WO2018087338A2 - Inspektionsverfahren und inspektionssystem zum inspizieren eines fahrzeugs im betriebszustand - Google Patents

Inspektionsverfahren und inspektionssystem zum inspizieren eines fahrzeugs im betriebszustand Download PDF

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WO2018087338A2
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inspection
vehicle
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sensors
inspection system
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Ronny SÖLLNER
Karl-Heinz Förderer
Stefan SCHÖLLMANN
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Deutsche Bahn Fernverkehr Ag
Psi Technics Gmbh
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    • B61L27/30—Trackside multiple control systems, e.g. switch-over between different systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the invention relates to an inspection method for inspecting a vehicle in
  • the inspection method includes the step of applying the sensor assembly to at least one inspection portion of the vehicle to inspect the vehicle.
  • the invention further relates to an inspection system which is adapted to inspect the vehicle in the operating state during a relative movement between the vehicle and the sensor arrangement of the inspection system.
  • the inspection system is configured to apply the sensor assembly to at least the inspection portion of the vehicle to inspect the vehicle.
  • the aforementioned method and the aforementioned inspection system are known, for example, toll bridges or video-based traffic monitoring.
  • the vehicle approaches the toll bridge and the
  • Sensor assembly comprising, for example, cameras, inspects the vehicle by reading a license plate or a toll badge. This happens while that
  • Vehicle is in operating condition, so on the toll bridge or drives under this.
  • the described methods and systems are currently very limited in their versatility, although vehicles often pass such known systems several times a day and at frequent intervals.
  • the object of the invention is therefore to provide an inspection system and an inspection method, which is improved over the prior art.
  • an improved versatility of inspection system and inspection method should be achievable.
  • the object of the present invention provides an inspection method for inspecting a vehicle in the operating state which accomplishes this object according to the invention
  • the inventors have realized that the versatility of an inspection system and
  • Inspection procedure can be drastically increased if it is used to inspect a technical functional condition of the vehicle.
  • Inspection method according to the invention and the inspection system according to the invention it is now possible to inspect the vehicle during operation in terms of technical functional states and without human intervention, so automatically, without the vehicle would have to be temporarily removed from the operating condition.
  • This has the effect of increasing the useful life of the vehicle, reducing its service life and reducing personnel, with the advantage that inspection costs can be reduced.
  • subsystem is understood to mean that the subsystem forms part of the inspection system.
  • the vehicle is a
  • An achievable advantage of the invention is the provision of time-efficient and cost-effective organizational structures for inspection and maintenance of vehicles, such as e.g. Trains, and railway networks. Particularly preferred is a
  • High voltage power line is supplied, such as a passenger train, a freight train, a tram, a subway or a rapid-transit railway.
  • High voltage power supply is often very personal and time consuming. If it is necessary to inspect elements associated with the high voltage, it has hitherto often been necessary to use people who may be exposed to a health hazard as a result of the high voltage. In addition, for the examination of high-voltage associated components, such vehicles often need to be removed for extended periods of inspection
  • An alternative vehicle is a watercraft, such as a ship or a submarine, or an aircraft, such as a helicopter or an airplane.
  • the vehicle is a passage passing vehicle.
  • the vehicle is additionally or alternatively inspected before or after passing through the inspection system in the operating state.
  • an inspection section has an inspection object, also called an inspection element or inspection object.
  • the inspection object is a specific component to be inspected in the inspection section.
  • Inspection section may also have several individual inspection objects to be inspected together.
  • the inspection section may thus be the entire vehicle or may include only a portion of the vehicle or an item of the vehicle.
  • An inspection section is preferably an element selected from the group consisting of so-called roof garden of the vehicle, underbody of the vehicle, air conditioning of the vehicle, individual car of the vehicle, a plurality
  • Wagons of the vehicle pantographs of the vehicle, sliding strip of the Current collector, wheel of the vehicle, tires of the vehicle, axle of the vehicle, air deflector of the vehicle or a combination of these objects with each other and also other objects.
  • Such items must often be inspected for their technical condition and an inspection in the operating condition of the vehicle can be more efficient than at a standstill, if they by an inventive
  • the sensor arrangement has one or more sensors.
  • the sensors can be combined in one or more sensor modules.
  • two sensor modules may be provided which preferably each have two or more sensors.
  • the sensors can be exchanged in modules or module-wise perform a data analysis.
  • one or more sensor modules are provided, each comprising only one sensor.
  • the method comprises the step of
  • At least one of the sensors is an optical sensor.
  • several sensors can perform the inspection, for example parallel or serially to each other. It is particularly preferred that at least two sensors perform a synchronized measurement.
  • optical sensors can be particularly suitable because they can be used for example for several types of inspection or because they are available at low cost. Synchronized measurements are preferred because so to a same
  • Cover can be recorded on the vehicle and at the same time, synchronously, to one
  • Camera sensor make an image of the inspection section. If, for example, the sonagram can then be closed by means of predetermined noise characteristics on a missing screw, this inspection result can be validated with the recording of the camera sensor.
  • multiple sensors eg, optical sensors such as cameras, are synchronously applied to the inspection section, for example by triggering.
  • the method comprises the step of providing at least one continuously measuring sensor and / or one discretely measuring sensor in the sensor arrangement, the sensor being selected from the group consisting of optical sensor, olfactory sensor, chemical sensor, vibration sensor,
  • a preferred sensor is an optical sensor. Particularly preferred is a camera as an optical sensor.
  • a preferred camera is a line camera or an area camera. In front of the camera, a prism for spectral separation may be upstream.
  • the spectral range of the camera is preferably the range of visible light and the IR range.
  • the camera has a preferred operating temperature range of -20 ° C to 60 ° C for outdoor use.
  • a preferred stand-by temperature is set at about 50-60 ° C, while a preferred detection temperature is between 20-30 ° C.
  • a focal length range may be determined based on field of view, inspection object size, distance, and sensor size.
  • a camera heater can be provided for improved operational readiness and against image noise. Against Störlichtánn can in embodiments
  • the camera is provided with active camera cooling or passive camera cooling on the inspection system.
  • the passive camera cooling is preferably a solar shield, a tunnel, a bridge, an arrangement of the camera in a draft or a heat sink for heat dissipation.
  • the active camera cooling preferably comprises a Peltier element, a camera control or a solar cell.
  • An active camera cooling can also be a fan or a fan
  • a preferred minimum resolution of the camera is at least 4 mm.
  • the camera is adapted to detect damage to the vehicle, in particular to detect fluids and liquids,
  • a sensor is a continuously measuring sensor.
  • the continuously measuring sensor can continuously collect raw data, for example, by continuously recording an inspection section.
  • the discretely measuring sensor can detect raw data discreetly.
  • the discrete-measuring sensor may collect raw data about the inspection section at one or more predetermined times, such as taking individual images.
  • Alternative sensors which are preferably provided in addition to the at least one optical sensor in the sensor arrangement, are acoustic / vibratory sensors, such as a microphone or a vibration sensor. With these, a sonogram for inspection of the inspection section can be recorded.
  • the sonogram can preferably be recorded frequency-specifically and evaluated. This allows, for example,
  • Vibration sensors may be in the driving distance, e.g. in the course of a
  • Rails for trains are usually well coupled to the train and mechanically strong. If the acoustic or vibratory sensors are arranged on the rail, an exact inspection is possible. Preferably, groups of such acoustic or vibratory sensors are arranged along the rails. Each group is preferably grouped in an integrated sensor module. It is known to record wheel bearing sonagrams.
  • the moving vehicle such as one or more selected from the group consisting of doors, footboard (esp., Pollution by grit in winter), flaps, valves, drive motor bearings, air conditioning and traction motor fan, and create a sonagram for each of these components.
  • Directional microphones can be provided as acoustic sensors. From a sonagram, in embodiments of the inspection method using an algorithm, known noise profiles can be subtracted.
  • sensors in the sensor arrangement are in embodiments one or more olfactory sensors or chemical detectors. They may preferably be used to inspect air conditioning systems of the vehicle that contain refrigerants to inspect the tightness of the vehicle's air conditioning system. Also preferred as olfactory or chemical sensors in the sensor array are smoke sensors and sensors for determining oil leakage.
  • sensors in the sensor arrangement are in embodiments one or more electromagnetic sensors. This is beneficial because people enter
  • the electromagnetic sensor may preferably generate an ACTUAL image, and the inspection method provides for comparing the ACTUAL image with a target image or comparing for abnormalities.
  • the electromagnetic sensor may preferably inspect and detect a short circuit on the vehicle or an electrostatic charge, eg on an air conditioning door become.
  • an electrostatic charge eg on an air conditioning door become.
  • automatic maintenance by a present inspection system according to the invention is particularly advantageous for electrical related technical conditions.
  • a robotic arm can be provided in the inspection system, in particular in order to position the electromagnetic sensor for a near-field measurement on the vehicle.
  • Embodiments Location and / or timer preferably set up for GPS, RFID or WLAN Bearing.
  • timestamps or local punches may preferably be generated for raw data collected by the sensor arrangement during the inspection.
  • the method includes the step of synchronously picking up various raw data from two or more sensors in the
  • Sensor assembly of the inspection portion of the vehicle preferably to determine two or more different measures that allow to diagnose the vehicle.
  • raw data can be collected through the inspection section, such as topographic / 3D information,
  • Preferred inspection sections for inspection with the camera as a sensor are a slip strip of a pantograph, a rocker of a pantograph and more generally an inspection object, the one
  • Laser metrology and camera may begin by projecting a laser line or laser grating onto an inspection object.
  • a wavelength of the laser light is preferably 660 nm.
  • a laser source having such a wavelength is preferably provided by the inspection system.
  • the laser source corresponds to
  • a preferred distance between the laser source and the inspection object is between 280 mm and 1280 mm.
  • the measurement is triggered when a train is announced, for example via the railway system SOFIS, and actually comes, ie a trigger hardware triggers.
  • the triggering is described in detail below.
  • human personnel can be protected from the laser beam, more preferably by triggering a laser alarm on the inspection system.
  • a line image is extracted from each area image by means of a bandpass filter, in particular with respect to the shape of the laser line image, the intensity of the laser line image.
  • the line images are then preferably assembled.
  • Applying the sensor arrangement for acquiring raw data, in particular synchronous recording with a plurality of sensors comprises triggering at least one sensor and / or storing the raw data sufficiently quickly.
  • Triggers may be particularly suitable for inspection sections or inspection objects that have an optical contour that is recognizable / identifiable.
  • Inspection objects are preferably antennas, isolators, current bands and
  • Inspection objects in the roof garden of a vehicle can have the advantage that the inspection objects can always be present in raw data in a defined and comparable image position.
  • the inspection object can thus be used within the scope of the
  • Inspection can be detected faster, an extraction from the raw data can be performed faster, and an angle or perspective is determined directly in the raw data, which would otherwise be computationally expensive to calculate or may not wegrechbar. Triggers also reduce the number of raw data needed, e.g. necessary image captures, which reduces the volume of data that needs to be processed and transferred. Thus, the significance per bit can increase and computing power become cheaper.
  • more than one defined angle / image position is triggered.
  • 3D information about the inspection area can be obtained, e.g. a 3D model.
  • An all-round view is also available, a redundancy of raw data, a safety adjustment and a correlation adjustment.
  • Trigging can also be faster than ungetriggered picking because e.g. the amount of data to be processed decreases. This can be important for the inspection of fast moving vehicles.
  • a light barrier is provided as trigger hardware. It is preferably adapted to a size of the inspection object or inspection section, but nevertheless preferably provides a structurally large object distance. A preferred size of the
  • the Inspection object is preferably between 5-10 cm. This order of magnitude can be covered in a simple way, eg with only a few pixels of a camera.
  • the light barrier is a laser light barrier. This can be very accurate, especially by a low optical divergence. This is the most accurate way to trigger. Since a light barrier usually requires a defined reflector, which can be provided on the inspection system, in particular an inspection gate, and not on the vehicle, the light barrier is only for lateral triggering of a
  • a camera trigger is provided in some embodiments, preferably for searching the beginning of the train.
  • the associated camera is with yours
  • Image detection direction preferably directed vertically downwards.
  • the camera is preferably provided in the system for inspection of the vehicle anyway. So she can take on another function.
  • a documentation can be created for the purpose of verification that actually a vehicle has passed the inspection system and preferably also the vehicle is identified.
  • measurement data can be made plausible, for example, erroneous, ambiguous or incorrectly assigned.
  • train type or train component type detection or at least categorization may be performed.
  • a type recognition may possibly be carried out from correlation with other data.
  • using the trigger camera preferably a
  • the measurement program may preferably be selected for an ICE2, an ICE3, an ICE4, a train of a particular class, a truck, a cargo ship, an air conditioning type, a pantograph or other component or component of the vehicle.
  • the trigger camera is adapted to a surface image of the
  • color detection takes place on the captured image capture.
  • an already existing color feature such as web red with bleaching stages, or an attached optical marker can be detected.
  • Optical markers on the vehicle may preferably be ICE2 stickers in green, ICE3 stickers in red, a barcode, a QR code, a molecular reflector, which preferably also works when it is partially soiled, or a train number.
  • wavelength-selective illumination and detection can be used in preferred methods.
  • a green light and a green band filter are provided in hardware. This can have the advantage that a sensor with black-and-white capability is sufficient for triggering and a possibly more expensive color camera can be dispensed with.
  • the trigger camera starts by a trigger command Measuring cycle on the moving vehicle, so an inspection process with the sensor array.
  • an RFID sensor is provided in some embodiments.
  • this can identify a VHF RFID signal, in alternatives a UHF signal.
  • RFID chips are often already on vehicles, e.g. Trains, so that they have a new, additional function in the implementation of the proposed
  • the RFID chip can
  • the inspection system can preferably store an inspection protocol based on the measured data on the chip.
  • a car sort order can be stored in a passenger car.
  • a load control can take place,
  • a light scanner advantageously requires no defined reflector.
  • the vehicle to be inspected serves as a reflector. Since the light scanner can detect changes in the light incidence, it can be particularly suitable for the detection of unknown objects.
  • a light scanner can fulfill the measuring purpose of locating certain inspection objects, e.g. in place and time or place and speed. Advantage may be that of
  • the light scanner is adapted to trigger only selectively in a certain distance range to the inspection object.
  • the distance range can be adjustable, parameterizable or dynamically parameterizable in real time.
  • a dynamically parameterizable light sensor can first detect a current collector, eg at a distance of between 1 m and 1.5 m and then reparameterize it to detect an air conditioner at a distance of between 1.25 m and 2 m. The measuring accuracy of the light sensor may depend on the vehicle speed.
  • the light sensor can preferably point with its optical effective direction from top to bottom, so that contamination can be prevented. It may also have active or passive pollution protection in embodiments, as well as other optical sensors.
  • a non-visible, preferably optical trigger detector is provided in some embodiments. This is preferably used in the passenger area and the inspection is not visible to the passenger.
  • the invisible Detector can be an ultrasonic sensor or record an optical wavelength not visible to humans, such as infrared.
  • a wavelength-selective filter can be arranged in front of an objective of the invisible trigger detector.
  • the inspection system preferably has a laser source with a first camera at an acute angle to the left and right of the moving vehicle and an obtuse angle to a second camera.
  • the cameras are preferably arranged sequentially in the direction of travel with the smallest possible distance, that is to say with a narrow distance from one another, in order to improve image correlation.
  • the left and right subsystems are triggered simultaneously by the trigger hardware.
  • a preferred frame rate of a camera in the inspection system suitable for use with laser metrology has a frame rate of a maximum of 35,000 frames per second.
  • a frame rate of about 5000 fps is used.
  • the cameras are preferably arranged at a distance of 50 cm - 100 cm and the inspection is performed by the cameras at a relative speed of the vehicle and inspection system of about 5 km / h. Such a speed is advantageously available on all ICE series over the function "AFB", automatic driving brakes, preset.
  • components are inspected in the roof garden of the train using a camera and laser measuring technology, particularly preferably wind deflectors and / or the condition of the sanding strips on the current collector of the train.
  • the inspection process should preferably be set up continuously.
  • continuously measuring sensors or continuously measuring discrete sensors are usually advantageous for air conditioning systems, roof surfaces and the detection of burn-in holes.
  • a frame rate and / or exposure time and / or exposure of the continuously measuring discrete sensor is preferably adaptable, preferably to the vehicle speed.
  • a preferred method comprises a step of providing two or more sensors of the sensor array along and / or orthogonal to a direction of movement of the vehicle, wherein at least one of the sensors is an optical sensor and preferably two or more sensors of the sensor array along and / or orthogonal to the sensor array
  • Movement direction of the vehicle are spaced apart.
  • a first sensor which is upstream of a second sensor in the direction of movement of the vehicle trigger the second sensor, as described above.
  • the first sensor may alternatively or additionally be spaced orthogonal to the second sensor, that is to say mounted higher or lower than the second sensor. But is preferred in
  • Embodiments that two or more sensors of the sensor array are arranged at the same height.
  • a particularly preferred embodiment of the method includes the steps of providing in the sensor array a master inspection unit and a slave inspection unit downstream of the master inspection unit in the direction of travel of the vehicle, applying the master inspection unit for rough inspection of the inspection portion of the vehicle, whether raw data exceeds a threshold, triggering the slave inspection unit if the raw data exceeds the threshold, and applying the slave inspection unit for fine inspection of the inspection portion of the vehicle in response to the triggering.
  • a master inspection system for coarse inspection of a moving vehicle is provided, which is connected to a subsequent in the direction of movement of the vehicle slave inspection system for fine inspection in regular connection.
  • the master inspection system may trigger the subsequent fine inspection slave inspection system to provide one
  • Inspection section of the moving vehicle which has been recognized by the master inspection system with a probability lying above a threshold as inspection worthy to undergo a fine inspection. Due to the pre-storage of the coarse inspection, the fine inspection is only required. Thus, the total amount of data, and especially the amount of data to be transmitted and stored, of the inspection process can be reduced and, at the same time, the data rate can be increased via inspection-worthy inspection sections of the moving vehicle in order to increase the inspection accuracy where necessary.
  • a preferred inspection method comprises the step of illuminating the inspection portion of the vehicle by a lighting assembly as a subsystem of the inspection system. Illumination arrangements can thus also be referred to as the illumination system of the inspection system.
  • Precipitation such as in rain, may preferably dim a lighting profile over the inspection object to avoid reflections.
  • a real-time control of the lighting is provided.
  • the inspection system preferably comprises a rain sensor, preferably at a driving distance of the vehicle.
  • the inspection system receives a weather report and activates a corresponding lighting profile. In outdoor light, especially in dynamic light sources such as the sun, illuminates the lighting system more than in the dark to avoid shadows effects, especially dynamic shadow effects.
  • the inspection system provides optimal measurement conditions, preferably camera acquisition conditions, to the sensor array.
  • an inspection with the inspection method by the inspection system is preferably carried out at night and / or on a cleaned train and / or on a dry train.
  • the inspection process is performed on a train leaving a car wash.
  • the inspection section is continuously illuminated by the illumination system, because the continuous sensors, eg continuously measuring cameras, which are always running need it.
  • exactly one illumination is provided for all optical sensors, preferably all cameras.
  • the illumination system provides illumination with an emitted wavelength in the infrared range. For a material inspection under a surface of the inspection section is possible.
  • the illumination system provides illumination with an emitted wavelength in the x-ray region.
  • the inspection method may provide, in embodiments, a hyperspectral analysis of the color inspection inspection section with black-and-white and black and white cameras, respectively.
  • the illumination system may comprise one or more illumination elements, preferably LEDs.
  • the lighting elements are arranged in embodiments controllable or dimmable.
  • the inspection system can provide dark field illumination and allow dark field analysis, such as darkfield microscopy.
  • the same, ie sensors with the same measurement technology, sensors, eg cameras can be supplied by different illuminations. In particular, a respectively provided illumination position may differ depending on the sensor.
  • illumination by a UV light source is preferably provided. It can be provided for the illumination system screens.
  • the irises can be active or static.
  • the inspection system can be adapted to a source of interference, such as a traffic light, wind or solar radiation, for example by screens or wind deflectors.
  • the panels can be provided with a polarizing filter.
  • the diaphragms are controllable in embodiments with a motor or an actuator.
  • the inspection system may provide covers, such as fins, to prevent light leakage at the inspection section.
  • the illumination may preferably allow the inspection system to deflect the technical functional state in the inspection section.
  • the lighting system may in preferred embodiments project patterns (e.g., grid, triangular pattern, line pattern, and the like) onto the inspection area, such as an inspection area (such as a soiled roof garden of a train).
  • the inspection method envisages counting boxes of the pattern, as this can be achieved inexpensively, in particular for deflectometry.
  • the illumination system may be provided to allow the creation of 3D models by the use of deflectometry through the inspection process.
  • Deflectometry is particularly suitable for use with reflective inspection areas, e.g. Inspection surfaces, provided. Such inspection areas are generally difficult to measure.
  • Particularly suitable deflectometry may be suitable for the sides of a train in passing. For example, it may be determined by means of deflectometry, preferably as a technical functional state, whether a window seal is attached to a shiny window frame, e.g. a train is sitting correctly. It may be advantageous that for measurements by means of deflectometry on the moving vehicle, no more patterns need to be projected than during inspection when the vehicle is stationary.
  • lighting systems according to the invention may be, for example, lamps or flashlights, as well as arrangements thereof.
  • lighting systems consist of inexpensive, energy-efficient, with respect to the spectrum of emitted light well-defined and / or quickly connectable and controllable
  • Light sources such as LED lamps, as mentioned above, or OLED lamps.
  • the spectrum of emittable light which can be generated by the illumination system is made adaptable as already mentioned.
  • a particular inspection process can be optimized, in which an inspection element, such as a component of a Device on the roof garden of a train or typical wear artifacts on it, is particularly well detectable in a light of certain wavelengths.
  • the illumination spectrum and possibly also the detection spectrum of a camera system can be limited to specific spectral ranges in order to exclude or reduce artefacts by variable measurement-influencing environmental influences such as ambient light, temperature, atmospheric humidity.
  • the illumination system can only generate the artificial light in terms of optical spectrum and intensity, which is missing the ambient light with respect to standard conditions.
  • a sensor system may be provided from sensors for preferably time-resolved detection of environmental influences influencing the measurement, such as ambient light, temperature, atmospheric humidity, which is in communicative communication with an image evaluation system.
