーザ線条光として使用するだけでなく、車輪10a,10bの踏面110a,110b等に対し所定の仰角η方向で車輪の径中心を検出するための中心検出信号として送信する。なお、照射するレーザ線条光を中心検出信号として送信するレーザ光送信部としての機能を、踏面外側レーザ13a,13bではなく、踏面内側レーザ16a,16bに持たせるようにしても良い。
The tread surface outer side laser
レーザ光受信部14a,14bは、中心検出信号受信部として機能するもので、それぞれ、踏面外側レーザ光照射部13a,13bが送信し車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110bにより反射され、前記所定の仰角η方向から入射するレーザ線条光を受信する。
The
踏面外側カメラ15a,15bは、CCDやC−MOS等の電子カメラであり、それぞれ、所定の仰角η方向で列車の車輪10a,10bそれぞれの外側から車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等を含む踏面外側画像を、車輪10a,10bの外側から撮影する。
The tread
踏面内側レーザ光照射部16a,16bは、踏面内側レーザ光送信部として機能するもので、それぞれ、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの内側から、踏面110a,110bに向け、所定の仰角η方向に、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。
The tread surface inner laser
踏面内側カメラ17a,17bは、CCDやC−MOS等の電子カメラであり、それぞれ、所定の仰角η方向で列車の車輪10a,10bそれぞれの内側のフランジ部120a,120bや基準溝130a,130b等を含む踏面内側画像を、車輪10a,10bの内側から撮影する。
The tread
特に、実施形態1では、踏面外側レーザ照射部13a,13bから照射されるレーザ線条光と踏面内側レーザ照射部16a,16bから照射されるレーザ線条光とは、異なる波長が使用されている。例えば、踏面外側レーザ照射部13a,13bから照射されるレーザ線条光の波長は赤色領域である630±20nm、踏面内側レーザ照射部16a,16bから照射されるレーザ線条光の波長は緑色領域である580±20nmとする。また、レーザ受光部14a及びカメラ15a,15b,17a,17b側にもそれぞれの波長に対応するフィルタ(F)をレンズ表面に設けるようにしている。すなわち、レーザ光受信部14a,14bには、赤色領域である630±20nmのみを通過させる赤色バンドパスフィルタ22a,22bが、踏面外側カメラ15a,15bには、同じく、赤色領域である630±20nmのみを通過させる赤色バンドパスフィルタ23a,23bが、踏面内側カメラ17a,17bには、緑色領域である580±20nmのみを通過させる緑色バンドパスフィルタ24a,24bが、それぞれ取り付けられている。
In particular, in the first embodiment, different wavelengths are used for the laser beam emitted from the tread outer
画像処理部18は、踏面外側カメラ15a,15bが撮影した踏面外側画像と、踏面内側カメラ17a,17bが撮影した踏面外側画像と画像処理および合成して、踏面110a,110b、フランジ部120a,120b、基準溝130a,130b等を含む合成画像を生成する(後述する図10参照)。
The
車輪形状計測部19は、画像処理部18が画像処理および合成して得た合成画像に基づいて、車輪10a,10bの形状に関する、後述する所定の計測項目を計測する。
The wheel
外部I/F部20は、車輪形状計測部19が計測した車輪10a,10bの形状に関する、後述する所定の計測項目を、外部の監視装置等や、表示装置、印刷装置、データベース等の外部装置に出力し通信する。
The external I /
図2は、車輪形状計測部19が計測する列車の右車輪10aの踏面を含む下側部分を、列車正面(列車前方)から見た場合の正面図であり(左車輪10bについても、右車輪10aと同様であるが、図示は省略する。)、図3は、車輪形状計測部19が計測する計測項目とその判定基準の一例を示している。
FIG. 2 is a front view of the lower portion including the tread of the
まず、図2に示すように、右車輪10aでは、レールに接触する面を踏面110a、レールから外れないように踏面110aより高くなっている部分をフランジ部120a、車輪10a,10bの内側面に形成された溝を基準溝130aという。
First, as shown in FIG. 2, in the
そして、図3に示すように、車輪形状計測装置1の車輪形状計測部19による計測項目には、例えば、車輪1の車輪径(大車輪径)Dと、車輪径(小車輪径)Dと、バックゲージBGと、フランジ厚さFと、フランジ部高さHと、フランジ部角度θと、フランジ部先端寸法(直接摩耗限度)S等があり、それぞれ判定基準が予め決められている。
And as shown in FIG. 3, the measurement item by the wheel
例えば、車輪1が大車輪径である場合の車輪径Dの判断基準は、865〜780mm、車輪1が小車輪径である場合の車輪径Dの判断基準は、765〜680mm、フランジ厚さFの判定基準は22.5〜28.5mm、フランジ部高さHの判定基準は25.0〜35.0mm、フランジ部角度θの判定基準は27.0度以上、フランジ部先端寸法(直接摩耗限度)Sの判定基準は7.0mm以下等と決められている。 For example, the determination criterion of the wheel diameter D when the wheel 1 is a large wheel diameter is 865 to 780 mm, the determination criterion of the wheel diameter D when the wheel 1 is a small wheel diameter is 765 to 680 mm, and the flange thickness F Is 22.5 to 28.5 mm, the flange height H is 25.0 to 35.0 mm, the flange angle θ is 27.0 degrees or more, the flange tip dimension (direct wear) Limit) The criterion of S is determined to be 7.0 mm or less.
