(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光を用いた外形形状測定において、車両の塗装色の影響を低減して、高速且つ高精度な鉄道車両の外形形状測定方法及び装置を提供する。【解決手段】複数の線状レーザ光１０２を発生させる機構と、複数の線状レーザ光１０２の鉄道車両１０１への照射位置を特定する機構と、複数の線状レーザ光１０２の強度を切り替えて照射する機構と、鉄道車両１０１の外周面に照射された複数の線状レーザ光１０２の像を撮影する機構と、複数の線状レーザ光１０２の撮影画像から測定位置に最も適した線状レーザ光撮影画像を選択する機構と、選択された線状レーザ光撮影画像から鉄道車両１０１の外形形状を算出する機構とを備え、複数の線状レーザ光１０２の強度が異なる複数の画像の中から測定位置に最も適したレーザ光強度の撮影画像を選択し、鉄道車両１０１の外形形状を算出する機構は、選択した撮影画像から鉄道車両１０１の外形形状を算出する。【選択図】図１Ａ
2018059835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の外周面に複数の線状レーザ光を間断なく照射し、前記線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置、及び前記鉄道車両の外周面に照射された前記線状レーザ光の二次元平面投影像から、前記鉄道車両の外形形状を測定する鉄道車両の外形形状測定方法であって、
前記鉄道車両に前記線状レーザ光の強度を切り替えて照射しながら前記線状レーザ光強度の異なる複数の画像を撮影する撮影工程と、
前記線状レーザ光の強度が異なる複数の画像の中から、測定位置に最も適したレーザ光強度の撮影画像を選択する選択工程と、
前記選択した撮影画像から前記鉄道車両の外形形状を算出する算出工程と、を含む
ことを特徴とする鉄道車両の外形形状測定方法。
【請求項２】
前記線状レーザ光が、前記撮影画像のＲＧＢ各画素に対応した複数波長帯を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の外形形状測定方法。
【請求項３】
前記選択工程において、前記線状レーザ光の強度が異なる複数画像の画素値を比較し、前記画素値が飽和値に達しておらず、最も高い値を示す光切断線を選択する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の外形形状測定方法。
【請求項４】
前記線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置における、前記鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を検出するずれ量検出工程と、
前記検出した鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を補正するずれ量補正工程と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の外形形状測定方法。
【請求項５】
前記ずれ量検出工程において、車両側面と同時に車両の両端に取付けられた線状の物体の光切断線を検出する
ことを特徴とする請求項４記載の鉄道車両の外形形状測定方法。 
【請求項６】
前記ずれ量補正工程において、前記線状の物体の光切断線のレール鉛直方向における位置変動量を算出し、車両外形形状データに対して前記位置変動量を加減算する
ことを特徴とする請求項４記載の鉄道車両の外形形状測定方法。
【請求項７】
鉄道車両の外周面に複数の線状レーザ光を間断なく照射し、前記線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置、及び前記鉄道車両の外周面に照射された前記線状レーザ光の二次元平面投影像から、前記鉄道車両の外形形状を測定する鉄道車両の外形形状測定装置であって、
前記複数の線状レーザ光を発生させる機構と、前記複数の線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置を特定する機構と、前記複数の線状レーザ光の強度を切り替えて照射する機構と、前記鉄道車両の外周面に照射された前記複数の線状レーザ光の像を撮影する機構と、前記複数の線状レーザ光の撮影画像から測定位置に最も適した線状レーザ光撮影画像を選択する機構と、選択された線状レーザ光撮影画像から前記鉄道車両の外形形状を算出する機構と、を備え、