  • environmental influences influencing the measurement such as ambient light, temperature, atmospheric humidity, which is in communicative communication with an image evaluation system.
  • the logging of measured data and environmental influences in a particular time-correlated data record increases the comparability of data records at different times and in different environmental conditions.
  • this allows the derivation of meaningful metadata, which optimize an inspection step with higher precision and / or less computational effort or data volume.
  • How the metadata is obtained from the phase space of measurement data and environmental influence data can be preset by a parameter set of heuristic empirical values and / or optimized by a particularly adaptive algorithm such as a Monte Carlo algorithm, a neural network or the like.
  • the illumination is in particular of inspection objects with three-dimensional topography, such as antennas or pantographs on trains, from several sides, for example, two, three or four sides.
  • the goal in particular is to clear out a shadow already in the optical raw image, which could lead to artifacts, partial underexposure or misinterpretations in the image analysis.
  • the illumination system preferably emits or comprises diffuse light a diffuser, such as an at least partially transparent cloth, that will shine through the light of a light source of the lighting system.
  • the light sources of a lighting system are crosslinkable and adjustable configured.
  • the light sources of a lighting system are preferably pulsable light sources.
  • Light pulses can be synchronized, for example, with cameras of a sensor system with or without a time offset.
  • For optimal illumination it is possible, for example, to combine diffuse light sources and pulsed light sources.
  • Synchronized pulsed and adjustable at least the light spectrum and / or intensity lighting systems and camera systems allow
  • a vehicle could be from one of the optical ones
  • Detection beam path of a camera opposite direction are strongly exposed, so that the outline of the vehicle with high contrast is visible and evaluated.
  • the vehicle could be imaged onto diffused light of different wavelengths or intensities, or different optical settings such as aperture, focus, and exposure times
  • One or more third images of the sequence could be taken under dark field conditions known to a person skilled in the art of microscopy, so that residual light scattering occurs
  • the lighting means can be dimmable and / or equipped with an optical diffuser.
  • Several preferably modularly designed lighting means can be mechanically, electrically and / or communicatively coupled to one another in an array.
  • An advantage of such an array is that it can be designed on the number of its bulbs to a maximum required illumination. With a lower required illumination, for example, only selected bulbs of the array can be controlled. Also, bulbs of a stationary array may be aligned at different positions and angles on a moving moving vehicle. So can the lighting with a suitable
  • Intensity distribution can be generated over the moving vehicle, without a costly and prone to failure movement device for and / or the
  • an optical element such as a camera lens
  • light sources such as LED lamps.
  • a step of providing by the inspection system of a defined background which is preferably homogeneous or patterned, particularly preferably provided with a grid, and applying the sensor arrangement on the inspection portion of the vehicle, while the inspection portion of the vehicle between the sensor assembly and the defined background.
  • the background has a high contrast, eg higher than 10: 1, higher than 100: 1, higher than 1000: 1 or higher than 10000: 1.
  • a preferred background is adapted to allow the greatest possible contrast in a black-and-white inspection, for example by a black-and-white camera. Since most inspection objects are black, particularly preferred backgrounds are white.
  • a preferred pattern is a grid. A grid can be evaluated simply and inexpensively by an algorithm, as mentioned, in particular, counted.
  • the pattern is projected onto the background, for example by the illumination system.
  • a preferred direction of projection is directed obliquely from above onto the inspection section.
  • the projection is triggered when a Measurement is to be performed, which requires the projection on the background. There may be a small skew between patterned and non-patterned measurements.
  • a coarse texture of the background is preferably substantially flat so that the background does not form a shadow.
  • the background may be provided on a tunnel wall.
  • the tunnel wall can preferably be painted white and possibly plastered.
  • the surface of the background is rough to cause diffuse radiation.
  • the inspection object or the inspection section can be better illuminated. Preferably, fewer artifacts are produced with diffuse radiation.
  • the background absorbs a predetermined spectral range so that less stray light falls into an optical sensor, such as a camera.
  • a background that is particularly preferred is fixed by means of a stabilizer device to withstand mechanical stresses and / or wind.
  • the background in particular for outdoor use of the background, may be provided with a lotus flower coating.
  • recesses for sensors are provided in the background, in particular for optical sensors such as cameras. This allows the sensors to be particularly close to the vehicle.
  • the recesses are minimized in size so that they are flush with the sensor. Thus, the interference of the recesses can be reduced.
  • the background is at a distance of less than 150 cm to the clearance gauge of the inspection section or inspection object when collecting the raw data.
  • the distance is less than 100 cm, particularly preferably less than 50 cm, particularly preferably less than 20 cm.
  • a most preferred distance between background and clearance gauge is about 15 cm., Especially if the distance is between the background and a high voltage line, which is preferably a catenary for a train.
  • the sensors are preferably arranged at the same height to the left and to the right of the vehicle, for example a train to be inspected. Then, the inspection method preferably provides for the simultaneous application of the sensors. In addition, through
  • the required space e.g. a required rail length
  • a preferred background is acoustically insulated. This may have the advantage that an acoustic and an optical measurement at the same location and at the same time on the vehicle in motion, e.g. a train, can be made so that acoustic and optical raw data are already better correlated. There is thus a synergy effect between different measurements.
  • the background is made of rubber and is preferably white and smooth. For acoustic reasons, it may be advantageous if the background is sound-absorbing. This can be provided in the background small holes or other structures for sound insulation. If the background is not in the optical path of an optical sensor, it may also have, at least partially, another efficient sound absorber, such as e.g. Eggshell foam.
  • directional microphones can be provided as sensors in addition to or instead of optical sensors.
  • a preferred passive protective device is element from the group consisting of wind deflector, animal deflector, dirt deflector, a high voltage protection, a mechanical diaphragm for a sensor.
  • a preferred active protection device is a defrosting device or a cleaning device.
  • the spatial resolution and optical quality of the captured images increases with proximity of the optical sensor and / or its lens to the proximity of the moving vehicle being inspected.
  • the moving vehicle fed from a high-voltage electric train train so there is the Risk of high-voltage flashover from a high-voltage-carrying component, such as a high-voltage line or a pantograph of the train.
  • a sensor can therefore at least partially with a
  • a drain that can carry a high electrical current (such as 0.5 cm to 5 cm thick copper wire) is electrically connected to a high-mass mass, with the preferably also the
  • High voltage network is electrically connected.
  • a housing can be provided on the optical path from the sensor to a vehicle to be inspected a recess in the grounding housing.
  • This recess can be free or covered with an at least partially transparent optical element, such as a glass pane.
  • the grounding case is made of a material of high conductivity, such as copper or a suitable steel, and has a thickness designed to support a maximum expected current that can result from a high voltage carrying component rollover. The maximum expected current depends, among other things, on the level of high voltage.
  • the grounding housing may be designed as a Faraday cage around the sensor or its housing.
  • the inner surface of the housing may be lined with sound insulation.
  • animals such as pigeons may settle and damage or pollute the inspection systems.
  • Embodiments therefore provide a repellent against animals.
  • Repellent can be arranged for example on a frame, a grounding housing or a housing of a sensor.
  • Possible repellents preferably against birds, such as pigeons, are inventively serrated or thorn-studded essays, an acoustic signal generator for issuing a for Animals unpleasant acoustic signal, which is preferably outside of the sound spectrum audible to humans, an unpleasant for animals but not harmful to animals and human fragrance or such a pheromone, or an animal screaming, such as an eagle's scream.
  • an aforementioned fog protection for optical elements for example, as a spray nozzle or windscreen wiper
  • Cables of the inspection system may be fitted with a Marders security.
  • a cleaning device can be integrated as active protection device in the inspection system for moving vehicles.
  • a coarse inspection subsystem may determine whether or, if so, what cleanup is required; then the cleaning device a
  • a sub-system for fine inspection can perform defined inspection steps.
  • a purge for example, a
  • a cleaning can also be a cleaning of dust or
  • Be deposits on the moving vehicle This can for example by a car wash with directed to the moving vehicle spray nozzles for a
  • the cleaning comprises a drying step in order to
  • the cleaning device according to the invention can in particular be designed so that a moving vehicle can be cleaned by it, as long as it is in electrical contact with a high voltage line.
  • a moving vehicle can be cleaned by it, as long as it is in electrical contact with a high voltage line.
  • Cleaning liquid are spared so that a defined minimum distance is maintained by high voltage-carrying elements of the moving vehicle.
  • the cleaning liquid has a low electrical conductivity.
  • the cleaning fluid from water with low electrical conductivity
  • Electrolyte content or even distilled water To increase the
  • the cleaning water can be heated to 50-60 ° C.
  • spray nozzles of the cleaning device can be aligned and controllable, so that to be cleaned sections of the moving vehicle can be cleaned more targeted and efficient.
  • a gas stream is also used instead of a cleaning liquid. This is preferably provided by the inspection system.
  • transparent optical elements can be provided with active cleaning means.
  • An active cleaning device is, for example, a number of windshield wipers, blowers, nozzles for spraying cleaning liquid acting on a surface of the optical element, or combinations thereof. These active cleaning devices can be designed in particular controllable and controllable. It is conceivable that an optical sensor of an inspection system itself is used to determine a degree of contamination with a test image. If a contamination level that is too large for the purpose of the inspection is determined, the active cleaning device is automatically activated.
  • active cleaning devices that require a consumable material such as a cleaning fluid such as water or hot water in particular, be permanently connected to a supply system for cleaning fluid to keep the maintenance as low as possible.
  • an active cleaning device can also be a device for electrical charge compensation, which prevents electrostatic charging of a surface of optical elements.
  • this can be realized by a thin, optically substantially transparent, but electrically conductive coating of a dirt-prone surface of an optical element.
  • This conductive coating may, for example, be in electrical contact with an electrical ground.
  • a thin, substantially transparent and yet conductive coating can be, for example, a transparent medium in which a current-conducting network of
  • Carbon nanotube or a conductive polymer forms. Also conceivable is an antistatic coating known to the person skilled in the art.
  • the conductive layer may be a metal layer, in particular the metal layer, which also produces the playing effect. According to the invention, such purification devices or active
  • Cleaning devices for each mentioned here dirt-prone element may be used, in particular for selected sections or devices on the moving vehicle itself.
  • identification and localization of such devices on a moving vehicle can be carried out by an inventive inspection system. It is advantageous that artefacts caused by contamination in the raw inspection data are avoided, which would make image recognition more complex and error-prone.
  • reflective or transparent surfaces of optical elements can be heated in order to prevent their fogging or icing.
  • Cleaning devices fulfill this function, such as a blower or a conductive coating with a suitably high electrical resistance through which an electric heating current is passed. Without such a measure would be the whole
  • the underlying core idea according to the invention states that the susceptibility to errors and the maintenance of an automated inspection system with such
  • an inspection system may be at least partially surrounded by an enclosure such as a tent.
  • the tent may have several openings so that a vehicle to be inspected can pass through the openings of the tent.
  • the tent may consist of a scaffold and a tent surface.
  • the tent surface may be dust-resistant or dust-repellent, fire-resistant, conductive designed to dissipate electrical charge or flashovers and / or translucent.
  • a translucent tent surface which is illuminated from the outside by a light source, acts as a means for the diffuse and homogeneous illumination of an inner region of the tent.
  • a tent can at least partially shade away direct light sources that are disturbing during the inspection.
  • Disturbing light sources may be, for example, bulbs that do not belong to the inspection system or through the day cycle or clouds of variable sunlight, which is not the optimal resolution of the inspection purpose is designed to limit the comparability of measurements at different times.
  • Another advantageous effect of a tent according to the invention is that it serves as a privacy screen for persons working on the inspection system. For example, for reasons of labor law and personal rights, such persons may be required to remain outside a reception area of room cameras of the development system.
  • Active or passive vandalism protection may be used in embodiments of the inspection process and inspection system.
  • the inspection system via optical sensors for inspection of the vehicle also provides a video surveillance or a camera surveillance and thus vandalism protection. Inspection systems with sensors for inspecting a subfloor of a moving vehicle, such as a train, are due to an orientation of the inspection process and inspection system.
  • a device can therefore be provided on components of inspection systems for underbody inspection of a moving vehicle, which
  • This may in particular be a diaphragm, such as a mechanical iris, which is opened only during image acquisition and inspection operation. If the panel is closed, dirt deposits on it not on an optical element. Also conceivable is a stationary and at least partially transparent panel, which is simply exchangeable in front of or mounted on an optical element. It is also conceivable to design the device as a coating on optical elements, wherein the
  • Coating is dirt repellent. This can be effected for example by a corresponding nanostructuring of the surface of the coating, in particular by a lotus leaf-like coating.
  • 3.12 Inspection systems that can be integrated in railway sleepers
  • the inspection method preferably comprises a step of providing the sensor arrangement with a preferably optical underbody sensor for determining raw data of a subfloor of the vehicle as an inspection section.
  • a step of providing one or more optical baffles preferably transitionable between a rest state and a baffle state to provide an optical path for the underbody inspection.
  • the one or more deflection elements are provided at least on an underbody of the vehicle and / or on a route floor on which the vehicle moves. This aspect particularly concerns the question of how
  • Inspection systems for inspection of a sub-range of a moving vehicle in the simplest possible, safe, inexpensive and protected against vandalism in an existing route, such as a roadway or a track bed, can be integrated.
  • its roadway typically consists of a track bed in which standardized sleepers are recessed at regular intervals, on which transversely typically two rails are mounted.
  • the arrangement of inspection systems in the track bed requires a lot of effort, because the track bed often has to be partially excavated and secured with a foundation.
  • the installation is often error-prone and trained personnel is required to arrange the inspection system in the track bed so that it is optimally aligned for his inspection tasks on the train passing over him.
  • optical underbody sensors in particular optical underbody sensors in
  • railway sleepers with standard dimensions are arranged around cavities for receiving a preferably modular or multi-part inspection system.
  • the integration in the railway sleeper ensures that the installation and actual adjustment of the sensor system in the track bed is simple and error-prone and, moreover, the position of the inspection system in the track bed is clearly defined.
  • Another advantage is that such a railway sleeper with Cavity for receiving inspection systems can already be fitted at the factory with inspection modules, so that the fully populated module on the track bed only installed and at interfaces of the railway sleeper for energy supply and / or
  • the problem is that the moving train transmits vibrations via the rail to the railway sleeper and thus the inspection system. These vibrations can be the
  • one or more cameras of an inspection system may be used for underbody inspection of a vehicle passing over it
  • optical deflection elements for deflecting the optical path upwards provided on the underbody of the moving object.
  • an optical deflection element is a mirror.
  • the optical deflection element can be provided with a movement device.
  • the optical field of view of the system of camera and optical deflection element can be extended and on the other hand, the optical deflection element can be placed in a dirt-susceptible position, if no inspections take place.
  • Be deflecting element with moving means be designed as a horizontally tiltable mirror, outside the inspection operation, a reflective surface of the Mirror is tilted down and is pushed only within the inspection mode so that an optical path between the camera and an inspected portion of the moving object arises.
  • the inspection method comprises a step of repeatedly applying one or more sensors of the sensor assembly to the
  • a three-dimensional model of at least one inspection section of the vehicle to be inspected can be generated with only one imaging sensor, such as a camera.
  • the approach according to the invention is to utilize the relative movement of the vehicle to be inspected against the imaging sensor.
  • the imaging sensor is translationally and / or rotationally stationary, which facilitates its location, actuation, adjustment and calibration, and the vehicle to be inspected is moved.
  • One or two-dimensional measurement data of the imaging sensor recorded at different times are thus recorded from different angles with respect to the optical axis of the imaging sensor. From this, a three-dimensional image of at least one inspection section of the vehicle to be inspected can be created by an image-evaluating algorithm.
  • a three-dimensional plan view of a pantograph on the roof of a moving train can be created, from which it is possible to check with higher interpretation reliability and also by an algorithm whether the pantograph is damaged in its structure, for example broken.
  • the sensors of the inspection system can be designed to be adjustable.
  • the adjustability may include translational and / or rotational movements.
  • a distance between a sensor and the moving vehicle may be adjustable.
  • a sensor with respect to the Direction of travel be designed to be pivotable. This makes it possible, for example, to take a first image with the sensor when the sensor is oriented counter to the direction of travel of the moving vehicle, another image when the sensor is directed perpendicular to the moving vehicle and / or another image when the sensor in
  • Image evaluation algorithm are generated.
  • Movement device provided for the one or more sensors,
  • a distance between sensor and vehicle or between sensors with regard to a type of vehicle to be inspected or to be inspected
  • this movement device may, for example, be a telescoping device or preferably a robotic arm.
  • Lighting systems and / or cleaning devices can with a
  • Movement system be provided.
  • a movement system can be designed for
  • a moving means may be driven by an electric motor or a piezoelectric element.
  • an inventive inspection method applying the sensor arrangement with non-invasive measurement technology from the outside, based on the vehicle, preferably a distance between sensor and vehicle, preferably during the acquisition of raw data, at least temporarily between 0 cm and 250 cm, preferably between 10 cm and 100 cm.
  • the distance to the object to be inspected is, in particular in the case of optical sensors, after a weighing optimization of the number of pixels to be at least resolved and of the image section to which the
  • Inspection object should fit as completely as possible, preferably during a
  • Data sequence within an inspection interval At a smallest possible Inspection object of eg 1 mm to 1 cm are at least 3 pixels (or pixels) to resolve.
  • the inspection method comprises applying the sensor arrangement with invasive measurement technology from outside with respect to the vehicle and / or applying the sensor arrangement, wherein at least one sensor of the sensor arrangement is attached to the vehicle, for measurements in or on the vehicle whose raw data and / or or metadata generated therefrom is transmitted away from the vehicle.
  • Preference is given to recording and reading active and / or passive markers on the vehicle. In embodiments, these are one or more markers from the group consisting of barcode, strip, train number, beacon, RFID chip and WLAN bearing.
  • high-voltage-carrying components such as, for example, the current collectors of a train electrically connected to high-voltage lines, are to be inspected in an efficient, simple and precise manner.
  • a minimum safety distance from an object such as a sensor to a high voltage carrying component is prescribed. This is in particular laid down in the standard DIN EN 1501 19 (VDE 01 15601). The minimum safety distance depends on individual parameters and is for example
  • a safety distance of 10 cm times the value of the high voltage in kilovolts must not be fallen below.
  • electrical sensors below the typical safety distance are also used.
  • the sensor is protected with a device for rollover protection.
  • a device for rollover protection may for example be a Faraday cage around the sensor.
  • a Faraday cage dissipates electrical current across its outer surface, so that an object inside it is not current-carrying and thus protected.
  • Faraday cage configured device may in particular have openings through which a free optical path from an optical sensor to the
  • high-voltage-carrying component can be directed.
  • High-voltage cables and high-voltage-carrying components is the signal disturbance of an electrified sensor due to electromagnetic radiation. This problem is also solved by a housing equipped as a Faraday cage for the identified sensor.
  • Unevenness on a section of a moving vehicle can be detected non-invasively by dark field microscopy.
  • the dark field microscopy leads to a dark
  • the principle of dark field microscopy is based on the fact that objects not only absorb light, but also always divert part of the light beam. If the
  • Lighting is adjusted so that the direct light rays pass the lens of the microscope, the viewer sees only the deflected light.
  • One of the causes of the distraction is the scattering of light on small particles, known as the Tyndall15 effect, which can also be observed, for example, when light falls into a dark room and the dust within the light beam becomes clearly visible. Even particles that are smaller than the resolution limit of the microscope, deflect light and can therefore be detected with a dark field microscope.
  • the illumination of the section of the moving vehicle takes place according to the invention from the lens side (reflected light) or laterally, as is the case with the slit ultramicroscope. In reflected light microscopy, the light is irradiated from the same side from which it is observed. This procedure is used on opaque materials such as minerals or material testing. In reflected-light brightfield illumination, the illumination can be fed in via the same lens path, with which the illumination is also observed.
  • reflected-dark field illumination for example, lighting and
  • Special lenses have an additional outer area, which is reserved for the illumination beam path.
  • the inner area corresponds to a normal lens, in dark field illumination it is used exclusively for observation.
  • the outer area corresponds to the condenser.
  • the light is passed through an annular concave mirror in the outer region obliquely on the preparation. If the preparation were a flat mirror, the light reflected there would be conducted completely past the inner area of the objective: the image would remain dark. In contrast, light deflected by surface structures such as scratches is picked up by the objective.
  • required light intensity also reach through a laterally mounted external light source, such as fiber optic lights.
  • reflected-light darkfield illumination can also be used with the strongest objectives. In order to avoid unwanted reflections, work is possible without cover glass.
  • reflected-light dark field can be realized by the illumination is rather grazing to the surface and the directionally reflected light does not reach the lens directly. This is possible, for example, by slight tilting of a flat preparation or a clever arrangement of freely positionable light sources.
  • annular, all-round dark field illumination there are special ring lights with a beam angle of, for example, 60 °, which are arranged at a small distance of only 5-15 mm above the sample.
  • the associated dark field adapter allows mounting on the lens and avoids stray light.
  • the smallest possible distance between the objective of the optical sensor and the section of a moving vehicle to be inspected is advantageous.
  • the dark-field image is created according to
  • Incidence angle a more plastic representation than ordinary reflected light microscopy.
  • the section of the moving vehicle to be inspected can be shaded, at least in one wavelength range, in order to improve the resolution of unevenness or hairline cracks.
  • An innovative approach is the dwelling of the camera system for dark field microscopy, for example, with the tent.
  • Another approach is to add the section of illumination light of a particular wavelength to be inspected
  • a preferred step of the inspection process involves applying the
  • German patent DE 10240143 B4 discloses that parts and
  • Conductor cables are tested and detected by means of a film sensor on the basis of stray capacitance measurements.
  • a device for testing a component is provided.
  • the device is provided with a stray field element for generating and / or measuring a stray field at and / or in the device, and means for detecting a fault of the electrical
  • the driving vehicle in embodiments passes before passing underneath and / or a sensor system a dispenser from which at least sections of the moving vehicle are sprayed, wetted or pollinated with one or more fluorophores.
  • Fluorophores are physical systems in which fluorescence occurs and which can be equipped, for example, as microcrystals.
  • the driving vehicle in embodiments passes before passing underneath and / or a sensor system a dispenser from which at least sections of the moving vehicle are sprayed, wetted or pollinated with one or more fluorophores.
