制動部件監(jiān)測的制作方法
【專利摘要】提供一種用于評估諸如軌道車輛的制動片等的車輛的部件的解決方案。攝像部件可以獲取車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中在該目標區(qū)域內(nèi)，該部件的至少一部分是可見的。利用例如相對于攝像裝置水平偏移的照明裝置對目標區(qū)域進行照明，以通過在圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影來突出目標區(qū)域中的三維結構?？梢允褂眠@些陰影來在圖像數(shù)據(jù)中識別與該部件相對應的一組點。可以根據(jù)該一組點來計算該部件的至少一個屬性的測量值。
【專利說明】制動部件監(jiān)測
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年10月3日提交的標題為“Brake Component MonitoringSystem and Method”的共同未決美國臨時申請61/626，765的優(yōu)先權，其通過引用包含于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明通常涉及車輛的制動器，尤其涉及監(jiān)視諸如軌道車輛等的車輛的制動部件。
【背景技術】
[0004]每年，近五十萬機車和貨車構成運輸一大部分的美國貨運的列車。這些列車在國家內(nèi)交錯來并且可以具備以下:測量得到的長度為一英里以上；質(zhì)量遠超過20，000噸；并且以50英里/小時以上的速度移動。為了使這些列車減速并且停止，在各有軌車上需要制動器。與任何其它車輛上的制動器相似，這些制動器將會磨損并且將會以各種方式發(fā)生故障。制動器的故障可能產(chǎn)生從車輪損壞到脫軌或碰撞的多種后果，這可能會導致許多人死亡。
[0005]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的例示性有軌車閘瓦制動器。鐵路輪2通常是具有包括胎面3的多個組成特征的實心鋼物體，其中，輪2 (且因此軌道車輛)在該胎面3上停留于鐵軌上。制動組件4包括利用波形彈簧(栓)保持到一起的制動片5和制動瓦7。該彈簧允許每當制動片5變得過度磨損時移除制動片5。將制動組件4附接至可以使制動片5移動從而與輪2的胎面3相接觸的某種裝置或機構。該接觸導致來自輪2的能量耗散，由此導致列車變慢。
[0006]然而，接觸和摩擦還造成制動片5磨損。最終，將需要更換制動片5。然而，鐵路行業(yè)不存在用于定期檢驗有軌車制動器的狀況的行之有效的解決方案。迄今為止，制動器檢驗通常在進貨檢驗期間進行，需要軌道車輛完全停止，并且僅涉及檢驗員“目測”檢查制動器。如果檢驗員關于制動片5的狀況有任何懷疑，則可以使用金屬尺來判斷制動片5的剩余厚度是否足以繼續(xù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的方面提供用于對諸如軌道車輛的制動片等的車輛的部件進行評估的解決方案。攝像部件可以獲取車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中在該目標區(qū)域內(nèi)，該車輛的部件的至少一部分是可見的。可以利用例如相對于攝像裝置水平偏移的照明裝置對該目標區(qū)域進行照明，以通過在圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影來突出目標區(qū)域的三維結構?？梢允褂藐幱皝碓趫D像數(shù)據(jù)中識別與該組件相對應的一組點?？梢愿鶕?jù)該一組點來計算該組件的至少一個屬性的測量值。
[0008]本發(fā)明的第一方面提供一種系統(tǒng)，包括:攝像部件，其包含:第一攝像裝置，用于獲取車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；以及第一照明裝置，用于將電磁輻射引導到所述目標區(qū)域上，其中所述第一照明裝置相對于所述第一攝像裝置呈水平偏移和垂直偏移中的至少一個，以在所述圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影；以及計算機系統(tǒng)，用于通過執(zhí)行包括以下的方法，使用所述圖像數(shù)據(jù)來評估在所述目標區(qū)域中至少部分可見的部件:定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述部件預期至少部分可見的位置相對應；在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述部件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述部件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及使用所述一組點來計算所述部件的至少一個屬性的測量值。
[0009]本發(fā)明的第二方面提供一種系統(tǒng)，包括:攝像部件，其包含:第一攝像裝置，被配置為獲取軌道車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中所述目標區(qū)域包括所述軌道車輛的制動組件的至少一部分；以及第一照明裝置，被配置為將電磁輻射引導到所述目標區(qū)域上，其中所述第一照明裝置相對于所述第一攝像裝置呈水平偏移和垂直偏移中的至少一個，以在所述圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影；以及計算機系統(tǒng)，用于通過執(zhí)行包括以下的方法，使用所述圖像數(shù)據(jù)來評估所述制動組件:定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述制動組件預期至少部分可見的位置相對應；在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述制動組件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述制動組件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及使用所述一組點來計算所述制動組件的至少一個屬性的測量值。
[0010]本發(fā)明的第三方面提供一種方法，包括:使用軌道車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)來評估制動組件，其中所述目標區(qū)域包括所述軌道車輛的制動組件的至少一部分并且包括所述制動組件所引起的陰影，所述評估包括:定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述制動組件預期至少部分可見的位置相對應；在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述制動組件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述制動組件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及使用所述一組點來計算所述制動組件的至少一個屬性的測量值。
[0011]本發(fā)明的其它方面提供包括和/或?qū)崿F(xiàn)這里所述的動作中的一些或全部的方法、系統(tǒng)、程序產(chǎn)品以及使用和生成各方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品的方法。本發(fā)明的例示方面被設計成解決這里所述的問題中的一個或多個以及/或者沒有論述的一個或多個其它問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過以下結合描述本發(fā)明的各方面的附圖對本發(fā)明的各方面的詳細說明，本發(fā)明的這些和其它特征將更容易理解。
[0013]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的例示性有軌車閘瓦制動器。
[0014]圖2示出用于評估根據(jù)實施例的軌道車輛的例示性環(huán)境。
[0015]圖3示出根據(jù)實施例的環(huán)境的例示性物理圖。
[0016]圖4示出根據(jù)另一實施例的環(huán)境的例示性物理圖。
[0017]圖5示出根據(jù)實施例的制動組件的例示性圖像。
[0018]圖6示出轉(zhuǎn)向架組件的例示性物理圖。
[0019]圖7示出用于評估根據(jù)實施例的制動組件的例示性處理。[0020]圖8示出根據(jù)實施例的例示性評估和反饋處理。
[0021]圖9示出根據(jù)實施例的用于對盤式制動器攝像的例示性物理圖。