前記複数の線状レーザ光の強度を切り替えて照射する機構は、前記鉄道車両の外周面に前記線状レーザ光の強度を切り替えて照射し、
前記鉄道車両の外周面に照射された前記複数の線状レーザ光の像を撮影する機構は、前記線状レーザ光強度の異なる複数の画像を撮影し、
前記測定位置に最も適した線状レーザ光撮影画像を選択する機構は、前記複数の線状レーザ光の強度が異なる複数の画像の中から測定位置に最も適したレーザ光強度の撮影画像を選択し、
前記鉄道車両の外形形状を算出する機構は、前記選択した撮影画像から前記鉄道車両の外形形状を算出する
ことを特徴とする鉄道車両の外形形状測定装置。
【請求項８】
前記線状レーザ光が前記撮影画像のＲＧＢ各画素に対応した複数波長帯を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の鉄道車両の外形形状測定装置。
【請求項９】
前記測定位置に最も適した線状レーザ光撮影画像を選択する機構は、前記線状レーザ光の強度が異なる複数画像の画素値を比較し、前記画素値が飽和値に達しておらず、最も高い値を示す光切断線を選択する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の鉄道車両の外形形状測定装置。
【請求項１０】
前記線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置における、前記鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を検出する機構と、前記検出した鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を補正する機構と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の鉄道車両の外形形状測定装置。
【請求項１１】
前記鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を検出する機構は、前記鉄道車両の両端に線状の物体を備え、車両側面と同時に前記線状の物体の光切断線を検出する
ことを特徴とする請求項１０記載の鉄道車両の外形形状測定装置。
【請求項１２】
前記検出した鉄道車両のレール基準位置からのずれ量を補正する機構は、前記線状の物体の光切断線のレール鉛直方向における位置変動量を算出し、車両外形形状データに対して前記位置変動量を加減算する
ことを特徴とする請求項１０記載の鉄道車両の外形形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の外形形状を光を用いて非接触で測定する鉄道車両の外形形状測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、各鉄道事業者によって車両限界と呼ばれる車両が従うべき車体断面の大きさの限界範囲が定められており、各鉄道車両メーカは完成車両に対して車両限界を超過している部分が無いかの検査を行った後、出荷を行っている。
車両限界の検査方法としては、車両限界寸法を型取った枠(限界ゲージ)を車両の周囲に設置し、その中に車両を通過させながら、車両が枠に接触しないかを複数人の作業員で確認する方法が従来から行われている。
【０００３】
車両が枠に接触した際は、車両を停止させ、複数人の作業員で接触状態の確認や、車両構体と台車の位置関係、車輪とレールの位置関係等の確認をし、原因調査を行う。このように、従来の方式は、車両毎に定められた枠の製造・設置作業に加えて複数人の作業員による検査作業の手間や作業時間が課題であり、これらを削減すること(測定自動化)が、車両製造のＬＴ短縮、コスト削減の観点からも重要となっている。
車両限界検査を自動で行う方法として、特許文献１には、移動する車両の外周面に複数のレーザ光を線状に照射し、照射によって車両外周面に形成されたレーザ投影線(以下、光切断線)をカメラで検出することによって、検出された光切断線から車両の外形形状を算出し、車両限界超過の判定及び超過箇所を視認可能に表示する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方式では、レーザ光を用いることによって、非接触で車両の外形形状を測定することが可能である。