  • Fluorophores are physical systems in which fluorescence occurs and which can be equipped, for example, as microcrystals.
  • Fluorophores contained in a liquid for example a suspension.
  • Fluid has a certain amount of time on a section of the moving
  • the residence time is determined by the distance of the dispenser to the sensor system in the direction of travel and the relative speed of the moving vehicle to the Dispensor of
  • Fluorophores ideally at 15-20 minutes. However, shorter residence times are also conceivable if the dispenser and the sensor system are arranged, for example, in a 400 m long workshop, which travels a train at a speed of up to 50 km / h.
  • the dispenser can be designed as a nozzle or as an atomizer.
  • it may include a metering device and a straightening device for selectively communicating a portion of a traveling vehicle with fluorophores
  • Fluorophores and / or the medium in which the fluorophores are suspended or dissolved are selected so that they are electrically non-conductive or at least have only a low conductivity.
  • a non-electrically conductive medium may be an oil, a foam, a lubricant or even a gas.
  • the medium could be water with a low electrolyte concentration.
  • media with a low surface tension and a high wetting tendency so that the
  • Fluorophores can be distributed as quickly and efficiently as possible over the surface of a section of the moving body and be able to penetrate into any hairline cracks. It is conceivable to add a surface tension reducing additive to a medium. For example, a surfactant may be added to the medium water as an additive.
  • a moving vehicle with fluorophores and / or a medium has the advantage that due to the airstream and the inertia of the fluorophores and the medium are better distributed over the section of the moving vehicle.
  • the section of the moving to be inspected can be inspected to detect hairline cracks.
  • Vehicle illuminated by the illumination system with light of a certain wavelength, which brings the fluorophores to fluoresce.
  • a cover such as the tent may be provided to scattered light or
  • a wavelength-dependent sensor for example, a
  • Photochip which is particularly or selectively sensitive to a wavelength range. It is also conceivable to assign an optical filter in front of a camera system, which transmits only light in a frequency range around the fluorescent light. Furthermore, microscopic techniques such as dark field microscopy can be used to better detect topological structures such as hairline cracks.
  • Sensor assembly partially mounted on the vehicle, for measurements in or on the vehicle whose raw data and / or metadata generated therefrom are transmitted away from the vehicle.
  • the efficiency of the inspection process depends on the appropriate choice of parameters and, in particular, input parameters. These parameters must be identified and weighted for each technical and economic system. By suitable preselection of the parameters to be taken into account can not only an automatic
  • Context of railway networks are exemplary parameters or goals:
  • Maintenance tracks o technical equipment and capacity of the respective maintenance tracks o experience of inspection steps or maintenance steps o maintenance intervals
  • An exemplary method according to the invention is implemented between a diagnostic system, a storage system and a repair system. Between the systems flows of goods and information flows are exchanged.
  • the method may include the following steps:
  • the inspection method comprises a step of applying one or more algorithms to the raw data to diagnose the inspection portion of the vehicle.
  • the sections 3.1 .12 (medical file), 3.1.13 (further process steps), 3.1 .14 (big data), 3.1.15 (maintenance plan), 3.2 (inspection system and data processing system) and 3.2.2 (hardware resources) of the mentioned
  • Patent application by reference part of the present disclosure.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of covers on the vehicle.
  • shape matching is performed on a central strip of a roof on which covers may be located of the vehicle.
  • the parameters used are preferably edges of outer edges of the covers and / or a respective outline of screws of the cover. Through appropriate parameter selection in the analysis of many trains edges could be determined, which has every cover and which are distinctive for this type.
  • a variation model is preferably used. It may have taught-in examples of covers.
  • Shape matching is the process of looking for objects in a scene or inspection section using a contour model, for example in a roof garden of a train.
  • This contour model contains edge information and searches for these edges in the scene using a variety of techniques. If the match is sufficiently high, the inspection object or the inspection section is found.
  • the accuracy and consequently the speed of the shape matching process can be regulated by various parameters.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of antennas on the vehicle.
  • shape matching may be performed on a selected area in the center of the roof in which the antennas may be located, e.g. with a camera. It is preferable to select different antenna types from above from this perspective.
  • edges of the outer shape of the various antennas come into question.
  • the parameters used are preferably one or more elements from the group consisting of the width of the antenna, height of the antenna, blob analysis, results of shape matching, main axis transformation and moments of the image (center of gravity, mean, etc.).
  • the model for the matching methods was created on the basis of many test series with a large number of antennas.
  • the troubleshooting on the surface adheres to the values in the specifications.
  • an outline of the antennas is preferably measured.
  • a line method and / or a comparison with good parts can be carried out.
  • a light / dark threshold can be used in the identification of the antenna.
  • the presence of nuts and bolts can be determined by classifiers.
  • the parameters used are preferably a threshold value of the threshold method and / or a number of irregular lines and damages. Mistakes are made by the then measurements clearly by differences in brightness and / or shape differences.
  • the inspection method may preferably be used for inspecting the technical condition of components of the vehicle with regard to cracks.
  • the candidates are classified. Suitable parameters are the size and shape of the extracts and / or brightness differences in the area of the hole candidate. A preferred
  • Parameter selection with regard to the size of the cracks depends on the specifications.
  • Thresholds for cracks are preferably chosen on the basis of typical patterns for cracks that have been identified by analysis of many features. For example, the presence of cracks on a component of the vehicle can be inspected as a technical condition.
  • the inspection method may preferably be used for inspecting the technical condition of components of the vehicle with regard to penetration holes.
  • a blob analysis using Threshholding is used to find potential candidates. Subsequently, the candidates can be classified and evaluated. Suitable parameters are the size and shape of the extracts and / or
  • Brightness differences in the area of the hole candidate When selecting the parameters, the size of the holes depends on the specifications. A threshold was chosen based on typical patterns of cracks detected by analyzing many trains.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of air conditioners of the vehicle.
  • dark areas are searched for in possible areas, particularly preferably from a perspective from above onto the vehicle.
  • the parameters chosen are preferably shape and / or size.
  • lateral grids are inspected.
  • a center of the lateral grid is first searched.
  • blob analysis a form of the grid is then cut out.
  • the threshold for dark areas is selected for a range that has been determined by analysis of many recordings.
  • Novelties irregularities
  • a Fourier transform is performed to check a frequency of the grating.
  • Thresholds for irregularities they may increase robustness and avoid detecting slight bends.
  • a number of defects or thresholds for detecting errors can be used.
  • Parameter selection is based on the size of the grid pattern.
  • When inspecting the technical condition of air conditioners from the side parts are filtered out in the grid, which do not belong to the structure. Novelties are searched for, as well as in the inspection from above.
  • Quick-release fasteners can be inspected for their presence and an angle of notch, preferably by blob analysis,
  • the parameters used are preferably the size of the grid pattern, the size of errors and / or a number of quick-release closures.
  • the choice of parameters is preferably based on specifications from the specifications and a validation by tests on many vehicles. Thus, preferably, the presence of the climate grid or its integrity as a technical condition can be determined.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of air conditioning louvers of the vehicle.
  • a shape matching is preferably used in terms of a lamella shape.
  • a blob analysis of the interstices between the climate lamellae is performed.
  • a number of undamaged climate lamellae can be determined using a line measurement procedure.
  • the number of slats is predetermined and their distance is always the same.
  • the parameter selection is thus simplified.
  • the presence of a Klimalamelle or their integrity as a technical condition can be determined.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of screws, in particular screws of an air conditioning system or in a roof garden of the vehicle. In the inspection section, first a surface with screws, preferably on the air conditioner, is searched. Then done
  • Brightness differences from a schematic black and white image of a screw as it can minimize errors due to contamination. For example, you can
  • Screws are inspected at a pantograph of the vehicle, preferably from below. Then the inspection system can have one or more mirrors and one
  • Screws is unique, a triggered inspection can be done. Generally speaking, distinctive locations in the inspection section can be searched for through thresholding and position-dependent locations with screws can be found. The screws can then be classified as "present” or “absent”, preferably based on the shape and gray scale of the extract and / or brightness differences. Classification parameters, in particular to differentiate bolts from dirt, can be based on a broad analysis of all bolts of several vehicles, eg trains. So can be
  • the presence of a screw of the air conditioner can be determined as a technical condition.
  • the inspection method can preferably be used for inspecting the technical condition of lines of the vehicle, preferably for electrical lines and / or fluid lines.
  • Shape Matching using the shape of the leads and the shape of screws and objects near the leads. In particular, the position, the edges of the screws and a classifier for
  • the parameter is a threshold value of the threshold method and a number of irregularities and lines.
  • the choice of parameters is made by tests of typical impurities and a difference to errors. Through many images, a threshold can be evaluated. For electrical lines, ie cables, a shape matching with
  • Air ducts can shape matching based on the shape of the air ducts.
  • a contrast-rich model for the separation of other components preferably the roof garden of a train, preferably used.
  • An optimal model for the inspection can be determined after analyzing several moves. It is particularly preferable to inspect whether a connection from a point A to a point B formed by the line is intact. This can be done by line method or a course through
  • Brightness information is done.
  • interrupts are detected.
  • Length, curvature and / or position of the conduit are also detected in some embodiments.
  • the parameters are preferably the line shape, a number of lines and a length of lines.
  • the connection is best measured by a coherent line.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a main switch of the vehicle.
  • the main switch is usually attached to a main line. Based on the contour of the position of the control element of the main switch can be inspected with shape matching, for example by determining a certain position relative to the body of the main switch. Also, screws of the main switch can be classified and current bands undergo a texture classification. The texture on the current bands is unique and based on tests, the
  • the presence of the main switch, its position or its integrity as a technical condition can be determined.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of insulators on the vehicle.
  • the inspection is carried out
  • an inspection can be made from the side by shape matching on triggered images, since a slight shift despite triggers is possible. Triggering is preferred because isolator positions are always unique, but due to strong occlusion, only a few positions are possible where each isolator can be seen. Insulators can also be inspected at an angle. For this purpose, it is preferable to search for screws and shape matching using the lamellae. A triggered measurement is preferred for oblique inspection. If the inspection is made from above, a circle above the center is preferably determined on the surface of the insulator. Damage is over
  • Thresholding can be determined. Screws can be inspected by shape matching the contour. If the inspection is carried out from the side, slats are preferably sought. For this a line method can be used. Brightness transitions are preferably determined and / or a parallelism of the slats evaluated. It is preferred that the number of slats is counted. In particular, interrupted lamellae can be identified.
  • the parameters used are preferably a threshold value of the thresholding, a number of lamellae, the size and shape of the lamellae and / or a brightness discrepancy in lamellae. The choice of parameters may preferably be made by testing many vehicles and analyzing individual isolators on each vehicle.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of current bands at a pantograph of the vehicle.
  • an optical flow method for better separation can be used, because the contrast between the current band and other components in the inspection section is not very large.
  • the background can be separated from the object by means of optical flow, thus creating a rough height map of a scene. This allows the background to be separated from relevant objects.
  • the presence of a compound from A to B is inspected. This can be done by detecting a disparity on two different ones Images or by determining height information.
  • Differences in the texture model can be determined.
  • cracks and / or other damage, such as fraying are determined from 20% of the material width.
  • the parameters used are the width of the current band, the length of the current band and a number of abnormalities on the band.
  • the texture on the Stromband is almost unique and errors in the texture are easily recognizable.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a circuit breaker of the vehicle.
  • a lever of the vehicle Preferably, a lever of the vehicle
  • Disconnectors can preferably be detected and inspected with NCC (normalized cross correction) light / dark.
  • NCC normalized cross correction
  • an angle of the lever to the horizon is determined.
  • the screws can also be inspected via shape matching and correlation-based matching over the contour.
  • Parameters are the number of screws and the position of the lever suitable.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a converter on the vehicle.
  • the surface of the transducer can be inspected for cracks and / or burn-in holes, preferably as described above.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a bellows on the vehicle.
  • a shape matching of the shape of the bellows takes place. Since a bellows has a unique shape, edge-based
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a pantograph linkage on the vehicle.
  • a pantograph linkage on the vehicle Preferably, a
  • Separation computing power can be saved.
  • lines are searched for the inspection of the pantograph linkage, angles determined and the surface of the Pantograph linkage searched for irregularities.
  • the parameters are the number and size of the fault locations, Threshholding threshold and number of bars.
  • the number of rods is clearly measurable.
  • the detected bugs indicate the severity of the damage.
  • the threshold can be evaluated by tests.
  • the technical condition of a pantograph joint is inspected. For this purpose, preferably lines are determined and angles of the extracted lines are calculated. Damage is transferred in embodiments of the inspection process
  • Brightness analysis and difference method are detected. Suitable parameters are preferably the tolerance at angles and the size of damages and scratches. About a wrong angle can be concluded on error. The size of the detected error indicates the severity of the damage.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a pantograph and / or an abrasive strip on the vehicle.
  • this is done by a height measurement by laser profiles.
  • Laser beam generated 3D image of the pantograph rocker can be normalized for this purpose.
  • a skew between pantograph headers is determined.
  • the presence can be determined via thresholding.
  • a width of wind deflectors is determined in embodiments.
  • a geometry of the pantograph rocker is determined based on angular relationships. Blob analysis and Linen method can be used to find individual inspection objects of the current collector rocker, as well as the analysis of brightness discrepancies for the measurement of individual inspection objects.
  • Also on the pantograph rocker screw positions can be detected and the presence of screws to be checked. For this come preferably again Shape Matching, NCC Matching and
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a lifting drive cable of the vehicle.
  • a line is preferably approximated.
  • a metrology model is used in embodiments.
  • the metrology model preferably describes a rough shape in which a
  • the parameters are preferably the shape and length of the rope.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a support bracket on the vehicle. Shape matching can be used to detect the shape of the support bracket. With the help of a found model an angle can be calculated. The angle is set as parameter by default.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of a test cock on the vehicle.
  • a position of the test cock and preferably an associated cable can be determined with classifier.
  • Brightness differences suitable means As a parameter, the presence of the test cock, the position of the test cock or the presence of cable ties can be selected.
  • the parameters are selected according to specifications in the specifications.
  • the inspection method may preferably be used to inspect the technical condition of car transitions of the vehicle.
  • a greyscale value projection for light / dark recognition is preferably carried out.
  • the greyscale projection projects a 2D image onto a 1D line.
  • the gray values of the individual lines are averaged and entered in each case in the corresponding pixels of the line. This can be partially valuable
  • Wagon crossing to be inspected This is preferably done again via shape matching.
  • Car transitions can be inspected from above and / or laterally. From above, inspection sections are preferably inspected with thresholding, lines are created, directions of the lines are checked and windings are counted. From the side, in the case of
  • Surfaces can be inspected at car transitions, for example by threshing.
  • bright regions are recognized and the size of the regions determined.
  • a threshold threshold value, a number of turns, and the shape and position of cables are considered parameters. The parameter selection occurs after tests for evaluating thresholds.
  • the above-mentioned compelling and optional features of the inspection method can be transferred to device features of the inspection system according to the invention.
  • the inspection system is adapted to the invention
  • the inspection system it is preferred that the inspection system
  • a data processing system such as a server, that relies on a transferable and storable data rate for applying the sensor array to the computer
  • Relative speed is preferably between 2 km / h up to 400 km / h, more preferably between 2 km / h and 50 km / h, more preferably between 3 km / h and 10 km / h and ideally at 5 km / h.
  • the data rate is adapted to a constant or variable relative speed during an inspection interval, preferably dynamically to achieve the sufficient and / or constant data redundancy.
  • sufficient data redundancy is at least one, preferably 3 and more preferably 3 to 10 data sets per section of an inspection object to be inspected.
  • Devices and methods according to the invention are, as stated, suitable for vehicles which move at a relative speed to the sensor arrangement.
  • a vehicle can be guided past a stationary inspection system.
  • both a vehicle to be inspected and the inspection systems according to the invention are moved at least intermittently and / or in sections for their detection with respect to a stationary reference system such as an operating workshop.
  • a train at 5 km / h could travel through an operating workshop and undergo an inspection system with a rectified speed of 2 km / h over a certain length.
  • the relative speed over this length between train and inspection system would be only 3 km / h, so that a higher density of image data and thus a more precise detection over a portion of the vehicle can be achieved.
  • the inspection system it is preferred to arrange the inspection system stationary in order to avoid a more complex and harder to set mobile inspection system.
  • a movable inspection system would have to be moved back to a starting position in a workshop after a maximum travel, so that no continuous inspection operation is possible.
  • the background is that given imaging hardware and a specified frame rate and / or resolution of the images to be captured, the maximum relative velocity of the moving body limited.
  • An inspection method is preferred in which the speed, for example, of a train to be inspected is modulated in time. In time phases in which an inspection section of the train is in the field of vision of the sensors, preferably optical sensors, the train can be slowed down and / or travel slower in order to achieve a higher detection rate.
  • the train can be accelerated to speed up the inspection process and increase the throughput and utilization of an inspection system. It is conceivable that for more precise synchronization between the movement of the train and the activation of the detectors, the train and the inspection system are in control connection via a common control device.
  • the train may be remotely controlled during the application of the inspection procedure.
  • a remote control device can be provided in the inspection system. Further details on hardware and software resources are provided in the co-pending international application entitled "INSPECTION PROCESS,
  • the inspection system is preferably provided to include a multi-part inspection port.
  • the inspection port includes, in embodiments, a plurality of detachably connected carriers and a plurality of sensor modules detachably connected to the inspection port
  • two or more sensor modules each include sensors using the same measurement technique while the sensor modules include sensors with one another as compared to each other provide different measurement techniques.
  • the inspection system may surround a traveling distance of a traveling vehicle from a number of sides.
  • the inspection system may monitor a top, sides and / or bottom of the train.
  • the inspection system may be formed as an inspection gate over the rails.
  • the inspection gate may have a sufficient depth in the rail direction to arrange a plurality of sensor modules or groups of sensors in the rail direction one behind the other.
  • the inspection system consists of several support elements, wherein on each support element inspection sensors are arranged, which can inspect one or more sides of the train.
  • Carrier elements may in particular be O-shaped, C-shaped, I-shaped, U-shaped, L-shaped, T-shaped, substantially straight, semicircular or like an ellipse of a segment.
  • a carrier element may be at least partially adapted to the cross-sectional shape of the train.
  • a preferred inspection gate is a double gate spanning two tracks. In the case of double and multiple gates, a place of installation for the inspection gate is preferably selected on which the tracks spanned by the inspection gate are widely spaced from one another.
  • a particularly preferred inspection gate is a multiple gate spanning more than two tracks. Preferably, the inspection gate can be traversed in two directions.
  • sensors for example via a rail or gear guide on the support element are moved along.
  • one or more sensor modules are movable in this way. This means that different measuring tasks can be fulfilled with little hardware effort.
  • High voltage power supply to protect a human inspector from mechanical or electrical damage from a moving train. Is only part of one too Inspecting rotator visible, the train must continue a defined distance that corresponds to a fraction of the circumference of the rotator, then stopped and separated from the high voltage to be inspected in the uninspected area.
  • This complex and slow method can be improved according to the invention by a number of stationary inspection means of an inspection system are directed to a moving inspection object, so that can be inspected from a sequence of inspection measurements rotators over its entire circumference.
  • a number of stationary inspection means of an inspection system are directed to a moving inspection object, so that can be inspected from a sequence of inspection measurements rotators over its entire circumference.
  • it is not necessary to stop the train or to disconnect it from the supplying in high voltage electrical power line.
  • the inspection system may also comprise frame parts which carry sensors for underbody inspection of a moving vehicle and are therefore arranged substantially below the moving vehicle and optionally also below a lane or rails of the moving vehicle. 3.26 Arrangement of the inspection system
  • the inspection system is in an existing environment, e.g.
  • the inspection system uses existing infrastructure, such as electricity, weather protection, etc.
  • a pre-inspection with the inspection system instead of a hall, e.g. a maintenance hall or storage hall for the vehicle, such as a loco shed or a garage, a pre-inspection with the inspection system instead.
  • the inspection system preferably diagnoses whether a human-bound or a large inspection on an expensive maintenance track is actually necessary. If not, the inspection procedure will follow
  • Spur tunnels vertex tunnels, base tunnels, in particular tunnel entrances and / or exits, bridges, underpasses, halls, car washes, station exits, Shutters, and high-traffic areas such as traffic hubs.
  • Base tunnels are often tubular in cross-section, so that the inspection system can be installed around the route. More generally, the inspection system may be on a single track, double rail, or more than double track, such as a three, four, five, or six track
  • Shutters can have the advantage that there vehicles, preferably trains, anyway slow drive and thus an accurate inspection at a reduced data rate is made possible by the inspection system.
  • the inspection gate is installed in an interior, such as preferably a tunnel, in preferred embodiments the sensor arrangement can be firmly anchored in a wall of the interior, e.g. in the concrete of the tunnel wall.
  • Multi-track routes often have a high frequency and can often be found at traffic junctions.
  • the construction of the inspection system between two masts is possible, preferably in the form of a hall construction.
  • overpasses and underpasses as the installation site for the inspection system, mechanical vibrations can affect the measuring conditions
  • vibration dampers for the inspection system are preferably provided at the installation site of the inspection system. So can the
  • Measurement accuracy can be increased.
  • the inspection system has a sensor module with one or more sensors of the sensor arrangement, which is galvanically decoupled.
  • the inspection system has a first ground connection and a second one
  • the sensor module is connected to the first ground connection and at least one other component of the inspection system is connected to the second
  • At least one other component is a trigger line, which is preferably an optical trigger line, such as a trigger line. a fiber optic cable.
  • Trigger line is preferably coupled via an optocoupler with the sensor module to trigger one or more sensors of the sensor module, preferably at least one camera.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an inspection system according to a
  • FIG. 2 is a plan view of the inspection system of FIG. 1; FIG. and
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment of an inspection method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an inspection system according to an embodiment of the invention.
  • the inspection system 1 has a sensor arrangement to receive raw data from a
  • the vehicle 2 is a train in this embodiment.
  • the inspection system 1 is designed as a multi-part inspection gate, which has a plurality of carriers 3a, 3b, 3c, to which sensors 4a, 4b, 4c, 4d of the sensor arrangement are attached.
  • the inspection system is provided in a tunnel 5.
