JPH06123608A - 車輪測定装置 - Google Patents
車輪測定装置Info
- Publication number
- JPH06123608A JPH06123608A JP27283192A JP27283192A JPH06123608A JP H06123608 A JPH06123608 A JP H06123608A JP 27283192 A JP27283192 A JP 27283192A JP 27283192 A JP27283192 A JP 27283192A JP H06123608 A JPH06123608 A JP H06123608A
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- Japan
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- wheel
- light
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- tread
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 車輪踏面と車輪内側側面にそれぞれ細帯状光
を照射し、光が照射された部分の画像を入力し処理する
ことにより車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法を
測定する。 【構成】 車輪踏面と車輪内側側面部をそれぞれ照射す
る光源、車輪踏面および車輪内側側面で光が照射された
部分を撮像する撮像装置と各撮像装置からの映像信号を
入力し車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法を算出
する画像信号処理装置を備えるものである。 【作用】 移動中の車両の車輪の形状や車輪径寸法、車
輪幅寸法を短時間で測定することができる。
を照射し、光が照射された部分の画像を入力し処理する
ことにより車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法を
測定する。 【構成】 車輪踏面と車輪内側側面部をそれぞれ照射す
る光源、車輪踏面および車輪内側側面で光が照射された
部分を撮像する撮像装置と各撮像装置からの映像信号を
入力し車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法を算出
する画像信号処理装置を備えるものである。 【作用】 移動中の車両の車輪の形状や車輪径寸法、車
輪幅寸法を短時間で測定することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば鉄道車両の
車輪の寸法を測定する車輪寸法測定装置に関するもので
ある。
車輪の寸法を測定する車輪寸法測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】鉄道車両の車輪の形状や車輪径寸法、車
輪幅寸法は、従来はその形状に応じて作られた測定治具
を用いて測定されている。このため、これら測定治具を
用いた測定では停止した車両の車輪しか測定できず、測
定に際しては多くの人手を要するとともに測定する人に
よる差が生じやすいという問題がある。
輪幅寸法は、従来はその形状に応じて作られた測定治具
を用いて測定されている。このため、これら測定治具を
用いた測定では停止した車両の車輪しか測定できず、測
定に際しては多くの人手を要するとともに測定する人に
よる差が生じやすいという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題を
解決した車輪測定装置を提供することを目的とする。
解決した車輪測定装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車輪測定
装置は車輪踏面と車輪内側側面に細帯状光を照射する光
源、車輪踏面および車輪内側側面で光が照射された部分
を撮像する撮像装置、各撮像装置からの映像信号を入力
し車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法や内側側面
の形状を測定する画像信号処理装置により構成されるこ
とを特徴とする。
装置は車輪踏面と車輪内側側面に細帯状光を照射する光