このとき、車両の塗装色によってレーザ光の反射率は大きく異なるため、塗装色の違いによる光切断線強度のばらつきが、光切断線検出における課題である。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を用いて鉄道車両の外形形状測定を行う際に、車両の塗装色の影響を低減して、高速且つ高精度な外形形状の測定が可能となる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明による、鉄道車両の外周面に複数の線状レーザ光を間断なく照射し、前記線状レーザ光の前記鉄道車両への照射位置、及び前記鉄道車両の外周面に照射された前記線状レーザ光の二次元平面投影像から、前記鉄道車両の外形形状を測定する鉄道車両の外形形状測定方法は、前記鉄道車両に前記線状レーザ光の強度を切り替えて照射しながら前記線状レーザ光強度の異なる複数の画像を撮影する撮影工程と、前記線状レーザ光強度の異なる複数の画像の中から、測定位置に最も適したレーザ光強度の撮影画像を選択する選択工程と、前記選択した撮影画像から前記鉄道車両の外形形状を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両の塗装色の影響を低減し、車両を移動させながら短時間で高精度な車両外形形状測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施例１に係る鉄道車両外形形状測定装置の構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した鉄道車両外形形状測定装置の構成の正面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る光切断センサの構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係るレーザ光強度変調と光切断線の撮影タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施例１に係る鉄道車両外形形状測定の流れを示すフロー図である。
【図５】図４に示す車両外形形状算出のサブルーチン処理を示すフロー図ある。
【図６】本発明の実施例１に係る鉄道車両外形形状測定の流れ(図４の変形例)を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施例２に係る光切断センサの構成を示す構成図である。
【図８】図７に示す車両外形形状算出のサブルーチン処理を示すフロー図である。
【図９Ａ】本発明の実施例３に係る鉄道車両外形形状測定装置の構成を示す構成図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した鉄道車両外形形状測定装置の構成の正面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例３に係る糸の光切断線検出画像を示す説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す視野範囲における車両側面及び線状の物体の光切断線の関係を示す部分拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る鉄道車両外形形状測定の流れを示すフロー図である。
【図１２】図１１に示す車両蛇行量算出・補正のサブルーチン処理を示すフロー図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る糸の位置変動測定データ例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、単一波長もしくは複数波長の測定レーザ光強度を変化させながら取得した、複数の光切断画像から、適切なレーザ光強度、もしくは波長の画像を選択し、高精度な車両外形形状測定を行うことを可能にした車両外形形状測定方法及びその装置に関するものである。以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【００１１】
＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る鉄道車両外形形状測定方法について図１〜図５を用いて説明する。
図１Ａ、図１Ｂに、実施例１よる鉄道車両外形形状測定装置の構成の一例を示す。装置は、車両１０１の表面に線状のレーザ光１０２を照射し、車両１０１の表面に投影された線状レーザ光１０２（以下で光切断線）の撮影を行う複数台の光切断センサ１０３、当該複数台の光切断センサ１０３をレール上の車両を囲むように設置するセンサ架台１０４、車両の基準位置からの移動距離を測定する車両移動距離測定センサ１０５、及び測定処理機構１１０を備える。
