特許 7596229 位置観測システム及び位置観測プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】位置観測システム及び位置観測プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20241202BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021121830

(22)【出願日】2021-07-26

(65)【公開番号】P2023017510

(43)【公開日】2023-02-07

【審査請求日】2024-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 博昭

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０４５８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９７９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１３７３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１１３４６６８９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｂ６１Ｆ １／００－９９／００

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔を備えた第１の対象物の前記貫通孔における第１の開口部と面するように配置され、前記貫通孔に向けて光線を走査し、前記貫通孔における第２の開口部から前記貫通孔に挿入される第２の対象物からの前記光線の反射光を受光するセンサと、
前記センサで受光された反射光に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記画像を表示装置に表示する表示制御部と、
前記画像に基づいて前記貫通孔に対する前記第２の対象物の位置ずれを評価する評価部と、
を具備し、
前記画像は、前記反射光の輝度を画素値とする第１の画像を含み、
前記評価部は、前記画像における前記貫通孔の位置に形成される暗部の対称性に基づいて前記貫通孔に対する前記第２の対象物の位置ずれを評価する位置観測システム。

【請求項2】

前記画像は、前記反射光に基づいて算出される前記センサに対する深度を画素値とする第２の画像をさらに含み、
前記貫通孔に前記第２の対象物が挿入されたときに、前記表示制御部が前記表示装置に表示する前記画像を前記第１の画像から前記第２の画像に自動的に切り替える切替部をさらに具備する請求項１に記載の位置観測システム。

【請求項3】

前記画像は、前記反射光に基づいて算出される前記センサに対する深度を画素値とする第２の画像をさらに含み、
前記表示制御部が前記表示装置に表示する前記画像を前記第１の画像から前記第２の画像に切り替えるための手動操作を受け付ける操作部をさらに具備する請求項１又は２に記載の位置観測システム。

【請求項4】

前記光線は、赤外光線である請求項１乃至３の何れか１項に記載の位置観測システム。

【請求項5】

前記センサは、前記第２の開口部の中心に対しては前記光線が正入射し、前記第２の開口部のエッジに対しては前記光線が斜め入射するように前記光線を走査する請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置観測システム。

【請求項6】

貫通孔を備えた第１の対象物の前記貫通孔における第１の開口部と面するように配置され、前記貫通孔に向けて光線を走査し、前記貫通孔における第２の開口部から前記貫通孔に挿入される第２の対象物からの前記光線の反射光を受光するセンサで受光された反射光に基づいて画像を生成することと、
前記画像を表示装置に表示することと、
前記画像に基づいて前記貫通孔に対する前記第２の対象物の位置ずれを評価することと、
をコンピュータに実行させるための位置観測プログラムであって、
前記画像は、前記反射光の輝度を画素値とする第１の画像を含み、
前記評価することは、前記画像における前記貫通孔の位置に形成される暗部の対称性に基づいて前記貫通孔に対する前記第２の対象物の位置ずれを評価すること
をコンピュータに実行させるための位置観測プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、位置観測システム及び位置観測プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両における車体と台車とは、例えば車体に設けられたピンを台車に設けられたピン受けに挿入することで連結される。車体は高重量のため、ピンとピン受けとの位置合わせが正確に行われないと、車体と台車との連結時に台車が破損する可能性がある。従来、ピンとピン受けとの相対的な位置の観測は、作業員による目視で行われている。この目視による観測は、例えば、台車の置かれる床に掘られたピットと呼ばれる穴から作業員がピン受けを通してピンを見ることで行われている。ピットの形成には、コストがかかるため、より低コストの観測手法が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１０/０４１３７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態は、低コストで挿入対象物と挿入物との相対的な位置の確認をすることができる位置観測システム及び位置観測プログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様の位置観測システムは、センサと、画像生成部と、表示制御部と、評価部とを備える。センサは、貫通孔を備えた第１の対象物の貫通孔における第１の開口部と面するように配置される。センサは、貫通孔に向けて光線を走査し、貫通孔における第２の開口部から貫通孔に挿入される第２の対象物からの光線の反射光を受光する。画像生成部は、センサで受光された反射光に基づいて画像を生成する。表示制御部は、画像を表示装置に表示する。評価部は、画像に基づいて貫通孔に対する第２の対象物の位置ずれを評価する。画像は、反射光の輝度を画素値とする第１の画像を含む。評価部は、画像における貫通孔の位置に形成される暗部の対称性に基づいて貫通孔に対する第２の対象物の位置ずれを評価する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、一実施形態に係る位置観測システムの適用例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる位置観測システムの構成を示す図である。

