(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ線条光が車輪の径中心に向かって照射されたことを検出するセンサを設けることなく、車輪の形状を精度よく計測できる車輪形状計測装置および車輪形状計測方法を提供する。【解決手段】フランジ部１２０ａを有する車輪１０ａの形状を計測する車輪形状計測装置であって、線条光が照射された、移動する前記車輪１０ａをカメラ１４１ａ，１４２ａで連続的に撮影して生成された、前記車輪が映った複数の画像のうち、前記フランジ部１２０ａの高さが最小である画像を選択する選択部と、前記選択された画像に基づいて、前記車輪の形状に関する計測項目を計測する車輪形状計測部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図９
2015179041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ部を有する車輪の形状を計測する車輪形状計測装置であって、
線条光が照射された移動する前記車輪を、カメラで連続的に撮影して生成された、前記車輪が映った複数の画像のうち、前記フランジ部の高さが最小である画像を選択する選択部と、
前記選択された画像に基づいて、前記車輪の形状に関する計測項目を計測する車輪形状計測部と、を備えることを特徴とする車輪形状計測装置。
【請求項２】
前記車輪が所定位置を通過したことが検出されると、前記カメラに前記車輪の撮影を開始させる制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車輪形状計測装置。
【請求項３】
前記所定位置は、前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射される位置であることを特徴とする請求項２に記載の車輪形状計測装置。
【請求項４】
前記複数の画像は、
前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射された状態で撮影された画像と、
前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像と、
前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向後方に照射された状態で撮影された画像と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車輪形状計測装置。
【請求項５】
前記フランジ部の高さが最小である画像は、前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像であることを特徴とする請求項４に記載の車輪形状計測装置。
【請求項６】
フランジ部を有する車輪の形状を計測する車輪形状計測方法であって、
移動する前記車輪に線条光を照射するステップと、
前記線条光が照射された前記車輪をカメラで連続的に撮影し、前記車輪が映った複数の画像を生成するステップと、
前記複数の画像のうち、前記フランジ部の高さが最小である画像を選択するステップと、
前記選択された画像に基づいて、前記車輪の形状に関する計測項目を計測するステップと、を備えることを特徴とする車輪形状計測方法。
【請求項７】
前記車輪が所定位置を通過することを検出するステップをさらに備え、
前記カメラは、前記車輪が前記所定位置を通過したことが検出されると、前記車輪の撮影を開始することを特徴とする請求項６に記載の車輪形状計測方法。
【請求項８】
前記所定位置は、前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射される位置であることを特徴とする請求項７に記載の車輪形状計測方法。
【請求項９】
前記複数の画像は、
前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射された状態で撮影された画像と、
前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像と、
前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向後方に照射された状態で撮影された画像と、
を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の車輪形状計測方法。
【請求項１０】
前記フランジ部の高さが最小である画像は、前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像であることを特徴とする請求項９に記載の車輪形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の形状を計測する車輪形状計測装置および車輪形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道列車などの車輪は走行によって摩耗し、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などの車輪の形状を定期的に検査する必要がある。
【０００３】