図4は、右車輪10aを上方から見た場合における実施形態1の車輪形状計測装置1のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of cameras and sensors of the wheel shape measuring device 1 according to the first embodiment when the
なお、図4は、列車の右車輪10aを上方から見た場合の正面図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。
FIG. 4 is a front view when the
図4において、矢印31は、列車の右車輪10aの進行方向を示している。
In FIG. 4, an
列車の右車輪10aの両側には、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aとが、対向するように設けられている。
On both sides of the
そして、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aの進行方向側には、踏面外側カメラ15a、踏面内側カメラ17a、波長630±20nmの踏面外側レーザ光照射部13a、レーザ光受信部14a、波長580±20nmの踏面内側レーザ光照射部16aが、図4に示すような位置および水平角度で設けられている。レーザ光受信部14aと踏面外側カメラ15aの各入力端には、波長630±20nm成分のみを透過するバンドパスフィルタ22a,23aが取り付けられ、また、踏面内側カメラ17aの入力端には、波長580±20nmのみを透過するバンドパスフィルタ24aが取り付けられている。
On the traveling direction side of the
図5は、右車輪10aをその内側下方から見た場合における実施形態1の車輪形状計測装置1のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of cameras and sensors of the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment when the
ここで、図5では、説明の便宜上、外側通過センサ11aと、内側通過センサ12aとは、省略しているが、本来は、存在している。
Here, in FIG. 5, for convenience of explanation, the
図5に示すように、実施形態1の車輪形状計測装置1の踏面外側レーザ光照射部13a、レーザ光受信部14a、踏面外側カメラ15a、踏面内側レーザ光照射部16a、踏面内側カメラ17aは、全て、右車輪10aの径中心140aに向け、所定の仰角ηの方向で取り付けられている。
As shown in FIG. 5, the tread outer side laser
その際、レール上を列車が走行して来て、踏面外側レーザ光照射部13aから所定の仰角ηで照射された波長630±20nmのレーザ線条光が、車輪10aの径中心に向いたときに、車輪の踏面110a等にて反射されたレーザ線条光が、バンドパスフィルタ22aを通過して波長630±20nmのレーザ線条光のみがレーザ光受信部14aに所定の仰角ηで入射するように,レーザ光受信部14aの角度および位置を設定して設置する。
At that time, when the train travels on the rail and the laser line light having a wavelength of 630 ± 20 nm irradiated from the tread outer laser
図6は、径の異なる2種類の車輪(大径、小径)と、仰角ηとの関係を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between two types of wheels (large diameter and small diameter) having different diameters and the elevation angle η.
図6において、レーザ光照射部またはカメラの位置を(x,z)とおき、車輪(小径)の径中心座標を、(φ/(2tanη),φ/2)とおくと、
x(=L=(φ/(2tanη))―φcosη/2)
z(=Ltanη=(φ/2)―φsinη/2)
となる。
In FIG. 6, when the position of the laser beam irradiation part or the camera is set as (x, z) and the diameter center coordinate of the wheel (small diameter) is set as (φ / (2 tan η), φ / 2),
x (= L = (φ / (2 tan η)) − φ cos η / 2)
z (= Ltan η = (φ / 2) −φsin η / 2)
It becomes.
仰角ηが小さい程、2種類の車輪(大径、小径)のレーザ位置が離れることがわかる。 It can be seen that the smaller the elevation angle η, the farther apart the laser positions of the two types of wheels (large diameter, small diameter).
ここで、車輪(大径)の直径を862mm、車輪(小径)の直径を762mm、仰角ηを30度とした場合、2種類の車輪(大径、小径)は、それぞれ、x軸方向に43.3mm、25mmずれることになる。また、車輪(大径)の直径を862mm、車輪(小径)の直径を762mm、仰角ηを60度とした場合、2種類の車輪(大径、小径)は、それぞれ、x軸方向に3.9mm、6.7mmずれることになる。 Here, when the diameter of the wheel (large diameter) is 862 mm, the diameter of the wheel (small diameter) is 762 mm, and the elevation angle η is 30 degrees, each of the two types of wheels (large diameter, small diameter) is 43 in the x-axis direction. .3mm and 25mm will deviate. When the wheel (large diameter) has a diameter of 862 mm, the wheel (small diameter) has a diameter of 762 mm, and the elevation angle η is 60 degrees, each of the two types of wheels (large diameter, small diameter) is 3. 9mm and 6.7mm will shift.
このように、仰角ηが60度では、仰角ηが30度の場合と比べ、被写体深度が浅く、ボケが少ない。ボケが少ないほど画像処理における精度が向上するが、仰角ηをさらに増やしていくとレールが邪魔になり、車輪の踏面が見えにくくなる。 Thus, when the elevation angle η is 60 degrees, the subject depth is shallower and the blur is less than when the elevation angle η is 30 degrees. The smaller the blur, the higher the accuracy in image processing. However, as the elevation angle η is further increased, the rail becomes an obstacle and the wheel tread becomes difficult to see.
そのため、実施形態1では、仰角ηはこれらを考慮した値としている。 Therefore, in the first embodiment, the elevation angle η is a value that takes these into account.
次に、実施形態1の車輪形状計測装置1の動作について、フローチャートおよびタイミングチャートを参照して説明する。 Next, operation | movement of the wheel shape measuring apparatus 1 of Embodiment 1 is demonstrated with reference to a flowchart and a timing chart.
図7は、実施形態1の車輪形状計測装置1の動作例を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the wheel shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment.
図8(a)〜(d)は、それぞれ、実施形態1の車輪形状計測装置1における各センサやカメラの動作タイミングを示すタイミングチャートである。 FIGS. 8A to 8D are timing charts showing the operation timing of each sensor and camera in the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment.