[0022]注意，附圖可能不是按比例繪制的。附圖僅意圖描述本發(fā)明的典型方面，因此不應當被視為限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的編號表示附圖之間的相同元件。
【具體實施方式】
[0023]如這里所示，針對軌道車輛的制動部件的檢驗通常由檢驗人員手動進行，由此需要軌道車輛完全停止以供檢驗。這種檢驗在針對列車的每個車上的每個制動器進行的情況下，增加了大量時間延遲并且/或者需要大量人力來進行。本發(fā)明人意識到軌道行業(yè)可以從不需要軌道車輛完全停止的、用于定期地精確且可靠地檢查軌道車輛制動器的解決方案受益。在這種情況下，除非識別出需要立即解決的問題，否則這種解決方案將不會給列車或該列車內(nèi)所包括的任何軌道車輛通過給定位置增加大量時間。此外，通過排除檢驗人員，可以從檢驗處理中排除由于人的因素(例如，厭倦、分心和/或缺乏經(jīng)驗等)所引起的檢驗質(zhì)量的變化。首先參考在貨運列車上通常使用的有軌車閘瓦制動器來說明該解決方案。然而，應當理解，本發(fā)明的方面能夠針對可以用在諸如運輸(客運)列車等的各種列車上的其它類型的制動器。
[0024]本發(fā)明的方面提供用于對諸如軌道車輛的制動片等的車輛的部件進行評估的解決方案。攝像部件可以獲取車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中在該目標區(qū)域內(nèi)，車輛的部件的至少一部分是可見的?？梢岳美缦鄬τ跀z像裝置水平偏移的照明裝置對該目標區(qū)域進行照明，以通過在圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影來突出目標區(qū)域的三維結構?？梢允褂藐幱皝碓趫D像數(shù)據(jù)中識別與該部件相對應的一組點?？梢愿鶕?jù)該一組點來計算該部件的至少一個屬性的測量值。如這里所使用的，除非另外說明，否則術語“組”意味著一個或多個(即，至少一個)，并且短語“任何解決方案”意味著任何現(xiàn)在已知或以后研發(fā)的解決方案。
[0025]轉(zhuǎn)向附圖，圖2示出根據(jù)實施例的用于評估軌道車輛I的例示性環(huán)境10。為此，環(huán)境10包括可以進行這里所述的處理從而評估軌道車輛I的計算機系統(tǒng)20。特別地，示出計算機系統(tǒng)20包括評估程序30，其中該評估程序30使計算機系統(tǒng)20可用于通過進行這里所述的處理來評估軌道車輛I。
[0026]示出計算機系統(tǒng)20包括處理部件22 (例如，一個或多個處理器)、存儲部件24 (例如，存儲層級)、輸入/輸出(I/o)部件26 (例如，一個或多個I/O接口和/或裝置)和通信通路28。通常，處理部件22執(zhí)行至少部分安裝在存儲部件24中的諸如評估程序30等的程序代碼。在執(zhí)行程序代碼的情況下，處理部件22可以處理數(shù)據(jù)，從而可以導致從/向存儲部件24和/或I/O部件26讀取和/或?qū)懭胱儞Q數(shù)據(jù)以供進一步處理。通路28提供計算機系統(tǒng)20內(nèi)的各個部件之間的通信鏈路。I/O部件26可以包括一個或多個人用I/O裝置，從而使得人類用戶12能夠與計算機系統(tǒng)20和/或一個或多個通信裝置進行互動，以使得系統(tǒng)用戶12和/或攝像部件40能夠使用任意類型的通信鏈路來與計算機系統(tǒng)20進行通信。為此，評估程序30可以管理使得人類和/或系統(tǒng)用戶12和攝像部件40能夠與評估程序30進行互動的一組界面(例如，圖形用戶界面和/或應用程序界面等)。此外，評估程序30可以使用任何解決方案來管理(例如，存儲、檢索、創(chuàng)建、操作、組織、呈現(xiàn)等)諸如評估數(shù)據(jù)34等的數(shù)據(jù)。[0027]在任何情況下，計算機系統(tǒng)20可以包括能夠執(zhí)行所安裝的諸如評估程序30等的程序代碼的一個或多個通用計算制品(例如，計算裝置)。如這里所使用的，應當理解，“程序代碼”意味著采用任何語言、代碼或符號的形式的使具有信息處理能力的計算裝置直接地或在以下的任何組合之后執(zhí)行特定動作的指令的任何集合:(a)轉(zhuǎn)換成其它語言、代碼或符號；(b)以不同材料形式的再現(xiàn)；以及/或者(c)解壓縮。為此，評估程序30可以體現(xiàn)為系統(tǒng)軟件和/或應用程序軟件的任何組合。
[0028]此外，可以使用一組模塊32來實現(xiàn)評估程序30。在這種情況下，模塊32使得計算機系統(tǒng)20能夠執(zhí)行評估程序30所使用的一組任務，并且可以與評估程序30的其它部分分開地單獨開發(fā)和/或?qū)崿F(xiàn)。如這里所使用的，術語“部件”意味著利用或不利用軟件的、使用任何解決方案來實現(xiàn)結合硬件描述的功能的、硬件的任何配置，而術語“模塊”意味著使得計算機系統(tǒng)20能夠使用任何解決方案來實現(xiàn)結合程序代碼描述的動作的程序代碼。在安裝在包括處理部件22的計算機系統(tǒng)20的存儲部件24中的情況下，模塊是實現(xiàn)這些動作的部件的主要部分。無論如何，應當理解，兩個以上的部件、模塊和/或系統(tǒng)可以共用各自的硬件和/或軟件中的一些/全部。此外，應當理解，可以不實現(xiàn)這里所述的功能中的一些或者可以包括附加功能作為計算系統(tǒng)20的一部分。
[0029]在計算系統(tǒng)20包括多個計算裝置的情況下，各計算裝置可以僅安裝有評估程序30的一部分(例如，一個或多個模塊32)。然而，應當理解，計算機系統(tǒng)20和評估程序30僅代表可以執(zhí)行這里所述的處理的各種可能的等同計算機系統(tǒng)。為此，在其它實施例中，計算機系統(tǒng)20和評估程序30所提供的功能可以至少部分由包括具有或不具有程序代碼的通用和/或?qū)Ｓ糜布娜魏谓M合的一個或多個計算裝置來實現(xiàn)。在各實施例中，可以使用標準工程和編程技術來分別創(chuàng)建硬件和程序代碼(在包括的情況下)。
[0030]無論如何，在計算機系統(tǒng)20包括多個計算裝置的情況下，這些計算裝置可以經(jīng)由任意類型的通信鏈路進行通信。此外，在執(zhí)行這里所述的處理的情況下，計算機系統(tǒng)20可以使用任意類型的通信鏈路來與諸如攝像部件40等的一個或多個其它計算機系統(tǒng)或裝置來進行通信。在任意情況下，通信鏈路可以包括各種類型的光纖、有線和/或無線鏈路的任何組合；包括一個或多個類型的網(wǎng)絡的任何組合；以及/或者利用各種類型的傳輸技術和協(xié)議的任何組合。
[0031]如這里所論述的，評估程序30使得計算機系統(tǒng)20能夠使用攝像部件40所獲取到的圖像數(shù)據(jù)來評估軌道車輛I。例如，環(huán)境10可被配置為定位制動器磨損超過安全極限或發(fā)生其它故障的軌道車輛1，并且可以響應于針對軌道車輛I上存在這種狀況的評估而發(fā)起一個或多個動作。為此，圖3示出根據(jù)實施例的環(huán)境IOA的例示性物理圖。示出環(huán)境IOA包括傳感器組件42A，其中該傳感器組件42A被配置為隨著(例如，作為列車的一部分或組成等的)軌道車輛I通過傳感器組件42A的位置來獲取圖像數(shù)據(jù)。盡管將一個傳感器組件42A示出作為攝像部件40的一部分而被包括，但應當理解，攝像部件40可以包括任意數(shù)量的傳感器組件42A。例如，攝像部件40的實施例可以包括至少兩個傳感器組件42A，其中一個用于獲取軌道車輛I的各側的圖像數(shù)據(jù)。
[0032]在任何情況下，傳感器組件42A可以包括至少一個攝像裝置44，其中該攝像裝置44被配置為隨著各軌道車輛I的各軌道輪2通過傳感器組件42A來獲取具有與各軌道輪2相對應的視場46的圖像數(shù)據(jù)。攝像裝置44可以基于任何類型的電磁輻射并且使用任何解決方案來獲取圖像數(shù)據(jù)。在實施例中，攝像裝置44基于可見光來獲取圖像數(shù)據(jù)。然而，攝像部件40可以包括對可見、紅外和/或其它波長的任何組合敏感的一個或多個攝像裝置44。另外，各攝像裝置44可以使用諸如標準電荷耦合器件(CCD)照相機等的二維攝像陣列來拍攝圖像數(shù)據(jù)。然而，應當理解，攝像裝置44可以使用諸如線掃描照相機等的任何替代攝像解決方案，其中該線掃描照相機通過隨著軌道車輛I通過傳感器組件42A對該軌道車輛I進行連續(xù)線性掃描來生成正在通過的軌道車輛的二維圖像。此外，攝像裝置44可被配置為獲取具有任何目標分辨率、曝光時間和/或幀頻的圖像數(shù)據(jù)。在實施例中，在軌道車輛I正在以高達70英里/小時以上的速度行駛的情況下，攝像裝置44生成具有提供足以進行這里所述的分析的清晰度和詳情的分辨率的圖像數(shù)據(jù)。無論如何，可以將攝像裝置44以相對于軌道輪2的行駛路徑呈角度和距離的方式安裝，從而使得攝像裝置44能夠獲取位于軌道輪2附近的制動組件4的清晰圖像。