車輪の形状を非接触で計測する装置として、本出願人はレーザ光を使用した光切断法による車輪形状計測装置を提案している（特許文献１）。この装置は、まず所定の仰角方向からレーザ線条光を車輪に照射する。そして、車輪からの反射光に基づいて、レーザ線条光が車輪の径中心に向かって照射されたことをセンサで検出する。レーザ線条光が車輪の径中心に向かって照射されたことが検出されると、カメラが車輪を撮影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４２２３９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に記載の車輪形状計測装置は、レーザ線条光が車輪の径中心に向かって照射されたタイミングで車輪を撮影することで、精度よく車輪の形状を計測できる。
【０００６】
しかしながら、レーザ線条光が車輪の径中心向かって送信されたことを正確に検出できない場合、計測の精度が悪化する恐れがある。特許文献１に記載の検出法では、レーザ線条光の反射光がある広がりを持った帯状となっていることや、レーザ線条光とは無関係な外乱光の影響により、必ずしも正確に上記の検出をできないこともあり得る。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪の径中心を直接検出するセンサを設けることなく、車輪の形状を精度よく計測できる車輪形状計測装置および車輪形状計測方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、フランジ部を有する車輪の形状を計測する車輪形状計測装置であって、線条光が照射された、移動する前記車輪をカメラで連続的に撮影して生成された、前記車輪が映った複数の画像のうち、前記フランジ部の高さが最小である画像を選択する選択部と、前記選択された画像に基づいて、前記車輪の形状に関する計測項目を計測する車輪形状計測部と、を備えることを特徴とする車輪形状計測装置が提供される。
【０００９】
車輪形状計測装置は、前記車輪が所定位置を通過することが検出されると、前記カメラに前記車輪の撮影を開始させる制御部を備えていてもよい。
【００１０】
前記所定位置は、前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射される位置であるのが望ましい。
【００１１】
また、前記複数の画像は、前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向前方に照射された状態で撮影された画像と、前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像と、前記線条光が前記車輪の径中心より進行方向後方に照射された状態で撮影された画像と、を含んでいてもよい。
【００１２】
この場合、前記フランジ部の高さが最小である画像は、前記線条光が前記車輪の略径中心に照射された状態で撮影された画像である。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、フランジ部を有する車輪の形状を計測する車輪形状計測方法であって、移動する前記車輪に線条光を照射するステップと、前記線条光が照射された前記車輪をカメラで連続的に撮影し、前記車輪が映った複数の画像を生成するステップと、前記複数の画像のうち、前記フランジ部の高さが最小である画像を選択するステップと、前記選択された画像に基づいて、前記車輪の形状に関する計測項目を計測するステップと、を備えることを特徴とする車輪形状計測方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の画像からフランジ部の高さが最小の画像を選択するため、車輪の径中心を直接検出するセンサを設けることなく、車輪の形状を精度よく計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】右車輪１０ａの正面図。
【図２】右車輪１０ａの踏面１１０ａおよびフランジ部１２０ａ付近の拡大図。
【図３】車輪形状計測システム１００の概略構成を示すブロック図。
【図４】表示板３００の斜視図。
【図５】表示面３１の正面図。
【図６】変換テーブル生成時の表示板３００、踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面外側カメラ１４１ａの配置を模式的に示す図。
【図７】表示面３１の正面図とカメラ画像とを並べて描いた図。
【図８】変換テーブルの構成の一例を示す図。
【図９】車輪形状計測時の車輪形状計測システム１００における各種センサ、レーザおよびカメラ、ならびに、右車輪１０ａを正面から見た図。
【図１０】車輪形状計測時の車輪形状計測システム１００における各種センサ、レーザおよびカメラ、ならびに、右車輪１０ａを内側下方から見た図。
【図１１】車輪形状計測システム１００の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図１２】右車輪１０ａを車輪の外側から複数回撮影する様子を模式的に示す図。
【図１３】ステップＳ３で生成される踏面外側画像および踏面内側画像を模式的に示す図。
【図１４】ステップＳ４で生成されるレーザ平面画像を模式的に示す図。
【図１５】ステップＳ５で生成される合成画像を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
まず、計測対象となる車輪形状の一例について説明する。なお、車輪には右車輪と左車輪とがあるが、これらは左右対称であるため、以下では右車輪およびその形状計測について主に説明し、左車輪に関する説明は適宜省略する。