まず、図8(a)に示すように、外側通過センサ11a,11bが車輪および内側通過センサ12a,12bの間に入ると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオンし、車輪10a,10bが外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bの間を過ぎると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオフする(S10)。
First, as shown in FIG. 8A, when the
なお、図8(a)では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bのオン・オフ周期を、Twとしている。
In FIG. 8A, the on / off cycle of the
そして、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンとなると、車輪検出信号を、踏面外側レーザ光照射部13a,13bに出力する。
When the
外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンになると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、図8(b)に示すように、所定期間、波長630±20nmのレーザ線条光を、各レーザ線条光が作成する面が同一面になるように、車輪10a,10bの踏面110a,110bに対し、所定の仰角ηで照射する(S20)。
When the
レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される踏面外側レーザ光照射部13a,13bからの波長630±20nmのレーザ光を受信すると(S30)、中心検出信号受信部として機能して、そのレーザ光の受信レベルが、図9に示すように、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、図8(c)に示すように、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上あるか否か、すなわちピーク点を過ぎるか否かを判断する(S40)。
When the
そして、レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからの波長630±20nmのレーザ光が、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上になると(S40“YES”)、レーザ光の受信レベルがピーク点を過ぎ、中心検出信号としても機能させている波長630±20nmのレーザ光の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力する(S50)。
The
つまり、図5等に示すように、中心検出信号送信部としての踏面外側レーザ光照射部13a,13b、および中心検出信号受信部としてのレーザ光受信部14a,14bの双方は、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向けて仰角ηにて設置されているので、レーザ光受信部14a,14bにレベルRsを超える反射光が所定のスレショルド時間Tr以上受信されたということは、踏面外側レーザ光照射部13a,13b等の仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置して、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射され、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光が車輪10a,10bの径中心140a,140bに中心に向けて照射されたということになる。
That is, as shown in FIG. 5 and the like, both of the tread surface outer side laser
すると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ線条光だけでなく、踏面内側レーザ光照射部16a,16bからの波長580±20nmの緑色レーザ線条光も、各レーザ線条光が作成する面と同一面になるように、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向けて照射され、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等にて反射される。
Then, not only the laser beam light from the tread surface outer side laser
そして、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、その動作開始信号の入力によりシャッタを下ろし、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向かって所定の仰角ηにて、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等およびそれらに映るレーザ線条光を所定の露光時間Tsだけ撮影する(S60)。
Then, the tread
つまり、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、レーザ光受信部14a,14bからの動作開始信号に基づき、図8(d)に示すように、所定の時間Tsだけ露光し,波長580±20nmの緑色レーザ線条光が照射されている、それぞれの撮影部位を撮影する。
That is, the tread
そして、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、所定の露光(撮影)時間Tsの間、連続撮影した画像を、画像処理部18へ出力する。
Then, the tread
なお、踏面外側カメラ15a,15bが撮影する画像は、後述する図10に示すように、少なくとも車輪10a,10bの踏面110a,110b、フランジ部120a,120b等を含む踏面外側画像であるのに対し、踏面内側カメラ17a,17bが撮影する画像は、少なくとも車輪10a,10bの基準溝130a,130bやフランジ部120a,120bの内側面側等を含む踏面内側画像である。ただし、これは、あくまで一例であり、踏面外側カメラ15a,15bだけでも、踏面内側カメラ17a,17bだけでも良いし、これらのカメラが撮影する撮影部位も任意である。
Note that the images captured by the tread
すると、画像処理部18では、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bからの所定の露光(撮影)時間Tsの間、連続撮影された踏面外側カメラ15a,15bからの踏面外側画像と、踏面内側カメラ17a,17bからの踏面内側画像とを入力すると、図10に示すように、入力した踏面外側画像と踏面内側画像とについて所定の画像処理、例えば、レーザ線条光の照射部位のみ画像をトリミング処理等し、その後合成して、少なくとも車輪10a,10bの踏面110a,110bからフランジ部120a,120b、基準溝130a,130b等が写った合成画像を生成する(S70)。
Then, in the
すなわち、画像処理部18では、踏面外側カメラ15aおよび踏面内側カメラ17aが撮影した踏面外側画像15a1(図10(a))と、踏面内側画像17a1(図10(b))とを入力して合成し、合成画像181を生成する(図10(c))。なお、図10は、一例として右車輪10aについての画像合成を示しているが、左車輪10bについても同様である。
That is, the
そして、路面形状計測部19は、画像処理部18によって合成された合成画像を参照して、図11に示すように、車輪10a,10bの形状に関する所定の各計測項目(図3参照)について計測を行い(S80)、必要あれば、外部I/F部20を介して、車輪形状計測部19が計測した車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、外部の監視装置等や、表示装置、印刷装置、データベース等の外部装置に出力する。
Then, the road surface
図11は、路面形状計測部19による合成画像に基づく計測処理の手順の一例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a procedure of measurement processing based on the composite image by the road surface
なお、図11は、例えば、右車輪10aの合成画像を示しており、左車輪10bの合成画像についても同様に所定の各計測項目について計測が行われる。所定の各計測項目については、図3に示す所定の各計測項目と同じである。
FIG. 11 shows, for example, a composite image of the
図11において、右車輪10aのフランジ部120aの頂点をP1、頂点P1から基準溝130aまでの距離をCとする。また、基準溝130a側の内側面からB(62mm)だけ外側へ移動した、車輪プロフィール(形状)ラインの踏面110aとの交点をP3とする。そして、P3から車輪10a,10b内側に向け直線を引いたときの車輪プロフィール(形状)ラインとの交点をP2とする。
In FIG. 11, the vertex of the
すると、P1とP2との高低差が、フランジ部高さH(図2、図3参照)となる。 Then, the height difference between P1 and P2 becomes the flange height H (see FIGS. 2 and 3).
