(57)【要約】【課題】超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン部分の摩耗面や傷の状態を監視できるパンタグラフのホーン監視装置を提供する。【解決手段】パンタグラフ１１上方に設置され、前記パンタグラフ１１のホーン１２の上面の摩耗面１２ａの画像を撮像する撮像手段と、前記画像を画像処理することで前記ホーン１２の摩耗面１２ａや傷１２ｂの状態を監視する画像処理手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフ上方に設置され、前記パンタグラフのホーンの上面の摩耗面の画像を撮像する撮像手段と、
前記画像を画像処理することで前記ホーンの摩耗面や傷の状態を監視する画像処理手段と
を備える
ことを特徴とするパンタグラフのホーン監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパンタグラフのホーン監視装置において、
前記画像処理手段は、さらに、該画像処理手段に別途入力する車両情報により、異なる時刻において同一部分の前記画像を取得し、前記ホーンの異なる時刻における摩耗面を比較して該摩耗面の変化を検査する
ことを特徴とするパンタグラフのホーン監視装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のパンタグラフのホーン監視装置において、
前記撮像手段は、ラインセンサであって、該ラインセンサはスキャン方向が前記パンタグラフの前記ホーンと平行になるように設置される
ことを特徴とするパンタグラフのホーン監視装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパンタグラフのホーン監視装置において、
前記画像処理手段は、前記ホーンに塗装された対象色を前記画像中から色抽出処理によって抽出し、前記画像中の前記ホーンの位置を検出する
ことを特徴とするパンタグラフのホーン監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンタグラフのホーン監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パンタグラフは、電車の屋根上に設置された装置で、走行する車両から地上装置のトロリ線と接触しながら電力供給を受ける装置である。パンタグラフは、トロリ線と接触できるように車両の上方へ突出しているため、車両の中では地上設備と衝突する可能性が相対的に高く、これによりパンタグラフ破損などが起こる問題がある。
【０００３】
図９は、一般的なパンタグラフの構造を示した図である。
図９に示すように、パンタグラフ２０は、すり板２１部分とアーク状部分（以下、ホーン２２と言う）とで構成されている。そして、このパンタグラフ２０の検査方法には、以下のような検査方法がある。
【０００４】
１．目視による検査方法：
車両がホームに停車している際や、車両基地に車両が留置される際に、パンタグラフ２０のすり板２１やホーン２２の外観を目視で検査がなされている。
２．超音波センサによる検査方法：
パンタグラフ２０の真上に設置した超音波センサを、パンタグラフ２０のすり板２１に向けて照射し、パンタグラフ２０のすり板２１の摩耗量や、欠けの有無が検査されている。（下記特許文献１参照）
３．画像処理による検査方法：
通過するパンタグラフ２０の映像をカメラで撮影し、画像処理によってパンタグラフ２０の形状検査がされている。（下記特許文献２参照）
【０００５】
【特許文献１】村越、吉田、「パンタグラフすり板自動計測装置の更新のための研究開発」、ＪＲ  ＥＡＳＴ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ、Ｎｏ．２、ｐ．１８−２６
【特許文献２】特許第３４０３３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の検査方法には、以下の問題がある。
１．目視による検査方法における問題：
ホーム上の車両は電力が加圧されており、パンタグラフ２０から離れての確認となるので、微細な傷の検査が難しい。車両基地の車両は、車両台数が多く、かつ、パンタグラフ２０が点在するため、人の目による判断は煩雑である。
２．超音波センサによる検査方法における問題：
超音波センサは平坦な面を計測できる。しかし、ホーン２２は円形断面であるため、ホーン２２の計測が困難である。
３．画像処理による検査方法における問題：
本方式は、斜め下方からパンタグラフ２０をカメラで撮影し、画像処理によってパンタグラフ２０のすり板２１を検査する方式である。パンタグラフ２０のシルエットを利用する方式であるため、すり板２１の摩耗検査には適しているが、ホーン２２の微細な傷の検査が難しい。
【０００７】
以上のことから、本発明は、超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン部分の摩耗面や傷の状態を監視できるパンタグラフのホーン監視装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置は、
パンタグラフ上方に設置され、前記パンタグラフのホーンの上面の摩耗面の画像を撮像する撮像手段と、
前記画像を画像処理することで前記ホーンの摩耗面や傷の状態を監視する画像処理手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するための第２の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置は、第１の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置において、
前記画像処理手段は、さらに、該画像処理手段に別途入力する車両情報により、異なる時刻において同一部分の前記画像を取得し、前記ホーンの異なる時刻における摩耗面を比較して該摩耗面の変化を検査する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するための第３の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置は、第１の発明又は第２の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置において、