【００１８】
図１は、右車輪１０ａの正面図である。図示のように、右車輪１０ａの表面は、レール（不図示）と当接する踏面１１０ａと、レールから外れないように踏面１１０ａより高くなっているフランジ部１２０ａとから構成される。以下、右車輪１０ａの踏面１１０ａ側を外側といい、フランジ部１２０ａ側を内側という。
【００１９】
図２は、右車輪１０ａの踏面１１０ａおよびフランジ部１２０ａ付近の拡大図である。図示のように、右車輪１０ａのフランジ部１２０ａ上方の表面に基準溝１３０ａが形成されている。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から右車輪１０ａ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。
【００２０】
そして、Ｐ１とＰ２との高低差をフランジ部高さＨと定義する。また、Ｐ３から所定長さ（例えば１３ｍｍ）下げた点をＰ４とし、Ｐ４とＰ２との図上水平方向の差をフランジ厚さＦと定義する。さらに、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と定義する。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。Ｐ１とＰ５との差をフランジ部先端寸法（直立摩耗度限度）Ｓと定義する。
【００２１】
本実施形態に係る車輪形状計測システム１００は、上述したフランジ部高さＨ、フランジ厚さＦ、フランジ部角θ、フランジ部先端寸法Ｓ、さらには、車輪径Ｄなどを計測する。そして、車輪形状計測システム１００は、これらの値が所定の判定基準を満たすか否かを判定する。
【００２２】
続いて、本発明の一実施形態に係る車輪形状計測について説明する。
【００２３】
本実施形態では、右車輪１０ａが移動している状態で、光切断法により右車輪１０ａの形状を計測する。通常の光切断法では、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心に照射された状態で右車輪１０ａを撮影する。そして、撮影により生成された画像から右車輪１０ａの形状（上述したフランジ部高さＨなど）を計測する。
【００２４】
これに対し、本実施形態に係る車輪形状計測では、移動中の右車輪１０ａに継続してレーザ線条光を照射する。そして、レーザ線条光が照射された右車輪１０ａを連続的に複数回撮影し、複数の画像を生成する。さらに、複数の画像を解析して、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心に照射された状態で撮影された画像を選択する。そして、選択された画像から右車輪１０ａの形状を計測する。
【００２５】
図３は、車輪形状計測システム１００の概略構成を示すブロック図である。この車輪形状計測システム１００はまず変換テーブル（詳細は後述）を生成する。次いで、車輪形状計測システム１００は生成された変換テーブルを用いて車輪形状計測を行う。なお、変換テーブルは一度生成して車輪形状計測システム１００内に記憶しておけばよく、車輪形状計測の度に生成しなくてもよい。
【００２６】
車輪形状計測システム１００は、被測定物２００ａ用に、外側通過センサ１２１ａと、内側通過センサ１２２ａと、踏面外側レーザ１３１ａと、踏面内側レーザ１３２ａと、踏面外側カメラ１４１ａと、踏面内側カメラ１４２ａと、車輪形状計測装置５０ａと、外部インターフェース２５とを備えている。変換テーブル生成時の被測定物２００ａは変換テーブル生成用の表示板３００であり、車輪形状計測時の被測定物２００ａは右車輪１０ａである。なお、車輪形状計測システム１００は被測定物２００ｂ（すなわち表示板３００または左車輪）用にも同様の構成を備えているが、図示および説明を省略する。
【００２７】
外側通過センサ１２１ａおよび内側通過センサ１２２ａは車輪形状計測時に動作し、右車輪１０ａが所定位置を通過したことを検出する。検出結果は車輪形状計測装置５０ａに出力される。
【００２８】
踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面内側レーザ１３２ａは、車輪形状計測装置５０ａの制御に応じて、仰角η方向から被測定物２００ａの表面にレーザ線条光を照射する。
【００２９】
踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａはＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどである。そして、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａは、車輪形状計測装置５０ａの制御に応じて、レーザ線条光が照射された被測定物２００ａを仰角η方向から撮影する。撮影により生成された画像は車輪形状計測装置５０ａに出力される。
【００３０】
車輪形状計測装置５０ａは、制御部２１ａと、変換テーブル生成部２２ａと、画像処理部２３ａと、車輪形状計測部２４ａとを有する。また、画像処理部２３ａは、変換テーブル記憶部２３１ａと、変換部２３２ａと、合成部２３３ａと、選択部２３４ａとを有する。これら各部の少なくとも一部は、コンピュータのプロセッサが所定の車輪形状計測プログラムを実行することによって実現される機能であってもよい。
【００３１】