源、車輪踏面および車輪内側側面で光が照射された部分
を撮像する撮像装置、各撮像装置からの映像信号を入力
し車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪幅寸法や内側側面
の形状を測定する画像信号処理装置により構成されるこ
とを特徴とする。
【0005】
【作用】この発明に係る車輪測定装置は車輪踏面の形状
と車輪内側側面の形状を映像信号としてとらえ、それぞ
れの画像から車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪間の寸
法を算出することができるため、移動中に短時間で測定
することが可能になる。
と車輪内側側面の形状を映像信号としてとらえ、それぞ
れの画像から車輪踏面の形状や車輪径寸法、車輪間の寸
法を算出することができるため、移動中に短時間で測定
することが可能になる。
【0006】
実施例1.図1は車輪1の踏面及び内側側面2の輪郭を
示している。車輪1の形状は、車輪径α、踏面勾配ψ、
フランジ厚さβおよびフランジ高さγによって表され
る。図において、点A、点Bおよび点Cは測定基準位置
であり、以下の様に決められている。すなわち、点A
は、内側側面2から車輪厚さ方向に所定距離l、たとえ
ば65mm離れた踏面3上の点である。点Bは、点Aから車
輪径方向に所定距離m、たとえば12mm離れた踏面4上の
点である。点Cは、フランジ3の頂点である。車輪径α
は、点Aを通る車輪の直径である。踏面勾配ψは、点A
における踏面の勾配である。フランジ厚さβは、点Bか
ら内側側面2までの車輪厚さ方向の距離である。フラン
ジ高さγは、点Aから点Cまでの車輪径方向の距離であ
る。なお、フランジ内側側面にはD点に車輪の基準径N
を読取ることのできる基準線、たとえばφ780 mmの基準
線が彫り込まれている。
示している。車輪1の形状は、車輪径α、踏面勾配ψ、
フランジ厚さβおよびフランジ高さγによって表され
る。図において、点A、点Bおよび点Cは測定基準位置
であり、以下の様に決められている。すなわち、点A
は、内側側面2から車輪厚さ方向に所定距離l、たとえ
ば65mm離れた踏面3上の点である。点Bは、点Aから車
輪径方向に所定距離m、たとえば12mm離れた踏面4上の
点である。点Cは、フランジ3の頂点である。車輪径α
は、点Aを通る車輪の直径である。踏面勾配ψは、点A
における踏面の勾配である。フランジ厚さβは、点Bか
ら内側側面2までの車輪厚さ方向の距離である。フラン
ジ高さγは、点Aから点Cまでの車輪径方向の距離であ
る。なお、フランジ内側側面にはD点に車輪の基準径N
を読取ることのできる基準線、たとえばφ780 mmの基準
線が彫り込まれている。
【0007】図2は本発明に係る車輪測定装置構成図、
図3は車輪部に細帯状光が照射されている状態を示す説
明図、図4は各構成機器の配置の一実施例を示す説明図
である。地上に設置された光源5から出射された細帯状
光は、車輪1の踏面4に照射され、地上に設置された光
源6から照射された細帯状光は車輪1の内側側面2に照
射される。車輪踏面4に光が照射されている部分は、地
上に設置された撮像装置7により撮像され、車輪内側側
面2の光が照射されている部分は内側側面から撮像装置
8により撮像される。撮像装置7,8から出力される映
像信号は、画像信号処理装置9に送られる。画像信号処
理装置9は、入力された映像信号にもとづいて、車輪径
α、踏面勾配ψ、フランジ厚さβおよびフランジ高さγ
を算出する。なお、光源5、光源6から照射される2本
の細帯状光は、図3に示すように車輪の中心と踏面とを
結ぶ直線上に一致していることが必要であり、光電スイ
ッチ10により車輪が検出されたタイミングに従い撮像装
置7,8により映像入力が行なわれる。車輪1が測定ポ
イントに到来したことを光電スイッチにより検出し、検
出したタイミングに従い撮像装置7,8により映像入力
が行なわれるため、車輪径が変化しても車輪踏面4に照
射される第1の光と内側側面に照射される第2の光と
が、踏面と車輪の中心軸を結ぶ直線からずれることはな
い。
図3は車輪部に細帯状光が照射されている状態を示す説
明図、図4は各構成機器の配置の一実施例を示す説明図
である。地上に設置された光源5から出射された細帯状
光は、車輪1の踏面4に照射され、地上に設置された光
源6から照射された細帯状光は車輪1の内側側面2に照