【００１２】
測定処理機構１１０は、上記線状レーザ光１０２の強度を一定時間毎に変化させるレーザ強度制御部１１１、及び前記強度を変化させた各線状レーザ光１０２の光切断線撮影画像の中から、測定位置に最も適したレーザ光の強度における光切断線画像を選択し、前記選択された光切断線画像から車両外形形状を算出する画像選択・形状算出部１１２、各構成機器の制御、及び車両限界超過有無の判定を行う全体制御部１１３、当該全体制御部１１３での処理結果を出力する結果出力部１１４から構成される。
光切断センサ１０３は、図２に示すように、線状レーザ光１０２を照射するレーザ光源ユニット２０１、及び車両１０１の表面に投影された線状レーザ光１０２を撮影する撮影ユニット２０２を搭載している。
【００１３】
撮影ユニット２０２は、撮像カメラ２０３、結像レンズ２０４、狭帯域フィルタ２０５から構成される。
撮像カメラ２０３の結像レンズ２０４はなるべく広角のものを用いることによって、個々の光切断センサの視野範囲を大きくし、少ない数の光切断センサで、車両外周の全範囲をカバーすることができる。
また、狭帯域フィルタ２０５によって各光切断センサが搭載するレーザ光の波長近傍の光のみを透過させる為、外乱光量を大幅に抑制することが可能となる。
【００１４】
レーザ光源ユニット２０１から照射される線状レーザ光１０２の強度は、レーザ強度制御部によるレーザコントローラへの印加電圧制御によって、図３に示すように、撮影ユニット２０２の撮影レート：Ｆ（ｆｐｓ）と同期するように一定周波数：Ｆ（Ｈｚ）で数段階変化し、これをレーザ強度変調サイクル周期：Ｔ（ｓ）で繰り返すように制御される。
【００１５】
次に本発明を実施する際の測定の流れについて図４を用いて説明する。
測定開始に伴い、車両１０１は架台１０４の後方から架台に向かって移動を開始する（処理Ｓ４０１）。
移動を開始すると、車両１０１の移動距離をモニターして、車両が予め設定された測定開始位置に到達したか否かを判定し（処理Ｓ４０２）、車両が予め設定された測定開始位置まで移動した時点から、各光切断センサから照射される線状レーザ光の強度を、一定周波数：Ｆ（Ｈｚ）で数段階変化させ（処理Ｓ４０３）、撮影ユニット２０２によって、一定の撮影レート：Ｆ（ｆｐｓ）で光切断線の撮影を連続して行う（処理Ｓ４０４）。
【００１６】
測定中は、車両移動距離測定センサ１０５によって絶えず車両１０１の移動距離をモニターし、車両が一定距離移動する毎に（処理Ｓ４０５）、撮影された光切断線から車両外形形状の算出（処理Ｓ４０６）、及び車両限界超過の有無（測定された車両外形の全座標点が車両限界を示す座標範囲内に有るか）の判定を行い（処理Ｓ４０７）、車両限界を超過していた場合、車両限界超過箇所の表示を行う（処理Ｓ４０８）。
上記Ｓ４０１〜Ｓ４０８までの処理を、車両１０１の測定位置が予め設定された測定終了位置に到達したと判断されるまで繰り返し（処理Ｓ４０９）、車両の全測定位置について車両限界超過箇所の表示を行う。
【００１７】
以下では、図４のＳ４０６に示される車両外形形状を算出する処理の流れについて、図５に示す車両外形形状算出サブルーチンフロー図を用いて説明する。
撮影された画像は、レーザ強度変調サイクル毎に照射するレーザ強度が数段階異なった画像がレーザ強度変調サイクル：Ｔ（ｓ）毎に繰り返し含まれているため、同一レーザ強度変調サイクル内の画像を同一処理単位として処理を行う。
この場合、同一処理単位に含まれる画像数：Ｎは、レーザ強度変調サイクル周期：Ｔ（ｓ）と撮影レート：Ｆ（ｆｐｓ）から、Ｎ＝Ｔ×Ｆと算出できる。
【００１８】
処理を開始したら、測定レーザ光強度が異なる各撮影画像において、画素値が予め設定された閾値以上の画素を検出することによる光切断線画素の検出（処理ＳＳ５０１）、及び各撮影画像において光切断線として検出された画素の画素値平均値：Ｍ[ｉ]の算出と前記算出された値のメモリへの格納を行い（処理ＳＳ５０２）、処理画像数：ｉのカウント値を更新する（処理ＳＳ５０３）。
次に処理画像数が同一処理単位数：Ｎに達したかの判定を行い（処理ＳＳ５０４）、処理画像数が同一処理単位数に達したら、ＳＳ５０２で算出した各撮影画像の検出画素値平均値: Ｍ[ｉ]同士を比較し、平均値が最も高い光切断線の選択を行う。この際、光切断線の画素値が飽和していると算出される形状精度が悪くなる為、検出画素の画素値平均値が画素の飽和値に達しておらず、最も高い値であるか判定を行い（処理ＳＳ５０５）、ＳＳ５０５の判定条件を満たす場合は、画素値平均最大値：Ｍと、画素値平均が最大となる画像番号：ｋｓを更新する（処理ＳＳ５０６）。