また、P3(踏面)から13mm下げた点をP4とし、P4とP2との図上水平方向の差がフランジ厚さF(図2、図3参照)となる。 Further, a point 13 mm lower than P3 (tread surface) is set as P4, and the difference in the horizontal direction in the figure between P4 and P2 is the flange thickness F (see FIGS. 2 and 3).
また、P4における接線と、基準溝130aが形成された内側面との延長線との角度を、フランジ部角θ(図2、図3参照)として求める。
Further, the angle between the tangent line at P4 and the extension line between the inner surface on which the
ここで、フランジ部120aの曲面がP4を通る接線から離れる点を、P5とする。フランジ部120aの頂点P1と、P5との差が、フランジ部先端寸法(直立摩耗度限度)S(図2、図3参照)となる。
Here, a point where the curved surface of the
また、路面形状計測部19は、車輪10aの径中心140aから基準溝130aまでの距離である基準溝径と、(C−H)とを加算して車輪径D(図2、図3参照)を求めたり、さらに、車輪10aの内側面のプロフィールより、バックゲージ(BG(図2、図3参照))等を求める。
Further, the road surface
このように、実施形態1の車輪形状計測装置1では、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bが車輪10a,10bの通過を検出した際にシャッタを下ろし撮影するのではなく、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bが車輪10a,10bの通過を検出した際に踏面外側レーザ光照射部13a,13bが所定時間オン動作し、レーザ光受信部14a,14bにレベルRsを超える波長630±20nmの赤色の反射光が入射したとき、すなわち踏面外側カメラ15a,15bのレーザ照射角度である仰角ηの延長線上に車輪10a,10bの径中心が位置し、入射光の仰角ηと同角度で反射光が反射されときにシャッタを下ろし、撮影する。
As described above, in the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment, the tread
これにより、実施形態1の車輪形状計測装置1によれば、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、車輪10a,10bの径中心に向って、踏面110a,110bを撮影することができ、光切断法における形状計測誤差の原因も生じなくなり、車輪10a,10bの形状に関する所定の計測項目を、車輪10a,10bに非接触で正確に計測することができる。
Thereby, according to the wheel shape measuring apparatus 1 of the first embodiment, the tread
また、経年劣化などで装置の位置ずれが発生すると、図12(A),(B)に実線と破線で示すように、内外2つのレーザ線条光が車輪上で重ならずにわずかにずれ、二重線になる。 In addition, when the position of the device shifts due to aging, etc., as shown by the solid line and the broken line in FIGS. 12A and 12B, the two internal and external laser beams are slightly shifted without overlapping on the wheel. , Become a double line.
実施形態1では、波長630±20nmの赤色領域のレーザ線条光(図中、破線で示す)と、波長580±20nmの緑色領域のレーザ線条光(図中、実線で示す)を用いている。すなわち、図12(A)に示すように、踏面内側レーザ照射部16aから照射された波長580±20nmのレーザ光は緑色のレーザ線条光として車輪内側で反射され、踏面内側カメラ17aに入射される。また、踏面外側レーザ照射部13aから照射された波長630±20nmの赤色領域のレーザ線条光の一部(図中破線で示す15a1)も入射される。このとき、踏面内側カメラ17aには波長580±20nm領域を透過するバンドパスフィルタ24aが取り付けられているので、緑色のレーザ線条光(実線で示す17a1)のみが取り込まれることとなる。同様に、踏面外側レーザ照射部13aから照射される波長630±20nmのレーザ光は、赤色のレーザ線条光(破線で示す15a1)として、車輪外側で反射され、踏面外側カメラ15aに入射される。また、踏面内側レーザ照射部16aから照射された波長580±20nmの緑色領域のレーザ線条光の一部(実線で示す17a1)も入射される。このとき、踏面外側カメラ15aには波長630±20nm領域を透過するバンドパスフィルタ23aが取り付けられているので、赤色のレーザ線条光のみが取り込まれることとなる。
In the first embodiment, laser line light in a red region having a wavelength of 630 ± 20 nm (shown by a broken line in the figure) and laser light in a green region having a wavelength of 580 ± 20 nm (shown by a solid line in the figure) are used. Yes. That is, as shown in FIG. 12 (A), the laser light with a wavelength of 580 ± 20 nm emitted from the tread inner
このように、実施形態1によれば、経年劣化などで装置の位置ずれが発生して内外2つのレーザ線条光が車輪上で重ならずにわずかにずれ、二重線になっても、画像処理上不要なレーザ線条光を取り込まれないので、不要なレーザ線条光を除去するといった処理が不要になり、正確で迅速な画像処理を行うことが可能になる。 As described above, according to the first embodiment, the positional deviation of the apparatus occurs due to aging and the like, and the two laser line lights inside and outside are slightly shifted without overlapping on the wheel, and even if it becomes a double line, Since laser line light unnecessary for image processing is not taken in, processing for removing unnecessary laser light is not required, and accurate and quick image processing can be performed.
なお、実施形態1では、踏面外側レーザ照射部13a,13bから照射されるレーザ線条光の波長が赤色領域である630±20nm、踏面内側レーザ照射部16a,16bから照射されるレーザ線条光の波長が緑色領域である580±20nmとしたが、波長領域はこれに限られるものではなく、2本のレーザ線条光を識別できれば波長領域は限定されない。
In the first embodiment, the wavelength of the laser beam emitted from the tread outer
<実施形態2>
図13は、実施形態2の車輪形状計測装置2の構成例を示すブロック図である。なお、図1と同一構成部分には同一番号を付してその説明は省略する。また、実施形態2では、実施形態1で使用した図2、図3、図6、図9〜図11もそのまま援用することができる。
<
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of the wheel
実施形態2では、外側レーザのみを点灯させ、レーザ受光部に中心検出信号として受信させるとともに、外側カメラで撮影、所定の微小時間内に外側レーザを消灯させ、内側レーザを点灯させて内側カメラで撮影するようにしている。なお、レーザ光受信部14aの位置を変えて、内側レーザを中心検出信号送信用としても良い。
In the second embodiment, only the outer laser is turned on and received by the laser light receiving unit as a center detection signal, photographed by the outer camera, the outer laser is turned off within a predetermined minute time, the inner laser is turned on, and the inner camera is turned on. I try to shoot. Note that the position of the
他方のレーザを点灯させて、他方のカメラで受光させるようにしている。 The other laser is turned on and received by the other camera.