制御部２１ａには、外側通過センサ１２１ａおよび内側通過センサ１２２ａによる検出結果が入力される。また、制御部２１ａは、踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面内側レーザ１３２ａを制御してレーザ線条光を照射させるとともに、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａを制御して被測定物２００ａを撮影させる。
【００３２】
変換テーブル生成部２２ａは、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａが表示板３００を撮影して生成された画像を用いて、変換テーブルを生成する。変換テーブルは、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａが被測定物２００ａを撮影して生成された画像（以下、カメラ画像ともいう）を、レーザ線条光が形成する平面（以下、レーザ平面ともいう）上の画像（以下、レーザ平面画像ともいう）に変換するために用いられる。すなわち、変換テーブルは、カメラ画像における座標（位置）と、レーザ平面画像における座標（位置）との対応関係を示すテーブルである。生成された変換テーブルは変換テーブル記憶部２３１ａに記憶される。
【００３３】
画像処理部２３ａは車輪形状計測時に動作する。画像処理部２３ａにおける変換部２３２ａは変換テーブルを用い、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａにより生成された右車輪１０ａが映ったカメラ画像を、レーザ平面画像に変換する。合成部２３３ａは、踏面外側カメラ１４１ａからのレーザ平面画像と、踏面内側カメラ１４２ａからのレーザ平面画像とを合成して、合成画像を生成する。選択部２３４ａは複数の合成画像のうちの１つを選択する。
【００３４】
車輪形状計測部２４ａは、選択された合成画像に基づいて、右車輪１０ａのフランジ厚さＦ、フランジ部角θ、フランジ部先端寸法Ｓ、車輪径Ｄなど計測形状に関する計測項目を計測する。そして、車輪形状計測部２４ａは計測項目が所定の判定基準を満たすか否かを判定する。
【００３５】
外部インターフェース２５は、車輪形状計測の結果を、監視装置、表示装置、印刷装置、データベースなどの外部装置に出力する。
【００３６】
まずは変換テーブルの生成について詳しく説明する。
【００３７】
図４は、表示板３００の斜視図である。表示板３００の表面には矩形の表示面３１が設けられる。また、表示面３１の四隅には表示面３１と同一平面上に４つの受光センサ３２ａ〜３２ｄが設けられている。レーザ平面と４つの受光センサ３２ａ〜３２ｄが形成する平面（すなわち表示面３１）とが同一平面となる場合、これら受光センサ３２ａ〜３２ｄのすべてがレーザ線条光を受光することになる。
【００３８】
図５は、表示面３１の正面図である。図示のように、表示面３１には、例えば１ｍｍ間隔で縦横１００×１００個の格子点が描かれている。格子点の位置や格子点の間隔（距離）は既知である。もちろん、格子点の間隔や格子の数は任意であり、間隔が狭いほど、また、数が多いほど変換精度を向上させることができる。
【００３９】
図６は、変換テーブル生成時の表示板３００、踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面外側カメラ１４１ａの配置を模式的に示す図である。図示のように、踏面外側レーザ１３１ａがレーザ線条光を照射し、表示板３００の受光センサ３２ａ〜３２ｄがすべて受光反応する位置に表示板３００を設置する。これにより、レーザ平面上に表示面３１が位置する。そして、踏面外側カメラ１４１ａは表示板３００の表示面３１を撮影し、カメラ画像を生成する。
【００４０】
図７は、表示面３１の正面図とカメラ画像とを並べて描いた図である。図７（ａ）に示す表示面３１を踏面外側カメラ１４１ａで撮影すると、図７（ｂ）に示すようにカメラ画像には歪んだ表示面３１ａが映る。ここで、表示面３１の各格子点αｉｊと、カメラ画像に映った格子点Ａｉｊとは１：１に対応している。さらに、表示面３１の各格子点はレーザ平面上にあるため、カメラ画像に映った格子点は、レーザ平面上の特定の座標と１：１に対応している。これは、カメラ画像における格子点Ａｉｊの位置に映った被写体は、レーザ平面における対応する座標に存在することを意味する。
【００４１】
そこで、変換テーブル生成部２２ａは、図７（ａ）に示す表示面３１における各格子点αｉｊの座標と、図７（ｂ）に示すカメラ画像に映った各格子点の座標Ａｉｊとの関係を関連付けて変換テーブルを生成する。
【００４２】
図８は、変換テーブルの構成の一例を示す図である。図示のように、表示面３１（すなわちレーザ平面）における各格子点αｉｊの座標と、図７（ｂ）に示すカメラ画像に映った各格子点Ａｉｊの座標との関係を示す変換テーブルが生成される。この変換テーブルを用いて、変換部２３２ａはカメラ画像をレーザ平面画像に変換できる。
【００４３】
以上、踏面外側カメラ１４１ａからのカメラ画像をレーザ平面画像に変換するための変換テーブルを生成することを説明したが、同様にして踏面内側カメラ１４２ａからのカメラ画像をレーザ平面画像に変換するための変換テーブルを生成できる。
【００４４】
続いて、車輪形状の計測について詳しく説明する。
【００４５】