[0033]在實施例中，攝像部件40的傳感器組件42A至少包括兩個攝像裝置44。例如，圖4示出根據(jù)另一實施例的環(huán)境IOB的例示性物理圖。在這種情況下，傳感器組件42B包括一對攝像裝置44A、44B。攝像裝置44A位于比軌道輪2(圖3)上的制動組件4(圖3)的位置高的位置，并且被定位成具有略向下角度以獲取與制動組件4的頂部可見部分相對應的圖像數(shù)據(jù)。此外，攝像裝置44B位于比軌道輪2上的制動組件4的位置低的位置，并且被定位成具有略向上角度以獲取與制動組件4的底部可見部分相對應的圖像數(shù)據(jù)。如圖所示，攝像裝置44A、44B可以分別具有在關注區(qū)域內(nèi)重疊的視場46A、46B?？梢允褂萌魏谓鉀Q方案基于軌道車輛I和軌道輪2的典型屬性以及傳感器組件42B相對于軌道輪2的行駛路徑的位置來配置攝像裝置44A、44B的位置和角度。然而，應當理解，在實現(xiàn)多個攝像裝置44A、44B的情況下，各攝像裝置44A、44B可以彼此區(qū)分開。例如，傳感器組件42B可以包括可見光攝像裝置和紅外攝像裝置、以及/或者以不同方式獲取圖像數(shù)據(jù)的兩個或更多個可見光攝像裝置等。
[0034]返回圖3，傳感器組件42A還可以包括一個或多個照明裝置50。照明裝置50可被配置為將電磁輻射(例如，可見光)投射到與攝像裝置44的視場46相對應的覆蓋區(qū)域51中。特別地，覆蓋區(qū)域51至少可以包括視場46的區(qū)域，其中在視場46內(nèi)，預計制動組件4可見并且由攝像裝置44進行攝像。照明裝置50可被配置為投射任何類型的漫射、聚焦、選通和/或相干(例如，激光)等的電磁輻射。在實施例中，照明裝置50是高強度鹵素燈。無論如何，應當理解，在特定環(huán)境IOA中和/或利用特定攝像裝置44，可以在無需利用任何照明裝置50的情況下實現(xiàn)攝像部件40。
[0035]與攝像裝置44相似，照明裝置50也可以被安裝成相對于目標攝像區(qū)域成角度。例如，返回圖4，示出傳感器組件42B包括四個照明裝置50A?50D。在這種情況下，兩個照明裝置50A、50B位于目標圖像區(qū)域的上方并且略向下成角度，而兩個照明裝置50C、50D位于目標圖像區(qū)域的下方并且略向上成角度。此外，各照明裝置50A?50D可以向著相應的攝像裝置44A、44B略向內(nèi)成角度。無論如何，照明裝置50A?50D例如可以是各自可以從寬區(qū)域發(fā)出光的平板發(fā)光二極管(LED)照明器，由此覆蓋軌道車輛組件的結構的多個可能變形。然而，應當理解，可以利用在目標區(qū)域內(nèi)提供充足光的任何照明解決方案。此外，在存在多個照明裝置50A?50D的情況下，可以利用多個類型的照明裝置50A?50D (例如，漫射光、漫射紅外光和/或圖案化光等)。[0036]圖3和圖4所示的傳感器組件42A、42B可以包括一組處理部件。例如，傳感器組件42A還包括可以包含一個或多個電子和計算部件的一組支持部件52。支持部件52可以包括對利用攝像部件40的圖像的獲取和傳送進行控制所需的部件。此外，支持部件52可以包括能夠進行攝像裝置44所獲取到的圖像數(shù)據(jù)的分析的部件。例如，支持部件52可以判斷制動器的狀態(tài)和/或觸發(fā)動作事件等。盡管被示出作為傳感器組件42A中的單獨部件52，但應當理解，支持部件52的處理能力可以并入諸如傳感器組件42B的攝像裝置42A、42B等的一個或多個其它部件。
[0037]根據(jù)部署位置，周圍照明狀況可以針對不同的檢驗大幅改變。為此，在實施例中，支持部件52還可以包括一個或多個周圍照明傳感器，并且照明裝置50A?50D可被配置為提供可調(diào)整的照明。在這種情況下，計算機系統(tǒng)20和/或支持部件52可被配置為使用任何解決方案基于周圍照明來調(diào)整照明裝置50A?50D所提供的光的一個或多個方面。此外，照明裝置50A?50D和攝像裝置44A、44B可被配置為在明亮日光、夜晚、霧雨和/或雪天等工作。在處理圖像數(shù)據(jù)的情況下，計算機系統(tǒng)20可被配置為對諸如亮度、眩光和/或反射等的異常進行補償以及/或者拒絕包括過多異常數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)。
[0038]此外，傳感器組件42A、42B可以包括各種其它部件。例如，示出傳感器組件42A包括保護性防水外殼54，其中該保護性防水外殼54包圍并且支撐各種電子部件44、50、52，并且其自身由支撐結構56支撐在相對于制動組件54的期望高度處。在這種情況下，防水外殼54可以包括僅在攝像裝置44工作的情況下才能夠正常打開和關閉的滑動或以其它方式打開的快門?？蛇x地，諸如傳感器組件42B的電子部件44A?44B、50A?50D等的傳感器組件的電子部件可以包括不需要附加防水外殼的粗糙外殼。
[0039]在實施例中，傳感器組件42A、42B可以包括使得傳感器組件42A、42B能夠便攜和/或更容易安裝的一個或多個特征。例如，傳感器組件42A、42B可被配置為部署到無現(xiàn)成電源的位置。為此，傳感器組件可以包括現(xiàn)場電源。示出傳感器組件42A包括太陽能板58，其中該太陽能板58可被配置為向各電子部件44、50、52提供電力以及/或者對位于傳感器組件42A并向各電子部件44、50、52提供電力的電池等進行再充電。同樣，可以將傳感器組件部署到無法容易地布線來進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈恢谩Ｔ谶@種情況下，傳感器組件42A可以包括用于與計算機系統(tǒng)20進行通信的無線傳輸鏈路60。
[0040]然而，應當理解并不需要這些特征。例如，示出傳感器組件42B包括有線連接62，其中該有線連接62可以針對位于傳感器組件42B上的電子部件44A?44B、50A?50D和可以位于附近遮蔽物64(例如，棚)中的本地計算機系統(tǒng)20提供電力和數(shù)據(jù)通信這兩者。在永久安裝和/或安裝在便攜式應用中的情況下，應當理解，該安裝可以包括軌道旁到傳感器組件42A、42B距離的認真精確測量，以確保可以適當?shù)剡M行攝像、以及/或者傳感器組件42A、42B不太可能因松散/懸掛雜物而被損壞等。
[0041]無論如何，在沒有軌道車輛I通過的情況下，可以使傳感器組件42A、42B上的各電子部件斷電或置入待機模式。為此，環(huán)境10AU0B還可以包括諸如附接至鐵軌的輪傳感器66等的一個或多個傳感器。輪傳感器66可以響應于存在軌道車輛I (例如，軌道輪2)而生成如下信號，其中該信號在充足時間內(nèi)啟動相應的傳感器組件42A、42B上的各種電子部件以獲取這里所述的圖像數(shù)據(jù)。在實施例中，輪傳感器66可以直接與啟動攝像裝置44和/或照明裝置50的諸如支持部件52等的部件進行通信。可選地，輪傳感器66可以與啟動所有電子部件44、50、52的計算機系統(tǒng)20進行通信。
[0042]如這里所述，攝像裝置44和/或照明裝置50的位置(例如，高度和距離)以及角度可被配置為提供制動組件4的各部分的充分(例如，大致最佳)視野/照明，以使得攝像裝置44能夠獲取在如這里所述評估制動組件4時能夠利用的圖像數(shù)據(jù)。
[0043]例如，圖5示出根據(jù)本實施例的、定位為相對于制動組件4成角度的諸如攝像裝置44A(圖4)等的攝像裝置44可以獲取到的制動組件4的例示性圖像48。如圖所示，圖像48可以包括制動組件4的、經(jīng)由軌道車輛I (圖3)的轉(zhuǎn)向架組件8中的開口 6可見的、包括制動片5和制動瓦7的一部分的圖像數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)向架組件8是軌道車輛I的輪2架在其上的部分，并且是鐵路車輛I的設計的重要方面。然而，存在轉(zhuǎn)向架組件8在使用基于機器視覺的解決方案來評估制動組件4的情況下提出了挑戰(zhàn)。
[0044]為此，圖6示出轉(zhuǎn)向架組件8的例示性物理圖。如圖所示，輪2連接至并且支撐轉(zhuǎn)向架組件8。該轉(zhuǎn)向架組件包括通過其可以看見制動組件4A、4B的開口 6A、6B。在如圖6所示、從側角觀看的情況下，通常僅制動組件4A、4B的頂部是可見的。然而，根據(jù)視覺的角度，各制動組件4A、4B的下部可以在轉(zhuǎn)向架組件8的下方突出，因此是可見的。通常，軌道車輛I包括偶數(shù)的輪組。如圖所示，針對各輪軸成鏡像對稱安裝轉(zhuǎn)向架組件8上的針對各對輪軸的相應制動組件4A、4B。結果，與轉(zhuǎn)向架組件8的行駛方向無關地，通過攝像區(qū)域的各奇數(shù)輪的相應制動組件將位于輪2的后緣上，而各偶數(shù)輪的相應制動組件將位于輪2的前緣上。然而，后緣和前緣的側面將根據(jù)轉(zhuǎn)向架組件8的行駛方向而改變。