  • the sensor arrangement includes, among others
  • Smoke sensor 4a a first camera 4b for the lateral inspection of the train, a second camera 4c for inspection of the train from above, a third camera 4d for
  • Vibration sensor 4e are provided in the bed of tracks 6. Further sensors 4f, 4g are present and can be used if necessary for the inspection of the train 2. The sensors 4f, 4g are arranged orthogonal to each other. However, to simplify the description, it will be omitted to detail the sensors 4f, 4g. These sensors 4f, 4g are selected from the group consisting of optical sensor, such as a camera, olfactory sensor, chemical sensor,
  • Vibration sensor electromagnetic sensor, thermal image sensor and acoustic sensor.
  • a plurality of sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g are provided in the sensor array which differ in terms of measurement techniques used to collect raw data, and a plurality of sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g are optical sensors.
  • the inspection system 1 includes software and hardware resources that are designed to inspect the train 2 at a relative speed between the inspection system 1 and train 2 of about 5 km / h.
  • the smoke sensor 4a is a continuously measuring sensor and continuously inspects the traveling train 2 for smoke development.
  • the first camera 4b is triggered by a trigger signal from a light barrier (not shown) and generated on the
  • Trigger signal to a single image capture.
  • the first camera 4b is therefore a discretely measuring sensor.
  • the vibration sensor 4e is also triggered by the same trigger signal as the first camera 4b, and measures in synchronism with the first camera 4b a vibration of the traveling train 2 on the track bed. By synchronously recording different raw data, two different measured variables are determined
  • Inspection systems 1 with high data storage speed possible.
  • the inspection system comprises a lighting arrangement 7a, 7b.
  • Lighting arrangement illuminates an underbody 8 of the vehicle, which is inspected by means of the third camera 4d, with a first LED 7a and the roof garden of the
  • the inspection object or the inspection section to which the first camera 4b is applied is in this case a current collector linkage 9 of the train 2.
  • a grid is shown as a defined background on a wall of the tunnel 5 in non-illustrated embodiments. This facilitates image analysis.
  • the first camera 4a laterally captures an image of the roof garden of the train 2, while the train 2 is located between the first camera 4b and the defined background, so that the
  • the third camera 4d serving as the underbody sensor is provided with an aperture (not shown) as the active protection means to protect the third camera 4d from falling dirt. This also protects the raw data captured by the camera 4d as it is less likely to be corrupted by contamination of the sensor.
  • the panel is opened as soon as a train 2 passes through the inspection system 1 and then closed again.
  • In the illustrated embodiment has a
  • Deflection elements provided to provide an optical path between sensor and train for underbody inspection.
  • the third camera 4d is adapted to be repeatedly applied to inspect the underbody 8. Since the third camera 4d is a discrete-type sensor, the third camera 4d sequentially generates a plurality of frames from the underbody 8 of the traveling train 2. In embodiments, a pickup frequency of the third camera 4d is set high enough that a 3D model of the underbody 8 by common
  • Underbody 8 for example, will be examined for cracks.
  • the first camera 4b is set up by a robotic arm 10 as a movement device to be moved rotationally and translationally relative to the inspection system 1.
  • a distance between train 2 and first camera 4b can be adjusted with respect to the type of vehicle to be inspected.
  • the first camera 4b has a high voltage protection on its housing to the sensor before
  • sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g are non-invasive sensors. It must therefore not interfere with the sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g in the train 2, to collect the raw data. This avoids complicated and time-consuming approval procedures.
  • sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g may also be invasive Measuring technology or sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g are applied within the vehicle 2, if this appears necessary or reasonable.
  • FIG. 2 shows a plan view of the inspection system 1 from FIG. 1.
  • the sensor arrangement comprises a master inspection unit 11 and a slave inspection unit 12.
  • the master inspection unit 1 1 is the slave inspection unit 12 upstream relative to the direction of movement of the train.
  • the master inspection unit 1 1 is located at the same height as the slave inspection unit 12.
  • the train thus first passes the master inspection unit 1 1.
  • the master inspection unit 1 1 carries out a rough inspection.
  • the master inspection unit 1 1 deviates, e.g. in the form of the air conditioning grille, so it triggers the slave inspection unit 12 via a trigger line 13.
  • the master inspection unit 1 1 and the slave inspection unit 13 may be interposed in non-illustrated embodiments, further elements to the
  • the slave inspection unit 12 can then carry out a fine inspection of the conspicuous air conditioning grille and count, for example with the help of a camera Klimalamellen or determine missing screws.
  • a fine inspection of the conspicuous air conditioning grille and count for example with the help of a camera Klimalamellen or determine missing screws.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of an embodiment of a
  • the inspection system 1 shown in Figure 1 is adapted to carry out this inspection process.
  • the sensor arrangement is applied to the inspection section of the vehicle 2 in order to inspect the vehicle 2.
  • the sensor arrangement is applied to the inspection section for inspecting a technical functional state of the vehicle S32, as described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einerseits ein Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Fahrzeugs (2) im Betriebszustand unter Verwendung eines Inspektionssystems (1), das eine Sensoranordnung aufweist und einen Durchgang für das Fahrzeug (1) bereitstellt, während einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug (2) und der Sensoranordnung, wobei das Fahrzeug (2) vorzugsweise ein den Durchgang passierendes Fahrzeug (2) ist, das besonders vorzugsweise mit Leistung von einer Hochspannungsleitung versorgt wird. Das Verfahren umfasst den Schritt eines Anwendens der Sensoranordnung auf mindestens einen Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2), um das Fahrzeug (2) zu inspizieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren den Schritt eines Anwendens der Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt zum Inspizieren eines technischen Funktionszustands des Fahrzeugs (2) umfasst. So kann der technische Funktionszustand des Fahrzeugs (2) inspiziert werden, ohne dass das Fahrzeug (2) angehalten werden muss. Das kann Kosten sparen und die Einsatzzeit des Fahrzeugs (2) erhöhen und versieht bestehende Inspektionsverfahren mit neuen Möglichkeiten. Die Erfindung betrifft andererseits ein Inspektionssystem (1), das dafür eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Inspektionsverfahren durchzuführen.

Description

INSPEKTIONSVERFAHREN UND INSPEKTIONSSYSTEM ZUM INSPIZIEREN EINES FAHRZEUGS IM
BETRIEBSZUSTAND
BESCHREIBUNG
1 Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Fahrzeugs im
Betriebszustand unter Verwendung eines Inspektionssystems, das eine Sensoranordnung aufweist und einen Durchgang für das Fahrzeug bereitstellt, während einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und der Sensoranordnung. Das Inspektionsverfahren umfasst den Schritt eines Anwendens der Sensoranordnung auf mindestens einen Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs, um das Fahrzeug zu inspizieren.
Die Erfindung betrifft weiter ein Inspektionssystem, das dafür eingerichtet ist, das Fahrzeug im Betriebszustand während einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und der Sensoranordnung des Inspektionssystems zu inspizieren. Das Inspektionssystem ist dafür eingerichtet, die Sensoranordnung auf mindestens den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs anzuwenden, um das Fahrzeug zu inspizieren.
Aus dem Stand der Technik sind das eingangs genannte Verfahren und das eingangs genannte Inspektionssystem bekannt, beispielsweise von Mautbrücken oder videogestützter Verkehrsüberwachung. Das Fahrzeug nähert sich der Mautbrücke und die
Sensoranordnung, die beispielsweise Kameras aufweist, inspiziert das Fahrzeug, indem es ein Autokennzeichen oder eine Mautplakette ausliest. Dies geschieht, während das
Fahrzeug im Betriebszustand ist, also auf die Mautbrücke zufährt oder unter dieser hindurch fährt. Die beschriebenen Verfahren und Systeme sind in ihrer Vielseitigkeit gegenwärtig sehr limitiert, obwohl Fahrzeuge oft mehrmals täglich und in kurzen Abständen derartige bekannte Systeme passieren.
2 Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Inspektionssystem und ein Inspektionsverfahren zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll eine verbesserte Vielseitigkeit von Inspektionssystem und Inspektionsverfahren erreichbar sein.
3 Erfindungsgemäße Lösung
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt ein Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Fahrzeugs im Betriebszustand bereit, das diese Aufgabe erfindungsgemäß
entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 löst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Inspektionssystem mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Vielseitigkeit eines Inspektionssystems und
Inspektionsverfahrens drastisch erhöht werden kann, wenn es zur Inspektion eines technischen Funktionszustands des Fahrzeugs eingesetzt wird. Durch das
erfindungsgemäße Inspektionsverfahren und das erfindungsgemäße Inspektionssystem ist es nun möglich, das Fahrzeug im Betrieb hinsichtlich technischer Funktionszustände und ohne menschlichen Eingriff, also automatisch, zu inspizieren, ohne dass das Fahrzeug dafür temporär aus dem Betriebszustand genommen werden müsste. Dies hat die Wirkung, dass die Nutzungszeiten des Fahrzeugs erhöht, die Standzeiten verringert und Personaleinsatz reduziert werden können, mit dem Vorteil, dass Inspektionskosten gesenkt werden können. Somit wird die Vielseitigkeit des bekannten Inspektionssystems und des bekannten
Inspektionsverfahrens über die bekannte Möglichkeit hinaus verbessert oder es werden sogar völlig neuartige Verwendungsmöglichkeiten zur Fahrzeuginspektion geschaffen.
Insbesondere bei Schienenfahrzeugen kann eine Inspektion im Betriebszustand große Vorteile mit sich bringen, da eine Zugflotte im regulären Fahrbetrieb inspiziert werden kann, ohne zur Inspektion aus dem Betrieb genommen zu werden. In dieser Anmeldung ist der Begriff Teilsystem so zu verstehen, dass das Teilsystem ein Teil des Inspektionssystems bildet. 3.1 Inspektion von fahrenden Schienenfahrzeugen
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Fahrzeug ein
Schienenfahrzeug. Ein erreichbarer Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung von zeiteffizienten und kosteneffizienten Organisationsstrukturen für Inspektion und Wartung von Fahrzeugen, wie z.B. Zügen, und Bahnnetzen. Besonders bevorzugt ist ein
Schienenfahrzeug, das während der Inspektion mit Leistung von einer
Hochspannungsleitung versorgt wird, wie ein Personenzug, ein Güterzug, eine Straßenbahn, eine U-Bahn oder eine S-Bahn. Die Inspektion von Fahrzeugen mit
Hochspannungsversorgung ist oft besonders personal- und zeitaufwändig. Müssen mit der Hochspannung assoziierte Elemente inspiziert werden, ist bisher häufig der Einsatz von Menschen notwendig, die dabei einer Gesundheitsgefährdung durch die Hochspannung ausgesetzt sein können. Zudem müssen zur Untersuchung der mit Hochspannung assoziierten Bauteile derartige Fahrzeuge oft für längere Inspektionsphasen aus dem
Betriebszustand genommen, also angehalten werden. Weiterhin fallen in der Instandhaltung nicht wertschöpfende Personalstunden(zum Beispiel zur Erdung der
Hochspannungskomponenten oder für Befundkontrollen ohne Befundergebnis) an.
Erfindungsgemäß kann auf das Anhalten des Fahrzeugs verzichtet werden und der beabsichtigte Inspektionsabschnitt auf seinen technischen Funktionszustand im
Betriebszustand, das heißt während der Fahrt, inspiziert werden. Ein alternatives Fahrzeug ist ein Wasserfahrzeug, wie ein Schiff oder ein U-Boot, oder ein Luftfahrzeug, wie ein Hubschrauber oder ein Flugzeug. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein den Durchgang passierendes Fahrzeug. In Ausführungsformen wird das Fahrzeug jedoch zusätzlich oder alternativ vor oder nach dem Passieren des Durchgangs durch das Inspektionssystem im Betriebszustand inspiziert.
In einer besonderen Ausführungsform weist ein Inspektionsabschnitt ein Inspektionsobjekt, auch Inspektionselement oder Inspektionsgegenstand genannt, auf. Das Inspektionsobjekt ist ein spezifisches Bauteil, das in dem Inspektionsabschnitt zu inspizieren ist. Der
Inspektionsabschnitt kann aber auch mehrere einzelne Inspektionsobjekte aufweisen, die gemeinsam zu inspizieren sind. Der Inspektionsabschnitt kann somit das gesamte Fahrzeug sein oder aber nur einen Abschnitt des Fahrzeugs oder ein Einzelteil des Fahrzeugs einschließen. Ein Inspektionsabschnitt ist vorzugsweise ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus sogenanntem Dachgarten des Fahrzeugs, Unterboden des Fahrzeugs, Klimaanlage des Fahrzeugs, einzelner Waggon des Fahrzeugs, mehrere
Waggons des Fahrzeugs, Stromabnehmer des Fahrzeugs, Schleifleiste des Stromabnehmers, Rad des Fahrzeugs, Reifen des Fahrzeugs, Achse des Fahrzeugs, Luftleitlamelle des Fahrzeugs oder eine Kombination dieser Gegenstände untereinander und auch weiterer Gegenstände. Derartige Gegenstände müssen häufig auf ihren technischen Funktionszustand inspiziert werden und eine Inspektion im Betriebszustand des Fahrzeugs kann effizienter sein als im Stillstand, wenn sie durch ein erfindungsgemäßes
Inspektionssystem und -verfahren durchgeführt wird.
3.2 Sensoren der Sensoranordnung Bevorzugt ist, dass die Sensoranordnung einen oder mehrere Sensoren aufweist. Die Sensoren können in einem oder in mehreren Sensormodulen zusammengefasst sein.
Beispielsweise können zwei Sensormodule vorgesehen sein, die vorzugsweise jeweils zwei oder mehr Sensoren aufweisen. So können vorzugsweise die Sensoren modulweise ausgetauscht werden oder modulweise eine Datenanalyse vornehmen. Jedoch sind in Ausführungsformen ein oder mehrere Sensormodule vorgesehen, die jeweils nur einen Sensor umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt eines
Bereitstellens von mehreren Sensoren in der Sensoranordnung, die sich vorzugsweise hinsichtlich von ihnen verwendeter Messtechniken zur Erhebung von Rohdaten
unterscheiden, wobei vorzugsweise mindestens einer der Sensoren ein optischer Sensor ist. So können mehrere Sensoren die Inspektion durchführen, beispielsweise parallel oder seriell zueinander. Besonders bevorzugt ist, dass mindestens zwei Sensoren eine synchronisierte Messung durchführen. Gerade optische Sensoren können dafür besonders geeignet sein, weil sie beispielsweise für mehrere Inspektionsarten einsetzbar sind oder auch weil sie preisgünstig verfügbar sind. Synchronisierte Messungen sind bevorzugt, weil so zu einem selben
Zeitpunkt mehrere Arten von Rohdaten von verschiedenen Sensoren der Sensoranordnung erhoben werden können. Diese können synergetisch miteinander kombiniert werden, was tiefgreifendere Rückschlüsse über den technischen Funktionszustand zulassen kann als eine Einzelmessung mit nur einem Sensor oder zeitlich sequentielle Messungen mit mehreren Sensoren. Zum Beispiel kann mit einem akustischen Sensor ein Sonagramm einer
Abdeckung am Fahrzeug aufgezeichnet werden und zeitgleich, synchron, dazu ein
Kamerasensor ein Bild des Inspektionsabschnitts anfertigen. Lässt dann beispielsweise das Sonagramm durch vorbestimmte Geräuschmerkmale auf eine fehlende Schraube schließen, kann dieses Inspektionsergebnis mit der Aufnahme des Kamerasensors validiert werden. In Ausführungsformen werden mehrere Sensoren, z.B. optische Sensoren wie Kameras, synchron auf den Inspektionsabschnitt angewendet, zum Beispiel durch Triggern.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt eines Bereitstellens mindestens eines kontinuierlich messenden Sensors und/oder eines diskret messenden Sensors in der Sensoranordnung, wobei der Sensor ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus optischer Sensor, olfaktorischer Sensor, chemischer Sensor, Vibrationssensor,
elektromagnetischer Sensor, Wärmebildsensor und akustischer Sensor. Ein bevorzugter Sensor ist ein optischer Sensor. Besonders bevorzugt ist eine Kamera als optischer Sensor. Eine bevorzugte Kamera ist eine Zeilenkamera oder eine Flächenkamera. Vor der Kamera kann ein Prisma zur Spektraltrennung vorgelagert sein. Der Spektralbereich der Kamera ist vorzugsweise der Bereich des sichtbaren Lichts und der IR-Bereich. Die Kamera hat einen bevorzugten Betriebstemperaturbereich von -20° bis 60°C, damit sie im Freien anwendbar ist. Eine bevorzugte Stand-By-Temperatur ist auf ca. 50-60°C eingerichtet, während eine bevorzugte Detektionstemperatur zwischen 20- 30° C liegt. Ein Brennweitenbereich kann basierend auf Sichtfeld, Inspektionsobjektgröße, Abstand und Sensorgröße festgelegt sein. Eine Kameraheizung kann für verbesserte Betriebsbereitschaft und gegen Bildrauschen bereitgestellt werden. Gegen Störlichtquellen können in Ausführungsformen
Blendenelemente vorgesehen sein. In Ausführungsformen ist für die Kamera eine aktive Kamerakühlung oder eine passive Kamerakühlung an dem Inspektionssystem bereitgestellt. Die passive Kamerakühlung ist vorzugsweise ein Sonnenschild, ein Tunnel, eine Brücke, eine Anordnung der Kamera in einem Luftzug oder ein Kühlkörper zur Wärmeableitung. Die aktive Kamerakühlung umfasst vorzugsweise ein Peltier-Element, eine Kameraregelung oder eine Solarzelle. Eine aktive Kamerakühlung kann auch einen Ventilator oder eine
Wasserkühlung umfassen. Eine bevorzugte Minimalauflösung der Kamera beträgt mindestens 4 mm. Vorzugsweise ist die Kamera dafür eingerichtet, Beschädigungen an dem Fahrzeug zu detektieren, insbesondere Fluide und Flüssigkeiten zu detektieren,
insbesondere mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Gas, Dampf, Öl,
Schmiermittel, Kondenswasser und Kältemittel.
Vorzugsweise ist ein Sensor ein kontinuierlich messender Sensor. Der kontinuierlich messende Sensor kann Rohdaten ununterbrochen erheben, beispielsweise durch fortgesetztes Aufzeichnen eines Inspektionsabschnitts. Der diskret messende Sensor kann Rohdaten diskret erfassen. Beispielsweise kann der diskret messende Sensor zu einem oder mehreren vorbestimmten Zeitpunkten Rohdaten über den Inspektionsabschnitt erheben, wie zum Beispiel Einzelbilder aufnehmen. Alternative Sensoren, die bevorzugt zusätzlich zu dem mindestens einen optischen Sensor in der Sensoranordnung bereitgestellt sind, sind akustische/vibratorische Sensoren, wie z.B. ein Mikrophon oder ein Schwingungssensor. Mit diesen kann ein Sonogramm zur Inspektion des Inspektionsabschnitts aufgezeichnet werden. Das Sonogramm kann vorzugsweise frequenzspezifisch aufgenommen und ausgewertet werden. Dies erlaubt z.B.,
Geräuschprofile von Inspektionsabschnitten oder Inspektionsobjekten zu definieren und zu überprüfen. Vibrationssensoren können in der Fahrstrecke, z.B. in Weichen eines
Eisenbahnnetzes bereitgestellt sein. So kann vorzugsweise mit dem Inspektionssystem eine Unwucht, eine Gewichtsverteilung und/oder Schäden am Fahrzeug gemessen werden. Schienen für Züge sind akustisch meist gut an den Zug angekoppelt und mechanisch fest. Sind die akustischen oder vibratorischen Sensoren an der Schiene angeordnet, wird eine exakte Inspektion ermöglicht. Vorzugsweise sind entlang der Schienen Gruppen solcher akustischen oder vibratorischen Sensoren angeordnet. Jede Gruppe ist vorzugsweise in ein integriertes Sensormodul zusammengefasst. Bekannt ist, Radlager-Sonagramme aufzunehmen. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, am fahrenden Fahrzeug bewegliche Bauteile zu inspizieren, wie beispielsweise eines oder mehrere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Türen, Trittklappe (insb. Verschmutzung durch Streugut im Winter), Klappen, Ventile, Fahrmotorlager, Klimaanlage und Fahrmotorlüfter, und für diese Bauteile jeweils ein Sonagramm zu erstellen. Als akustische Sensoren können Richtmikrofone bereitgestellt sein. Aus einem Sonagramm können in Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens unter Verwendung eines Algorithmus bekannte Geräuschprofile subtrahiert werden.
Weitere alternative Sensoren in der Sensoranordnung sind in Ausführungsformen ein oder mehrere olfaktorische Sensoren oder chemische Detektoren. Sie können vorzugsweise zum Inspizieren von Klimaanlagen des Fahrzeugs eingesetzt werden, die Kältemittel enthalten, um die Dichtigkeit der Klimaanlage des Fahrzeugs zu inspizieren. Ebenfalls bevorzugt als olfaktorische oder chemische Sensoren in der Sensoranordnung sind Rauchsensoren und Sensoren zur Bestimmung eines Ölaustritts.
Weitere alternative Sensoren in der Sensoranordnung sind in Ausführungsformen ein oder mehrere elektromagnetische Sensoren. Dies ist von Vorteil, weil Menschen ein
elektromagnetisches Bild nicht wahrnehmen können. Der elektromagnetische Sensor kann vorzugsweise ein IST-Bild erzeugen und das Inspektionsverfahren sieht einen Vergleich des IST-Bilds mit einem Sollbild vor oder einen Vergleich auf Abnormalitäten. Mit dem
elektromagnetischen Sensor kann vorzugsweise ein Kurzschluss an dem Fahrzeug oder eine elektrostatische Aufladung, z.B. an einer Klimaanlagenklappe, inspiziert und detektiert werden. Für menschliches Personal können derartige technische Zustände lebensgefährlich sein. Deshalb ist die automatische Wartung durch ein vorliegendes Inspektionssystem gemäß der Erfindung für mit Elektrik in Beziehung stehende technische Zustände besonders vorteilhaft. Zusätzlich kann in dem Inspektionssystem ein Robotikarm bereitgestellt sein, insbesondere um den elektromagnetischen Sensor für eine Nahfeldmessung an dem Fahrzeug zu positionieren.