射される。車輪踏面4に光が照射されている部分は、地
上に設置された撮像装置7により撮像され、車輪内側側
面2の光が照射されている部分は内側側面から撮像装置
8により撮像される。撮像装置7,8から出力される映
像信号は、画像信号処理装置9に送られる。画像信号処
理装置9は、入力された映像信号にもとづいて、車輪径
α、踏面勾配ψ、フランジ厚さβおよびフランジ高さγ
を算出する。なお、光源5、光源6から照射される2本
の細帯状光は、図3に示すように車輪の中心と踏面とを
結ぶ直線上に一致していることが必要であり、光電スイ
ッチ10により車輪が検出されたタイミングに従い撮像装
置7,8により映像入力が行なわれる。車輪1が測定ポ
イントに到来したことを光電スイッチにより検出し、検
出したタイミングに従い撮像装置7,8により映像入力
が行なわれるため、車輪径が変化しても車輪踏面4に照
射される第1の光と内側側面に照射される第2の光と
が、踏面と車輪の中心軸を結ぶ直線からずれることはな
い。
【0008】また、車輪径の変化により第1の光と第2
の光との線が車輪中心と踏面とを結ぶ直線からずれると
いう現象が生じ、これが測定誤差の要因となるが、図4
に示した機器の位置配置では、図5に示すように誤差分
は微小であり測定精度に影響を与えるものではない。た
とえば、図5に示すように車輪径が700 mmから900 mmま
で変化するとした場合、車輪踏面に向けて45度の仰角で
帯状光を照射し、車輪の真下で車輪踏面の映像を撮像し
たとすれば、車輪の中心と踏面とを結ぶ直線と細帯状光
のラインとのズレは約4度で、これにより生じる寸法誤
差は車輪のフランジ高さ方向に対して約0.3 %となり、
かつ、本測定装置では車輪内側の基準溝から求められた
基準径寸法にフランジ高さ寸法を加算し車輪径寸法を算
出する方式を採用しているため、車輪径全体の寸法で考
えれば車輪径変化による角度ズレから生じる測定誤差は
十分小さく、必要とされる測定精度に対して十分無視で
きるものである。その他、装置が屋外に設置される場合
には太陽光の影響による誤差を除去するため撮像装置に
光源の波長のみを透過するフィルタを付加することも行
なわれる。
の光との線が車輪中心と踏面とを結ぶ直線からずれると
いう現象が生じ、これが測定誤差の要因となるが、図4
に示した機器の位置配置では、図5に示すように誤差分
は微小であり測定精度に影響を与えるものではない。た
とえば、図5に示すように車輪径が700 mmから900 mmま
で変化するとした場合、車輪踏面に向けて45度の仰角で
帯状光を照射し、車輪の真下で車輪踏面の映像を撮像し
たとすれば、車輪の中心と踏面とを結ぶ直線と細帯状光
のラインとのズレは約4度で、これにより生じる寸法誤
差は車輪のフランジ高さ方向に対して約0.3 %となり、
かつ、本測定装置では車輪内側の基準溝から求められた
基準径寸法にフランジ高さ寸法を加算し車輪径寸法を算
出する方式を採用しているため、車輪径全体の寸法で考
えれば車輪径変化による角度ズレから生じる測定誤差は
十分小さく、必要とされる測定精度に対して十分無視で
きるものである。その他、装置が屋外に設置される場合
には太陽光の影響による誤差を除去するため撮像装置に
光源の波長のみを透過するフィルタを付加することも行
なわれる。
【0009】図6は車輪測定装置のブロック図を示して
いる。撮像装置7,8から出力される映像信号はそれぞ
れA/D変換器13,14に送られ、ディジタル信号に変換
される。ディジタル信号に変換された画像データはCP
U15によりフレームメモリ16に格納され、2値化処理や
エッジ成分抽出処理が行なわれ車輪各部の形状や寸法が
算出される。また、フレームメモリ16に格納された画像
データは必要に応じてD/A変換器17を介して出力さ
れ、モニタ18に表示される。
いる。撮像装置7,8から出力される映像信号はそれぞ
れA/D変換器13,14に送られ、ディジタル信号に変換
される。ディジタル信号に変換された画像データはCP
U15によりフレームメモリ16に格納され、2値化処理や
エッジ成分抽出処理が行なわれ車輪各部の形状や寸法が
算出される。また、フレームメモリ16に格納された画像
データは必要に応じてD/A変換器17を介して出力さ
れ、モニタ18に表示される。
【0010】フレームメモリ16に格納された画像データ
をモニタ18に表示した車輪踏面の輪郭像を図7に、車輪
内側側面部の画像を図8にそれぞれ示す。図7において