【図3】図３は、位置観測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、位置観測装置の動作を示すフローチャートである。

【図5A】図５Ａは、ピンとピン受けとの間の水平方向の位置ずれが大きいときのセンサから投光される光線とピンとの関係を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。

【図6A】図６Ａは、ピンとピン受けとの間の水平方向の位置ずれが小さいときのセンサから投光される光線とピンとの関係を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。

【図7A】図７Ａは、ピンとピン受けとの間の水平方向の位置ずれが小さい状態でピンがピン受けに近づけられたときのセンサから投光される光線とピンとの関係を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。

【図8A】図８Ａは、ピンとピン受けとの鉛直方向の位置関係に応じた深度画像の変化を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、ピンとピン受けとの鉛直方向の位置関係に応じた深度画像の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。図１は、一実施形態に係る位置観測システムの適用例を示す図である。一実施形態に係る位置観測システムは、例えば鉄道車両の車体１と台車２との連結の際に用いられ得る。

【0008】

車体１は、台車２が配置される床面と平行な水平方向及び床面に対する鉛直方向に移動できるように例えば図示しないクレーンによって持ち上げられる。車体１の下部には、第２の対象物の例としてのピン１０が設けられている。ピン１０は、例えば略円柱状のピンであって、車体１に１つ以上形成される。ピン１０の断面形状は、必ずしも円である必要はない。

【0009】

台車２は、床面の所定の位置に固定される。台車２には第１の対象物の例としてのピン受け２０が設けられている。ピン受け２０は、台車２に形成された貫通孔である。ピン受け２０の形状は、ピン１０の形状に応じて決められてよい。ピン受け２０の断面形状は、ピン１０の断面形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ピン１０の断面形状が円であって、ピン受け２０の断面形状が楕円であってもよい。以下、ピン受け２０の床面と面する側の開口部を第１の開口部、車体１と面する側の開口部を第２の開口部と記す。

【0010】

車体１と台車２との連結の際には、作業員は、実施形態にかかる位置観測システムによってピン１０とピン受け２０との相対的な位置の観測をしながらクレーンを操作して車体１のピン１０を台車２のピン受け２０に挿入する。

【0011】

図２は、実施形態にかかる位置観測システムの構成を示す図である。位置観測システムは、センサ３０と、位置観測装置４０とを有している。

【0012】

センサ３０は、それぞれのピン受け２０の第１の開口部と面する床面に配置される。より詳しくは、センサ３０は、受光面の中心位置がピン受け２０の貫通孔の中心軸上に配置されるように配置されている。センサ３０は、例えばＬｉＤＡＲ（Light Detecting and Ranging)方式のデプスカメラであってよい。ＬｉＤＡＲ方式のデプスカメラは、例えば、光源と、偏向素子と、受光素子とを有する。光源は、例えば赤外光源であって偏向素子に向けて赤外光線を出射する。偏向素子は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを有し、ミラーの制御によって光線の出射方向を変化させることでピン受け２０を介してピン１０を円錐状に走査する。受光素子は、例えば赤外域に感度を持つフォトダイオード、ＳＰＡＤ（Single-Photon Avalanche Diode）といった素子からなる画素が２次元状に配置された受光面を有する素子である。