Weitere alternative Sensoren in der Sensoranordnung sind in Ausführungsformen
Wärmebildkameras. Weitere alternative Sensoren in der Sensoranordnung sind in
Ausführungsformen Orts- und/oder oder Zeitmesser, vorzugsweise eingerichtet zur GPS-, RFID- oder WLAN-Peilung. Somit können vorzugsweise Zeitstempel oder Ortsstempel für durch die Sensoranordnung bei der Inspektion erhobene Rohdaten erzeugt werden.
3.3 Mehrere Sensoren zur Fahrzeugdiagnose
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt eines synchronen Aufnehmens verschiedener Rohdaten von zwei oder mehr Sensoren in der
Sensoranordnung von dem Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs auf, um vorzugsweise zwei oder mehr unterschiedliche Messgrößen zu bestimmen, die erlauben, das Fahrzeug zu diagnostizieren.
Unter Verwendung von Kameras und von Lasermesstechnik können Rohdaten über den Inspektionsabschnitt erhoben werden, wie topographische/3D-lnformation,
Höheninformationen, Informationen über Risse. Bevorzugte Inspektionsabschnitte zur Inspektion mit der Kamera als Sensor sind eine Schleifleiste eines Stromabnehmers, eine Wippe eines Stromabnehmers und allgemeiner ein Inspektionsobjekt, das eine
dreidimensionale Form aufweist. Das Inspektionsverfahren unter Verwendung von
Lasermesstechnik und Kamera kann mit einem Projizieren einer Laserlinie oder eines Lasergitters auf ein Inspektionsobjekt beginnen. Eine Wellenlänge des Laserlichts ist bevorzugt 660 nm. Eine Laserquelle mit einer derartigen Wellenlänge ist vorzugsweise durch das Inspektionssystem bereitgestellt. Vorzugsweise entspricht die Laserquelle der
Laserklasse 3B. Ein bevorzugter Abstand zwischen Laserquelle und Inspektionsobjekt beträgt zwischen 280 mm und 1280 mm. Vorzugsweise wird die Messung getriggert, wenn ein Zug angekündigt ist, z.B. über das Bahnsystem SOFIS, und tatsächlich kommt, d.h. eine Triggerhardware auslöst. Das Triggern ist weiter unten im Detail beschrieben. So kann menschliches Personal vor dem Laserstrahl geschützt werden, besonders bevorzugt durch Auslösen eines Laseralarms an dem Inspektionssystem. Mit einer oder mehreren Kameras, vorzugsweise zwei Flächenkameras, kann dann aus einem definierten Winkel, der vorzugsweise spitz ist, besonders vorzugsweise 45° beträgt, bezogen auf die Projektionsrichtung der Laserlinie oder des Lasergitters eine Bildaufnahme erzeugt werden. Dann wird vorzugsweise aus jedem Flächenbild ein Linienbild mittels Bandpassfilter extrahiert, insbesondere bezüglich der Form des Laserlinienabbildes, der Intensität des Laserlinienabbildes. Die Linienbilder werden anschließend vorzugsweise zusammengesetzt.
3.4 Triggern
Anwenden der Sensoranordnung zum Erfassen von Rohdaten, insbesondere synchrones Aufnehmen mit mehreren Sensoren, umfasst in einigen Ausführungsformen ein Triggern mindestens eines Sensors und/oder ein hinreichend schnelles Speichern der Rohdaten. Triggern kann besonders für Inspektionsabschnitte oder Inspektionsobjekte, die eine optische Kontur, die erkennbar/identifizierbar ist, aufweisen, geeignet sein. Solche
Inspektionsobjekte sind vorzugsweise Antennen, Isolatoren, Strombänder und
Inspektionsobjekte im Dachgarten eines Fahrzeugs sein. Triggern kann den Vorteil haben, dass die Inspektionsobjekte immer in definierter und vergleichbarer Bildposition schon in Rohdaten vorliegen können. Das Inspektionsobjekt kann somit im Rahmen des
Inspektionsverfahrens schneller detektiert werden, eine Extraktion aus den Rohdaten kann schneller durchgeführt werden, und ein Winkel oder eine Perspektive ist direkt in den Rohdaten bestimmt, was ansonsten rechenaufwändig wegzurechnen wäre oder ggf. nicht wegrechenbar ist. Durch Triggern sinkt auch die Anzahl der notwendigen Rohdaten, z.B. notwendiger Bildaufnahmen, was das Datenvolumen, das zu verarbeiten und zu übertragen ist, senkt. Somit kann die Aussagekraft pro Bit ansteigen und Rechenleistung preiswerter werden. Vorzugsweise wird in dem Inspektionsverfahren aus mehr als einem definierten Winkel/Bildposition getriggert. So kann eine 3D-lnformation über den Inspektionsbereich gewonnen werden, wie z.B. ein 3D-Modell. Auch ist eine Rundumsicht erhaltbar, eine Redundanz an Rohdaten, ein Sicherheitsabgleich und ein Korrelationsabgleich. Das Aufnehmen mittels Triggern kann auch schneller als ungetriggertes Aufnehmen sein, weil z.B. die zu verarbeitende Datenmenge sinkt. Das kann für die Inspektion von schnell fahrenden Fahrzeugen von Bedeutung sein.
In Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens und des Inspektionssystems wird als Triggerhardware eine Lichtschranke bereitgestellt. Sie ist vorzugsweise auf eine Größe des Inspektionsobjekts bzw. Inspektionsabschnitts angepasst, stellt jedoch vorzugsweise trotzdem einen konstruktiv großen Objektabstand bereit. Eine bevorzugte Größe des
Inspektionsobjekts liegt vorzugsweise zwischen 5-10 cm. Diese Größenordnung kann auf einfache Weise z.B. mit nur wenigen Pixeln einer Kamera abgedeckt werden. In Ausführungsformen ist die Lichtschranke eine Laserlichtschranke. Diese kann sehr genau sein, insbesondere durch eine geringe optische Divergenz. So kann besonders genau getriggert werden. Da eine Lichtschranke in der Regel einen definierten Reflektor benötigt, der am Inspektionssystem, insbesondere einem Inspektionstor, und nicht am Fahrzeug bereitgestellt werden kann, ist die Lichtschranke nur für laterales Triggern eines
durchfahrenden Fahrzeugs geeignet.
Als Triggerhardware ist in einigen Ausführungsformen ein Kameratrigger vorgesehen, vorzugsweise zum Suchen des Zuganfangs. Die zugehörige Kamera ist mit Ihrer
Bilderfassungsrichtung vorzugsweise senkrecht nach unten gerichtet. Die Kamera ist im System vorzugsweise ohnehin zur Inspektion des Fahrzeugs vorgesehen. So kann sie eine weitere Funktion übernehmen. Mit Hilfe der Triggerkamera kann in Ausführungsformen eine Dokumentation zu Nachweiszwecken erstellt werden, dass tatsächlich ein Fahrzeug das Inspektionssystem passiert hat und vorzugsweise auch das Fahrzeug identifiziert werden. So können Messdaten plausibilisiert werden, die beispielsweise fehlerhaft, uneindeutig oder nicht richtig zugeordnet sind. Mit der Triggerkamera kann in Ausführungsformen eine Zugtypoder Zugkomponententypdetektion oder zumindest -kategorisierung durchgeführt werden. Vorzugsweise kann eine Typerkennung ggf. aus Korrelation mit anderen Daten durchgeführt werden. Außerdem kann unter Verwendung der Triggerkamera vorzugsweise ein
bestimmtes, typspezifisches Messprogramm für das Fahrzeug ausgewählt werden. Z.B. kann das Messprogramm vorzugsweise für einen ICE2, einen ICE3, einen ICE4, einen Zug einer bestimmten Baureihe, einen LKW, ein Frachtschiff, einen Klimaanlagentyp, einen Stromabnehmer oder eine andere Komponente oder Bauteil des Fahrzeugs ausgewählt werden. Vorzugsweise ist die Triggerkamera dafür eingerichtet, ein Flächenbild des
Inspektionsabschnitts zu erzeugen, zumindest jedoch zeitkorrelierte Linienbilder. In
Ausführungsformen findet eine Farbdetektion auf der erfassten Bildaufnahme statt.
Beispielsweise kann dadurch ein ohnehin bestehendes Farbmerkmal, wie Bahnrot mit Ausbleichungsstufen, oder ein angebrachter optischer Marker detektiert werden. Optische Marker am Fahrzeug können vorzugsweise ICE2-Sticker in Grün, ICE3-Sticker in Rot, ein Barcode, ein QR-Code, ein molekularer Reflektor, der vorzugsweise auch funktioniert, wenn er teilflächig verschmutzt ist, oder eine Zugnummer sein. Statt einer Farbkamera kann eine wellenlängenselektive Beleuchtung und Detektion in bevorzugten Verfahren eingesetzt werden. In Ausführungsformen ist eine grüne Beleuchtung und ein grüner Bandfilter in Hardware bereitgestellt. Dies kann den Vorteil haben, dass ein Sensor mit Schwarzweiß- Fähigkeit für das Triggern ausreicht und auf eine womöglich teurere Farbkamera verzichtet werden kann. Vorzugsweise startet die Triggerkamera durch einen Triggerbefehl einen Messzyklus an dem fahrenden Fahrzeug, also einen Inspektionsvorgang mit der Sensoranordnung.
Als Triggerhardware ist in einigen Ausführungsformen ein RFID-Sensor vorgesehen.
Vorzugsweise kann dieser ein VHF-RFID-Signal identifizieren, in Alternativen ein UHF- Signal. RFID-Chips befinden sich häufig bereits an Fahrzeugen, z.B. Zügen, so dass sie eine neue, zusätzliche Funktion bei der Durchführung des vorgeschlagenen
Inspektionsverfahrens des Fahrzeugs erhalten können. Der RFID-Chip kann
inspektionsrelevante Daten speichern, ohne einen Zugang zu einem internen Datensystem bereitstellen muss. Auf dem Chip kann vorzugsweise durch das Inspektionssystem ein Inspektionsprotokoll abgelegt werden, das auf den gemessenen Daten basiert. Bei
Reisezugwägen kann beispielsweise eine Wagentypreihenfolge abgelegt werden. Bei Güterwägen kann unter Verwendung der gespeicherten RFID-Informationen und Anwendung des Inspektionssystems auf den RFID-Chip eine Beladungskontrolle stattfinden,
vorzugsweise, ob eine Fracht verrutscht ist.
Als Triggerhardware ist in einigen Ausführungsformen ein Lichttaster vorgesehen. Ein Lichttaster benötigt vorteilhafter Weise keinen definierten Reflektor. Vorzugsweise dient das zu inspizierende Fahrzeug als Reflektor. Da der Lichttaster Veränderungen des Lichteinfalls detektieren kann, kann er zur Detektion auch unbekannter Objekte besonders geeignet sein. Ein Lichttaster kann den Messzweck erfüllen, bestimmte Inspektionsobjekte zu lokalisieren, z.B. in Ort und Zeit oder auch Ort und Geschwindigkeit. Vorteil kann sein, dass der
Triggerpunkt und der Inspektionspunkt auseinanderfallen können. Vorzugsweise ist der Lichttaster dafür eingerichtet, nur selektiv in einem bestimmten Abstandsbereich zum Inspektionsobjekt zu triggern. Der Abstandsbereich kann einstellbar sein, parametrierbar oder auch dynamisch in Echtzeit parametrierbar. Ein dynamisch in Echtzeit parametrierbarer Lichttaster kann zunächst einen Stromabnehmer, z.B. in einem Abstand von zwischen 1 m bis 1 ,5 m detektieren und dann umparametrisiert werden, um eine Klimaanlage im Abstand von zwischen 1 ,25 m bis 2 m zu detektieren. Die Messgenauigkeit des Lichttasters kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Der Lichttaster kann vorzugsweise mit seiner optischen Wirkrichtung von oben nach unten weisen, sodass einer Verschmutzung vorgebeugt werden kann. Er kann auch in Ausführungsformen einen aktiven oder passiven Schutz gegen Verschmutzung aufweisen, wie andere optische Sensoren auch. Als Triggerhardware ist in einigen Ausführungsformen ein nicht sichtbarer, vorzugsweise optischer Triggerdetektor vorgesehen. Dieser ist vorzugsweise im Fahrgastbereich einsetzbar und die Inspektion ist für den Fahrgast nicht erkennbar. Der nicht sichtbare Detektor kann ein Ultraschallsensor sein oder eine für Menschen nicht sichtbare optische Wellenlänge aufnehmen, wie z.B. Infrarot. Alternativ dazu kann vor ein Objektiv des nicht sichtbaren Triggerdetektors ein wellenlängenselektives Filter angeordnet werden. Für das weiter oben beschriebene Inspektionsverfahren mit Kamera und Lasermesstechnik weist das Inspektionssystem vorzugsweise links und rechts vom fahrenden Fahrzeug eine Laserquelle mit einer ersten Kamera in spitzem Winkel und einer zweiten Kamera in stumpfen Winkel auf. Die Kameras sind vorzugsweise sequentiell in Fahrtrichtung mit möglichst geringem Abstand, also mit engem Abstand zueinander angeordnet, um eine Bildkorrelation zu verbessern. Vorzugsweise werden das linke und das rechte Teilsystem gleichzeitig durch die Triggerhardware getriggert. Eine bevorzugte Bildrate einer Kamera in dem Inspektionssystem, die für die Verwendung mit Lasermesstechnik geeignet ist, hat eine Bildrate von maximal 35000 Bildern/Sekunde. Für verbesserte Bildqualität wird eine Bildrate von etwa 5000 Bilder/s eingesetzt. Zur Inspektion eines Stromabnehmers werden die Kameras vorzugsweise in einem Abstand von 50cm - 100cm angeordnet und die Inspektion durch die Kameras bei einer Relativgeschwindigkeit von Fahrzeug und Inspektionssystem von etwa 5 km/h durchgeführt. Eine derartige Geschwindigkeit ist vorteilhafter Weise bei allen ICE-Baureihen über die Funktion„AFB", Automatisch Fahren Bremsen, voreingestellt verfügbar.
Vorzugsweise werden mit Kamera und Lasermesstechnik Bauteile im Dachgarten des Zuges inspiziert, besonders vorzugsweise Windleitbleche und/oder der Zustand der Schleifleisten am Stromabnehmer des Zuges. Sollen Flächen ohne Kontur inspiziert werden, ist das Inspektionsverfahren vorzugsweise kontinuierlich einzurichten. Beispielsweise sind kontinuierlich messende Sensoren oder kontinuierlich messende diskrete Sensoren meist für Klimaanlagen, Dachoberflächen und das Detektieren von Einbrandlöchern vorteilhaft. Eine Framerate und/oder Belichtungszeit und/oder Belichtung des kontinuierlich messenden diskreten Sensors ist vorzugsweise anpassbar, bevorzugt an die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Ein bevorzugtes Verfahren umfasst einen Schritt eines Bereitstellens von zwei oder mehr Sensoren der Sensoranordnung entlang und/oder orthogonal einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wobei mindestens einer der Sensoren ein optischer Sensor ist und vorzugsweise zwei oder mehr Sensoren der Sensoranordnung entlang und/oder orthogonal der
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise kann ein erster Sensor, der einem zweiten Sensor in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs vorgelagert ist, den zweiten Sensor triggern, wie oben beschrieben. Vorzugsweise kann der erste Sensor alternativ oder zusätzlich orthogonal zu dem zweiten Sensor beabstandet sein, also höher oder niedriger angebracht sein als der zweite Sensor. Bevorzugt ist aber in
Ausführungsformen, dass zwei oder mehr Sensoren der Sensoranordnung auf derselben Höhe angeordnet sind.
3.5 Master-System triggert Slave-System Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist die Schritte eines Bereitstellens in der Sensoranordnung einer Master-Inspektionseinheit und einer Slave- Inspektionseinheit, die der Master-Inspektionseinheit in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nachgelagert ist, eines Anwendens der Master-Inspektionseinheit zur Grobinspektion des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs, ob Rohdaten einen Schwellenwert überschreiten, eines Triggerns der Slave-Inspektionseinheit, falls die Rohdaten den Schwellenwert überschreiten, und ein Anwenden der Slave-Inspektionseinheit zur Feininspektion des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs in Reaktion auf das Triggern auf. In einigen
Ausführungsformen des Inspektionssystems gemäß der Erfindung ist deshalb ein Master- Inspektionssystem zur groben Inspektion eines bewegten Fahrzeugs vorgesehen, welches mit einem in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nachfolgenden Slave-Inspektionssystem zur Feininspektion in Regelverbindung steht. Beispielsweise kann das Master-Inspektionssystem das nachfolgenden Slave-Inspektionssystems zur Feininspektion triggern, um einen
Inspektionsabschnitt des bewegten Fahrzeugs, der vom Master-Inspektionssystem mit einer über einem Schwellwert liegenden Wahrscheinlichkeit als inspektionswürdig erkannt worden ist, einer Feininspektion zu unterziehen. Durch die Vorlagerung der Grobinspektion erfolgt die Feininspektion nur noch bedarfsweise. So kann die Gesamtdatenmenge und vor allem die zu übermittelnde und zu speichernde Datenmenge des Inspektionsverfahrens reduziert werden und gleichzeitig die Datenrate über inspektionswürdigen Inspektionsabschnitten des bewegten Fahrzeugs erhöht werden, um die Inspektionsgenauigkeit wo erforderlich zu erhöhen.
3.6 Beleuchtungssysteme
Ein bevorzugtes Inspektionsverfahren weist den Schritt eines Beleuchten des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs durch eine Beleuchtungsanordnung als Teilsystem des Inspektionssystems auf. Beleuchtungsanordnungen können somit auch als Beleuchtungssystem des Inspektionssystems bezeichnet werden. Bei Niederschlag, wie beispielsweise bei Regen, kann vorzugsweise ein Beleuchtungsprofil über dem Inspektionsobjekt so abdimmen, dass Reflexionen vermieden werden. Vorzugsweise ist eine Echtzeitregelung der Beleuchtung vorgesehen. Das Inspektionssystem umfasst vorzugsweise einen Regensensor, vorzugsweise an einer Fahrstrecke des Fahrzeugs. Vorzugsweise empfängt das Inspektionssystem einen Wetterbericht und aktiviert ein entsprechendes Beleuchtungsprofil. Bei Außenlicht, insbesondere bei dynamischen Lichtquellen wie der Sonne, beleuchtet das Beleuchtungssystem stärker als bei Dunkelheit zur Vermeidung von Schatten effekten, insbesondere dynamischen Schatteneffekten. Vorzugsweise stellt das Inspektionssystem optimale Messbedingungen, vorzugsweise Aufnahmebedingungen für Kameras, für die Sensoranordnung bereit. Entsprechend wird eine Inspektion mit dem Inspektionsverfahren durch das Inspektionssystem vorzugsweise nachts und/oder an einem gereinigten Zug und/oder an einem trockenen Zug durchgeführt. Vorzugsweise wird das Inspektionsverfahren an einem Zug durchgeführt, der eine Waschstraße verlässt. Vorzugsweise wird der Inspektionsabschnitt durch das Beleuchtungssystem kontinuierlich beleuchtet, weil die kontinuierlichen Sensoren, z.B. kontinuierlich messende Kameras, die immer laufen, dies benötigen. Vorzugsweise wird genau eine Beleuchtung für alle optischen Sensoren, vorzugsweise alle Kameras, bereitgestellt. Vorzugsweise wird von dem Beleuchtungssystem eine Beleuchtung mit einer emittierten Wellenlänge im Infrarotbereich bereitgestellt. Damit ist eine Materialinspektion unter einer Oberfläche des Inspektionsabschnitts möglich. Das Beleuchtungssystem stellt allerdings in Ausführungsformen Beleuchtung mit einer emittierten Wellenlänge im Röntgenbereich bereit. Das Inspektionsverfahren kann in Ausführungsformen eine Hyperspektralanalyse des Inspektionsabschnitts für Farbuntersuchungen mit Schwarzweiß-Detektoren bzw. Schwarzweiß-Kameras vorsehen. Das Beleuchtungssystem kann eine oder mehrere Beleuchtungselemente, vorzugsweise LEDs, aufweisen. Die Beleuchtungselemente sind in Ausführungsformen steuerbar oder dimmbar eingerichtet. Zur Inspektion von Inspektionsabschnitte auf Risse kann das Inspektionssystem eine Dunkelfeldbeleuchtung bereitstellen und eine Dunkelfeldanalyse, z.B. nach Art einer Dunkelfeldmikrosroskopie, ermöglichen. In Ausführungsformen können gleiche, also Sensoren mit gleicher Messtechnik, Sensoren, z.B. Kameras, durch verschiedene Beleuchtungen versorgt werden. Insbesondere kann sich eine jeweils bereitgestellte Beleuchtungsposition in Abhängigkeit vom Sensor unterscheiden. Soll das Inspektionsverfahren eine Risserkennung mit fluoreszierenden Mitteln erlauben, ist vorzugsweise eine Beleuchtung durch eine UV-Lichtquelle vorgesehen. Es können Blenden für das Beleuchtungssystem vorgesehen sein. Die Blenden können aktiv oder statisch sein. Das Inspektionssystem kann an eine Störquelle, wie z.B. eine Ampel, Wind oder Sonneneinstrahlung, angepasst sein, z.B. durch Blenden oder Windabweiser. Die Blenden können mit einem Polfilter versehen sein. Die Blenden sind in Ausführungsformen mit einem Motor oder einem Aktuator steuerbar. Das Inspektionssystem kann Abdeckungen wie z.B. Lamellen bereitstellen, um am Inspektionsabschnitt einen Lichtaustritt zu verhindern.