前記撮像手段は、ラインセンサであって、該ラインセンサはスキャン方向が前記パンタグラフの前記ホーンと平行になるように設置される
ことを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第４の発明に係るパンタグラフのホーン監視装置は、第１の発明から第２の発明のいずれかひとつに係るパンタグラフのホーン監視装置において、
前記画像処理手段は、前記ホーンに塗装された対象色を前記画像中から色抽出処理によって抽出し、前記画像中の前記ホーンの位置を検出する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン部分の摩耗面や傷の状態を監視できるという利点がある。
第２の発明によれば、さらに、超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン部分の摩耗面や傷の変化を検出できるという利点がある。
第３の発明によれば、さらに、ラインセンサを使用することにより、微細なホーンの傷などを監視できるという利点がある。
第４の発明によれば、さらに、単色で塗装されたホーンが映った画像中から、ホーンの位置を単純に検出できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係るパンタグラフのホーン監視装置の種々の実施例について、図１〜図８を用いて説明する。なお、図１は本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図、図２は本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置のパンタグラフの構成を示した図、図３は本発明の第１の実施例に係るホーンの摩耗状態の例を示した図、図４は本発明の第２の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図、図５は本発明の第３の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図、図６は本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図、図７は本発明の第２の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図、図８は本発明の第４の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図である。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置について説明する。本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置は、パンタグラフのホーン上面に帯状の摩耗面ができるという特徴を利用し、パンタグラフ上方に設置したカメラでホーン上面の摩耗面を撮影し、この画像を処理してホーンの状態を監視することを特徴とする。
【００１５】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成について説明する。図１に示すように、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置は、主に、カメラ１と、このカメラ１で撮像した画像を画像処理する画像処理部２とにより構成されている。カメラ１は鉄道車両１０の屋根上に設置されるパンタグラフ１１の上方に位置するように設置され、さらに、トロリ線１４と接するパンタグラフ１１のホーン１２上面を撮像できるように設置されている。なお、画像処理部２は、画像処理等を実行する汎用的な演算処理装置や、入力した画像等を記憶する汎用的な記憶装置等を備えている。
【００１６】
ここで、パンタグラフ１１のホーン１２上面の摩耗について説明する。図２に示すように、パンタグラフ１１は、主にすり板１３やホーン１２により構成されている。図３に示すように、ホーン１２は丸い断面となっており、表面は塗装が施された塗装面１２ｃとなっている。
【００１７】
そして、このホーン１２上面には、車両１０の平常走行によるトロリ線１４（図１参照）との接触によって、図３中にＡで示す所定の摩耗幅の帯状の摩耗面１２ａができる。これに対し、ホーン１２がトロリ線１４以外の地上設備と接触した場合には、図３に示すようにホーン１２に傷１２ｂが残り、図３中にＢで示す所定の幅より広い幅の異常な摩耗幅となる。
【００１８】
そこで、図１に示した本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置では、ホーン１２の摩耗を監視するために、パンタグラフ１１の側方の上方にカメラ１を設置し、通過する車両１０のホーン１２の画像を取得する。図２に示すように、カメラ１は、ホーン１２側方の上方に設置する。なお、カメラ１の視野は、図２中にＣで示すようになるようにカメラ１を設置すればよいので、カメラ１の姿勢や位置についての厳密な制約はない。
【００１９】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置におけるホーン監視処理の画像処理の手順について説明する。
図６に示すように、始めに、ステップｓ１０において、画像処理部２は、カメラ１により撮像した画像を画像処理部２に入力し、かつ、入力した画像を画像処理部２に記録する。画像処理部２は、ステップｓ１０における処理の終了後、ステップｓ１１を実行する。
【００２０】
ステップｓ１１において、画像処理部２は、入力した画像中からホーン１２（図２参照）を検出する。画像処理部２は、ステップｓ１１における処理の終了後、ステップｓ１２を実行する。
ステップｓ１２において、画像処理部２は、ホーン１２を検出した画像に２値化処理を施し、ホーン１２上面の摩耗面１２ａ（図３参照）を抜き出す。摩耗面１２ａはホーン１２の塗装面１２ｃ（図３参照）に比べて白く反射するという特徴があるため、２値化処理により摩耗面１２ａを抽出することができる。画像処理部２は、ステップｓ１２における処理の終了後、ステップｓ１３を実行する。
【００２１】
ステップｓ１３において、画像処理部２は、摩耗面１２ａの幅を図３中にＡで示す所定の摩耗幅として計測し、図３中にＢで示す所定の幅より広い幅の異常な摩耗幅の有無を監視する。すなわち、ホーン監視装置内で機能する画像処理部２によって摩耗面１２ａの幅を監視する。画像処理部２は、ステップｓ１３における処理の終了後、ステップｓ１４を実行する。