フランジ端面から一定距離だけ離れたポイントをAm 点
とし、Am 点からある一定距離mm だけ離れたポイント
をBm 点とする。また、フランジの先端部をCm 点す
る。Am 点の勾配を算出することによりψm を、フラン
ジ端面からBm 迄の距離を算出することによりβm を、
フランジ先端部Cm からAm までの距離を算出すること
によりγm をそれぞれ算出することができる。
をモニタ18に表示した車輪踏面の輪郭像を図7に、車輪
内側側面部の画像を図8にそれぞれ示す。図7において
フランジ端面から一定距離だけ離れたポイントをAm 点
とし、Am 点からある一定距離mm だけ離れたポイント
をBm 点とする。また、フランジの先端部をCm 点す
る。Am 点の勾配を算出することによりψm を、フラン
ジ端面からBm 迄の距離を算出することによりβm を、
フランジ先端部Cm からAm までの距離を算出すること
によりγm をそれぞれ算出することができる。
【0011】次に、図8においてフランジ先端から基準
線までの距離δm を算出することができる。車輪内側側
面で照射される細帯状光のラインと車輪踏面で照射され
る細帯状光のラインとが車輪中心と車輪外周面とを結ぶ
直線上に一致するよう光軸を一致させ、車輪内側側面の
画像入力タイミングと車輪踏面の画像入力タイミングと
を一致させているため車輪径算出においては、図7で算
出したδm から図8で算出したγm を引き、車輪の基準
径Nを加算することにより車輪径αm を算出することが
できる。ただし、図7、図8に示したように、フレーム
メモリに格納された画像データにおいては、照明装置と
撮像装置および車輪との位置関係により実際の踏面形状
に比べて歪んだ画像となっており、上記の形状測定にお
いてはこの歪を補正することが必要となる。撮像装置に
より入力された踏面部の画像データをもとに実際の車輪
各部の寸法に補正する方法を以下に示す。
線までの距離δm を算出することができる。車輪内側側
面で照射される細帯状光のラインと車輪踏面で照射され
る細帯状光のラインとが車輪中心と車輪外周面とを結ぶ
直線上に一致するよう光軸を一致させ、車輪内側側面の
画像入力タイミングと車輪踏面の画像入力タイミングと
を一致させているため車輪径算出においては、図7で算
出したδm から図8で算出したγm を引き、車輪の基準
径Nを加算することにより車輪径αm を算出することが
できる。ただし、図7、図8に示したように、フレーム
メモリに格納された画像データにおいては、照明装置と
撮像装置および車輪との位置関係により実際の踏面形状
に比べて歪んだ画像となっており、上記の形状測定にお
いてはこの歪を補正することが必要となる。撮像装置に
より入力された踏面部の画像データをもとに実際の車輪
各部の寸法に補正する方法を以下に示す。
【0012】図9は車輪踏面の画像撮像用の機器配置を
示しており、細帯状光の作る平面をL、撮像装置7の中
心軸に垂直な平面をC、平面Lと平面Cとのなす角度、
すなわち撮像装置7の傾斜角をθとする。フレームメモ
リ上の座標Xf,Yf平面、平面L上の座標をXl,Y
l座標、平面C上座標をXc,Yc平面とすると、フレ
ームメモリ上の座標xf,yfから平面C上の座標x
c,ycへの変換は数式1および数式2によって行なわ
れる。
示しており、細帯状光の作る平面をL、撮像装置7の中
心軸に垂直な平面をC、平面Lと平面Cとのなす角度、
すなわち撮像装置7の傾斜角をθとする。フレームメモ
リ上の座標Xf,Yf平面、平面L上の座標をXl,Y
l座標、平面C上座標をXc,Yc平面とすると、フレ
ームメモリ上の座標xf,yfから平面C上の座標x
c,ycへの変換は数式1および数式2によって行なわ
れる。
【0013】
【数1】
【0014】
【数2】
【0015】ここで、xm0,ym0はXc,Yc座標
の原点座標に対応するXm,Ym座標のx,y座標であ
る。また、Mx,Myはそれぞれフレームメモリ画面に
おけるXf,Yf方向の1画素あたりの長さmm)を表し
ている。C平面上の座標(xc,yc)のL平面上の座
標(xl,yl)への変換は数式3および数式4によっ
て行なわれる。
の原点座標に対応するXm,Ym座標のx,y座標であ
る。また、Mx,Myはそれぞれフレームメモリ画面に
おけるXf,Yf方向の1画素あたりの長さmm)を表し
ている。C平面上の座標(xc,yc)のL平面上の座