図９および図１０は、それぞれ、車輪形状計測時の車輪形状計測システム１００における各種センサ、レーザおよびカメラ、ならびに、右車輪１０ａを正面から見た図および内側下方から見た図である。
【００４６】
図９に示すように、外側通過センサ１２１ａ（内側通過センサ１２２ａ）は、右車輪１０ａの外側（内側）に設けられ、右車輪１０ａが所定の撮影開始位置を通過したことを検出する。撮影開始位置はレーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向前方に照射される位置に設定される。
【００４７】
また、図９および図１０に示すように、踏面外側レーザ１３１ａ（踏面内側レーザ１３２ａ）は、右車輪１０ａの外側（内側）から踏面１１０ａおよびフランジ部１２０ａに向かって、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継続して照射する。
【００４８】
さらに、図９および図１０に示すように、踏面外側カメラ１４１ａ（踏面内側カメラ１４２ａ）は、踏面外側レーザ１３１ａ（踏面内側レーザ１３２ａ）からのレーザ線条光が照射された右車輪１０ａを外側（内側）から仰角η方向で連続的に複数回撮影し、踏面１１０ａやフランジ部１２０ａなどを含む複数のカメラ画像を生成する。踏面外側カメラ１４１ａにより生成されたカメラ画像を踏面外側画像とも呼び、踏面内側カメラ１４２ａにより生成されたカメラ画像を踏面内側画像とも呼ぶ。
【００４９】
図７を用いて説明したのと同様に、踏面外側画像および踏面内側画像において、右車輪１０ａは図１および図２に示すような正面から見た形状にはなっておらず、歪んでいる。
【００５０】
図１１は、車輪形状計測システム１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、外側通過センサ１２１ａおよび内側通過センサ１２２ａは、右車輪１０ａが撮影開始位置を通過したことを検出して、オンする（ステップＳ１）。これに同期して、制御部２１ａの制御により、踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面内側レーザ１３２ａは右車輪１０ａへのレーザ線条光照射を開始する（ステップＳ２）。また、制御部２１ａの制御により、踏面外側カメラ１４１ａおよび踏面内側カメラ１４２ａは、レーザ線条光が照射された右車輪１０ａを同時に連続的に複数回撮影する（ステップＳ３）。
【００５１】
これにより、複数の踏面外側画像および踏面内側画像が生成される。複数のうちの初めに撮影された一部は、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向前方に照射された状態で撮影されたものである。複数のうちの１つはレーザ線条光が右車輪１０ａのほぼ径中心に照射された状態で撮影されたものである。複数のうちの残りの一部はレーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向後方に照射された状態で撮影されたものである。
【００５２】
図１２は、右車輪１０ａを車輪の外側から複数回撮影する様子を模式的に示す図であり、この図を用いてステップＳ２，Ｓ３を詳しく説明する。なお、同図では、簡略化のために、踏面外側レーザ１３１ａおよび踏面内側レーザ１３２ａをまとめて踏面レーザ１３ａとして描いている。
【００５３】
図１２に示すように、右車輪１０ａの移動中に、固定された踏面レーザ１３ａが所定の仰角で右車輪１０ａにレーザ線条光を照射する。そして、踏面レーザ１３ａとは異なる位置に固定された踏面外側カメラ１４１ａ（踏面内側カメラ１４２ａ）が、レーザ線条光が照射された右車輪１０ａの外側（内側）を連続的に撮影する。
【００５４】
図１２の例では、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の順に右車輪１０ａが紙面左から右に移動している。そして、図１２（ａ）では、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向前方に照射された状態で撮影されている。図１２（ｂ）では、レーザ線条光が右車輪１０ａのほぼ径中心に照射された状態で撮影されている。図１２（ｃ）では、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向後方に照射された状態で撮影されている。
【００５５】
このように、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心より進行方向前方、径中心および径中心より進行方向後方に照射されたタイミングのそれぞれで、撮影を行うようにする。
【００５６】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）から分かるように、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心に照射される場合に、レーザ線条光の照射方向と右車輪１０ａのプロフィールとが直交する。よって、この場合に、撮影された画像におけるフランジ部高さＨが最小となる。
【００５７】
図１３は、ステップＳ３で生成される踏面外側画像および踏面内側画像を模式的に示す図であり、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す状態で撮影して生成された踏面外側画像および踏面内側画像が図１３（ａ）〜図１３（ｃ）にそれぞれ対応する。図示のように踏面外側画像および踏面内側画像は右車輪１０ａを仰角η方向から撮影して生成されたものであるため、同画像において右車輪１０ａは歪んでいる。