Die Beleuchtung kann vorzugsweise mit dem Inspektionssystem Deflektometrie zur technischen Funktionszustands in dem Inspektionsabschnitt ermöglichen. Das Beleuchtungssystem kann dazu in bevorzugten Ausführungsformen Muster (z.B. Gitter, Dreiecksmuster, Linienmuster, und dergleichen) auf den Inspektionsbereich, beispielsweise eine Inspektionsfläche (wie einen verschmutzten Dachgarten eines Zuges), projizieren. Vorzugsweise sieht das Inspektionsverfahren ein Zählen von Kästchen des Musters vor, da dies kostengünstig erreichbar ist, insbesondere für Deflektometrie. Das Beleuchtungssystem kann bereitgestellt sein, um durch Anwenden von Deflektometrie die Erstellung von 3D-Modellen durch das Inspektionsverfahren zu erlauben. So können vorzugsweise, und überraschenderweise, Schäden oder Kratzer an Inspektionsobjekten gut erkannt werden. Deflektometrie ist insbesondere zur Verwendung mit reflektierenden Inspektionsbereichen, z.B. Inspektionsoberflächen, vorgesehen. Solche Inspektionsbereiche sind im Allgemeinen schwer zu messen. Besonders geeignet kann Deflektometrie für die Seiten eines Zuges in Vorbeifahrt geeignet sein. Beispielsweise kann mittels Deflektometrie vorzugsweise als technischer Funktionszustand bestimmt werden, ob eine Fensterdichtung an einem glänzenden Fensterrahmen z.B. eines Zuges richtig sitzt. Vorteilhaft kann sein, dass für Messungen mittels Deflektometrie am fahrenden Fahrzeug nicht mehr Muster projiziert werden müssen als bei Inspektion im Stillstand des Fahrzeugs.
Genauer gesagt können Beleuchtungssysteme im Sinne der Erfindung beispielsweise Lampen oder Blitzlichter sowie Arrangements daraus sein. Vorteilhafterweise bestehen Beleuchtungssysteme aus kostengünstigen, energieeffizienten, bezüglich des Spektrums an emittierten Licht wohldefinierten und/oder schnell anschaltbaren und regelbaren
Leuchtmitteln wie beispielsweise LED-Lampen, wie oben erwähnt, oder OLED-Lampen.
Vorteilhafterweise wird das durch das Beleuchtungssystem erzeugbare Spektrum an emittierbarem Licht wie bereits erwähnt anpassbar ausgestaltet. So kann ein bestimmter Inspektionsvorgang optimiert werden, bei dem ein Inspektionselement, wie ein Bauteil eines Gerätes auf dem Dachgarten eines Zuges oder typische Verschleißartefakte darauf, in einem Licht bestimmter Wellenlänge besonders gut detektierbar ist. Ebenso kann das Beleuchtungsspektrum und gegebenenfalls auch das Detektionsspektrum eines Kamerasystems auf bestimmte Spektralbereiche beschränkt werden, um Artefakte durch variable messbeeinflussende Umwelteinflüsse wie Umgebungslicht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit auszuschließen oder zu reduzieren. Beispielsweise kann das Beleuchtungssystem nur das künstliche Licht bezogen auf optisches Spektrum und Intensität generieren, welches dem Umgebungslicht bezogen auf Normbedingungen fehlt. Mögliche Methoden zu einer solchen Beschränkung sind die Verwendung von optischen Filtern im Strahlengang von Beleuchtungssystemen oder Kamerasystemen, die Ansteuerung nur bestimmter LED-Leuchtmittel bestimmter Farbe, die Detektion nur vermittels bestimmter optischer Sensoren mit Sensibilität in einem bestimmten Spektralbereich oder die digitale Filterung nur eines bestimmten Spektralbereiches an Bildinformation. Zur Unterstützung der digitalen Auswertung kann ein Sensorsystem aus Sensoren zur vorzugsweise zeitaufgelösten Erfassung von messbeeinflussenden Umwelteinflüssen wie Umgebungslicht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit vorgesehen sein, das mit einem Bildauswertungssystem in kommunikativer Verbindung steht. So kann beispielsweise ein Messartefakt, das auf veränderliches Umgebungslicht, Kondenswasser oder Vereisung zurückzuführen ist, in der Bildauswertung berücksichtigt werden. Die Protokollierung von Messdaten und Umgebungseinflüssen in einem insbesondere zeitkorrelierten Datensatz erhöht die Vergleichbarkeit von Datensätzen zu verschiedenen Zeiten und in unterschiedlichen Umgebungsbedingen. Vorteilhafterweise erlaubt dies die Ableitung aussagekräftiger Metadaten, welche einen Inspektionsschritt mit höherer Präzision und/oder weniger Rechenaufwand oder Datenvolumen optimieren. Wie die Metadaten aus dem Phasenraum von Messdaten und Umgebungseinflussdaten gewonnen werden, kann durch einen Parametersatz an heuristischen Erfahrungswerten voreingestellt und/oder durch einen insbesondere lernfähigen Algorithmus wie beispielsweise einen Monte-Carlo-Algorithmus, ein neuronales Netz oder dergleichen optimiert werden.
Vorzugsweise erfolgt die Beleuchtung insbesondere von Inspektionsgegenständen mit dreidimensionaler Topographie, wie beispielsweise Antennen oder Stromabnehmern auf Zügen, von mehreren Seiten, beispielsweise von zwei, drei oder vier Seiten. Ziel ist es insbesondere, bereits im optischen Rohbild einen Schattenwurf auszuräumen, der bei der Bildauswertung zu Artefakten, abschnittsweiser Unterbelichtung oder Fehlinterpretationen führen könnte. Bevorzugt emittiert das Beleuchtungssystem diffuses Licht oder umfasst einen Diffusor wie zum Beispiel ein zumindest teilweise transparentes Tuch, das vom Licht einer Leuchtquelle des Beleuchtungssystems durchschienen wird.
Vorzugsweise sind die Lichtquellen eines Beleuchtungssystems vernetzbar und regelbar ausgestaltet.
Bevorzugt sind die Lichtquellen eines Beleuchtungssystems pulsbare Lichtquellen.
Lichtimpulse können beispielsweise mit Kameras eines Sensorsystems mit oder ohne einen Zeitversatz synchronisiert werden. Zur optimalen Beleuchtung können beispielsweise diffuse Leuchtmittel und gepulte Leuchtmittel kombiniert werden.
Synchronisierte gepulste und bezüglich wenigstens des Lichtspektrums und/oder der Intensität einstellbare Beleuchtungssysteme und Kamerasysteme erlauben
vorteilhafterweise, innerhalb relativ kurzer Zeit, wie etwa der Zeitspanne eines an einem Inspektionssystem passierenden Abschnitts eines Zuges, Sequenzen von Bildern mit verschiedenen Beleuchtungs- und Aufnahmebedingungen zu ermitteln. In einem ersten Bild einer Sequenz könnte beispielsweise ein Fahrzeug von einer dem optischen
Detektionsstrahlengang einer Kamera entgegengesetzten Richtung stark belichtet werden, so dass der Umriss des Fahrzeugs mit hohem Kontrast sichtbar und auswertbar ist. In einem oder mehreren folgenden Bildern einer Sequenz könnte das Fahrzeug allseits diffusem Licht verschiedener Wellenlänge oder Intensität oder verschiedenen optischen Einstellungen wie Apertur, Focus und Belichtungszeiten abgebildet werden, um die
Topographie oder Morphologie des Fahrzeugs besonders gut sichtbar und auswertbar zu machen.
Ein oder mehrere dritte Bilder der Sequenz könnten unter einem Fachmann für Mikroskopie bekannten Dunkelfeldbedingen aufgenommen werden, so dass Restlichtstreuung an
Unebenheiten oder Haarrissen im Fahrzeug besonders deutlich detektiert werden können. In vierten Bildern könnte das Fahrzeug beispielsweise ohne gesonderte Beleuchtung in einem infraroten Spektralbereich aufgenommen werden, so dass Rückschlüsse über die Temperaturverteilung über dem Fahrzeug gezogen werden können. Ein fünftes Bild könnte im Röntgenbereich belichtet und detektiert werden, wenn beispielsweise die Auswertung von Dunkelfeldbildern die genauere Kontrolle auf Haarrisse im Fahrzeug gebietet. Die Sequenz und Art der Bilder ist nur beispielhaft. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können die Leuchtmittel dimmbar und/oder mit optischem Diffusor ausgestattet sein. Mehrere vorzugsweise modular ausgestaltete Leuchtmittel können in einem Array mechanisch, elektrisch und/oder kommunikativ miteinander gekoppelt sein. Vorteilhaft an einem solchen Array ist, dass es über die Anzahl seiner Leuchtmittel auf eine maximal erforderliche Ausleuchtung ausgelegt werden kann. Bei einer geringeren erforderlichen Ausleuchtung können beispielsweise nur ausgewählte Leuchtmittel des Arrays angesteuert werden. Auch können Leuchtmittel eines stationären Arrays unter verschiedenen Positionen und Winkeln auf einen sich bewegenden fahrenden Fahrzeug ausgerichtet werden. So kann die Beleuchtung mit einer geeigneten
Intensitätsverteilung über dem fahrenden Fahrzeug erzeugt werden, ohne dass eine kostenaufwändige und störanfällige Bewegungseinrichtung für das und/oder die
Leuchtmittel erforderlich wäre.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems kann ein optisches Element, wie beispielsweise ein Kameraobjektiv, von Leuchtmitteln wie LED-Lampen umgeben sein.
3.7 Definierter Hintergrund
Bevorzugt ist bei dem Inspektionsverfahren ein Schritt eines Bereitstellens durch das Inspektionssystem eines definierten Hintergrunds, der vorzugsweise homogen oder gemustert, besonders vorzugsweise mit einem Gitter versehen, ist, und Anwenden der Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs, während sich der Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs zwischen der Sensoranordnung und dem definierten Hintergrund befindet. Vorzugsweise weist der Hintergrund einen hohen Kontrast, z.B. höher als 10:1 , höher als 100:1 , höher als 1000:1 oder höher als 10000:1 , auf. Ein bevorzugter Hintergrund ist dafür eingerichtet, bei einer Schwarzweißinspektion, z.B. durch eine in Schwarz- Weiß aufnehmende Kamera, einen möglichst großen Kontrast zu ermöglichen. Da die meisten Inspektionsobjekte schwarz sind, sind besonders bevorzugte Hintergründe weiß. Ein bevorzugtes Muster ist ein Gitter. Ein Gitter kann durch einen Algorithmus einfach und billig ausgewertet, wie erwähnt insbesondere gezählt, werden. Vorzugsweise wird das Muster auf den Hintergrund projiziert, z.B. durch das Beleuchtungssystem. Eine bevorzugte Projektionsrichtung ist von schräg oben auf den Inspektionsabschnitt gerichtet. Vorzugsweise wird die Projektion getriggert, wenn eine Messung durchgeführt werden soll, die die Projektion auf den Hintergrund erfordert. Es kann ein geringer Zeitversatz zwischen gemusterten und nicht gemusterten Messungen erzeugt werden.
Eine Grobtextur des Hintergrunds ist vorzugsweise im Wesentlichen eben, so dass der Hintergrund keinen Schatten bildet. In Ausführungsformen kann der Hintergrund auf einer Tunnelwand bereitgestellt sein. Die Tunnelwand kann vorzugsweise weiß gestrichen und ggf. verputzt sein. In anderen Ausführungsformen ist die Oberfläche des Hintergrunds jedoch rauh, um eine diffuse Abstrahlung hervorzurufen. So kann das Inspektionsobjekt bzw. der Inspektionsabschnitt besser ausgeleuchtet werden. Vorzugsweise werden bei diffuser Abstrahlung weniger Artefakte erzeugt.
In bevorzugten Ausführungsformen absorbiert der Hintergrund einen vorbestimmten Spektralbereich, sodass weniger Streulicht in einen optischen Sensor, wie eine Kamera, fällt. Ein Hintergrund, der besonders bevorzugt ist, ist mittels einer Stabilisatoreinrichtung fixiert, um mechanischen Belastungen und/oder Fahrtwind zu widerstehen. Um ein Anhaften von Schmutz zu reduzieren, kann der Hintergrund, insbesondere für einen Außeneinsatz des Hintergrunds, mit einer Lotusblütenbeschichtung versehen sein.
Für einige Ausführungsformen, insbesondere beidseitige laterale Inspektion des Fahrzeugs, ist vorgesehen dass in dem Hintergrund Aussparungen für Sensoren vorgesehen sind, insbesondere für optische Sensoren wie Kameras. So können die Sensoren besonders nahe an das Fahrzeug heranreichen. Vorzugsweise sind die Aussparungen in der Größe derart minimiert, dass sie bündig an den Sensor anschließen. So kann die Störwirkung der Aussparungen verringert werden.
Vorzugsweise befindet sich der Hintergrund beim Erheben der Rohdaten in einem Abstand von weniger als 150 cm zum Lichtraumprofil des Inspektionsabschnitts bzw. Inspektionsobjekts. Besonders vorzugsweise ist der Abstand weniger als 100 cm, besonders vorzugsweise weniger als 50 cm, besonders vorzugsweise weniger als 20 cm. Ein ganz besonders bevorzugter Abstand zwischen Hintergrund und Lichtraumprofil beträgt etwa 15 cm., insbesondere, wenn der Abstand zwischen Hintergrund und einer Hochspannungsleitung liegt, die vorzugsweise eine Oberleitung für einen Zug ist. Vorzugsweise werden die Sensoren auf gleicher Höhe links und rechts vom Fahrzeug, z.B. einem zu inspizierenden Zug, angeordnet. Dann sieht das Inspektionsverfahren vorzugsweise vor, die Sensoren gleichzeitig anzuwenden. Zudem kann durch
Bereitstellen der Sensoren auf gleicher Höhe der benötigte Bauraum, z.B. eine benötigte Schienenlänge, verringert sein.
Ein bevorzugter Hintergrund ist akustisch gedämmt. Dies kann den Vorteil haben, dass eine akustische und eine optische Messung am gleichen Ort und zur gleichen Zeit am fahrenden Fahrzeug, z.B. einem Zug, vorgenommen werden können, so dass akustische und optische Rohdaten bereits besser korreliert sind. Es ergibt sich somit ein Synergieeffekt, zwischen verschiedenen Messungen. Somit ist bevorzugt, dass der Hintergrund aus Kautschuk gefertigt ist und vorzugsweise weiß und glatt ist. Aus akustischen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn der Hintergrund schallabsorbierend ist. Dafür können im Hintergrund kleine Löcher oder andere Strukturen zur Schalldämmung bereitgestellt sein. Liegt der Hintergrund nicht im optischen Weg eines optischen Sensors, kann er auch zumindest teilweise einen sonstigen effizienten Schalldämmer aufweisen, wie z.B. Eierschalenschaumstoff. Auf dem Hintergrund oder durch den Hintergrund hindurch können als Sensoren zusätzlich oder anstelle von optischen Sensoren Richtmikrofone bereitgestellt sein. Bevorzugt ist in dem Inspektionsverfahren ein Bereitstellen einer passiven und/oder aktiven Schutzeinrichtung zum Schutz der Rohdaten und/oder der Messhardware als Teilsystem des Inspektionssystems, vorzugsweise an einem bestehenden Streckenbauwerk, besonders vorzugsweise einem Tunnel, unter einer Brücke oder in einer Inspektionshalle, und/oder ein Schützen des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs und/oder der Messhardware mit der passiven und/oder aktiven Schutzeinrichtung zum Schutz der Rohdaten und/oder der Messhardware. Eine bevorzugte passive Schutzeinrichtung ist Element aus der Gruppe bestehend aus Windabweiser, Tierabweiser, Schmutzabweiser, ein Hochspannungsschutz, eine mechanische Blende für einen Sensor. Eine bevorzugte aktive Schutzeinrichtung ist eine Enteisungseinrichtung oder auch eine Reinigungseinrichtung.
3.8 Hochspannungsschutz des Sensors
Bei vielen bildgebenden Inspektionsschritten steigt die räumliche Auflösung und die optische Qualität der aufgenommenen Bilder mit der Nähe von optischen Sensor und/oder seinem Objektiv mit der Nähe zum zu inspizierenden bewegten Fahrzeug. Ist das bewegte Fahrzeug ein aus einer elektrischen Hochspannungsleitung gespeister Zug, so besteht die Gefahr eines Hochspannungsüberschlags von einem hochspannungsführenden Bauteil, wie beispielsweise eine Hochspannungsleitung oder einem Stromabnehmer des Zuges.
Erfindungsgemäß kann ein Sensor daher zumindest abschnittsweise mit einem
Erdungsgehäuse umgeben sein, welches über eine Ableitung, die einen hohen elektrischen Strom tragen kann (wie zum Beispiel 0,5 cm bis 5 cm starke Kupferleitung) mit einer Masse hoher Kapazität elektrisch verbunden ist, mit der vorzugsweise auch das
Hochspannungsnetz elektrisch verbunden ist. Für einen bildgebenden Sensor beispielsweise in einem Gehäuse kann auf dem optischen Weg von Sensor zu einem zu inspizierenden Fahrzeug eine Aussparung im Erdungsgehäuse vorgesehen sein. Diese Aussparung kann frei sein oder mit einem zumindest teilweise durchsichtigen optischen Element, wie beispielsweise einer Glasscheibe, verdeckt sein. Das Erdungsgehäuse ist aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit, wie zum Beispiel Kupfer oder einem geeigneten Stahl und hat eine Dicke, die auf das Tragen eines maximal zu erwartenden Stroms ausgelegt ist, der bei einem Überschlag von einem hochspannungsführenden Bauteil entstehen kann. Die maximal zu erwartende Stromstärke hängt unter anderem von der Höhe der Hochspannung ab. Beispielsweise kann das Erdungsgehäuse als Faraday'scher Käfig um den Sensor oder sein Gehäuse ausgestaltet sein. Für Richtmikrofone oder Mikrofone allgemein kann die Innenfläche des Gehäuses mit Schalldämmung ausgekleidet sein. Ein bevorzugter
Hochspannungsschutz für Sensoren ist in der parallel zu dieser Anmeldung eingereichten internationalen Patentanmeldung mit dem Titel„Modul und Inspektionssystem zur Inspektion von fahrenden Gegenständen" desselben Anmelders offenbart. Die dortige Offenbarung in den Abschnitten 3.1.1 (Hochspannungsschutz für Inspektionssensoren), 3.1 .2(Maßnahmen zur effizienten Inspektion von hochspannungsführenden Bauteilen) und 3.1.3
(Hochspannungsschutz des Sensors) ist hiermit durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung.
3.9 Schutz gegen Tiere An vor allem fest installierten Inspektionssystemen können sich Tiere wie zum Beispiel Tauben absetzen und die Inspektionssysteme beschädigen oder verschmutzen. In
Ausführungsformen ist daher ein Abwehrmittel gegen Tiere bereitgestellt. Das
Abwehrmittel kann beispielsweise an einem Gestell, einem Erdungsgehäuse oder einem Gehäuse eines Sensors angeordnet sein.
Mögliche Abwehrmittel, vorzugsweise gegen Vögel, z.B. Tauben, sind erfindungsgemäß zacken-oder dornen besetzte Aufsätze, ein akustischer Signalgeber zur Ausgabe eines für Tiere unangenehmen akustischen Signals, welches vorzugsweise außerhalb des für Menschen hörbaren Schallspektrums liegt, ein für Tiere unangenehmer aber für Tier und Mensch nicht gesundheitsgefährdender Geruchsstoff oder ein solches Pheromon, oder ein Tiergeschrei, wie ein Adlergeschrei. Insbesondere kann ein vorgenannter Beschlagschutz für optische Elemente sein, der beispielsweise als Spritzdüse oder Scheibenwischer
ausgestaltet ist. Kabel des Inspektionssystems können mit einer Mardersicherung versehen sein.
3.10 Enteisung und Sauberkeit
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann im Inspektionssystem für fahrende Fahrzeuge eine Säuberungseinrichtung als aktive Schutzeinrichtung integriert sein. Beispielsweise kann ein Teilsystem zur Grobinspektion ermitteln, ob eine oder wenn ja welche Säuberung erforderlich ist; dann kann die Säuberungseinrichtung eine
erforderliche Säuberung vornehmen; anschließend kann ein Teilsystem zur Feininspektion definierte Inspektionsschritte vornehmen. Eine Säuberung kann beispielsweise eine
Enteisung des fahrenden Fahrzeugs oder auch nur bestimmter zu inspizierender
Teilbereiche sein. Eine Säuberung kann ferner eine Reinigung von Staub oder
Ablagerungen auf dem fahrenden Fahrzeug sein. Dies kann beispielsweise durch eine Waschanlage mit auf das fahrende Fahrzeug gerichteten Spritzdüsen für eine
Reinigungsflüssigkeit realisiert werden.
Denkbar ist auch, dass die Säuberung einen Trocknungsschritt umfasst, um
Flüssigkeitsrückstände auf dem fahrenden Fahrzeug zu entfernen, die zu optischen
Artefakten in den vom Inspektionssystem aufgenommenen Bilddaten führen könnten.
Die erfindungsgemäße Säuberungseinrichtung kann insbesondere so ausgelegt werden, dass ein fahrendes Fahrzeug von ihr gesäubert werden kann, solange er in elektrischem Kontakt mit einer Hochspannungsleitung steht. Beispielsweise kann die
Reinigungsflüssigkeit derart ausgedüst werden, dass ein definierter Mindestabstand von hochspannungstragenden Elementen des fahrenden Fahrzeugs eingehalten wird.
Denkbar ist auch, dass die Reinigungsflüssigkeit eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise kann die Reinigungsflüssigkeit aus Wasser mit geringem
Elektrolytgehalt oder sogar destilliertem Wasser bestehen. Zur Erhöhung der
Reinigungswirkung kann das Reinigungsmittel auf eine Temperatur oberhalb der
Umgebungstemperatur aufgeheizt werden. Beispielsweise kann das Reinigungswasser auf 50-60 °C erhitzt werden. Bevorzugt sind Spritzdüsen der Reinigungseinrichtung richtbar und ansteuerbar, so dass zu reinigende Abschnitte des fahrenden Fahrzeugs zielgerichteter und effizienter gereinigt werden können. In manchen Ausführungsformen wird auch, statt einer Reinigungsflüssigkeit, ein Gasstrom verwendet. Dieser wird vorzugsweise durch das Inspektionssystem bereitgestellt.
3.11 Reinigungseinrichtung für optische Elemente
Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können durchsichtige optische Elemente mit aktiven Reinigungseinrichtungen versehen werden. Eine aktive Reinigungseinrichtung ist beispielsweise eine Anzahl von auf eine Oberfläche des optischen Elements wirkenden Scheibenwischern, Gebläsen, Düsen zum Ausspritzen von Reinigungsflüssigkeit oder Kombinationen daraus. Diese aktiven Reinigungseinrichtungen können insbesondere ansteuerbar und regelbar ausgelegt sein. Denkbar ist, dass ein optischer Sensor eines Inspektionssystems selbst genutzt wird, mit einem Testbild einen Verschmutzungsgrad zu ermitteln. Wird ein für den Inspektionszweck zu großer Verschmutzungsgrad ermittelt, wird die aktive Reinigungseinrichtung automatisch angesteuert. Vorteilhafterweise können aktive Reinigungseinrichtungen, die ein Verbrauchsmaterial wie eine Reinigungsflüssigkeit wie Wasser oder insbesondere Heißwasser benötigen, permanent an ein Versorgungssystem für Reinigungsflüssigkeit angeschlossen sein, um den Wartungsaufwand möglichst gering zu halten.