[0045]使用基于機器視覺的解決方案的評估的精度依賴于用于獲取圖像數(shù)據(jù)以供計量的攝像裝置44(圖3)的分辨率。在實施例中，使攝像裝置44的視場46保持相對窄，以允許利用能夠提供制動組件4A、4B的部件的足夠精確測量值(例如，制動片5 (圖1)的厚度)的分辨率來對制動組件4A、4B進行攝像。例如，該分辨率能夠足以進行±0.02英寸的測量精度。然而，如圖所示，這種窄的視場46無法在一個圖像內(nèi)獲取制動組件4A、4B這兩者的圖像數(shù)據(jù)。此外，由于制動組件4A、4B相對于輪2的位置根據(jù)輪2是奇數(shù)輪(即，轉(zhuǎn)向架組件8的第一個輪)還是偶數(shù)輪(即，轉(zhuǎn)向架組件8的第二個輪)而不同，因此對用以獲取輪2的圖像的時間的判斷針對奇數(shù)/偶數(shù)輪而不同。
[0046]在實施例中，環(huán)境10(圖2)包括三個輪傳感器66A?66C,其中這三個輪傳感器66A?66C用于判斷隨著輪2通過視場46來獲取該輪2的圖像數(shù)據(jù)的定時。應當理解，輪傳感器66A?66C使得環(huán)境10能夠與該位置處軌道車輛I的行駛方向無關地獲取圖像數(shù)據(jù)、以及/或者檢測(例如，如在諸如駝峰調(diào)車場等的編組車場中可能發(fā)生的)軌道車輛I的行駛方向何時改變。對于行駛方向已知并且無法改變的位置，可以利用較少的輪傳感器66A?66C。同樣,對于一些實施例，可以利用附加輪傳感器。另外，在不出輪傳感器66A?66C具有兩端的輪傳感器66A、66C大致間隔轉(zhuǎn)向架組件8的兩個輪軸之間的距離并且第三個輪傳感器66B大致位于視場46的中央的間距的情況下，應當理解，可以利用輪傳感器66A?66C的任何適當間距。
[0047]在任何情況下，假定轉(zhuǎn)向架組件8的行駛方向為從左向右，則輪傳感器66A的第一次啟動表示第一個(“奇數(shù)”)輪正在進入視場46。由于第一個輪是奇數(shù)輪，因此制動組件4B在輪2的后緣上。在第一個輪啟動輪傳感器66B的情況下，可以計算出轉(zhuǎn)向架組件8的速度(使用輪傳感器66A、6B之間的已知距離以及啟動之間的時間量)，并且可以計算出輪2的后緣在視場46的中央部分的時間。攝像裝置44可以在與所計算出的時間相對應的時間獲取第一輪的圖像數(shù)據(jù)。隨后，第二個(“偶數(shù)”)輪2將啟動輪傳感器66A，并且可以使用預先計算出的速度(或基于利用第一輪啟動第三輪傳感器66C的更新速度)來判斷隨著輪2的前緣通過視場46來獲取該前緣的圖像數(shù)據(jù)的時間。攝像裝置44可以在與所計算出的時間相對應的時間獲取第二輪的圖像數(shù)據(jù)。
[0048]應當理解，以上所述的攝像解決方案僅是例示性的。例如，在替代實施例中，一對輪傳感器可以位于視場46的中央部分的任一側而不是一個傳感器66B上。輪傳感器可以定位成如下:在奇數(shù)輪2位于期望攝像位置的情況下觸發(fā)一個輪傳感器，并且在偶數(shù)輪2位于期望攝像位置的情況下觸發(fā)其它輪傳感器。響應于針對奇數(shù)或偶數(shù)輪2觸發(fā)相應的輪傳感器，支持部件52可以觸發(fā)攝像裝置44以獲取圖像數(shù)據(jù)。
[0049]參考圖4和6，在利用的情況下，照明裝置50A?50D可以相對于攝像裝置44A?44B水平偏移了例如大致一英尺的距離。在這種情況下，來自照明裝置50A?50D的光可以在相應的攝像裝置44A?44B所獲取到的圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生陰影。在利用計算機系統(tǒng)20的處理期間，可以使用存在于圖像數(shù)據(jù)中的光和陰影暗示來解釋存在于圖像數(shù)據(jù)中的細微結構。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用各種暗示來定位輪2、制動片5 (圖1)、制動瓦7 (圖1)和各物體在何處分隔。通過識別這些分隔點，計算機系統(tǒng)20可以計算制動片5的厚度的精確測量值。
[0050]此外，照明裝置50A?50D可以相對于攝像裝置44A?44B垂直偏移了例如約為6?12英寸的距離。在這種情況下，與由于轉(zhuǎn)向架組件8和/或輪2等的大小或設計的變化所引起的孔6A、6B的升降和相對位置的變化無關地，來自照明裝置50A?50D的光將能夠?qū)?A、6B進行照明。
[0051]返回圖2，計算機系統(tǒng)20可以接收與來自攝像部件40的圖像數(shù)據(jù)相對應的數(shù)據(jù)，其中計算機系統(tǒng)20可以將該數(shù)據(jù)存儲作為評估數(shù)據(jù)34。從攝像部件40接收到的數(shù)據(jù)可以包括原始圖像數(shù)據(jù)、預處理圖像數(shù)據(jù)以及/或者與圖像數(shù)據(jù)的一個或多個屬性(例如，時間戳、輪/軌道車輛編號和/或位置等)相對應的數(shù)據(jù)。無論如何，計算機系統(tǒng)20 (或攝像部件40，在其包括足夠的計算能力的情況下)可以處理圖像數(shù)據(jù)，以使用任何解決方案來測量針對軌道車輛I的各輪2的圖像數(shù)據(jù)中所包括的制動片5(圖1)的厚度。例如，計算機系統(tǒng)20可以進行以下中的一個或多個:利用自適應取閾值的自適應對比度增強；斑點/對象定義和性質(zhì)分配；以及/或者應用已知的幾何/測量限制以判斷目標對象中的哪個是制動片5 ;等等，以使用圖像數(shù)據(jù)來測量制動片5的厚度。
[0052]計算機系統(tǒng)20可以存儲制動片厚度作為評估數(shù)據(jù)34。此外，計算機系統(tǒng)20可以將與軌道輪2的評估相對應的數(shù)據(jù)通信至一個或多個用戶12。在實施例中，在編組車場內(nèi)實現(xiàn)環(huán)境10。在這種情況下，可以定位攝像部件40以獲取進入或準備離開編組車場的軌道車輛I的圖像數(shù)據(jù)并且防止軌道車輛I前進到編組車場外以及在其制動系統(tǒng)中存在一個或多個重大缺陷的情況下進行可能的長旅途。用戶12可以是編組車場控制中心，其可以使被評估為包括一個或多個不足制動組件4 (圖1)的軌道車輛I改變路線以供進一步評估和/或修理。同樣，計算機系統(tǒng)20可以將與該評估相對應的數(shù)據(jù)通信至包括該軌道車輛I的列車的操作員，其中該操作員可以響應于該評估來進行諸如以較慢的速度行駛、使列車停止以及/或者調(diào)度以在將來的車站進行維修等的一個或多個動作。[0053]對于一些攝像環(huán)境(例如，除在受控照明條件下軌道車輛低速行駛的封閉區(qū)域內(nèi)的攝像環(huán)境以外)，在獲取圖像數(shù)據(jù)的情況下存在的照明將高度可變。此外，圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的物體形狀也可能由于例如不同的制動瓦/片設計以及/或者不同的轉(zhuǎn)向架和支撐部件等而相當可變。此外，在攝像場景內(nèi)可以存在大量雜波。這些因素的組合可能使圖像處理的標準方法不可靠和/或不可工作。
[0054]在實施例中，計算機系統(tǒng)20可以實現(xiàn)用于評估存在于所獲取到的圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的制動組件4的不依賴于照明的解決方案。例如，如圖4所示，可以使用一對攝像裝置44A、44B來同時獲取具有重疊的視場46A、46B的制動組件4的圖像數(shù)據(jù)。視場46A、46B的重疊區(qū)域可以提供使得計算機系統(tǒng)20能夠使用任何解決方案來將單獨的圖像數(shù)據(jù)合并成一個圖像的充足區(qū)域。例如，計算機系統(tǒng)20可以實現(xiàn)縫接處理以合并兩個以上的圖像?？蛇x地，可以在安裝期間例如通過校準處理來確定視場46A、46B內(nèi)的物體之間的空間關系，并且計算機系統(tǒng)20可以使用已知的空間關系來合并圖像數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)20可以使用一個圖像以及攝像場景內(nèi)的制動組件8的頂部和底部與其它部件之間的已知關系來更好地理解整體攝像場景。