【００５８】
そこで、変換部２３２ａは変換テーブルを用い、右車輪１０ａが映った複数のカメラ画像（すなわち踏面外側画像および踏面内側画像）のそれぞれを、レーザ平面画像に変換する（図１１のステップＳ４）。
【００５９】
図１４は、ステップＳ４で生成されるレーザ平面画像を模式的に示す図であり、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）を変換したものが図１４（ａ）〜図１４（ｃ）にそれぞれ対応する。図１４のレーザ平面画像は以下のようにして得られる。すなわち、変換部２３２ａは図１３に示すカメラ画像におけるレーザ軌跡を点の集合体にする。そして、変換部２３２ａは、各点について、図８に示すカメラ画像における格子点Ａｉｊのうちの最も近い点を特定する。さらに変換部２３２ａは変換テーブルを参照して、特定されたカメラ画像における各点をレーザ平面における点に変換する。以上により、図１4に示すレーザ平面画像が生成される。
【００６０】
図１１に戻り、合成部２３３ａは、踏面外側画像に基づくレーザ平面画像と、踏面内側画像に基づくレーザ平面画像とを合成して、合成画像を生成する（ステップＳ５）。
【００６１】
図１５は、ステップＳ５で生成される合成画像を模式的に示す図であり、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）をそれぞれ合成したものが図１５（ａ）〜図１５（ｃ）にそれぞれ対応する。合成により、図１および図２に示すような右車輪１０ａを正面から見た画像が得られる。
【００６２】
再度図１１に戻り、選択部２３４ａは合成画像のうちの１つを選択する（ステップＳ６）。より具体的には、選択部２３４ａは、図２を用いて説明したようにして、各合成画像におけるフランジ部高さＨを算出する。そして、選択部２３４ａはフランジ部高さＨが最小となる合成画像（図１５（ｂ））を選択する。このような合成画像が、レーザ線条光が右車輪１０ａの径中心に照射された状態で撮影されたものであるためである。
【００６３】
なお、フランジ部高さＨが最小となる合成画像では、フランジ部１２０ａの頂点から基準溝までの距離Ｃも最小となる。すなわち、図１５において、距離Ｃｂは距離Ｃａ，Ｃｃより小さい。
【００６４】
そして、車輪形状計測部２４ａは、選択された合成画像を参照して、右車輪１０ａの形状に関する所定の各計測項目について計測を行う（ステップＳ７）。計測項目とは、例えば上述したフランジ部高さＨ、フランジ厚さＦ、フランジ部角θ、フランジ部先端寸法Ｓ、さらには、車輪径Ｄなどである。計測結果は、必要に応じて、外部インターフェース２５を介して、監視装置、表示装置、印刷装置、データベースなどの外部装置に出力される。
【００６５】
このように、本実施形態では、移動する車輪にレーザ線条光を照射しながら連続的に複数回の撮影を行い、複数の画像を取得する。そして、複数の画像からフランジ部高さＨが最小となる画像を選択して、車輪形状の計測を行う。フランジ部高さＨが最小となる画像はレーザ線条光が車輪の径中心に照射された状態で撮影されたものであるため、車輪の径中心を直接検出するセンサを設けることなく、精度よく車輪の形状を計測できる。
【００６６】
なお、説明の都合上、図１２〜図１５においては、それぞれ（ａ）（ｂ）（ｃ）の３図のみを示したが、実際は連続的に複数回（多数回）の撮影を行うことで車輪の形状をより精度よく計測できる。
【００６７】
また、本発明の実施形態では、車輪の径中心を直接検出するセンサを設けない例をあげたが、車輪の径中心を直接検出するセンサを設ける従来の構成において、外乱光や車輪そのものの汚れなどにより反射光を検出できない場合のバックアップとして、車輪を連続的に複数回（多数回）撮影するようにしてもよい。
【００６８】
上述した実施形態で説明した車輪形状計測装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、車輪形状計測装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００６９】
また、車輪形状計測装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【００７０】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ａ  右車輪
１１０ａ  踏面
１２０ａ  フランジ部
１３０ａ  基準溝
１００  車輪形状計測システム
１２１ａ  外側通過センサ
１２２ａ  内側通過センサ
１３１ａ  踏面外側レーザ
１３２ａ  踏面内側レーザ
１４１ａ  踏面外側カメラ
１４２ａ  踏面内側カメラ
５０ａ  車輪形状計測装置
２１ａ  制御部
２２ａ  変換テーブル生成部
２３ａ  画像処理部
２３１ａ  変換テーブル記憶部
２３２ａ  変換部
２３３ａ  合成部
２３４ａ  選択部
２４ａ  車輪形状計測部
２５  外部インターフェース
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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