【0013】

実施形態におけるセンサ３０は、ピン受け２０の下側の開口部である第１の開口部から赤外光Ｌを投光し、第２の開口部から出射されてピン１０で反射された赤外光Ｌの反射光を受光する。そして、センサ３０は、反射光に基づくセンサデータを位置観測装置４０に送出する。センサデータは、例えば、反射光の輝度を表すデータと、投受光の時間差を表すデータとを含む。

【0014】

ここで、センサ３０は、ピン受け２０を介してピン１０を円錐状に走査するように構成されている。センサ３０は、第２の開口部の中心に対しては光線Ｌが正入射し、第２の開口部のエッジに対しては光線Ｌが斜め入射するように光線Ｌを走査することができるのであれば、センサ３０の構成は特定の構成には限定されない。例えば、センサ３０は、必ずしもミラーによって光線の走査をする構成に限定されない。

【0015】

位置観測装置４０は、画像生成部４１と、評価部４２と、切替部４３と、表示制御部４４とを有している。位置観測装置４０は、センサ３０と通信できるように構成されている。位置観測装置４０とセンサ３０との通信は、無線で行われてもよいし、有線で行われてもよい。また、位置観測装置４０は、表示装置５０と通信できるように構成されている。表示装置５０は、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイといった表示装置である。表示装置５０は、位置観測装置４０から転送されたデータに基づいて各種の画像を表示する。位置観測装置４０と表示装置５０との通信は、無線で行われてもよいし、有線で行われてもよい。

【0016】

画像生成部４１は、センサ３０からのセンサデータに基づいて画像を生成する。画像生成部４１は、例えば反射光の輝度を画素値とする第１の画像及び反射光に基づいて算出される深度を画素値とする第２の画像をそれぞれ生成する。第１の画像は、センサ３０のそれぞれの走査位置について検出された赤外光の輝度の値に応じて個々の画素に対して値を割り当てることで生成される赤外画像である。一方、第２の画像は、センサ３０のそれぞれの走査位置について検出された赤外光の例えば投受光の時間差によって算出される深度の値に応じて個々の画素に対して値を割り当てることで生成される深度画像である。

【0017】

評価部４２は、画像生成部４１で第１の画像又は第２の画像を評価することでピン１０とピン受け２０との位置ずれを評価する。位置ずれの評価手法の詳細については後で説明する。

【0018】

切替部４３は、評価部４２での評価結果に応じて表示制御部４４に出力する画像を第１の画像と第２の画像の何れかに切り替える。切り替えの詳細については後で説明する。

【0019】

表示制御部４４は、切替部４３から入力された画像を表示装置５０に表示する。表示制御部４４は、必要に応じて切替部４３から入力される画像に各種の情報を重畳して表示装置５０に表示してもよい。

【0020】

図３は、位置観測装置４０のハードウェア構成の一例を示す図である。位置観測装置４０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末等の各種の端末装置であり得る。図３に示すように、位置観測装置４０は、プロセッサ４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、ストレージ４０４と、入力インタフェース４０５と、通信装置４０６とをハードウェアとして有している。

【0021】

プロセッサ４０１は、位置観測装置４０の全体的な動作を制御するプロセッサである。プロセッサ４０１は、例えばストレージ４０４に記憶されているプログラムを実行することによって、画像生成部４１と、評価部４２と、切替部４３と、表示制御部４４として動作する。プロセッサ４０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit)である。プロセッサ４０１は、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit)、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であってもよい。プロセッサ４０１は、単一のＣＰＵ等であってもよいし、複数のＣＰＵ等であってもよい。

【0022】

ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２は、不揮発性のメモリである。ＲＯＭ４０２は、位置観測装置４０の起動プログラム及び各種の閾値等を記憶している。ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３は、揮発性のメモリである。ＲＡＭ４０３は、例えばプロセッサ４０１における処理の際の作業メモリとして用いられる。

【0023】

ストレージ４０４は、例えばハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブといったストレージである。ストレージ４０４は、位置観測プログラム等のプロセッサ４０１によって実行される各種のプログラムを記憶している。