この実施形態2の車輪形状計測装置2は、図13に示すように、列車の右左の車輪10a,10b毎に、それぞれ、外側通過センサ11a,11b、内側通過センサ12a,12b、踏面外側レーザ光照射部13a,13b、レーザ光受信部14a,14b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、踏面内側カメラ17a,17bを有すると共に、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等を有する。図1との相違点は、レーザ光受信部14aで車輪の中心が検出された後、踏面外側レーザ13aの発光タイミングと、踏面内側レーザ16aの発光タイミングとの間に所定の時間差があることである。同様に、踏面外側カメラ15aの受光タイミングと、踏面内側カメラ17aの受光タイミングとの間にも、前記所定に時間差を持っている。これは、従来のように、同一タイミングで発光、受光がされると、レーザとカメラの位置ずれ等により、画像を合成した場合、二重画像部分が生じてしまい、正確な車輪形状を測定することができないからである。
As shown in FIG. 13, the wheel
図14は、右車輪10aを上方から見た場合における実施形態2の車輪形状計測装置2のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。図15は、右車輪10aをその内側下方から見た場合における実施形態2の車輪形状計測装置2のカメラやセンサの配置等の一例を示す説明図である。なお、左車輪10bについても同様に配置されている。これら図14、図15と図4、図5とを比較すると分かるように、実施形態2では、レーザ光受信部14a、踏面外側カメラ15a、及び踏面内側カメラ17aの各入力端には、いずれにもバンドパスフィルタは設けられていない。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of the arrangement of cameras and sensors of the wheel
次に、実施形態2の車輪形状計測装置2の動作について、フローチャートおよびタイミングチャートを参照して説明する。
Next, operation | movement of the wheel
図16は、実施形態2の車輪形状計測装置2の動作例を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation example of the wheel
図17(a)〜(f)は、それぞれ、実施形態2の車輪形状計測装置2における各センサやカメラの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
FIGS. 17A to 17F are timing charts showing the operation timing of each sensor and camera in the wheel
まず、図17(a)に示すように、外側通過センサ11a,11bが車輪および内側通過センサ12a,12bの間に入ると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオンし、車輪10a,10bが外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bの間を過ぎると、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bはオフする(S110)。
First, as shown in FIG. 17A, when the
なお、図17(a)では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bのオン・オフ周期を、Twとしている。
In FIG. 17A, the on / off cycle of the
そして、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンとなると、車輪検出信号を、踏面外側レーザ光照射部13a,13bに出力する。
When the
外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンになると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bは、図17(b)に示すように、所定期間だけ、レーザ線条光を、各レーザ線条光が作成する面が同一面になるように、車輪10a,10bの踏面110a,110bに対し、所定の仰角ηで照射する(S120)。
When the
レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光を受信すると(S130)、中心検出信号受信部として機能して、そのレーザ光の受信レベルが、図9に示すように、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、図17(c)に示すように、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上あるか否か、すなわちピーク点を過ぎるか否かを判断する(S140)。
The
そして、レーザ光受信部14a,14bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される、踏面外側レーザ光照射部13a,13bからのレーザ光が、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上になると(S140“YES”)、レーザ光の受信レベルがピーク点を過ぎ、中心検出信号としても機能させているレーザ光の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力する(S150)。
The
そして、踏面外側カメラ15a,15bは、その動作開始信号の入力によりシャッタを下ろし、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向かって所定の仰角ηにて、車輪10a,10bの踏面110a,110bおよびそれらに映るレーザ線条光を所定の露光時間Tsだけ撮影する(S160)。
Then, the tread
踏面外側カメラ15a,15bによる撮影が終了すると、踏面外側レーザ光照射部13a,13bはオフとなる(S170)、次いで、踏面内側レーザ光照射部16a,16bからのレーザ線条光が、各レーザ線条光が作成する面と同一面になるように、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向けて照射され、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等にて反射される(S180)。
When photographing by the tread
そして、踏面内側カメラ17a,17bは、その動作開始信号の入力によりシャッタを下ろし、車輪10a,10bの径中心140a,140bに向かって所定の仰角ηにて、車輪10a,10bの踏面110a,110bやフランジ部120a,120b等およびそれらに映るレーザ線条光を所定の露光時間Tsだけ撮影する(S190、S200)。
The tread
つまり、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、レーザ光受信部14a,14bからの動作開始信号に基づき、図17(d)、(f)に示すように、所定の時間差を持って、所定の時間Tsだけ露光し,レーザ線条光が照射されている、それぞれの撮影部位を撮影する。
That is, the tread
そして、踏面外側カメラ15a,15bおよび踏面内側カメラ17a,17bは、所定の露光(撮影)時間Tsの間、連続撮影した画像を、画像処理部18へ出力する。画像処理部での処理(S210,S220)については、実施形態1と同様であるため、その説明は省略する。
Then, the tread
このように、実施形態2では、外側レーザ(第1のレーザ線条光)とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで内側レーザ(第2のレーザ線条光)を送信するとともに、外側カメラとは所定の時間差を有する、異なるタイミングで内側カメラが撮像するので、画像を合成する場合でも画像が2重になることはなく、正確な車輪形状を測定することができる。 As described above, in the second embodiment, the inner laser (second laser beam) has a predetermined time difference from the outer laser (first laser beam), and the inner laser (second laser beam) is transmitted at different timings. Since the inner camera takes images at different timings having a predetermined time difference, even when the images are combined, the images are not doubled, and an accurate wheel shape can be measured.