【００１９】
次に平均値の比較を行った画像数：ｋを更新して（処理ＳＳ５０７）、比較画像数：ｋが同一処理単位数：Ｎに達したか判定を行い（処理ＳＳ５０８）、比較画像数：ｋが同一処理単位数：Ｎに達した時点で最も検出画素値平均値の高い画像番号：ｋｓの光切断線を用いて車両外形形状の算出を行う（処理ＳＳ５０９）。
なお、上記で説明を行った車両外形形状の算出処理は、車両の移動終了後に行うことも可能である。
【００２０】
図４の変形例として、車両外形形状の算出処理を車両の移動終了後に行う流れについて図６を用いて説明する。
この場合、処理Ｓ６０１から処理Ｓ６０４までの処理は図４と同じであるが、図６においては、車両移動中に車両外形形状の算出を行わず、車両が測定終了位置に到達したと判定された後（処理Ｓ６０５）に、車両外形形状の算出（処理Ｓ６０７）、及び車両限界超過の判定（処理Ｓ６０８）の処理を全測定画像に対する処理が終了するまで行い（処理Ｓ６０６）、車両限界を超過したと判断された位置については、図４と同様に車両限界超過位置の表示を行う（処理Ｓ６０９）。
【００２１】
本発明の実施例１に係る鉄道車両外形形状測定方法によれば、通常、測定レーザ光の反射光量は塗装色によって大きく影響を受けるが、本発明では測定に用いる光切断線のレーザ光強度を選択することができる為、車両の塗装色に対して、レーザ強度が適切でない（強すぎたり弱すぎたりする）ことで生じる形状精度の低下を低減し、高精度な形状測定を行うことが可能となる。
【００２２】
＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係る鉄道車両外形形状測定方法について図７及び図８を用いて説明する。なお、実施例１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施例２では、図７に示す通り、カラーカメラのＲＧＢ（赤、緑、青色）各画素の波長帯に対応した複数波長を発生させることが可能なレーザ光源ユニット７０１を備え、撮像カメラにカラーカメラ７０２用いる点に特徴がある。
撮像カメラにカラーカメラを使用した場合、ＲＧＢの画素毎に、対応した波長帯の光を透過させるカラーフィルタが搭載されている為、ＲＧＢの各画素で、対応した波長帯以外の外乱光量を大幅に抑制でき、モノクロカメラを用いる場合と比べて、信号対雑音比（ＳＮ比）を上げられるという利点が生じる。
【００２３】
複数波長光の発生方法としては、それぞれＲＧＢに対応した波長のレーザを複数台用意してもよいし、ＲＧＢに対応した広い波長帯を有したレーザを使用しても問題は無い。
複数台のレーザ光源を用いる場合、複数のレーザ光源から照射された光の光路を光学素子で重ねて一本の線状ビームとして照射を行い、レーザ光の強度変調を行う際には、複数のレーザ光強度を同じタイミングで変化させる。なお、本発明を実施する際の測定の流れは図４や図６で示したものと同じである。
【００２４】
以下で撮影された光切断線から車両外形形状を算出する処理（図４のＳ４０６、図６のＳ６０７）について、図８に示す車両外形形状算出サブルーチンフロー図を用いて説明する。
実施例１と同様、撮影された画像は、レーザ強度変調サイクル毎に照射するレーザ強度が数段階異なった画像が繰り返し含まれているため、同一レーザ強度変調サイクル内の画像を同一処理単位として処理を行う。
【００２５】
処理を開始したら、測定レーザ光強度が異なる各撮影画像において、画素値が予め設定された閾値以上の画素を検出することによる光切断線画素の検出を行うが、本実施例では、複数波長の光による光切断線をカラーカメラで撮影している為、測定レーザ光強度が異なる各撮影画像をＲＧＢ成分画像に分解する（処理ＳＳ８０１）。
この際、赤色の波長の光による光切断線はＲ成分画像に強く現れ、緑色の波長の光による光切断線はＧ成分画像に強く現れ、青色の波長の光による光切断線はＢ成分画像に強く現れることは周知の通りである。
【００２６】
次に、ＲＧＢ各成分の画素値の和を算出し（処理ＳＳ８０２）、前記選択されたＲＧＢ成分の画素値の和に対して閾値判定を行い、光切断線画素を検出する（処理ＳＳ８０３）。
前記光切断線として検出された画素の画素値の和の平均値：Ｍ[ｉ]の算出と前記算出値のメモリへの格納を行い（処理ＳＳ８０４）、処理画像数：ｉのカウント値を更新して（処理ＳＳ８０５）、処理画像数が同一処理単位数に達したかの判定を行う（処理ＳＳ８０６）。