Aufgrund von elektrostatischer Anziehung können sich Schmutzpartikel auf elektrostatisch geladenen Oberflächen auch unabhängig von der Ausrichtung der Oberfläche ablagern. Erfindungsgemäß kann daher eine aktive Reinigungseinrichtung auch eine Einrichtung zum elektrischen Ladungsausgleich sein, die eine elektrostatische Aufladung eine Oberfläche von optischen Elementen verhindert. Beispielsweise kann dies durch eine dünne, optische im Wesentlichen transparente aber elektrisch leitfähige Beschichtung einer schmutzanfälligen Oberfläche eines optischen Elements realisiert werden. Diese leitfähige Beschichtung kann beispielsweise in elektrischem Kontakt zu einer elektrischen Masse stehen. Eine dünne, im Wesentlichen transparente und dennoch leitfähige Beschichtung kann beispielsweise ein durchsichtiges Medium sein, in dem sich ein stromleitendes Netzwerk von
Kohlenstoffnanoröhrchen oder einem leitfähigen Polymer ausbildet. Denkbar ist auch eine dem Fachmann bekannte Antistatikbeschichtung. Im Falle von spiegelnden Oberflächen kann die leitfähige Schicht eine Metallschicht sein, insbesondere die Metallschicht, die auch die Spielwirkung erzeugt. Erfindungsgemäß können solche Reinigungseinrichtungen oder aktiven
Reinigungseinrichtungen für jedes hier genannte schmutzanfällige Element verwendet werden, insbesondere auch für ausgewählte Abschnitte oder Geräte auf dem fahrenden Fahrzeug selbst. Dabei kann die Identifizierung und Lokalisierung solcher Geräte auf einem fahrenden Fahrzeug durch ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem erfolgen. Vorteilhaft ist, dass so durch Verschmutzung bewirkte Artefakte in den Inspektionsrohdaten vermieden werden, was eine Bilderkennung aufwändiger und fehleranfälliger machen würde.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können spiegelnde oder durchsichtige Flächen von optischen Elementen beheizt werden, um ihr Beschlagen mit Kondenswasser oder ihr Vereisen zu verhindern. Erfindungsgemäß können beispielsweise
Reinigungsvorrichtungen diese Funktion miterfüllen, wie zum Beispiel ein Gebläse oder eine leitfähige Beschichtung mit einem geeignet hohen elektrischen Widerstand, durch die ein elektrischer Heizstrom geführt wird. Ohne eine solche Maßnahme wäre das gesamte
Inspektionssystem bei ungünstigen Witterungsbedingungen nicht zuverlässig, was sich ohne manuelle Inspektion nicht ohne weiteres auf beispielsweise einen einfachen beschlagenen Spiegel zurückführen ließe.
Der dahinter stehende erfindungsgemäße Kerngedanke besagt, dass die Fehleranfälligkeit und der Wartungsaufwand eines automatisierten Inspektionssystems mit solchen
Maßnahmen, obwohl sie mit Zusatzkosten verbunden sind, so niedrig wie möglich gehalten werden muss, um den Kostenvorteil gegenüber einer manuellen Inspektion zu erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem zumindest teilweise von einer Überhüllung wie einem Zelt umgeben sein. Das Zelt kann mehrere Öffnungen haben, so dass ein zu inspizierendes Fahrzeug durch die Öffnungen des Zeltes passieren kann. Das Zelt kann beispielsweise aus einem Gerüst und einer Zeltfläche bestehen. Die Zeltfläche kann staubresistent oder staubabweisend, brandresistent, leitfähig zur Ableitung von elektrischer Ladung oder Spannungsüberschlägen und/oder lichtdurchlässig ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise wirkt eine lichtdurchlässige Zeltfläche, die von außen durch eine Leuchtquelle beleuchtet wird, als Mittel zur diffusen und homogenen Ausleuchtung eines Innenbereiches des Zelts.
Des Weiteren kann ein Zelt direkte Lichtquellen, die bei der Inspektion störend sind, zumindest teilweise abschatten. Störende Lichtquellen können beispielsweise Leuchtmittel sein, die nicht zum Inspektionssystem gehören oder durch den Tageszyklus oder Wolken variables Sonnenlicht, welches nicht zur optimalen Auflösung des Inspektionszwecks ausgelegt ist und die Vergleichbarkeit von Messungen in verschiedenen Zeitpunkten einschränkt. Eine weitere vorteilhafte Wirkung eines erfindungsgemäßen Zeltes ist, dass es als Sichtschutz für Personen, die am Inspektionssystem arbeiten dient. Aus Gründen des Arbeitsrechts und der Persönlichkeitsrechte kann es beispielsweise erforderlich sein, dass solche Personen außerhalb eines Aufnahmebereichs von Zimmerkameras des Entwicklungssystems bleiben.
Ein aktiver oder passiver Vandalismusschutz kann in Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens und des Inspektionssystems zum Einsatz kommen. Vorzugsweise stellt das Inspektionssystem über optische Sensoren zur Inspektion des Fahrzeuges auch eine Videoüberwachung oder eine Kameraüberwachung und somit einen Vandalismusschutz bereit. Inspektionssysteme mit Sensoren zur Inspektion eines Unterbodens eines fahrenden Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Zuges, sind aufgrund einer Ausrichtung der
Unterbodensensoren nach oben (bezüglich der Schwerkraft) besonders anfällig für
Schmutzablagerungen und daher reinigungsaufwendig. Schmutzablagerungen,
insbesondere auf optischen Elementen optischer Unterbodensensoren, beeinträchtigen direkt die Qualität der ermittelten Inspektionsdaten, auch Rohdaten genannt.
Erfindungsgemäß kann daher eine Einrichtung auf Bauteilen von Inspektionssystemen zur Unterbodeninspektion eines fahrenden Fahrzeugs vorgesehen werden, die
Schmutzablagerungen verhindern. Dies kann insbesondere eine Blende, wie zum Beispiel eine mechanische Iris, sein, die nur während der Bildaufnahme und dem Inspektionsbetrieb geöffnet wird. Ist die Blende geschlossen, lagern sich Verschmutzungen auf ihr nicht auf einem optischen Element ab. Denkbar ist auch eine stationäre und zumindest teildurchsichtige Blende, die einfach austauschbar vor oder auf einem optischen Element angebracht ist. Denkbar ist auch, die Einrichtung als Beschichtung auf optischen Elementen auszugestalten, wobei die
Beschichtung Schmutz abweisend ist. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Nanostrukturierung der Oberfläche der Beschichtung bewirkt werden, wie insbesondere durch eine lotusblattähnliche Beschichtung. 3.12 In Bahnschwellen integrierbare Inspektionssysteme Vorzugsweise umfasst das Inspektionsverfahren einen Schritt eines Bereitstellens der Sensoranordnung mit einem vorzugsweise optischen Unterbodensensor zur Ermittlung von Rohdaten eines Unterbodens des Fahrzeugs als Inspektionsabschnitt. Vorzugsweise ist ein Schritt eines Bereitstellens eines oder mehrerer optischer Umlenkungselemente, die vorzugsweise zwischen einem Ruhezustand und einem Umlenkzustand überführbar sind, um einen optischen Weg für die Unterbodeninspektion bereitzustellen, vorgesehen.
Vorzugsweise werden das eine oder die mehreren Umlenkungselemente mindestens an einem Unterboden des Fahrzeugs und/oder an einem Fahrstreckenboden, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, bereitgestellt. Dieser Aspekt betrifft insbesondere die Frage, wie
Inspektionssysteme zur Inspektion eines Unterbereiches eines fahrenden Fahrzeugs auf möglichst einfache, sichere, kostengünstige und vor Vandalismus geschützte Art in eine existierende Fahrstrecke, wie eine Fahrbahn oder ein Gleisbett, integriert werden kann. Wenn das Fahrzeug ein Zug ist, so besteht seine Fahrbahn typischerweise aus einem Gleisbett, in dem in regelmäßigen Abständen normierte Bahnschwellen eingelassen sind, auf denen quer typischerweise zwei Schienen befestigt sind.
Die Anordnung von Inspektionssystemen im Gleisbett erfordert einen hohen Aufwand, weil das Gleisbett oftmals abschnittsweise ausgehoben und mit einem Fundament gesichert werden muss. Zudem ist der Einbau häufig fehleranfällig und es ist geschultes Personal erforderlich, das Inspektionssystem derart im Gleisbett anzuordnen, dass es für seine Inspektionsaufgaben optimal auf den über ihm fahrenden Zug ausgerichtet ist. Die
Anordnung von Inspektionssystemen auf dem Gleisbett ist zwar einfach, jedoch ist sie nicht immer sicher, weil das Inspektionssystem so über das Gleisbett hinausragt und eventuell in den freien Lichtraum eines passierenden Zuges eingreift. Dadurch wird die Bauhöhe eines Inspektionssystems beschränkt, was sich unvorteilhafter seine technische Auswirkung zur Erreichung des Inspektionszwecks auswirken kann. Zudem muss ein Inspektionssystem auf dem Gleisbett aufwendig befestigt werden, um es vor Diebstahl und Verjustierung zu schützen. Auch ein auf dem Gleisbett befestigtes Inspektionssystem ist gut sichtbar und vor Vandalismus weitestgehend ungeschützt.
Erfindungsgemäß werden insbesondere optische Unterbodensensoren in
Inspektionssystemen daher in Bahnschwellen integriert. Dafür werden beispielsweise Bahnschwellen mit Normmaßen um Hohlräume zur Aufnahme eines vorzugsweise modular oder auch mehrteilig aufgebauten Inspektionssystems angeordnet. Durch die Integration in der Bahnschwelle ist gesichert, dass der Einbau und die Ist-Justierung des Sensorsystems im Gleisbett einfach und fehlerunanfällig ist und zudem die Position des Inspektionssystems im Gleisbett eindeutig definiert ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine solche Bahnschwelle mit Hohlraum zur Aufnahme von Inspektionssystemen bereits werkseitig mit Inspektionsmodulen bestückt werden kann, so dass das fertig bestückte Modul auf dem Gleisbett nur noch eingebaut und an Schnittstellen der Bahnschwelle zur Energieversorgung und/oder
Kommunikation angeschlossen werden muss.
Denkbar ist auch, den Unterbodensensor des Inspektionssystems nur in einen Abschnitt einer Bahnschwelle zu integrieren, der beispielsweise einen mittleren Abschnitt einer gewöhnlichen Bahnschwelle als Überbrückungselement ersetzt. So kann ein Eingriff ins Gleisbett vermieden werden. In dieser Ausgestaltung kann die Bauhöhe des
Überbrückungselements höher sein als die einer gewöhnlichen Bahnschwelle, um mehr Freiraum zur Anordnung des Inspektionssystems zu schaffen. Ferner wirkt eine
erfindungsgemäße Bahnschwelle als Schutzgehäuse für das Inspektionssystem.
Problematisch ist, dass der fahrende Zug Vibrationen über die Schiene auf die Bahnschwelle und damit das Inspektionssystem überträgt. Diese Erschütterungen können die
Messgenauigkeit und die Langlebigkeit des Inspektionssystems kompromittieren.
Erfindungsgemäß kann daher ein Vibrationsentkoppler zwischen Bahnschwelle und
Inspektionssystem vorgesehen werden.
3.13 Eine oder mehrere Kameras mit nach unten gerichteter optischer Achse
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können eine oder mehrere Kameras eines Inspektionssystems zur Unterbodeninspektion eines über sie hinweg fahrenden
Gegenstandes eingesetzt werden, obwohl ihre optische Achse im Wesentlichen nach unten ausgerichtet ist. Durch diese Ausrichtung werden Schmutzablagerungen auf optischen Elementen der Kameras vermieden. Um dennoch einen Bereich des fahrenden
Gegenstandes oberhalb der Kameras aufnehmen zu können, werden erfindungsgemäß optische Umlenkungselemente zur Umlenkung des optischen Weges nach oben auf den Unterboden des fahrenden Gegenstandes vorgesehen. Im einfachsten Fall ist ein solches optisches Umlenkungselement ein Spiegel. In einer Ausgestaltung dieses erfinderischen Aspekts kann das optische Umlenkungselement mit einer Bewegungseinrichtung versehen werden. So kann einerseits das optische Blickfeld des Systems aus Kamera und optischen Umlenkungselement erweitert werden und andererseits das optische Umlenkungselement in eine schmutzunanfällige Position gebracht werden, wenn keine Inspektionen stattfinden. Beispielsweise kann ein solches optisches
Umlenkungselement mit Bewegungseinrichtung als horizontal verkippbarer Spiegel ausgebildet sein, wobei außerhalb des Inspektionsbetriebes eine spiegelnde Fläche des Spiegels nach unten gekippt wird und nur innerhalb des Inspektionsbetriebes derart nach oben gedrückt wird, dass ein optischer Weg zwischen Kamera und einem zu inspizieren Abschnitt des fahrenden Gegenstandes entsteht. 3.14 Bildauswertung mit einer Kamera, insbesondere dreidimensionale
Bildauswertung
In Ausführungsformen umfasst das Inspektionsverfahren einen Schritt eines wiederholten Anwendens eines oder mehrerer Sensoren der Sensoranordnung auf den
Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs. Vorzugsweise werden eine oder mehrere optische Sensoren, wie Kameras und/oder Lasersensoren, wiederholt angewendet. Gemäß einer weiteren Idee der Erfindung kann nämlich ein dreidimensionales Modell zumindest eines Inspektionsabschnitts des zu inspizierenden Fahrzeugs mit nur einem bildgebenden Sensor wie einer Kamera erzeugt werden. Der erfindungsgemäße Lösungsansatz ist, die Relativbewegung des zu inspizieren Fahrzeugs gegen den bildgebenden Sensor auszunutzen. Vorzugsweise ist der bildgebende Sensor translatorisch und/oder rotatorisch stationär, was seine Anordnung, Ansteuerung, Justierung und Eichung erleichtert, und das zu inspizierende Fahrzeug ist bewegt. Zu verschiedenen Zeiten aufgenommene ein- oder zweidimensionale Messdaten des bildgebenden Sensors werden so aus verschiedenen Winkeln bezüglich der optischen Achse des bildgebenden Sensors aufgenommen. Daraus kann durch einen bildauswertenden Algorithmus ein dreidimensionales Abbild zumindest eines Inspektionsabschnitts des zu inspizierenden Fahrzeugs erstellt werden.
Beispielsweise kann so mit einem einfachen einzelnen stationären bildgebenden Sensor eine dreidimensionale Draufsicht auf einen Stromabnehmer auf dem Dach eines fahrenden Zuges erstellt werden, aus der mit höherer Interpretationszuverlässigkeit und überdies durch einen Algorithmus überprüfbar ist, ob der Stromabnehmer in seiner Struktur geschädigt, beispielsweise gebrochen ist.
3.15 Verstellbarkeit der Sensoren
Manche Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens sehen einen Schritt eines
Verstellens eines oder mehrerer Sensoren oder Sensoranordnungen durch rotatorisches und/oder translatorisches Bewegen relativ zu dem Inspektionssystem vor. Gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung können die Sensoren des Inspektionssystems verstellbar ausgebildet sein. Die Verstellbarkeit kann translatorische und/oder rotatorische Bewegungen umfassen. Insbesondere kann ein Abstand zwischen einem Sensor und dem fahrenden Fahrzeug einstellbar sein. Beispielsweise kann ein Sensor auch bezüglich der Fahrtrichtung schwenkbar ausgebildet sein. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ein erstes Bild mit dem Sensor aufzunehmen, wenn der Sensor entgegen der Fahrtrichtung des fahrenden Fahrzeugs ausgerichtet ist, ein weiteres Bild, wenn der Sensor lotrecht auf das fahrende Fahrzeug gerichtet ist und/oder ein weiteres Bild, wenn der Sensor in
Fahrtrichtung des fahrenden Fahrzeugs ausgerichtet ist. Aus diesen Bildern kann ein dreidimensionales Abbild eines Objekts auf dem fahrenden Fahrzeug durch einen
Bildauswertungsalgorithmus erzeugt werden.
3.16 Bewegungseinrichtung von Sensoren und/oder Spiegeln
Vorzugsweise ist in dem Inspektionsverfahren ein Schritt eines Bereitstellens einer
Bewegungseinrichtung für den einen oder die mehreren Sensoren vorgesehen,
insbesondere um einen Abstand zwischen Sensor und Fahrzeug oder zwischen Sensoren im Hinblick auf einen zu inspizierenden Fahrzeugtyp oder zu inspizierenden
Funktionszustand anzupassen. Diese Bewegungseinrichtung kann in Ausführungsformen zum Beispiel eine Teleskopiereinrichtung oder vorzugsweise ein Robotikarm sein.
Erfindungsgemäße Elemente wie beispielsweise Sensoren, optische Elemente,
Beleuchtungssysteme und/oder Reinigungseinrichtungen können mit einem
Bewegungssystem versehen sein. Ein Bewegungssystem kann ausgelegt sein für
Translationen bis zu drei Raumrichtungen und bis zu zwei Schwenkrichtungen, so dass die Schwenkwinkel insbesondere alle Winkeleinstellungen auf einer Kugelsphäre einstellbar machen. Vorzugsweise sind Bewegungseinrichtungen separat ansteuerbar. Beispielsweise kann eine Bewegungseinrichtung durch einen Elektromotor oder ein piezoelektrisches Element getrieben werden.
3.17 Maßnahmen zur effizienten Inspektion von hochspannungsführenden Bauteilen
Bevorzugt ist bei einem erfindungsgemäßen Inspektionsverfahren ein Anwenden der Sensoranordnung mit noninvasiver Messtechnik von außen, bezogen auf das Fahrzeug, wobei vorzugsweise ein Abstand zwischen Sensor und Fahrzeug, vorzugsweise während dem Erfassen von Rohdaten, zumindest zeitweise zwischen 0 cm und 250 cm, bevorzugt zwischen 10 cm und 100 cm beträgt. Der Abstand zum Inspektionsobjekt bemisst sich, insbesondere bei optischen Sensoren, nach einer Abwägungsoptimierung der Anzahl der mindestens aufzulösenden Bildpunkte und des Bildausschnittes, auf den das
Inspektionsobjekt möglichst vollständig passen soll, vorzugsweise während einer
Datensequenz innerhalb eines Inspektionsintervalls. Bei einem kleinstmöglichen Inspektionsobjekt von z.B. 1 mm bis 1 cm sind mindestens 3 Bildpunkte (oder Pixel) aufzulösen.
Vorzugsweise umfasst das Inspektionsverfahren ein Anwenden der Sensoranordnung mit invasiver Messtechnik von außen, bezogen auf das Fahrzeug und/oder ein Anwenden der Sensoranordnung, wobei mindestens ein Sensor der Sensoranordnung an dem Fahrzeug angebracht ist, für Messungen in oder an dem Fahrzeug, deren Rohdaten und/oder daraus erzeugte Metadaten von dem Fahrzeug weg übertragen werden. Bevorzugt ist ein Aufnehmen und Auslesen von aktiven und/oder passiven Markern auf dem Fahrzeug. Dies sind in Ausführungsformen ein oder mehrere Marker aus der Gruppe bestehend aus Barcode, Streifen, Zugnummer, Beacon, RFID-Chip und WLAN-Peilung.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung sollen hochspannungsführende Bauteile, wie beispielsweise die Stromabnehmer eines mit Hochspannungsleitungen elektrisch verbunden Zuges, auf effiziente, einfache und präzise Weise inspiziert werden.
Zur automatisierten Inspektion sind Sensoren, wie insbesondere die oben beschriebenen Kamerasysteme, vorgesehen. Digitalkamerasysteme haben den Vorteil, dass sie schnell und ohne Verbrauchsmaterialien direkt digitale Datensätze erzeugen, die der
datentechnischen Auswertung zugänglich sind. Um die Inspektion von
hochspannungsführenden Bauteilen eines Zuges effizienter und präziser zu machen, ist es wünschenswert, die Sensoren in einem möglichst geringen Abstand zum
hochspannungsführenden Bauteilen anzuordnen.
Gerade bei elektrifizierten Sensoren wie Digitalkamerasystemen erhöht sich jedoch mit geringer werdendem Abstand die Gefahr eines Spannungsüberschlages. Daher ist ein minimaler Sicherheitsabstand von einem Objekt wie beispielsweise einem Sensor zu einem hochspannungsführenden Bauteil vorgeschrieben bzw. empfohlen. Dies ist insbesondere in der Norm DIN EN 1501 19 (VDE 01 15601 ) niedergelegt. Der minimale Sicherheitsabstand hängt von einzelnen Parametern ab und ist beispielsweise
unterschiedlich für Wechselspannung und Gleichspannung. Als Faustregel gilt dem Fachmann, dass ein Sicherheitsabstand von 10 cm mal dem Wert der Hochspannung in Kilovolt nicht unterschritten werden darf. Erfindungsgemäß werden auch elektrische Sensoren unterhalb des typischen Sicherheitsabstandes verwendet. Dafür wird der Sensor mit einer Einrichtung zum Überschlagschutz geschützt. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein Faraday'scher Käfig um den Sensor sein. Ein Faraday'scher Käfig leitet elektrischen Strom über seine Außenfläche ab, sodass ein Objekt in seinem Inneren nicht stromdurchflossen und mithin geschützt ist. Eine als
Faraday'scher Käfig ausgestaltete Einrichtung kann insbesondere Durchbrechungen haben, durch die ein freier optischer Weg von einem optischen Sensor auf das
hochspannungsführende Bauteil gerichtet werden kann.
Ein Problem beim Einsatz von elektrifizierten Sensoren in der Nähe von
Hochspannungsleitungen und hochspannungsführenden Bauteilen ist die Signalstörung eines elektrifizierten Sensors durch elektromagnetische Abstrahlung. Auch dieses Problem wird durch ein als Faraday'scher Käfig ausgestattetes Gehäuse für den identifizierten Sensor ausgeräumt.