【0024】

入力インタフェース４０５は、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力装置を含む。入力インタフェース４０５の入力装置の操作がされた場合、操作内容に応じた信号がプロセッサ４０１に入力される。プロセッサ４０１は、この信号に応じて各種の処理を行う。

【0025】

通信装置４０６は、位置観測装置４０がセンサ３０及び表示装置５０といった外部の機器と通信するための通信装置である。通信装置４０６は、有線通信のための通信装置であってもよいし、無線通信のための通信装置であってもよい。

【0026】

次に位置観測システムの動作を説明する。図４は、位置観測装置４０の動作を示すフローチャートである。図４の処理は、プロセッサ４０１によって実行される。図４の処理中、作業員は、表示装置５０に表示される画像を見ながら、例えばクレーンを操作して車体１のピン１０を台車２のピン受け２０に挿入する。このとき、センサ３０は、ピン受け２０に向けて光線を投光しながら、ピン受け２０を介してピン１０の走査を実施する。そして、センサ３０は、センサデータを逐次に位置観測装置４０に送出する。センサデータを受け取ると、プロセッサ４０１は、図４の処理を開始する。

【0027】

ステップＳ１において、プロセッサ４０１は、センサ３０からのセンサデータに基づいて第１の画像としての赤外画像及び第２の画像としての深度画像をそれぞれ生成する。前述したように、赤外画像は、センサデータから得られる赤外光の輝度に応じてそれぞれの画素値が割り当てられた画像である。また、深度画像は、センサデータから得られる赤外光の投受光の時間差に基づいて算出される深度に応じてそれぞれの画素値が割り当てられた画像である。

【0028】

ステップＳ２において、プロセッサ４０１は、赤外画像における暗部を検出する。ここで、赤外画像における暗部について説明する。

【0029】

図５Ａは、ピン１０とピン受け２０との間の水平方向の位置ずれが大きいときのセンサ３０から投光される光線とピン１０との関係を示す図である。実施形態ではセンサ３０からは光線が円錐状に投光される。つまり、ピン受け２０の第２の開口のエッジからは光線が斜めに出射される。したがって、図５Ａに示すように、ピン１０の中心がピン受け２０の中心Ｃから大きくずれているとき、センサ３０から投光されてピン受け２０の第２の開口から出射された一部の光線Ｌ１はピン１０の先端で反射されるのに対し、一部の光線Ｌ２はピン１０の先端には当たらずにピン１０の側面から抜けていく。したがって、光線Ｌ２の反射光は、返ってこないか、返ってきたとしても光線Ｌ１の反射光よりも微弱になる。ここで、ピン１０の中心がピン受け２０の中心Ｃから大きくずれているときには、光線Ｌ２はピン受け２０の特定の部分から出射される光線に偏る。例えば図５Ａでは、光線Ｌ２は、ピン受け２０の右側から出射される光線に偏っている。

【0030】

図５Ｂは、図５Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。光線Ｌ１の反射光に対して光線Ｌ２の反射光は微弱である。したがって、赤外画像２００において、光線Ｌ１の反射光に基づく部分はピン１０の先端の形状を表す明部２０１となるのに対し、光線Ｌ２の反射光に基づく部分は暗部２０２になる。ここで、ピン１０とピン受け２０との間の水平方向の位置ずれが大きいときには光線Ｌ２に偏りが生じるので、暗部２０２の形状はピン受け２０を表す円の中心に対して非対称になる。

【0031】

図６Ａは、ピン１０とピン受け２０との間の水平方向の位置ずれが小さいときのセンサ３０から投光される光線とピン１０との関係を示す図である。図６Ａに示すように、ピン１０の中心がピン受け２０の中心Ｃとほぼ一致しているときも、センサ３０から投光されてピン受け２０の第２の開口から出射された一部の光線Ｌ２はピン１０の先端には当たらずにそのまま抜けていく。しかしながら、ピン１０の中心がピン受け２０の中心Ｃとほぼ一致しているときには、光線Ｌ２はピン受け２０の第２の開口のエッジからほぼ均等に射出される。