【００２２】
最後に、ステップｓ１４において、画像処理部２は、現在時刻があらかじめ設定しておいた所定の時刻であるか判断する。画像処理部２は、現在時刻が所定の時刻である場合はホーン監視処理を終了し、現在時刻が所定の時刻で無い場合は次の画像を入力してステップｓ１０を実行する。
【００２３】
以上のように、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置によれば、超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン１２の摩耗面１２ａや傷１２ｂ（図３参照）の状態を監視できるという利点がある。
【実施例２】
【００２４】
以下、本発明の第２の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置について説明する。本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置は、同一の車両がカメラの前を通過する鉄道車両の特徴を利用し、同一ホーンの画像を取得し、このホーンの摩耗面を比較することにより、摩耗面の異常な変化を検知し、傷の発生区間を限定することを特徴とする。
【００２５】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成について説明する。本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成は、実施例１に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成とほぼ同様であるが、同一の車両１０を特定するために、図４中にＤで示すように、画像処理部２に別途入力する列車情報（ＰＩＣ：旅客案内情報処理装置）等で同一の車両１０のパンタグラフ１１の画像を取得するようにする点と、これにより同一のホーン１２の異なる時刻における摩耗面１２ａを比較する点が異なる。
【００２６】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置におけるホーン監視処理の画像処理の手順について説明する。
図７に示すように、始めに、ステップｓ２０において、画像処理部２は、カメラ１により撮像した画像を画像処理部２に入力し、かつ、入力した画像を画像処理部２に記録する。画像処理部２は、ステップｓ２０における処理の終了後、ステップｓ２１を実行する。
【００２７】
ステップｓ２１において、画像処理部２は、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像であるか判断する。画像処理部２は、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像である場合は、ステップｓ２２を実行し、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像でない場合は、次の画像を入力してステップｓ２０を実行する。
【００２８】
ステップｓ２２において、画像処理部２は、入力した画像中からホーン１２を検出する。画像処理部２は、ステップｓ２２における処理の終了後、ステップｓ２３を実行する。
ステップｓ２３において、画像処理部２は、ホーン１２を検出した画像に２値化処理を施し、ホーン１２上面の摩耗面１２ａ（図３参照）を抜き出す。摩耗面１２ａはホーン１２の塗装面１２ｃ（図３参照）に比べて白く反射するという特徴があるため、２値化処理で摩耗面１２ａを抽出することができる。画像処理部２は、ステップｓ２３における処理の終了後、ステップｓ２４を実行する。
【００２９】
ステップｓ２４において、画像処理部２は、摩耗面１２ａの幅を図３中にＡで示す所定の摩耗幅として計測し、図３中にＢで示す所定の幅より広い幅の異常な摩耗幅の有無を監視する。すなわち、ホーン監視装置内で機能する画像処理部２によって摩耗面１２ａの幅を監視する。画像処理部２は、ステップｓ２４における処理の終了後、ステップｓ２５を実行する。
【００３０】
ステップｓ２５において、画像処理部２は、同一のホーン１２の異なる時刻における画像を比較して摩耗面１２ａや傷１２ｂ（図３参照）の変化を検出する。画像処理部２は、ステップｓ２５における処理の終了後、ステップｓ２６を実行する。
【００３１】
最後に、ステップｓ２６において、画像処理部２は、現在時刻があらかじめ設定しておいた所定の時刻であるか判断する。画像処理部２は、現在時刻が所定の時刻である場合はホーン監視処理を終了し、現在時刻が所定の時刻で無い場合は次の画像を入力してステップｓ２０を実行する。
【００３２】
以上のように、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置によれば、超音波センサを含む他のセンサや画像処理手法では難しい、ホーン１２部分の摩耗面１２ａや傷１２ｂの変化を検出できるという利点がある。
【実施例３】
【００３３】
以下、本発明の第３の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置について説明する。本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置は、実施例１及び実施例２に係るパンタグラフのホーン部分に、検査において鉄道車両が一定速度でカメラの前を通過するという特徴を利用し、ラインセンサのスキャン方向をパンタグラフのホーンと平行に向けて設置することにより、一次元の画像しか取得できないラインセンサで、平面的で高細精なホーンの画像を取得することを特徴とする。
【００３４】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成について説明する。なお、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成は実施例１及び実施例２に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成とほぼ同様であるが、ラインセンサで取得した高細精な画像を処理して、ホーンの摩耗面と傷とを監視する点が異なる。
【００３５】
図５に示すように、ラインセンサ３は、ラインセンサ３のスキャン方向がホーン１２と平行になるように設置する。なお、ラインセンサ３の画像中にホーン１２が映ればよいので、ラインセンサ３の設置位置やラインセンサ３の姿勢について厳密な制約は不要である。