【００２７】
処理画像数が同一処理単位数に達したら、ＳＳ８０４で算出した各撮影画像の検出画素値の平均値を比較し、最も平均値が高い光切断線の選択を行う。
実施例１と同様に、光切断線の画素値が飽和していると形状算出精度が悪くなる為、検出画素の画素値平均値が画素の飽和値に達しておらず、最も高い値であるか判定を行い（処理ＳＳ８０７）、ＳＳ８０７の判定条件を満たす場合は、画素値平均最大値：Ｍと画素値平均が最大となる画像番号：ｋｓの更新を行う（処理ＳＳ８０８）。
次に、平均値の比較を行った画像数：ｋを更新し（処理ＳＳ８０９）、比較画像数：ｋが同一処理単位数：Ｎに達したか判定を行い（処理ＳＳ８１０）、比較画像数：ｋが同一処理単位数：Ｎに達した時点で最も検出画素平均値の高い画像番号：ｋｓの光切断線を用いて車両外形形状の算出を行う（処理ＳＳ８１１）。
【００２８】
本発明の実施例２に係る鉄道車両外形形状測定方法によれば、光切断線の検出において、実施例１で説明した測定レーザ強度の変調に加えて、塗装色に対する測定レーザ波長の組合せも考慮することが可能である。
このため、例えば測定レーザ光波長に対する塗装色の反射率が非常に低く、測定レーザ光波長が一種類のみでは、レーザ強度を強くしても光切断線の検出強度が不十分であるような場合においても、塗装色の反射率がより高くなる波長のレーザ光を用いることによって、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００２９】
＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３に係る鉄道車両外形形状測定方法について図９〜図１３を用いて説明する。なお、実施例１及び２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
図９Ａ、図９Ｂに本実施例における鉄道車両外形形状測定装置の構成の一例を示す。
本実施例３では、鉄道車両側面の両端に亘って基準線となる線状の物体９０１を取付け、線状レーザ光１０２を、車両側面に加えて基準線となる線状の物体９０１の側面に照射することによって、図１０Ａに示す光切断センサの視野範囲１００１において、図１０Ｂに示す車両側面の光切断線１００２と線状の物体９０１の光切断線１００３を同時に検出する。
そして、車両の蛇行によって生じる光切断線１００３の位置変動から、前記車両のレール基準位置からのずれ量を算出し、画像選択・形状算出部で算出した結果に対して前記算出したずれ量の補正を行う。
【００３１】
基準線となる線状の物体９０１は、サブミリメートルオーダーの真直度が確保された物体が望ましいが、鉄道車両の全長は一般的に２０ｍ前後と長く、鉄道車両全長に亘って、サブミリメートルオーダーの真直度が確保された物体を製造するのは困難である。
基準線となる線状の物体自体が基準位置からうねっているような場合、線状の物体９０１による光切断線の位置変動が、基準線となる線状の物体９０１自体のうねり起因であるか、もしくは車両の蛇行起因であるかの区別を付けるのは困難である。
このため、本実施例では糸（もしくは紐）のように、張力をかけることによってうねりが生じない物質を用いる例について説明する。
【００３２】
図１１に、実施例３に係る鉄道車両外形形状測定方法を実施する際の測定の流れを示す。
Ｓ１１０１からＳ１１０３までは図４のＳ４０１からＳ４０３と同じであるが、Ｓ１１０４の光切断線撮影の際、車両側面と線状の物体９０１の光切断線を同時に検出し、測定終了後に車両外形形状と車両蛇行量の算出・補正を行う。
【００３３】
以下で撮影された糸の光切断線から車両蛇行量を算出し、補正する処理（図１１に示す処理Ｓ１１０８）の流れについて図１２に示す車両蛇行量算出・補正サブルーチンフロー図を用いて説明する。
【００３４】
実施例１及び２と同様に、撮影された画像は、レーザ強度変調サイクル毎に照射するレーザ強度が数段階異なった画像が繰り返し含まれているため、同一レーザ強度変調サイクル内の画像を同一処理単位として処理を行う。
この場合、全長に亘って同質且つ同色の糸を用いることによって、最も良いレーザ光強度を予め決定することができる為、同一処理単画像の中から予め決定したレーザ光強度の光切断線を選択して（処理ＳＳ１２０１）、画素値が予め設定された閾値以上の画素を検出することによる糸の光切断線の検出を行い（処理ＳＳ１２０２）、その後、ＳＳ１２０１とＳＳ１２０２の処理を指定された全撮影画像に対して繰返す（処理ＳＳ１２０３）。
【００３５】