<実施形態3>
次に、実施形態3の車輪形状計測装置3について説明する。
<Embodiment 3>
Next, the wheel shape measuring apparatus 3 of Embodiment 3 is demonstrated.
図18は、実施形態3の車輪形状計測装置3の構成例を示すブロック図である。なお、図17は、左車輪10b側のセンサやカメラの構成は、右車輪10a側のものと同様であり、その説明は省略する。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of the wheel shape measuring device 3 according to the third embodiment. In FIG. 17, the configuration of the sensor and camera on the
実施形態1、2の車輪形状計測装置1、2では、図1や図13に示すように、踏面外側レーザ光照射部13a,13bに、中心検出信号送信部としての機能を併設したが、図18に示すように、独立して、中心検出信号送信部41a,41bを設け、レーザ光受信部14a,14bの代わりに中心検出信号受信部42a,42bを設けるようにしても勿論よい。したがって、実施形態3の踏面外側レーザ光照射部43a,43bは、中心検出信号の送信機能を有してなく、光切断法による形状計測のためのレーザ光としてのみレーザ線条光を送信する。なお、図18は、実施形態2で説明した踏面外側レーザと踏面外側レーザとを所定の時間差をおいて発光する例に対応するものである。踏面外側レーザと踏面内側レーザとの波長を異ならせる実施形態1に対応させる場合には、図1に示したように、各カメラの入力端にバンドパスフィルタを設けること、およびレーザの発光タイミング制御及びカメラの受光タイミング制御が不要となる点のみが相違するため、図示は省略する。
In the wheel
この実施形態3の車輪形状計測装置3は、図18に示すように、列車の右左の車輪10a,10b毎に、それぞれ、外側通過センサ11a,11b、内側通過センサ12a,12b、踏面外側レーザ光照射部43a,43b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、踏面内側カメラ17a,17b、中心検出信号送信部41a,41b、中心検出信号受信部42a,42bを有すると共に、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等を有する。
As shown in FIG. 18, the wheel shape measuring device 3 of the third embodiment has an
中心検出信号送信部41a,41bは、実施形態2の踏面外側レーザ光照射部13a,13bと同様に、中心検出信号としてレーザ光を送信しても良いし、あるいは車輪10a,10bの径中心を検出できれば良いので、中心検出信号としてミリ波等を送信するようにしても良い。
The center
中心検出信号受信部42a,42bは、中心検出信号送信部41a,41bが中心検出信号としてレーザ光を送信する場合には、車輪10a,10bにより反射されるそのレーザ光を受信し、中心検出信号送信部41a,41bが中心検出信号としてミリ波等を送信する場合には、車輪10a,10bにより反射されるそのミリ波等を受信して、その受信レベルによりカメラ等を動作させることになる。なお、図1に示す実施形態1の車輪形状計測装置1の構成要素と同じ構成要素には、同一符号を付しているので、説明を省略する。
When the center
次に、実施形態3の車輪形状計測装置3の動作を説明する。 Next, operation | movement of the wheel shape measuring apparatus 3 of Embodiment 3 is demonstrated.
まず、実施形態3の車輪形状計測装置3では、外側通過センサ11a,11bおよび内側通過センサ12a,12bがオンになると、実施形態3の中心検出信号送信部41a,41bは、実施形態2の踏面外側レーザ光照射部13a,13bと同様に、レーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号を、各レーザ線条光が作成する面が同一面になるように、車輪10a,10bの踏面110a,110bに対し、所定の仰角ηで照射する。
First, in the wheel shape measuring device 3 of the third embodiment, when the
実施形態3の中心検出信号受信部42a,42bは、車輪10a,10bの踏面110a,110bから反射される中心検出信号送信部41a,41bからのレーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号を受信して、実施形態2のレーザ光受信部14a,14bと同様に、そのレーザ線条光またはミリ波の受信レベルが、所定のスレショルドレベルRs以上に上がり、その後スレショルドレベルRs以下に下がるまでの時間が所定のスレショルド時間Tr以上あるか否か、すなわちレーザ線条光またはミリ波等の中心検出信号の照射方向線上に、車輪10a,10bの径中心140a,140bが来たものと判断して、踏面外側レーザ光照射部43a,43b、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17bに対し動作開始信号を出力する。
The center
すると、踏面外側レーザ光照射部43a,43bは、列車の左右車輪10a,10bそれぞれの外側から、車輪10a,10bそれぞれの踏面110a,110bと、フランジ部120a,120bとに向かい、所定の仰角η方向で、光切断法による形状計測のためのスリットレーザ光としてレーザ線条光を送信する。
Then, the tread surface outer side laser
なお、踏面外側カメラ15a,15b、踏面内側レーザ光照射部16a,16b、および踏面内側カメラ17a,17b、画像処理部18、車輪形状計測部19、外部I/F部20等は、実施形態1、2の車輪形状計測装置1のものと同様に動作する。
The tread
従って、実施形態3の車輪形状計測装置3によっても、上記実施形態1、2の車輪形状計測装置1、2と同様の効果が得られる。
Therefore, the wheel shape measuring apparatus 3 according to the third embodiment can achieve the same effects as the wheel
以上、各実施形態1〜3の説明では、車輪形状計測装置1〜3をブロック図によりハードウエア的に構成して説明したが、本発明では、これに限らず、上述の実施形態の車輪形状計測装置の機能を、CPUと、プログラム等とにより、ソフトウエア的に実行するようにしても勿論よい。 As described above, in the description of each of the first to third embodiments, the wheel shape measuring devices 1 to 3 are configured by hardware using a block diagram, but the present invention is not limited to this, and the wheel shape of the above-described embodiment. Of course, the function of the measuring device may be executed in software by a CPU and a program.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1〜4 車輪形状計測装置
10a,10b…車輪
21a,21b…レール
11a,11b…外側通過センサ
12a,12b…内側通過センサ
13a,13b…踏面外側レーザ光照射部(中心検出信号送信部)
14a,14b…レーザ光受信部(中心検出信号受信部)
15a,15b…踏面外側カメラ(撮影部)
16a,16b…踏面内側レーザ光照射部
17a,17b…踏面内側カメラ(撮影部)
18…画像処理部
19…路面形状計測部
21…外部I/F部
22a,22b,23a,23b,24a,24b…バンドパスフィルタ
31a,31b…内側面レーザ光照射部
32a,32b…内側面カメラ(撮影部)
41a,41b…中心検出信号送信部
42a,42b…中心検出信号受信部
43a,43b…踏面外側レーザ光照射部
1-4 Wheel
14a, 14b ... Laser beam receiver (center detection signal receiver)
15a, 15b ... tread outer camera (shooting unit)
16a, 16b ... Tread surface inside laser
DESCRIPTION OF
41a, 41b ... center detection
Claims (4)
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは異なる波長の第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、
前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光を受信し、前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、
前記レーザ光受信部、踏面外側カメラ、及び踏面内側カメラの各入力端に設けられ、それぞれが入力対象とする波長成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、
前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A tread outer side laser light transmitting unit that is installed in a predetermined elevation angle direction with respect to the tread of the wheel from the outside of the wheel that passes on the rail, and that transmits a first laser filament light to the tread of the wheel;
A second laser beam having a wavelength different from that of the first laser beam is installed on the reference groove and the flange portion of the wheel, with the predetermined angle of elevation being directed from the inside of the wheel to the tread surface of the wheel. A tread surface inside laser beam transmitter for transmitting the light;
The first laser beam or the second laser beam reflected by the wheel tread is installed at a position where the first laser beam is incident in the predetermined elevation direction, and the first laser beam reflected by the wheel tread is reflected. The laser line light or the second laser line light is received, and the first laser line light or the second laser line light is transmitted from the tread surface outside laser light transmitting unit or the tread surface inside laser light transmitting unit to the wheel. A laser beam receiver that detects that the beam is transmitted toward the center of the diameter of