【００３６】
以上のように、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置によれば、ラインセンサ３を使用することにより、ホーン１２の微細な傷１２ｂ（図３参照）などを監視できるという利点がある。
【実施例４】
【００３７】
以下、本発明の第４の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置について説明する。本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置は、パンタグラフのホーンが単色で塗装されるという特徴を利用し、対象色の色抽出処理によって、画像中のホーンの位置を検出することを特徴とする。
【００３８】
次に、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置におけるホーン監視処理の画像処理の手順について説明する。なお、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成は実施例１、実施例２及び実施例３に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成とほぼ同様であるためここでの説明は省略する。
【００３９】
図８に示すように、始めに、ステップｓ３０において、画像処理部２は、カメラ１により撮像した画像を画像処理部２に入力し、かつ、入力した画像を画像処理部２に記録する。画像処理部２は、ステップｓ３０における処理の終了後、ステップｓ３１を実行する。
【００４０】
ステップｓ３１において、画像処理部２は、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像であるか判断する。画像処理部２は、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像である場合は、ステップｓ３２を実行し、入力した画像が同一のパンタグラフ１１の画像でない場合は、次の画像を入力してステップｓ３０を実行する。
【００４１】
ステップｓ２２において、画像処理部２は、入力した画像中から色抽出処理によりホーン１２を検出する。すなわち、パンタグラフ１１のホーン１２部分の検査において、色抽出処理によって、対象とする色が多く分布する箇所を特定し、この箇所を画像中のホーン１２の位置とする。画像処理部２は、ステップｓ３２における処理の終了後、ステップｓ３３を実行する。
【００４２】
ステップｓ３３において、画像処理部２は、ホーン１２を検出した画像に２値化処理を施し、ホーン１２上面の摩耗面１２ａ（図３参照）を抜き出す。摩耗面１２ａはホーン１２の塗装面１２ｃに比べて白く反射するという特徴があるため、２値化処理で摩耗面１２ａを抽出することができる。画像処理部２は、ステップｓ３３における処理の終了後、ステップｓ３４を実行する。
【００４３】
ステップｓ３４において、画像処理部２は、摩耗面１２ａの幅を図３中にＡで示す所定の摩耗幅として計測し、図３中にＢで示す所定の幅より広い幅の異常な摩耗幅の有無を監視する。すなわち、ホーン監視装置内で機能する画像処理部２によって摩耗面１２ａの幅を監視する。画像処理部２は、ステップｓ３４における処理の終了後、ステップｓ３５を実行する。
【００４４】
ステップｓ３５において、画像処理部２は、同一のホーン１２の異なる時刻の画像を比較して摩耗面１２ａや傷１２ｂの変化を検出する。画像処理部２は、ステップｓ３５における処理の終了後、ステップｓ３６を実行する。
【００４５】
最後に、ステップｓ３６において、画像処理部２は、現在時刻があらかじめ設定しておいた所定の時刻であるか判断する。画像処理部２は、現在時刻が所定の時刻である場合はホーン監視処理を終了し、現在時刻が所定の時刻で無い場合は次の画像を入力してステップｓ３０を実行する。
【００４６】
以上のように、本実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置によれば、単色で塗装されたホーン１２が映った画像から、ホーン１２の位置を単純に検出できるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えば、画像処理によって電車のパンタグラフの異常を監視する分野に利用することが可能であり、特に、パンタグラフの画像を取得し、画像処理によってホーン部分の傷を検知する分野に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図
【図２】本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置のパンタグラフの構成を示した図
【図３】本発明の第１の実施例に係るホーンの摩耗状態の例を示した図
【図４】本発明の第２の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図
【図５】本発明の第３の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置の構成を示した図
【図６】本発明の第１の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図
【図７】本発明の第２の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図
【図８】本発明の第４の実施例に係るパンタグラフのホーン監視装置における画像処理の手順を示した図
【図９】一般的なパンタグラフの構造を示した図
【符号の説明】
【００４９】
１  カメラ
２  画像処理部
３  ラインセンサ
１０  鉄道車両
１１  パンタグラフ
１２  ホーン
１２ａ  摩耗面
１２ｂ  傷
１２ｃ  塗装面
１３  すり板
１４  トロリ線
【図１】
2009294033.tif 000003
【図２】
2009294033.tif 000004
【図３】
2009294033.tif 000005
【図４】
2009294033.tif 000006
【図５】
2009294033.tif 000007
【図６】
2009294033.tif 000008
【図７】
2009294033.tif 000009
【図８】
2009294033.tif 000010
【図９】
2009294033.tif 000011