[0055]計算機系統(tǒng)20 (圖1)可被配置為處理圖像數(shù)據(jù)，從而定義、提取、增強并識別允許各種可能的可檢測缺陷或異常的診斷的關鍵信號/信號成分。為此，圖7示出根據(jù)實施例的計算機系統(tǒng)20可以實現(xiàn)的用于評估制動組件4(圖1)的例示性處理。參考圖2和7，在動作102中，計算機系統(tǒng)20接收攝像部件40和/或用戶12所獲取到的圖像數(shù)據(jù)。在動作104中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來判斷圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量是否可接受。例如，計算機系統(tǒng)20可以判斷圖像數(shù)據(jù)是否過明或暗以及/或者是否包括過多模糊等以至不能區(qū)別物體。如果圖像數(shù)據(jù)不可接受，則在動作106中，計算機系統(tǒng)20可以拒絕該圖像數(shù)據(jù)(丟棄該圖像數(shù)據(jù)或?qū)⒃搱D像數(shù)據(jù)存儲作為評估數(shù)據(jù)34以供后續(xù)處理)。此外，計算機系統(tǒng)20可以發(fā)送與拒絕相對應的數(shù)據(jù)以供攝像部件40進行處理。攝像部件40可以響應于該拒絕來進行一個或多個動作。例如，在接收到表示相同原因的足夠拒絕次數(shù)/頻率的情況下，攝像部件40可以調(diào)整照明量、調(diào)整照明裝置的位置、使用替代的照明和/或攝像裝置以及/或者調(diào)整攝像裝置的焦點等。
[0056]在圖像數(shù)據(jù)可接受的情況下，在動作108中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來合并上部和下部的圖像數(shù)據(jù)。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用圖像數(shù)據(jù)的歸一化互相關，以例如使用縫接處理以及/或者視場46A、46B內(nèi)的物體之間的已知空間關系等來檢測重疊點。此外，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來從圖像數(shù)據(jù)濾除噪聲，并且裁剪圖像數(shù)據(jù)以從合并處理消除任何偽像并且生成包括制動組件4的固定幀的圖像數(shù)據(jù)。在動作110中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來確定制動組件的取向。如這里所述的，轉(zhuǎn)向架組件8(圖6)上的制動組件4A、4B(圖6)具有相反的水平取向。為此，計算機系統(tǒng)20可以翻轉(zhuǎn)與每個其他輪2相對應的圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來檢查圖像數(shù)據(jù)以確定取向。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來識別圖像數(shù)據(jù)中的開口 6A、6B(圖6)的取向以及/或者轉(zhuǎn)向架組件8的成角度部分的取向等。在實施例中，計算機系統(tǒng)20可以水平翻轉(zhuǎn)與取向的其中一個(左或右)相對應的制動組件4A、4B的圖像數(shù)據(jù)以使得進一步分析僅應用于具有一個取向的制動組件4A、4B的圖像數(shù)據(jù)。然而，應當理解，計算機系統(tǒng)20可被配置為在無需使圖像數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的情況下分析各制動組件4A、4B的圖像數(shù)據(jù)。
[0057]在動作112中，計算機系統(tǒng)20可以在圖像數(shù)據(jù)中識別輪輞圓。特別地，計算機系統(tǒng)20可以識別圖像數(shù)據(jù)中與所攝像的輪2的胎面3(圖1)的部分相對應的一組圓弧，并且例如可以使用諸如Hough圓等的圓點求解方案來計算相應的圓。在動作114中，計算機系統(tǒng)20可以判斷所計算出的輪輞圓的一組屬性是否可接受。例如，計算機系統(tǒng)20可以基于諸如輪直徑、照相機的幾何形狀和視場以及/或者圖像獲取的觸發(fā)/時刻等的已知因素來檢查該圓與圖像數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)度，并且判斷所計算出的半徑和中心是否適當。在計算機系統(tǒng)20判斷為所計算出的輪輞圓不可接受的情況下，計算機系統(tǒng)20可以返回至動作112以重復輪輞圓發(fā)現(xiàn)處理。在計算機系統(tǒng)20(例如，在多次嘗試之后)在圖像數(shù)據(jù)中不能識別可接受的輪輞圓的情況下，計算機系統(tǒng)20可以返回至動作106并且拒絕該圖像數(shù)據(jù)。
[0058]在識別出可接受的輪輞圓之后，在動作116中，計算機系統(tǒng)20可以使用諸如Hough線等的任何解決方案來定位轉(zhuǎn)向架組件8的支桿的上緣和下緣以及轉(zhuǎn)向架組件8的支桿邊緣與輪輞圓的交點。轉(zhuǎn)向架組件8的支桿定義圖5中的開口 6的右下部和轉(zhuǎn)向架組件8的下部外緣，其中在這兩者下方制動組件4的一部分可以是可見的。計算機系統(tǒng)20可以使用這些交點來定義關注區(qū)域以進行圖像數(shù)據(jù)的進一步分析。
[0059]在定義了關注區(qū)域的情況下，在動作118中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來識別制動瓦7和制動片5之間的界面。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用一組互相關模板來對上部和下部制動區(qū)域進行歸一化互相關匹配，以求出該界面的最佳情況估計。使用該估計，計算機系統(tǒng)20可以確定制動瓦7和制動片5之間的界面的上部和下部交點。在動作120中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來定位制動瓦5的面向輪輞邊緣5A(圖1)。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用制動瓦7和制動片5之間的界面以及輪輞與轉(zhuǎn)向架組件8的交點(例如，支桿的上部和下部處)，以沿著(例如，形成開口 6的底部和轉(zhuǎn)向架組件8的下緣的)轉(zhuǎn)向架組件8的支桿的上部和下部定義關注面向輪輞區(qū)域。在該關注面向輪輞區(qū)域內(nèi)，計算機系統(tǒng)20可以使用諸如利用針對制動片5的面向輪輞邊緣5A的一組互相關模板的互相關模板匹配等的任何解決方案來定位制動片5的面向輪輞邊緣5A。計算機系統(tǒng)20可以使用最大可能片厚度(例如，全新的制動片5)的現(xiàn)有知識作為針對面向輪輞邊緣5A的位置的上界。計算機系統(tǒng)20還可以確定對應于面向輪輞邊緣5A的線與開口 6的下部以及轉(zhuǎn)向架組件8的下緣的上部的交點，其中從該開口 6的下部和該轉(zhuǎn)向架組件8的下緣的上部，制動片5的下部可以是可見的。
[0060]在動作122中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來使與制動瓦7和制動片5之間的界面5B (圖1)相對應的圓和與制動片5的面向輪輞邊緣5A相對應的圓擬合。例如，計算機系統(tǒng)20可以應用基于梯度的自適應線發(fā)現(xiàn)以使與邊緣5A、5B相對應的線“爬行”至各關鍵點，由此創(chuàng)建各自可以表示相應關注圓的線段的兩個彎曲的數(shù)據(jù)點集。在動作124中，計算機系統(tǒng)20可以使用已知半徑和估計量的標準偏差來針對該擬合測試擬合優(yōu)度。例如，輪輞/片界面5B的半徑應與輪輞圓的半徑基本相同。此外，計算機系統(tǒng)20可以使用制造商標準來測試該擬合。例如，對于制動組件4，制造商的標準可以要求制動瓦7和制動片5之間的界面5B的半徑嚴格為17英寸。如果計算機系統(tǒng)20判斷為該擬合差，則計算機系統(tǒng)20可以使用來自被拒絕的擬合的數(shù)據(jù)重復擬合處理以修改該處理。如果無法找到良好擬合(例如，在預定次數(shù)的嘗試之后)，計算機系統(tǒng)20可以如這里所述拒絕圖像數(shù)據(jù)。[0061]在這兩個圓具有良好擬合的情況下，在動作126中，計算機系統(tǒng)可以確定測量值的精確點并且生成與所選擇的圓(例如，輪輞/片界面)垂直的線。在實施例中，由于制動片5的厚度在整個制動片5內(nèi)可以大幅改變，因此計算機系統(tǒng)20可以使用多個測量點。然而，計算機系統(tǒng)20可以僅使用所定義的制動片5的極值(例如，頂部和底部)附近的一個或多個點。在實施例中，評估所使用的點位于離極值一定距離的位置處，從而避免例如位于極值處的缺口導致良好的制動片5被拒絕。