The first laser line light or the second laser line light is installed from the outside of the wheel toward the predetermined elevation angle with respect to the tread surface of the wheel. A tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel when it is detected that the transmitter is transmitted from the transmitter or tread inner laser light transmitter toward the radial center of the wheel;
The first laser line light or the second laser line light is installed from the inside of the wheel toward the predetermined elevation angle with respect to the tread surface of the wheel. A tread inner camera that captures a tread inner image including a reference groove and a flange of the wheel when it is detected that the transmitter is transmitted from the transmitter or tread inner laser light transmitter toward the radial center of the wheel;
A band-pass filter that is provided at each input end of the laser light receiving unit, the tread outer camera, and the tread inner camera, each transmitting only a wavelength component to be input;
The wheel tread outside image captured by the tread outer camera and transmitted through the corresponding band pass filter, and the tread inner image captured by the tread inner camera and transmitted through the corresponding band pass filter are input. An image processing unit that performs image processing and generates a composite image of the wheel including at least a tread surface of the wheel, a flange portion, and a reference groove;
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on a composite image of the wheel generated by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、
前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光を受信し、前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出するレーザ光受信部と、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記レーザ光受信部によって前記第1のレーザ線条光または第2のレーザ線条光が前記踏面外側レーザ光送信部または踏面内側レーザ光送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記踏面外側カメラとは所定の時間差を有する、異なるタイミングで前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、
前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A tread outer side laser light transmitting unit that is installed in a predetermined elevation angle direction with respect to the tread of the wheel from the outside of the wheel that passes on the rail, and that transmits a first laser filament light to the tread of the wheel;
Different timings installed from the inside of the wheel toward the predetermined elevation angle with respect to the tread surface of the wheel, and having a predetermined time difference from the first laser beam in the reference groove and the flange portion of the wheel And a tread surface inner side laser beam transmitter for transmitting the second laser beam light,
The first laser beam or the second laser beam reflected by the wheel tread is installed at a position where the first laser beam is incident in the predetermined elevation direction, and the first laser beam reflected by the wheel tread is reflected. The laser line light or the second laser line light is received, and the first laser line light or the second laser line light is transmitted from the tread surface outside laser light transmitting unit or the tread surface inside laser light transmitting unit to the wheel. A laser beam receiver that detects that the beam is transmitted toward the center of the diameter of
The first laser line light or the second laser line light is installed from the outside of the wheel toward the predetermined elevation angle with respect to the tread surface of the wheel. A tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel when it is detected that the transmitter is transmitted from the transmitter or tread inner laser light transmitter toward the radial center of the wheel;
The first laser line light or the second laser line light is installed from the inside of the wheel toward the predetermined elevation angle with respect to the tread surface of the wheel. When it is detected that the signal is transmitted from the transmitter or the tread surface inner laser light transmitter toward the radial center of the wheel, the wheel reference groove and the flange portion have a predetermined time difference from the tread outer camera at different timings. A tread inner camera that captures a tread inner image including
The wheel tread outside image photographed by the tread outer camera and the tread inner image photographed by the tread inner camera are input and image-processed, and at least the wheel tread, the flange portion, and the reference groove are provided. Including an image processing unit for generating a composite image of the wheel,
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on a composite image of the wheel generated by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、
レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは異なる波長の第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、
前記踏面外側カメラ、及び踏面内側カメラの各入力端に設けられ、それぞれが入力対象とする波長成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、
前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A center detection signal transmitter configured to transmit a center detection signal in the predetermined elevation angle direction with respect to a tread surface of a wheel that is installed in a predetermined elevation angle direction and passes on a rail;
The center detection signal reflected by the tread of the wheel is installed at a position where the center detection signal is incident in the predetermined elevation angle direction, the center detection signal reflected by the tread of the wheel is received, and the center detection signal is detected by the center detection signal. A center detection signal receiving unit for detecting that the signal is transmitted from the signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel;