【0032】

図６Ｂは、図６Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。光線Ｌ２がピン受け２０の第２の開口のエッジからほぼ均等に射出されるので、赤外画像２００における暗部２０２の形状は、ピン受け２０を表す円の中心に対してほぼ対称な帯になる。

【0033】

図７Ａは、ピン１０とピン受け２０との間の水平方向の位置ずれが小さい状態でピン１０がピン受け２０に近づけられたときのセンサ３０から投光される光線とピン１０との関係を示す図である。図７Ａに示すように、ピン１０とピン受け２０との距離が短くなると、ピン１０の側面を抜けていく光線Ｌ２の数が少なくなる。

【0034】

図７Ｂは、図７Ａの状況に応じて得られる赤外画像の例を示す図である。光線Ｌ２の数少なくなるので、赤外画像２００における暗部２０２としての帯の幅は、ピン１０とピン受け２０との距離が遠い場合に比べて細くなる。そして、ピン１０がピン受け２０に挿入された後は、赤外画像２００における暗部２０２としての帯は殆ど見えなくなる。

【0035】

このように、ピン１０とピン受け２０との位置ずれに応じて暗部２０２の形状が変化する。したがって、暗部２０２の形状からピン１０とピン受け２０とのずれ量が評価され得る。このような原理に基づき、プロセッサ４０１は、赤外画像２００における例えば所定画素値以下の領域を暗部２０２として検出する。

【0036】

ステップＳ３において、プロセッサ４０１は、ピン１０とピン受け２０のずれ量が大きいか否かを判定する。プロセッサ４０１は、例えば暗部２０２の形状がピン受け２０を表す円の中心に対してある閾値以上の対称性を有していないときにはピン１０とピン受け２０のずれ量が大きいと判定する。なお、ピン受け２０の上にピン１０が全く位置していない場合も、暗部２０２の形状は対称にはなり得る。しかしながら、この場合には、明部２０１が存在しない。このような赤外画像２００において明部２０１と暗部２０２の境界が存在しない場合もプロセッサ４０１は、ピン１０とピン受け２０のずれ量が大きいと判定する。ステップＳ３において、ピン１０とピン受け２０のずれ量が大きいと判定されたときには、処理はステップＳ４に移行する。ステップＳ３において、ピン１０とピン受け２０とのずれ量が大きくないと判定されたときには、処理はステップＳ６に移行する。

【0037】

ステップＳ４において、プロセッサ４０１は、赤外画像を表示装置５０に表示させる。その後、プロセッサ４０１は、処理をステップＳ５に移行させる。図５Ａに示したような赤外画像が表示装置５０に表示されることで、作業員は、ピン１０とピン受け２０との位置ずれを表示装置５０から観測できる。ここで、図５Ａで示した赤外画像に加えて、暗部２０２の対称性より判定されるピン１０とピン受け２０とのずれの方向に応じたクレーンの操作方向の案内表示がされてもよい。

【0038】

ステップＳ５において、プロセッサ４０１は、位置観測装置４０の動作を終了するか否かを判定する。例えば、作業員の入力インタフェース４０５の操作によって動作の終了が指示された場合には、プロセッサ４０１は、位置観測装置４０の動作を終了すると判定する。ステップＳ５において、位置観測装置４０の動作を終了すると判定されたときには、処理は図４の処理は終了する。ステップＳ５において、位置観測装置４０の動作を終了すると判定されていないときには、処理はステップＳ１に戻る。

【0039】

ステップＳ６において、プロセッサ４０１は、赤外画像２００における暗部２０２としての帯の幅を算出する。

【0040】

ステップＳ７において、プロセッサ４０１は、ピン１０がピン受け２０に挿入されている状態でないか否かを判定する。プロセッサ４０１は、例えば、暗部２０２としての帯の幅が予め定められた閾値よりも太いときにピン１０がピン受け２０に挿入されている状態でないと判定する。ステップＳ７において、ピン１０がピン受け２０に挿入されている状態でないと判定されたときには、処理はステップＳ８に移行する。ステップＳ８において、ピン１０がピン受け２０に挿入されている状態であると判定されたときには、処理はステップＳ９に移行する。