[0062]在動作128中，計算機系統(tǒng)20可以計算制動片5的厚度的一組測量值。例如，計算機系統(tǒng)20可以在對應于制動片5的頂部和底部表面的擬合圓的極值附近的點處計算制動片5的厚度。計算機系統(tǒng)20可以使用由法線與先前確定的輪輞/片圓和瓦/片圓的交點所描繪的線段的長度。在動作130中，計算機系統(tǒng)20可以使用任何解決方案來確定最終制動片5的厚度測量值。例如，計算機系統(tǒng)20可以使用先前計算出的制動片5的厚度的一組測量值中的最小厚度。然而，應當理解，這僅是可以利用的各種解決方案的例示。
[0063]在動作132中，計算機系統(tǒng)20可以提供最終制動片5的厚度測量值以供進一步處理。例如，計算機系統(tǒng)20可以將該厚度測量值存儲作為評估數(shù)據(jù)34。另外，計算機系統(tǒng)20可以針對最小所需厚度來評估厚度測量值。然而，應當理解，動作128?132僅是例示性的。例如，代替測量片厚度，計算機系統(tǒng)20可以判斷片的厚度為閾值以上還是以下。對于一些制動片5，圖像數(shù)據(jù)將表示制動片5顯然具有足夠的厚度。同樣，對于其它制動片5，圖像數(shù)據(jù)將明確表示制動片5過薄。在這些情況下，計算機系統(tǒng)20可以在無需如這里所述計算厚度的精確測量值的情況下提供評估結果(例如，制動片5足夠厚或過薄)?？蛇x地，例如可以計算精確的厚度測量值以隨著時間經(jīng)過追蹤片厚度。
[0064]無論如何，在計算機系統(tǒng)20判斷為制動片5的厚度在最小所需厚度以下或者在最小所需厚度的最小可接受范圍內(nèi)的情況下，計算機系統(tǒng)20可以發(fā)起一個或多個動作。例如，計算機系統(tǒng)20可以向諸如維修系統(tǒng)等的用戶12通知評估。該通知例如可以利用軌道車輛I和軌道車輛I上的位置以及/或者測量厚度等來識別制動片5的位置。作為響應，用戶12可以標記維修/檢驗的軌道車輛I以及/或者改變維修/檢驗的軌道車輛I的路線等。在實施例中，計算機系統(tǒng)20是例如作為編組車場的一部分的追蹤管理系統(tǒng)。在這種情況下，計算機系統(tǒng)20可以基于制動片評估來自動規(guī)定軌道車輛I的路線(例如，到工廠軌道進行維修或者在沒有識別出問題的情況下到目的地軌道)，向維修用戶12提供識別出的問題的通知，并且/或者將數(shù)據(jù)傳送至維修區(qū)域中的計算機系統(tǒng)(例如，基于條件的維修系統(tǒng))以供處理和/或分析等。
[0065]通常，計算機系統(tǒng)20可以進行圖7所示的處理以提供軌道車輛I的制動組件4的完全自動評估。此外，計算機系統(tǒng)20可以實現(xiàn)半自動評估處理，其中該半自動評估處理可以改善通過中的軌道車輛I的及時評估精度以及這里所述的自動化評估處理的長期性能。
[0066]為此，圖8示出根據(jù)本實施例的使用計算機系統(tǒng)20可以實現(xiàn)的例示性評估和反饋處理。參考圖2和8，在動作202中，計算機系統(tǒng)20可以如這里所述獲取軌道車輛I的制動區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。在動作204中，計算機系統(tǒng)20可以處理該圖像數(shù)據(jù)并且定位與制動組件4(圖5)及其部件相對應的各種重要特征。例如，計算機系統(tǒng)20可以進行如參考圖7所述的動作104?126。在動作206中，計算機系統(tǒng)20例如可以通過進行如參考圖7所述的動作128?132來評估圖像特征。[0067]如這里所述，在動作106中拒絕圖像數(shù)據(jù)的情況下或者在動作132中提供與一個或多個測量值相對應的數(shù)據(jù)的情況下，圖7中的計算機系統(tǒng)20對特定制動組件4的圖像數(shù)據(jù)的自動處理可以結束。為此，在動作208中，計算機系統(tǒng)20可以判斷制動片5是可接受(例如，在規(guī)格內(nèi))還是不可接受、或者自動圖像數(shù)據(jù)處理是否失敗，因此制動片5的狀況仍是未知的。如果評估數(shù)據(jù)表示制動片5可接受(例如，保持足夠厚)，則該處理可以進入動作210，其中在該動作210中，計算機系統(tǒng)20可以指示輪2通過并且/或者存儲與評估相對應的數(shù)據(jù)，并且返回至動作202以針對另一輪2評估制動組件4。同樣，如果評估數(shù)據(jù)表示制動片4不可接受(例如，過薄、缺失和/或損壞等)，則該處理可以進入動作212，其中在該動作212中，計算機系統(tǒng)20可以指示輪2故障，將軌道車輛I的路線規(guī)定至維修廠以及/或者存儲與該評估相對應的數(shù)據(jù)等，并且返回至動作202以針對另一輪2評估制動組件4。
[0068]然而，在自動評估失敗的情況下，制動片5的狀態(tài)仍是未知的。在動作214中，計算機系統(tǒng)20可以將圖像數(shù)據(jù)提供至評估師(例如，用戶12)，其中該評估師可以使用圖像數(shù)據(jù)來手動評估制動組件4。在動作216中，用戶12可以提供手動評估的結果。例如，用戶12可以瀏覽(原始和/或濾波后等的)圖像數(shù)據(jù)、以及計算機系統(tǒng)20在圖像數(shù)據(jù)中識別出的一個或多個特征(在可用的情況下)。用戶12可以使用該數(shù)據(jù)來判斷輪2的制動組件4是否可接受，并且將該結果提供至計算機系統(tǒng)20。在用戶12可以使輪2通過或不通過的情況下，計算機系統(tǒng)20可以分別進入相應的動作210、212。在用戶12無法評估制動組件4的情況下(例如，差的圖像數(shù)據(jù)和/或視野受阻等)，用戶12可以基于諸如圖像數(shù)據(jù)的一個或多個屬性以及/或者軌道車輛I的一個或多個屬性(例如，損壞跡象和/或最近沒有檢查等)等的一個或多個因素來要求輪2的手動檢驗或者使輪2不通過或通過。
[0069]無論如何，在動作214中制動組件4的圖像數(shù)據(jù)需要手動檢驗的情況下，計算機系統(tǒng)20可以進入動作218，其中在該動作218中，可以確定自動測量和/或評估處理的失敗的原因。例如，計算機系統(tǒng)20可以提供與評估處理相對應的數(shù)據(jù)以供用戶12進行分析，其中該用戶12可以檢查該數(shù)據(jù)并且確定圖像數(shù)據(jù)中的哪個或哪些特征導致自動處理無法評估制動組件4。作為響應，在動作220中，可以修改自動處理的一個或多個設置以使得相似的情形再次發(fā)生時能夠進行成功的自動評估。此外，可以修改攝像部件40的一個或多個屬性以改善針對通過中的軌道車輛I所獲取到的圖像數(shù)據(jù)。這樣，計算機系統(tǒng)20可以使用來自部署位置的實際現(xiàn)場經(jīng)驗的反饋來改善其圖像獲取和/或圖像處理。隨著時間的經(jīng)過，該處理可以得到未知評估次數(shù)隨著各種混雜變量被消除而大大減少，由此穩(wěn)定地將環(huán)境10的人力要求降低為非常低的水平。
[0070]盡管已經(jīng)主要針對各種制動組件4上的制動片5的厚度的測量說明了本發(fā)明的方面，但應當理解，計算機系統(tǒng)20可以使用攝像部件40所獲取到的圖像數(shù)據(jù)來進行其它制動相關評估。例如，計算機系統(tǒng)20可以識別制動片5何時缺失和/或損壞等。為此，在這里所述的任一動作118、120、122中，計算機系統(tǒng)20可以判斷為制動片5缺失或損壞，并且響應于該判斷而返回評估以供進一步處理。同樣，計算機系統(tǒng)20可以識別制動組件4的其它部件的一個或多個問題，諸如損壞的制動瓦7和/或缺失/損壞栓等。諸如制動軟管等的其它制動組件也可能損壞或磨損并且可以利用計算機系統(tǒng)20進行評估。在評估制動軟管的情況下，計算機系統(tǒng)20可以判斷圖像數(shù)據(jù)是否包括諸如顏色和/或形狀等的不連續(xù)等的表示過度磨損或損壞的任何特征。此外，應當理解，環(huán)境10可被配置為獲取車輛的其他類型的數(shù)據(jù)并且計算機系統(tǒng)20可以評估車輛的其他類型的數(shù)據(jù)。例如，環(huán)境10可被配置為檢測輻射、尾氣泄漏和/或車架開裂等。