The center detection signal is received by the center detection signal receiving unit from the center detection signal transmitting unit to the center of the diameter of the wheel. When it is detected that the laser beam is transmitted toward the wheel, a tread outer laser beam transmitter that transmits a first laser beam to the tread of the wheel;
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel. If it is detected, the tread surface inside laser beam transmitter that transmits a second laser beam having a wavelength different from that of the first laser beam to the reference groove and the flange of the wheel,
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel. The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the outside of the wheel to the tread surface of the wheel. A tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel,
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel. A tread inner camera that captures a tread inner image including a reference groove and a flange portion of the wheel,
A band pass filter that is provided at each input end of the tread outer camera and the tread inner camera, each transmitting only a wavelength component to be input; and
The wheel tread outside image captured by the tread outer camera and transmitted through the corresponding band pass filter, and the tread inner image captured by the tread inner camera and transmitted through the corresponding band pass filter are input. An image processing unit that performs image processing and generates a composite image of the wheel including at least a tread surface of the wheel, a flange portion, and a reference groove;
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on a composite image of the wheel generated by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号が前記所定の仰角方向で入射する位置に設置され、前記車輪の踏面により反射された前記中心検出信号を受信し、前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことを検出する中心検出信号受信部と、
レール上を通過する車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面に第1のレーザ線条光を送信する踏面外側レーザ光送信部と、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の基準溝およびフランジ部に、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで第2のレーザ線条光を送信する踏面内側レーザ光送信部と、
前記車輪の外側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記車輪の踏面を含む踏面外側画像を撮影する踏面外側カメラと、
前記車輪の内側から前記車輪の踏面に対し前記所定の仰角方向を向けて設置され、前記中心検出信号受信部によって前記中心検出信号が前記中心検出信号送信部から前記車輪の径中心に向かい送信されたことが検出された場合、前記第1のレーザ線条光とは所定の時間差を有する、異なるタイミングで前記車輪の基準溝およびフランジ部を含む踏面内側画像を撮影する踏面内側カメラと、
前記踏面外側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影し、対応する前記バンドパスフィルタを透過した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、
前記踏面外側カメラが撮影した前記車輪の踏面外側画像と、前記踏面内側カメラが撮影した前記踏面内側画像とを入力し画像処理して、前記車輪の踏面と、フランジ部と、基準溝とを少なくとも含む前記車輪の合成画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部が生成した前記車輪の合成画像に基づいて前記車輪の形状に関する所定の計測項目を計測する車輪形状計測部と、
を有することを特徴とする車輪形状計測装置。 A center detection signal transmitter configured to transmit a center detection signal in the predetermined elevation angle direction with respect to a tread surface of a wheel that is installed in a predetermined elevation angle direction and passes on a rail;
The center detection signal reflected by the tread of the wheel is installed at a position where the center detection signal is incident in the predetermined elevation angle direction, the center detection signal reflected by the tread of the wheel is received, and the center detection signal is detected by the center detection signal. A center detection signal receiving unit for detecting that the signal is transmitted from the signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel;
The center detection signal is received by the center detection signal receiving unit from the center detection signal transmitting unit to the center of the diameter of the wheel. When it is detected that the laser beam is transmitted toward the wheel, a tread outer laser beam transmitter that transmits a first laser beam to the tread of the wheel;
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel. If it is detected that the second laser beam is transmitted to the reference groove and the flange of the wheel, the laser beam is transmitted at a different timing from the first laser beam with a predetermined time difference. An optical transmitter;
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmitting unit toward the center of the diameter of the wheel. The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the outside of the wheel to the tread surface of the wheel. A tread outer camera that captures a tread outer image including the tread of the wheel,
The center detection signal receiving unit transmits the center detection signal from the center detection signal transmission unit toward the center of the diameter of the wheel. A tread inner camera that captures a tread inner image including a reference groove and a flange portion of the wheel at different timings, having a predetermined time difference from the first laser beam.
The wheel tread outside image captured by the tread outer camera and transmitted through the corresponding band pass filter, and the tread inner image captured by the tread inner camera and transmitted through the corresponding band pass filter are input. An image processing unit that performs image processing and generates a composite image of the wheel including at least a tread surface of the wheel, a flange portion, and a reference groove;
The wheel tread outside image photographed by the tread outer camera and the tread inner image photographed by the tread inner camera are input and image-processed, and at least the wheel tread, the flange portion, and the reference groove are provided. Including an image processing unit for generating a composite image of the wheel,
A wheel shape measuring unit that measures a predetermined measurement item related to the shape of the wheel based on a composite image of the wheel generated by the image processing unit;
A wheel shape measuring apparatus comprising:
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