【0041】

ステップＳ８において、プロセッサ４０１は、赤外画像を表示装置５０に表示させる。その後、プロセッサ４０１は、処理をステップＳ５に移行させる。図６Ｂ又は図７Ｂに示したような赤外画像が表示装置５０に表示されることで、作業員は、ピン１０とピン受け２０との水平方向の位置ずれが小さくなっていることを表示装置５０から観測できる。また、作業員は、赤外画像における帯の幅を見ながらピン１０とピン受け２０との水平方向の微調整をすることができる。ここで、図６Ｂ又は図７Ｂで示した赤外画像に加えて、暗部２０２の帯の幅により判定されるピン１０とピン受け２０とのずれの方向に応じたクレーンの操作方向の案内表示がされてもよい。

【0042】

ステップＳ９において、プロセッサ４０１は、深度画像を表示装置５０に表示させる。その後、プロセッサ４０１は、処理をステップＳ５に移行させる。前述したように、ピン１０がピン受け２０に挿入された後は、赤外画像２００における暗部２０２としての帯は殆ど見えなくなる。一方で、作業員は、ピン１０をピン受け２０に完全に挿入するためにクレーンを操作する必要がある。作業員がクレーンを下げすぎると車体１が台車２に接触して台車２が破損してしまう可能性がある。このため、ピン１０がどの程度までピン受け２０に挿入されているかを確認できることが望ましい。しかしながら、赤外画像２００では、ピン１０とピン受け２０との鉛直方向の位置関係を確認することは難しい。このため、ピン１０が挿入状態となった後は、プロセッサ４０１は、表示装置５０に表示する画像を赤外画像から深度画像に切り替える。

【0043】

図８Ａ及び図８Ｂは、ピン１０とピン受け２０との鉛直方向の位置関係に応じた深度画像の変化を示す図である。図８Ａに示すように、深度画像３００では、センサ３０に対する深度に応じて画素の値が割り当てられる。これにより、ピン１０とピン受け２０との位置関係が表され得る。つまり、ピン１０とピン受け２０との鉛直方向の位置関係がある関係であるときには、図８Ａに示すように、深度画像３００におけるピン１０の部分３０１は、センサ３０とピン１０との距離に応じたある画素値を有する。一方、ピン１０がピン受け２０に対してさらに挿入された場合、図８Ｂに示すように、深度画像３００におけるピン１０の部分３０１は、図８Ａとは異なる画素値を有する。このようにして、作業員は、ピン受け２０に対するピン１０の挿入状態を表示装置５０において確認できる。

【0044】

ここで、図８Ａにおけるピン１０の部分３０１の画像と図８Ｂにおけるピン１０の部分３０１の画像とは単に画素値が変えられるだけでなく、色等が変えられてもよい。ピン１０とピン受け２０との鉛直方向の位置関係に応じて色等が変えられることにより、作業員は、表示装置５０の画像上でピン１０とピン受け２０との鉛直方向の位置関係をより確認しやすい。

【0045】

以上説明したように実施形態によれば、貫通孔を有する第１の対象物における貫通孔の一方の開口部から第２の対象物が挿入される際の第１の対象物と第２の対象物との相対的な位置関係の観測に、貫通孔の他方の開口部に面するように配置され、貫通孔に向けて光線を走査し、第２の対象物からの光線の反射光を受光するセンサが用いられる。この場合、貫通孔の断面方向と水平な方向の第１の対象物と第２の対象物との相対的な位置関係によって、光線の抜けが発生し得る。この光線の抜けが画像における暗部として検出されることで、第１の対象物と第２の対象物との相対的な位置関係が画像上で評価され得る。また、このような暗部を含む画像が表示されることで、作業員は、第１の対象物と第２の対象物との相対的な位置関係を観測できる。実施形態では、貫通孔に面するようにセンサが配置できればよいので、ピットの形成等は不要であり、低コストで位置観測システムが実現され得る。