標(xl,yl)への変換は数式3および数式4によっ
て行なわれる。
【0016】
【数3】
【0017】
【数4】
【0018】ここで、hはC平面の座標の原点から撮像
装置までの距離である。数式1〜数式4より、フレーム
メモリ上の座標から実際の車輪踏面の座標を求める式は
数式5および数式6となる。
装置までの距離である。数式1〜数式4より、フレーム
メモリ上の座標から実際の車輪踏面の座標を求める式は
数式5および数式6となる。
【0019】
【数5】
【0020】
【数6】
【0021】図10は車輪内側側面部の画像撮像用の機器
配置を示しており、車輪の方線軸方向と撮像装置の軸と
を同一とした場合にはフレームメモリ上の画像データの
座標と実際の車輪上の座標とは単純にMh倍されている
に過ぎず、画像データ上のδm の値と車輪上のδの値と
の関係は数式7で示される。
配置を示しており、車輪の方線軸方向と撮像装置の軸と
を同一とした場合にはフレームメモリ上の画像データの
座標と実際の車輪上の座標とは単純にMh倍されている
に過ぎず、画像データ上のδm の値と車輪上のδの値と
の関係は数式7で示される。
【0022】
【数7】
【0023】ここで、Mhは車輪上の単位長と画像メモ
リ上の単位長との比較係数である。次に上記車輪測定装
置を左右の車輪用にそれぞれ設置し、両側の車輪間隔寸
法を測定する方法について示す。図11は左右の車輪用に
それぞれ車輪測定装置を配置した一実施例を示す構成図
で、左右の車輪に対して上記測定装置により内側端面の
座標を測定し、それぞれの車輪の内側端面の座標をもと
に車輪の間隔寸法を求めることができる。また、設置後
の両側の装置の位置ズレを校正するため、車輪間幅が既
知の車輪により定期的に校正することも必要である。
リ上の単位長との比較係数である。次に上記車輪測定装
置を左右の車輪用にそれぞれ設置し、両側の車輪間隔寸
法を測定する方法について示す。図11は左右の車輪用に
それぞれ車輪測定装置を配置した一実施例を示す構成図
で、左右の車輪に対して上記測定装置により内側端面の
座標を測定し、それぞれの車輪の内側端面の座標をもと
に車輪の間隔寸法を求めることができる。また、設置後
の両側の装置の位置ズレを校正するため、車輪間幅が既
知の車輪により定期的に校正することも必要である。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、車輪
踏面の形状と車輪の内側側面の形状を映像信号としてと
らえ、それぞれの画像から車輪踏面の形状や車輪径寸
法、あるいは車輪間の寸法を算出するので、車両を移動
させながら測定できる。
踏面の形状と車輪の内側側面の形状を映像信号としてと
らえ、それぞれの画像から車輪踏面の形状や車輪径寸
法、あるいは車輪間の寸法を算出するので、車両を移動
させながら測定できる。
【図1】この発明の実施に係る車輪の踏面および内側側
面の要部を示す車輪の正面図である。
面の要部を示す車輪の正面図である。
【図2】この発明の一実施例を示す車輪測定装置の構成
図である。
図である。
【図3】図2に係る車輪に照射される細帯状光の照射位
置を示す説明図である。
置を示す説明図である。
【図4】図2に係る各機器の配置を示す説明図である。
【図5】図2に係る車輪径変化により発生する誤差の説
明図である。
明図である。
【図6】図2の要部を示すブロック図である。
【図7】図2に係る細帯状光が照射された踏面の画像を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図8】図2に係る細帯状光が照射された車輪の内側側
面の画像を示す説明図である。
面の画像を示す説明図である。
【図9】図2に係る実平面とフレームメモリ上の平面と
の関係を示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
【図10】図2に係る車輪の内側側面の画像を撮像する
撮像装置と光源、車輪との位置関係を示す説明図であ
る。
撮像装置と光源、車輪との位置関係を示す説明図であ
る。
【図11】他の発明の一実施例を示す構成図である。
1 車輪 2 車輪内側側面 3 フランジ 4 踏面 5 車輪踏面を細帯状光で照射する光源 6 車輪内側側面を細帯状光で照射する光源 7 車輪踏面の映像を入力する撮像装置 8 車輪内側側面の映像を入力する撮像装置 9 画像信号処理装置 10 光電スイッチ 11 レール 12 車両の台車 13,14 A/D変換器 15 CPU 16 フレームメモリ 17 D/A変換器 18 モニタ表示器