処理ＳＳ１２０２で検出した糸の光切断線から糸の位置変動を算出する場合、光切断線データには、糸がレールに対して完全に平行に張られていないことによる、レールと鉛直方向の直線的な位置ずれ（糸の傾き成分）、及び車両の移動を加振源とする糸の振動（糸の振動成分）が重畳する為、これらによる糸の光切断線位置への影響を除去する必要が生じる。
糸の傾き成分は、レール方向の位置に対して線形である為、処理ＳＳ１２０２で検出した糸の光切断線のデータ列を、レール方向位置とレール鉛直方向位置を座標軸とするレール座標系データ列に変換し（処理ＳＳ１２０４）、前記データ列に対して直線式をフィッティングさせてデータ列における直線成分を算出し、前記データ列から、直線成分（糸の傾き成分）の除去を行う（処理ＳＳ１２０５）。
【００３６】
次に、糸の振動成分は一定時間周期で変動する成分を有している為、直線成分除去後の糸の光切断線データ列を、データのサンプリング時間と、レール鉛直方向位置を座標軸とする時間データ列に変換し（処理ＳＳ１２０６）、糸の振動周期が除去可能なローパスフィルタによって糸の振動成分を除去し（処理ＳＳ１２０７）、糸の傾き成分と糸の振動成分を除去した糸の光切断線データ列（糸の位置変動データ）を取得する。
上述のとおり、糸の光切断線のデータは、予めレーザ光強度を決定しておくことによって一定時間間隔（レーザ強度変調サイクル周期間隔）で取得したデータとなっている為、容易にフィルタリング処理を行うことが可能である。
【００３７】
また、糸の振動周期は糸を張る際の張力、及び糸の線密度の値から式（１）で表すことができ、実際の振動は複数の次数のモードが合成されたものであるが、振動周波数が最も低い一次モードよりも大きい振動数を除去するローパスフィルタを適用することによって、各モードの振動成分についても除去することが可能である。
【数１】
2018059835.tif 000003
[Ｓ:糸の張力（Ｎ）、ρ：糸の線密度（ｋｇ／ｍ）、ｌ：弦の長さ（ｍ）、ｎ：ｎ次モード振動]
最後に、処理ＳＳ１２０７で取得したレール鉛直方向における糸の位置変動データ列を各光切断センサによる車両外形形状データに対して加減算することによって、車両の蛇行による車両外形形状誤差の補正を行う（処理ＳＳ１２０８）。
【００３８】
次に、糸の位置変動測定データ例について図１３を用いて説明する。図１３は車両全長に亘って取得した糸の位置変動データのうち、一部の区間のデータのみを抜き出したものである。
図１３（ａ）のデータ列１３０１は、検出した糸の光切断線のデータ列を、レール方向位置とレール鉛直方向位置を座標軸とするレール座標系に変換したものであり、図１３（ｂ）のデータ列１３０２は、図１３（ａ）の１３０１に対して直線式をフィッティングさせて得られた直線成分（糸の傾き成分）を示している。
【００３９】
図１３（ａ）の１３０１から図１３（ｂ）の１３０２の成分を除去することによって図１３（ｃ）の１３０１を得ることが出来、図１３（ｃ）の１３０１からローパスフィルタによって、糸の振動成分である図１３（ｄ）の１３０３を除去することによって、車両蛇行による糸の位置変動データ列である図１３（ｅ）の１３０１を得ることができる。
本発明の実施例３に係る鉄道車両外形形状測定方法によれば、車両外形形状を測定するレーザ光を用いて前記線状の物体901の位置ずれ量を車両側面と同時に測定する為、車両側面の測定断面と同断面における位置ずれ量を高精度に検出することができ、車両外形形状の測定精度を向上させることが可能となる。
【００４０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  鉄道車両
１０２  線状のレーザ光
１０３  光切断センサ
１０４  センサ架台
１０５  車両移動距離測定センサ
２０１  レーザ光源ユニット
２０２  撮影ユニット
２０３  撮像カメラ
２０４  結像レンズ
２０５  狭帯域フィルタ
７０１  複数波長レーザ光源ユニット
７０２  カラーカメラ
９０１  線状の物体
１００１  光切断センサの視野範囲
１００２  車両側面の光切断線
１００３  線状の物体の光切断線
１３０１  レール座標系における糸の光切断線データ列
１３０２  レール座標系における糸の光切断線データ列の直線成分
１３０３  レール座標系における糸の光切断線データ列の振動成分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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