【0046】

また、実施形態では対象物にマーカ等の基準位置を設定せずに、また、画像上でマーカ等の基準位置を検出することなく、相対位置の観測が行われ得る。このため、特に大型の対象物の間の相対位置の観測に好適である。

【0047】

また、実施形態では第１の対象物に対して第２の対象物が挿入された後は、表示装置に表示される画像が、反射光の輝度を画素値とする第１の画像から反射光に基づいて算出されるセンサに対する深度を画素値とする第２の画像に切り替わる。これにより、作業員は、第１の対象物に対して第２の対象物が挿入された後も第１の対象物と第２の対象物との挿入の状態を画像上で観測できる。

【0048】

また、実施形態では光線として赤外光線が用いられている。これにより、照明環境下でなくても、貫通孔を介した相対位置の観測が行われ得る。

【0049】

［変形例］
以下、実施形態の変形例について説明する。前述した実施形態では第１の対象物に対して第２の対象物が挿入された後は、表示装置に表示される画像が、反射光の輝度を画素値とする第１の画像から反射光に基づいて算出されるセンサに対する深度を画素値とする第２の画像に切り替わる。これに対し、第１の対象物に対して第２の対象物が挿入される前から、表示装置に表示される画像が第２の画像であってもよい。この場合、暗部２０２の部分は、相対的に遠距離を表す画像として生成されることになる。

【0050】

また、実施形態では光線として赤外光が用いられているが、貫通孔を照明できる環境下であれば光線として可視光が用いられてもよい。この場合、赤外画像に代えてカラー画像が表示装置５０に表示され得る。

【0051】

また、実施形態ではステップＳ１において赤外画像と深度画像の両方が生成される。これに対し、深度画像は、ステップＳ９の処理の際に生成されてもよい。

【0052】

また、実施形態ではピン１０がピン受け２０に挿入されている状態であると判定されたときに表示装置５０に表示される画像が赤外画像から深度画像に自動的に切り替わる。これに対し、表示装置５０に表示される画像が例えば作業員が入力インタフェース４０５を操作することによって切り替えられてもよい。この場合、ステップＳ７の判定は、作業員による切り替えのための操作を受け付けたか否かに置き換えられる。そして、プロセッサ４０１は、切り替えのための操作を受け付けたと判定したときに、処理をステップＳ９に移行させる。さらには、赤外画像から深度画像への自動切替と手動切替とが併用されてもよい。この場合には、図４のステップＳ７で示したピン１０がピン受け２０に挿入されている状態でないか否かの判定と作業員による切り替えのための操作を受け付けたか否かの判定とがそれぞれ行われる。

【0053】

また、実施形態では、位置観測システムが鉄道車両の車体と台車との連結の際に用いられ得る例が示されている。これに対し、実施形態の位置観測システムは、必ずしも鉄道車両の車体と台車との連結の際に用いられるものに限らない。この場合において、センサは、必ずしも第１の対象物の下方に配置されている必要はない。例えば、第２の対象物が貫通孔の下方の開口部から挿入されるときには、センサは貫通孔の上方の開口部に面するように配置される。また、水平方向に形成された貫通孔の一方の開口部から第２の対象物が挿入されるときには、センサは貫通孔の他方の開口部に面するように配置される。

【0054】

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。

【符号の説明】

【0055】

１ 車体、２ 台車、１０ ピン、２０ ピン受け、３０ センサ、４０ 位置観測装置、４１ 画像生成部、４２ 評価部、４３切替部、４４ 表示制御部、５０ 表示装置、４０１ プロセッサ、４０２ ＲＯＭ、４０３ ＲＡＭ、４０４ ストレージ、４０５ 入力インタフェース、４０６ 通信装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】