Claims (4)
- 【請求項1】 車輪の踏面と上記車輪の中心軸とを結ぶ
線上に細帯状の第1の光を照射する第1の光源と、上記
車輪の内側の側面に上記踏面と上記車輪の中心軸とを結
ぶ線上に細帯状の第2の光を照射する第2の光源と、上
記第1の光により照射された上記踏面の像を撮像する第
1の撮像装置と、上記第2の光により照射された上記車
輪の内側の側面を撮像する第2の撮像装置と、上記両撮
像装置により得られる映像信号をもとに上記車輪の踏面
の寸法及び上記車輪の直径を算出する車輪径測定装置。 - 【請求項2】 第1の光および第2の光の照射位置にあ
わせて上記第1の光および第2の光とは波長の異なる光
電スイッチを設置し、上記光電スイッチからの車輪検出
信号に同期して踏面に照射される第1の光と内側側面に
照射される第2の光が車輪上で一直線になる地点に車輪
が来たことを検出して車輪の画像を入力することを特徴
とする請求項1に記載の車輪測定装置。 - 【請求項3】 レール上を移動する車輪の踏面と車輪の
中心軸を結ぶ線上に細帯状の第1の光を照射する第1の
光源と、上記車輪の内側の側面に上記踏面と上記車輪の
中心軸とを結ぶ線上に細帯状の第2の光を照射する第2
の光源と、上記レールの直下に配置され上記レールのス
リットを通して上記第1の光により上記踏面の像を撮像
する上記第1の光により照射された上記踏面の像を撮像
する第1の撮像装置と、上記第2の光により照射された
上記車輪の内側の側面を撮像する第2の撮像装置と、上
記両撮像装置により得られる映像信号をもとに上記車輪
の踏面の寸法及び上記車輪の直径を算出する車輪測定装
置。 - 【請求項4】 上記車輪測定装置を左右両側に設置し、
両側の車輪のフランジ端面の位置座標を測定することに
より、両側の車輪の間隔を算出することを特徴とする車
輪測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27283192A JPH06123608A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 車輪測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27283192A JPH06123608A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 車輪測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123608A true JPH06123608A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17519382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27283192A Pending JPH06123608A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 車輪測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06123608A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6003232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-12-21 | Patentes Talgo,S.A. | Installation for measuring the wheel offset of railway vehicles |
| JP2006248480A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Railway Technical Res Inst | プログラム、情報記憶媒体及び接触特性評価装置 |
| CN100449259C (zh) * | 2006-12-18 | 2009-01-07 | 杭州电子科技大学 | 车辆轮对直径在线检测方法及装置 |
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