[0071]由于運行環(huán)境(因此攝像部件40所獲取到的圖像數(shù)據(jù))可能包括諸如灰塵、雪和/或冰等的各種異常，因此環(huán)境10可被配置為在制動組件4和這些異常之間進行區(qū)分。例如，攝像組件40所獲取到的圖像數(shù)據(jù)可以是彩色的。在這種情況下，計算機系統(tǒng)20可以提取彩色和灰度這兩者的特征，從而使得計算機系統(tǒng)20能夠識別可能表示成分的變化的不連續(xù)性。計算機系統(tǒng)20還可以使用幾何啟發(fā)法。例如，計算機系統(tǒng)20可以評估轉(zhuǎn)向架組件8的制動片5和/或周圍部件是否以明顯方式偏離特定基本預期形狀。如果是，則計算機系統(tǒng)20可以嘗試識別該偏離是否是由于諸如一滴油脂和/或一塊冰等的異常所引起的，其可被計算機系統(tǒng)20根據(jù)制動組件4的評估而忽視。此外，圖像數(shù)據(jù)可以包括可見和紅外的圖像數(shù)據(jù)這兩者，其中計算機系統(tǒng)20可以進行組合以產(chǎn)生具有不存在于個體圖像數(shù)據(jù)中的特征的融合圖像數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)20可以評估該融合圖像數(shù)據(jù)，以例如在制動組件4/輪2之間進行區(qū)分，其中制動組件4/輪2可能由于使用而變熱，并且與不會直接經(jīng)受來自摩擦的熱的冰或者油脂或灰塵的許多結殼相比看上去更亮。同樣，計算機系統(tǒng)20可以使用融合數(shù)據(jù)以精確地定位制動片5，其中在軌道車輛I在使用中或近來使用了制動系統(tǒng)(例如，進入鐵路車場)的情況下該制動片5與周圍環(huán)境相比明顯更暖。
[0072]另外，計算機系統(tǒng)20可以進行圖像數(shù)據(jù)的處理，從而使得能夠在針對特定測量值要獲得的評估和/或估計中忽略各種異常。例如，計算機系統(tǒng)20可以按多個間隔測量制動片5的厚度。測量數(shù)據(jù)使得計算機系統(tǒng)20能夠進行平均化、異常值消除以及/或者趨勢/預期分析等。使用這種分析，計算機系統(tǒng)20可以識別制動片5的以不尋常方式遮擋的部分，例如制動片5通常通過其可見的開口 6(圖5)中的大量堆積冰。另外，計算機系統(tǒng)20可以基于制動片5的保持可見的部分來投影制動片5的厚度，由此提供判斷遮擋部分是否有可能在操作規(guī)格內(nèi)的合理置信度。
[0073]評估數(shù)據(jù)34還可以包括與制動組件4的一個或多個先前評估相對應的數(shù)據(jù)。在這種情況下，計算機系統(tǒng)20可以使用先前的評估數(shù)據(jù)以進行與制動組件4有關的長期趨勢。計算機系統(tǒng)20可以使用這種長期趨勢以從與制動組件4有關的任何決策制定中消除周期性的不良圖像以及/或者消除錯誤判斷等。此外，計算機系統(tǒng)20可以使用針對多個制動組件4的趨勢數(shù)據(jù)的組合來追蹤與特定操作員相關聯(lián)的磨損和使用，設計維修要求并且/或者實現(xiàn)車隊的預防性維修等。
[0074]盡管已經(jīng)主要參考有軌車閘瓦制動器的評估說明了本發(fā)明的方面，但應當理解，本發(fā)明的方面可以涉及各種其它車輛(有軌和無軌)檢驗應用。為此，本發(fā)明的實施例可以評估軌道車輛上的其它類型的制動器。例如，圖9示出針對運輸軌道車輛頻繁實現(xiàn)的根據(jù)實施例的用于對盤式制動器進行攝像的環(huán)境IOC的例示性物理圖。如圖所示，盤式制動器可以包括輪2的每一側上的轉(zhuǎn)子盤9A、9B和卡鉗13A、13B，其中片11A、11B位于這兩者之間。此外，可以包括啟動機構15以控制盤式制動器的啟動/停止?？蛇x地，可以僅在輪2的一側、例如車軸的內(nèi)部上包括轉(zhuǎn)子盤、卡鉗和片。
[0075]攝像部件40 (圖1)可以針對設置有轉(zhuǎn)子盤9A、9B的輪2的各側包括至少一個攝像裝置44A、44B。此外，攝像部件40可以針對要被攝像的輪2的各側包括照明裝置50A、50B。如圖所示，攝像和照明裝置可以位于輪的下方和輪之間以及/或者鐵軌的場側下方和附近，其中攝像裝置44A、44B和照明裝置50A、50B指向上方以獲取圖像數(shù)據(jù)。應當理解，攝像部件40可以包括針對攝像裝置44A、44B和照明裝置50A、50B的一個或多個保護性罩和/或穩(wěn)定機構等。如這里所述，照明裝置50A、50B可以發(fā)出任何類型的電磁輻射。在實施例中，照明裝置50A、50B可以是多線激光片狀發(fā)射器，其發(fā)出指向盤式制動器部件上的多個激光線(例如，3個?5個)。
[0076]一旦攝像裝置44A、44B獲取到圖像數(shù)據(jù)，則計算機系統(tǒng)20可以進行與這里所述的處理大致相同的處理從而評估盤式制動器。例如，該評估可以包括測量卡鉗13A、13B上的瓦的磨損、測量片11A、11B上的磨損、以及/或者識別轉(zhuǎn)子9A、9B上的損壞等。為此，計算機系統(tǒng)20可以檢測轉(zhuǎn)子9A、9B、片11A、11B和卡鉗13A、13B的可見邊緣并且基于攝像系統(tǒng)的已知幾何形狀來進行測量。在照明裝置50A、50B發(fā)出結構光(例如，多線光)的情況下，計算機系統(tǒng)20可以使用照明裝置50A、50B和攝像裝置44A、44B的校準期間獲取到的校準數(shù)據(jù)，以例如使用結構光三角測量法來計算與可見三維結構相對應的三維點以及攝像裝置44A、44B相對于照明裝置50A、50B的取向。
[0077]此外，本發(fā)明的實施例可以涉及諸如商用車輛等的基于無軌的車輛的評估。盡管相對于制動部件的視線可能不同并且可能需要這些車輛行駛經(jīng)過的傳感器組件的道路內(nèi)安裝，但計算機系統(tǒng)20可以進行與這里所述的處理大致相似的處理，從而評估車輛的制動器。然而，除了這里所述的處理以外，計算機系統(tǒng)20可以確定相對于目標輪的準確距離，其中與有軌環(huán)境不同，該準確距離可能改變了顯著量。計算機系統(tǒng)20可以使用各種解決方案中的任意解決方案來確定距離。例如，傳感器組件可以包括激光測距儀，其中該激光測距儀可以與攝像裝置一起共同觸發(fā)以獲取攝像裝置的視場中央處的目標的距離的精確值。此夕卜，測距儀可以將圖案(例如，網(wǎng)格)投影到通過的物體上，從而可以清楚地描繪目標物體并且輔助計算機系統(tǒng)20確定準確的幾何形狀。無論如何，可以實現(xiàn)諸如雷達(標準和/或毫米波等)和/或聲學測距等的其它解決方案并且向計算機系統(tǒng)20提供與該距離相對應的數(shù)據(jù)。
[0078]盡管這里作為用于評估車輛的諸如制動組件等的部件的方法和系統(tǒng)來示出并說明，但應當理解，本發(fā)明的方面還提供各種替代實施例。例如，在一個實施例中，本發(fā)明提供固定在至少一個計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序，其中該計算機程序在執(zhí)行的情況下，使得計算機系統(tǒng)能夠評估車輛的部件。為此，計算機可讀介質(zhì)包括諸如評估程序30 (圖2)等的程序代碼，從而使得計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這里所述的處理中的一些或全部。應當理解，術語“計算機可讀介質(zhì)”包括利用計算裝置可從中感知、再現(xiàn)或通信程序代碼的副本的、現(xiàn)在已知或隨后開發(fā)的任意類型的有形表示介質(zhì)中的一種或多種。例如，計算機可讀介質(zhì)可以包括:一個或多個便攜型存儲制品；計算裝置的一個或多個存儲器/存儲部件；以及/或者紙張等。
[0079]在另一實施例中，本發(fā)明提供一種提供諸如評估程序30(圖2)等的程序代碼的副本的方法，從而使得計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這里所述的處理的一些或全部。在這種情況下，計算機系統(tǒng)可以處理程序代碼的副本，以生成并發(fā)送用于在另一不同位置處接收的具有其特性集中的一個或多個的一組數(shù)據(jù)信號以及/或者以使得能夠?qū)υ撘唤M數(shù)據(jù)信號中的程序代碼的副本進行編碼的方式改變的一組數(shù)據(jù)信號。同樣，本發(fā)明的實施例提供如下方法，其中該方法獲取包括接收這里所述的一組數(shù)據(jù)信號的計算機系統(tǒng)的程序代碼的副本，并且將該一組數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)譯成固定在至少一個計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序的副本。在任意情況下，可以使用任意類型的通信鏈路來發(fā)送/接收一組數(shù)據(jù)信號。
[0080]在又一實施例中，本發(fā)明提供一種生成用于評估車輛的部件的系統(tǒng)的方法。在這種情況下，可以獲得(例如，創(chuàng)建、維護、利用等)諸如計算系統(tǒng)20(圖1)等的計算機系統(tǒng)，并且可以獲得(例如，創(chuàng)建、購買、使用、修改等)用于進行這里所述的處理的諸如攝像部件40(圖1)等的一個或多個部件并且部署到一個計算機系統(tǒng)。為此。該部署可以包括以下中的一個或多個:(I)將程序代碼裝在計算裝置上；(2)將一個或多個計算和/或I/O裝置添加至計算機系統(tǒng)；以及/或者并入和/或修改計算機系統(tǒng)以使得其能夠進行這里所述的處理；等等。
[0081]前述針對本發(fā)明的各方面的說明是為了例示和說明的目的而呈現(xiàn)的。并不意圖是排他性的或?qū)⒈景l(fā)明局限于所公開的精確形式，并且顯然，可以進行多種修改和變化。對于本領域人員來說顯見的這些修改和變化包括在如所附權利要求書所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 攝像部件，所述攝像部件包含: 第一攝像裝置，被配置為獲取車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；以及 第一照明裝置，被配置為將電磁輻射引導到所述目標區(qū)域上，其中所述第一照明裝置相對于所述第一攝像裝置呈水平偏移和垂直偏移中的至少一個，以在所述圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影；以及 計算機系統(tǒng)，用于通過執(zhí)行包括以下的方法，使用所述圖像數(shù)據(jù)來評估在所述目標區(qū)域中至少部分可見的部件: 定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述部件預期至少部分可見的位置相對應； 在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述部件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述部件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及 使用所述一組點來計算所述部件的至少一個屬性的測量值。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述攝像部件還包括第二攝像裝置，所述第二攝像裝置被配置為獲取所述目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中，所述第一攝像裝置位于所述目標區(qū)域的上方并且所述第二攝像裝置位于所述目標區(qū)域的下方，以及所述方法還包括在所述定位之前將所述第一攝像裝置和所述第二攝像裝置所獲取到的圖像數(shù)據(jù)合并為單個圖像。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述部件是軌道車輛的制動組件，以及其中所述第一攝像裝置被配置為經(jīng)由轉(zhuǎn)向架組件中的開口來獲取所述制動組件的第一部分的圖像數(shù)據(jù)，并且所述第二攝像裝置被配置為從所述轉(zhuǎn)向架組件的下方獲取所述制動組件的第二部分的圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述方法還包括: 將針對所述部件的所述至少一個屬性的測量值與針對所述至少一個屬性的可接受值范圍進行比較；以及 響應于所述至少一個屬性在所述可接受值范圍之外而發(fā)起動作。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述動作包括以下中的至少一個:通知所述車輛的操作員、使所述車輛改變路線、以及調(diào)度所述車輛進行維修。
6.一種系統(tǒng),包括: 攝像部件，其包含: 第一攝像裝置，被配置為獲取軌道車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中所述目標區(qū)域包括所述軌道車輛的制動組件的至少一部分；以及 第一照明裝置，被配置為將電磁輻射引導到所述目標區(qū)域上，其中所述第一照明裝置相對于所述第一攝像裝置呈水平偏移和垂直偏移中的至少一個，以在所述圖像數(shù)據(jù)中創(chuàng)建陰影；以及 計算機系統(tǒng)，用于通過執(zhí)行包括以下的方法，使用所述圖像數(shù)據(jù)來評估所述制動組件: 定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述制動組件預期至少部分可見的位置相對應；在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述制動組件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述制動組件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及 使用所述一組點來計算所述制動組件的至少一個屬性的測量值。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述攝像部件還包括第二攝像裝置，所述第二攝像裝置被配置為獲取所述目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，其中，所述第一攝像裝置被配置為經(jīng)由轉(zhuǎn)向架組件中的開口來獲取所述制動組件的第一部分的圖像數(shù)據(jù)，并且所述第二攝像裝置被配置為從所述轉(zhuǎn)向架組件的下方獲取所述制動組件的第二部分的圖像數(shù)據(jù)，以及其中所述方法還包括在所述定位之前將所述第一攝像裝置和所述第二攝像裝置所獲取到的圖像數(shù)據(jù)合并為單個圖像。
8.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，還包括一組軌道輪檢測器，被配置為在檢測到軌道輪的情況下發(fā)信號，其中所述方法還包括: 基于所述一組軌道輪檢測器所生成的一組信號來確定獲取軌道輪的圖像數(shù)據(jù)的時間；以及 基于所述時間來觸發(fā)所述第一攝像裝置以獲取圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述一組軌道輪檢測器包括位于所述第一攝像裝置的視場的相對側上的至少兩個軌道輪檢測器，以及其中所述確定對于各奇數(shù)軌道輪和各偶數(shù)軌道輪是不同的。
10.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述計算包括確定所述制動組件的制動片在多個位置處的厚度。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述多個位置包括所述制動片的頂部極值附近的位置和底部極值附近的位置。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述確定包括使用所述一組點來投影所述制動片的遮擋部分的厚度。
13.—種方法,包括: 使用軌道車輛的目標區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)來評估制動組件，其中所述目標區(qū)域包括所述軌道車輛的制動組件的至少一部分并且包括由所述制動組件引起的陰影，所述評估包括: 定位所述圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關注區(qū)域，其中所述關注區(qū)域與所述制動組件預期至少部分可見的位置相對應； 在所述圖像數(shù)據(jù)中識別與所述制動組件的至少兩個邊緣相對應的一組點，其中所述識別包括使用所述圖像數(shù)據(jù)中的所述陰影來識別所述制動組件和至少一個其它部件之間的分隔點；以及 使用所述一組點來計算所述制動組件的至少一個屬性的測量值。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述圖像數(shù)據(jù)包括具有至少部分重疊的視場的至少兩個圖像，以及其中所述評估還包括在所述定位之前合并所述至少兩個圖像以創(chuàng)建單個圖像。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括: 基于一組軌道輪檢測器所生成的一組信號來確定獲取軌道輪的圖像數(shù)據(jù)的時間；以及 基于所述時間來觸發(fā)攝像裝置以獲取所述圖像數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括: 將針對所述部件的所述至少一個屬性的測量值與針對所述至少一個屬性的可接受值范圍進行比較；以及 響應于所述至少一個屬性在所述可接受值范圍之外而發(fā)起動作。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述動作包括以下中的至少一個:通知所述車輛的操作員、使所述車輛 改變路線、以及調(diào)度所述車輛進行維修。
【文檔編號】G01B11/28GK103917429SQ201280048676
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年10月3日 優(yōu)先權日:2011年10月3日
【發(fā)明者】Z·F·米安, N·P·格拉瑟, R·W·伽瑪徹 申請人:國際電子機械公司