3.18 Haarrissdetektion mit Dunkelfeldmikroskopie
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung können topologische Defekte oder
Unebenheiten auf einem Abschnitt eines fahrenden Fahrzeugs durch Dunkelfeldmikroskopie nicht-invasiv detektiert werden. Die Dunkelfeldmikroskopie führt zu einem dunklen
Bildhintergrund, vor dem sich die zu beobachtenden Strukturen hell abheben. Dadurch können von durchsichtigen Objekten mit nur sehr geringem Kontrast dennoch gut aufgelöste, kontrastreiche Bilder erzeugt werden, ohne dass eine vorherige Färbung des Präparats erforderlich ist. Alternativ kann auch die Phasenkontrastmikroskopie verwendet werden.
Das Prinzip der Dunkelfeldmikroskopie beruht darauf, dass Objekte Licht nicht nur absorbieren, sondern auch immer einen Teil des Lichtstrahls ablenken. Wenn die
Beleuchtung so eingestellt ist, dass die direkten Lichtstrahlen am Objektiv des Mikroskops vorbeigehen, sieht der Betrachter nur das abgelenkte Licht. Eine der Ablenkungsursachen ist die als Tyndall15 Effekt bezeichnete Streuung von Licht an kleinen Teilchen, welche beispielsweise auch zu beobachten ist, wenn Licht in einen dunklen Raum fällt und der Staub innerhalb des Lichtstrahls deutlich sichtbar wird. Auch Teilchen, die kleiner sind als die Auflösungsgrenze des Mikroskops, lenken Licht ab und lassen sich daher mit einem Dunkelfeldmikroskop nachweisen. Die Beleuchtung des Abschnitts des fahrenden Fahrzeugs erfolgt erfindungsgemäß von der Objektivseite (Auflicht) oder auch seitlich, wie dies beim Spaltultramikroskop der Fall ist. Bei der Auflichtmikroskopie wird das Licht von derselben Seite aus eingestrahlt, von der aus auch beobachtet wird. Dieses Verfahren wird bei lichtundurchlässigen Materialien angewendet beispielsweise bei Mineralien oder bei Werkstoffprüfungen. Bei Auflicht- Hellfeldbeleuchtung kann die Beleuchtung über den gleichen Objektivstrahlengang eingespeist werden, mit dem auch beobachtet wird.
Bei Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung sind beispielsweise Beleuchtungs- und
Beobachtungsstrahlengang dagegen getrennt: Spezialobjektive haben einen zusätzlichen äußeren Bereich, der dem Beleuchtungsstrahlengang vorbehalten ist. Der innere Bereich entspricht einem normalen Objektiv, bei Dunkelfeldbeleuchtung dient er ausschließlich der Beobachtung. Der äußere Bereich entspricht dem Kondensor. Hier wird das Licht durch einen ringförmigen Hohlspiegel im äußeren Bereich schräg auf das Präparat geleitet. Wäre das Präparat ein flacher Spiegel, so würde das dort reflektierte Licht vollständig am inneren Bereich des Objektivs vorbeigeleitet: Das Bild bliebe dunkel. Von Oberflächenstrukturen wie Kratzern abgelenktes Licht wird dagegen vom Objektiv aufgenommen.
Bei erfindungsgemäßen Auflicht-Dunkelfeld-Objektiven ist es möglich, einzelne Sektoren des Beleuchtungsrings ein- oder auszublenden. Dadurch kann eine Schattenbildung verstärkt werden, so dass Strukturen, die in bestimmten Richtungen verlaufen, besser erkannt werden können. Bei sogenannten Ultropak-Beleuchtungseinrichtungen kann der .Kondensor', der um das Objektiv angebracht ist, in der Höhe verschoben werden, um unterschiedliche Ebenen im Präparat maximal zu beleuchten. Bei geringen Vergrößerungen lässt sich die
erforderliche Lichtstärke auch durch eine seitlich aufgestellte externe Lichtquelle erreichen, beispielsweise Faseroptik-Leuchten.
Oberflächenstrukturen wie zum Beispiel Kratzer oder Haarrisse heben sich im Auflicht- Dunkelfeld deutlich vom Hintergrund ab, da an ihnen reflektiertes oder gestreutes Licht teilweise in den zentralen Bereich des Objektivs gelenkt wird. Derartige Strukturen sind im Bild daher hell auf dunklem Hintergrund. Entsprechend ist Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung besonders geeignet für die Untersuchung von Oberflächen, etwa in den
Materialwissenschaften. Dunkelfeldbeleuchtung ist bei Auflichtmikroskopen weit verbreitet. Im Gegensatz zur Durchlicht-Dunkelfeldbeleuchtung kann Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung auch mit den stärksten Objektiven eingesetzt werden. Um unerwünschte Reflexionen zu vermeiden, wird nach Möglichkeit ohne Deckglas gearbeitet. Bei Stereomikroskopen kann Auflicht-Dunkelfeld realisiert werden, indem die Beleuchtung eher streifend zur Oberfläche erfolgt und das gerichtet reflektierte Licht das Objektiv nicht direkt erreicht. Dies ist zum Beispiel möglich durch leichte Kippung eines flachen Präparats oder eine geschickte Anordnung frei positionierbarer Lichtquellen. Für ringförmige, allseitige Dunkelfeldbeleuchtung gibt es spezielle Ringleuchten mit einem Abstrahlwinkel von beispielsweise 60°, die in einem geringen Abstand von nur 5— 15 mm oberhalb der Probe angeordnet sind. Der zugehörige Dunkelfeld-Adapter (höhenverstellbarer Tubus) erlaubt eine Montage am Objektiv und vermeidet Streulichteinstrahlung. Zum effizienten Einsatz von optischen Dunkelfeldtechniken ist ein möglichst geringer Abstand zwischen objektiv des optischen Sensors und dem zu inspizieren Abschnitt eines fahrenden Fahrzeugs vorteilhaft.
Bei gering reflektierenden Objekten entsteht durch die Dunkelfeldabbildung je nach
Einfallswinkel eine plastischere Darstellung als bei gewöhnlicher Auflichtmikroskopie.
Extreme Dunkelfeldbedingungen lassen sich mit einem Linienlicht realisieren, das ein Lichtband erzeugt, das unter einem extrem flachen Beleuchtungswinkel von einer Seite über die Oberfläche streift. Durch die Schattenbildung entstehen sehr kontrastreiche Aufnahmen selbst von geringen Höhenunterschieden. So lassen sich beispielsweise selbst Fingerabdrücke einfach auf flachen, ebenen Oberflächen abbilden. Erfindungsgemäß kann der zu inspizieren Abschnitt des fahrenden Fahrzeugs zumindest in einem Wellenlängenbereich abgeschattet werden, um die Auflösung von Unebenheiten oder Haarrissen zu verbessern. Ein erfinderischer Ansatz ist die Behausung des Kamerasystems zur Dunkelfeldmikroskopie zum Beispiel mit dem Zelt. Ein anderer Ansatz ist, den zu inspizierenden Abschnitt mit Beleuchtungslicht einer bestimmten Wellenlänge zu
beaufschlagen, die vorzugsweise einen nur geringen Anteil im Umgebungslicht hat, und einer Kamera auf dem optischen Weg einen Filter vorzuordnen, der selektive das
Beleuchtungslicht passieren lässt.
3.19 Haarrissdetektion durch Einsprühen mit fluoreszentem Mittel
Ein bevorzugter Schritt des Inspektionsverfahrens umfasst ein Anwenden der
Sensoranordnung mit invasiver Messtechnik von außen, bezogen auf das Fahrzeug. Zur frühzeitigen Detektion von mechanischen Schäden erfordert die Inspektion von Bauteilen fahrender Körper wie Zügen eine Kontrolle auf sich abzeichnende Defekte, wie insbesondere Haarrisse. In der deutschen Patentschrift DE 10240143 B4 ist offenbart, dass Teile und
Leiterzüge mittels eines Foliensensors auf der Basis von Streukapazitätsmessungen geprüft und detektiert werden. Dazu wird eine Vorrichtung zum Prüfen eines Bauelements vorgesehen. Die Vorrichtung ist mit einem Streufeldelement zum Erzeugen und/oder Messen eines Streufeldes an und/oder in dem Bauelement, und Mitteln zum Detektieren eines Fehlers des elektrischen
Bauelements aufgrund des gemessenen Streufeldes ausgestattet.
Erfindungsgemäß passiert das fahrende Fahrzeug in Ausführungsformen vor Durchfahrt unter und/oder einem Sensorsystem ein Dispensors, aus dem zumindest Abschnitte des fahrenden Fahrzeugs mit einem oder mehreren Fluorophoren besprüht, benetzt oder bestäubt. Fluorophore sind physikalische Systeme, in denen Fluoreszenz auftritt und die beispielsweise als Mikrokristalle ausgestattet sein können. Vorzugsweise sind die
Fluorophore in einer Flüssigkeit enthalten, beispielsweise einer Suspension. Die
Flüssigkeit hat eine gewisse Verweildauer auf einem Abschnitt des fahrenden
Fahrzeugs, in der sich Fluorophore in Haarrissen ablagern können. Die Verweildauer bestimmt sich aus dem Abstand des Dispensors zum Sensorsystem in Fahrtrichtung und der Relativgeschwindigkeit des fahrenden Fahrzeugs zum Dispensor des
Sensorsystems. Für aussagekräftige Messungen liegt die Verweildauer von
Fluorophoren idealerweise bei 15-20 Minuten. Jedoch sind auch kürzere Verweildauern denkbar, wenn der Dispensor und das Sensorsystem beispielsweise in einer 400 m langen Werkhalle angeordnet sind, die ein Zug mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 km/h durchfährt. Der Dispensor kann als Düse oder als Zerstäuber ausgebildet sein.
Insbesondere kann er eine Dosierungseinrichtung und eine Richtvorrichtung umfassen, um einen Abschnitt eines fahrenden Fahrzeugs selektiv mit Fluorophoren zu
beauftragen.
Insbesondere bei durch hochspannungsangetriebenen fahrenden Körpern sind die
Fluorophoren und/oder das Medium, in dem die Fluorophoren suspendiert oder gelöst sind so ausgewählt, dass sie elektrisch nicht leitfähig sind oder zumindest nur eine geringe Leitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise kann ein nicht elektrisch leitfähiges Medium ein Öl, ein Schaum, ein Schmiermittel oder auch ein Gas sein. Das Medium könnte Wasser mit einer geringen Elektrolytkonzentration sein. Insbesondere eignen sich Medien mit einer geringen Oberflächenspannung und einer hohen Benetzungsneigung, damit die
Fluorophoren möglichst schnell und effizient über der Oberfläche eines Abschnitts des fahrenden Körpers verteilt werden und in eventuelle Haarrisse eindringen können. Denkbar ist, einem Medium einen die Oberflächenspannung verringernden Zusatzstoff zuzusetzen. Beispielsweise kann dem Medium Wasser als Zusatzstoff ein Tensid zugesetzt werden. Das Beaufschlagen eines fahrenden Fahrzeugs mit Fluorophoren und/oder einem Medium hat den Vorteil, dass durch den Fahrtwind und die Massenträgheit die Fluorophoren und das Medium besser über dem Abschnitt des fahrenden Fahrzeugs verteilt werden.
Zur Detektion von Haarrissen kann der zu inspizierende Abschnitt des fahrenden
Fahrzeugs durch das Beleuchtungssystem mit Licht einer bestimmten Wellenlänge beleuchtet werden, das die Fluorophoren zum Fluoreszieren bringt. Gleichzeitig kann eine Abdeckung, wie zum Beispiel das Zelt, vorgesehen sein, um Streulicht oder
Umgebungslicht abzublenden, um den Intensitätsanteil des Fluoreszenzlichts am
gesamten Lichtspektrum zu erhöhen. Denkbar ist auch, einen wellenlängenabhängigen Sensor einzusetzen. Ein wellenlängenabhängiger Sensor kann beispielsweise einen
Photochip haben, der besonders oder selektiv sensitiv auf einen Wellenlängenbereich ist. Denkbar ist auch, einen optischen Filter vor ein Kamerasystem vor zuordnen, welche nur Licht in einem Frequenzbereich um das Fluoreszenzlicht durchlässt. Ferner können mikroskopische Techniken wie die Dunkelfeldmikroskopie zur besseren Erkennung von topologischen Strukturen wie Haarrissen verwendet werden.
Ein in Ausführungsformen vorgesehener Schritt umfasst ein Anwenden der
Sensoranordnung, teilweise angebracht an dem Fahrzeug, für Messungen in oder an dem Fahrzeug, deren Rohdaten und/oder daraus erzeugte Metadaten von dem Fahrzeug weg übertragen werden.
3.20 Parameter und Verfahren bahnspezifischer Engpässe
Die Effizienz des Inspektionsverfahrens hängt von der geeigneten Wahl der Parameter und vor allem Eingangsparameter ab. Diese Parameter müssen für jedes technische und wirtschaftliche System identifiziert und gewichtet werden. Durch die geeignete Vorauswahl der zu berücksichtigenden Parameter kann nicht nur ein automatisches
Optimierungsergebnis verbessert werden, sondern auch der Aufwand an Hardware und Rechenleistung zu seiner Ermittlung reduziert werden. Analoges gilt für die
Optimierungsziele.
Kontext von Eisenbahnnetzen sind beispielhafte Parameter bzw. Ziele:
• von Werkstätten
o Personalplanung, insbesondere Personalkosten, Verfügbarkeit und Kosten von Zusatzschichten
o Material, wie beispielsweise Ersatzteile oder Verbrauchsstoffen
o Instandhaltungsgleise o technische Ausstattung und Kapazität der jeweiligen Instandhaltungsgleise o erfahrungsgemäße Dauer von Inspektionsschritten oder Wartungsschritten o Wartungsintervalle
o bisherige Auslastung
o Logistikaufwand (Kosten und/oder Zeit) für die Beschaffung von Ersatzteilen
• von Eisenbahnflotten
o Triebzüge, insbesondere je nach Typ, Kapazität, Leistungsfähigkeit und
Wartungszustand
o Waggons für Personen- oder Güterverkehr
o Füllstand von Verbrauchsmaterialien wie Wasser, Schmiermitteln oder dem
Bedarf eines Bordrestaurants,
o der Fahrplan, insbesondere Anschlusszüge, Zuverlässigkeit für Kunden etc. o Anzahl und Auslastung von Anschlusszügen
o Wartungszustand des Materials
o Auslastung der Züge gemäß bestehender Buchungen und/oder Prognosen o Verfügbarkeit von Ersatzzügen
• von Schienennetzbetreibern
o Schienenverkehrswege
o Auslastung von Schienenverkehrswegen
o Witterungseinflüsse oder prognostizierte Witterungseinflüsse
o außerordentliche Ereignisse wie Bauarbeiten, Signalstörungen,
Schwertransporte, Personenschäden oder Demonstrationen
o Ressourcen zur Wartung des Schienennetzwerkes
o Anzahl und Auslastung von Ausweichgleisen
o Zustand oder Störungen der Energieversorgung der Schienenverkehrswege o Zustand oder Störungen im Signalsystem der Schienenverkehrswege o Personalplanung
Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren wird zwischen einem Diagnostiksystem, einem Lagersystem und einem Reparatursystem implementiert. Zwischen den Systemen werden Warenströme und Informationsströme ausgetauscht. Das Verfahren kann folgende Schritte umfassen:
• Inspektion und Diagnose eines Zuges im Diagnosesystem;
• nach Bedarf Anwendung weiterer Inspektionsverfahren;
• Übermittlung der Diagnose vom Diagnosesystem an das Reparatursystem; Übermittlung einer Information über die für die Behandlung der Diagnose erforderlichen Ersatzteile vom Diagnosesystem an das Lagersystem;
Übermittlung eines Lagerortes, einer Lieferzeit und einer Verfügbarkeit eines erforderlichen Ersatzteils vom Lagersystem an das Reparatursystem;
• Auswahl einer geeigneten Kombination eine Reparaturwerkstätte Reparatursystems und eines Lagers des Lagersystems;
• Versand des erforderlichen Ersatzteils vom Lagersystem an das Reparatursystem;
• Übermittlung der Art und des Zustandes des ersetzten Teils vom Reparatursystem an das Diagnostiksystem, das Lagersystem und/oder ein Entsorgungssystem des Lagersystems;
• Abtransport des ersetzten Teils vom Reparatursystem in das Entsorgungssystem.
3.21 Methoden und Verfahren
Vorzugsweise umfasst das Inspektionsverfahren einen Schritt eines Anwendens eines oder mehrerer Algorithmen auf die Rohdaten, um den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs zu diagnostizieren. Diesbezüglich wird auf die parallel eingereichte internationale
Patentanmeldung„Inspektionsverfahren, Datenverarbeitungssystem und Inspektionssystem zum Inspizieren eines Fahrzeugs im Betriebszustand" desselben Anmelders verwiesen. Bezüglich der Weiterverarbeitung der erfassten Rohdaten und der Ausgestaltung der Hardware des Inspektionssystems sind die Abschnitte 3.1 .12 (Krankenakte), 3.1.13 (Weitere Verfahrensschritte), 3.1 .14 (Big Data), 3.1.15 (Wartungsplan), 3.2 (Inspektionssystem und Datenverarbeitungssystem) und 3.2.2 (Hardwareressourcen) der genannten
Patentanmeldung durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Abdeckungen an dem Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise wird Shape Matching (Erstellen eines Kantenbilds) auf einem mittleren Streifen eines Daches, auf welchem sich Abdeckungen befinden können, des Fahrzeugs durchgeführt. Als Parameter dienen vorzugsweise Kanten von äußeren Rändern der Abdeckungen und/oder ein jeweiliger Umriss von Schrauben der Abdeckung. Durch entsprechende Parameterwahl bei der Analyse vieler Züge konnten Kanten bestimmt werden, die jede Abdeckung hat und die markant für diesen Typ sind. Bei der Inspektion der Abdeckungen wird vorzugsweise ein Variationsmodell genutzt. Es kann eingelernte Beispiele von Abdeckungen aufweisen.
Hierdurch können auch stark verdreckte Abdeckungen inspiziert werden, insbesondere um Beschädigungen der Oberfläche zu inspizieren. Als Parameter sind bei manchen Abdeckungen vier Schrauben geeignet, oder auch die Oberfläche und/oder Struktur der Abdeckung.
So kann vorzugsweise als technischer Zustand der Abdeckung die Vollständigkeit der Schrauben oder ein korrekter Sitz der Abdeckung diagnostiziert werden. Unter Shape Matching versteht man, Anhand eines Konturmodells Objekte in einer Szene bzw in einem Inspektionsabschnitt zu suchen, zum Beispiel in einem Dachgarten eines Zuges. Dieses Konturmodell beinhaltet Kanteninformationen und sucht mithilfe verschiedener Verfahren diese Kanten in der Szene. Bei genügend hoher Übereinstimmung gilt das Inspektionsobjekt oder der Inspektionsabschnitt gefunden. Die Genauigkeit und damit einhergehend auch die Geschwindigkeit des Shape Matching-Verfahrens lassen sich durch verschiedene Parameter regulieren.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Antennen an dem Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise kann aus einer Perspektive von oben Shape Matching auf einem ausgewählten Bereich in der Mitte des Daches, in welchem sich die Antennen befinden können, durchgeführt werden, z.B. mit einer Kamera. Bevorzugt ist, aus dieser Perspektive von oben verschiedene Antennentypen zu selektieren. Als Parameter kommen in Ausführungsformen Kanten der äußeren Form der verschiedenen Antennen in Frage. Vorzugsweise kann zudem oder alternativ aus einer lateralen
Perspektive ein Hintergrund mit Gittermuster aufgenommen werden, vor dem sich die Antennen vorbeibewegen. Alles über dem Dachgarten erscheint verglichen mit dem
Dachgarten hell, sodass sich die Antenne hervorhebt. Ferner kann eine Fehlererkennung anhand von Unregelmäßigkeiten (Blobanalyse) durchgeführt werden. Außerdem kann ein Klassifikator für exakten Antennentyp erzeugt werden. Als Parameter dienen vorzugsweise ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Breite der Antenne, Höhe der Antenne, Blobanalyse, Ergebnisse des Shapematchings, Hauptachsentransformation und Momente des Bildes (Schwerpunkt, Mittelwert, etc). Für die Parameterwahl wurde das Modell für die Matching-Verfahren anhand vieler Testreihen mit einer großen Anzahl an Antennen erstellt.
Die Fehlersuche an der Oberfläche hält sich an die Werte aus dem Lastenheft. Bei der Inspektion von Antennen wird vorzugsweise ein Umriss der Antennen gemessen. Hierzu kann Blobanalyse, ein Linienverfahren und/oder ein Vergleich mit Gutteilen durchgeführt werden. Ein Hell/Dunkel-Threshold kann bei der Identifizierung der Antenne verwendet werden. Vorzugsweise werden auffällige Stelle an der Antenne, besonders an Kanten, gesucht. Die Anwesenheit von Muttern und Schrauben kann über Klassifikatoren ermittelt werden. Als Parameter dienen vorzugsweise ein Schwellwert des Thresholdverfahrens und/oder eine Anzahl unregelmäßiger Linien und Beschädigungen. Fehler werden durch die genannten Messungen dann durch Helligkeitsunterschiede und/oder Formunterschiede deutlich.
Als technischer Zustand kann so durch in Ausführungsformen vorzugsweise die
Anwesenheit oder Abwesenheit einer Antenne inspiziert werden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Bauteilen des Fahrzeugs hinsichtlich Rissen verwendet werden. Zusammenhängende Linien (Helligkeitsbewertung) Threshholding, um Unregelmäßigkeiten zu erkennen
zu große oder zu kleine Objekte werden von Untersuchung ausgeschlossen. Vorzugsweise werden die Kandidaten klassifiziert. Geeignete Parameter sind Größe und Form der Extrakte und/oder Helligkeitsunterschiede im Bereich des Lochkandidaten. Eine bevorzugte
Parameterwahl hinsichtlich der Größe der Risse richtet sich nach dem Lastenheft.
Schwellwerte für Risse werden vorzugsweise anhand typischer Muster für Risse gewählt, die durch Analyse vieler Züge erkannt wurden. So kann als technischer Zustand beispielsweise das Vorhandensein von Rissen an einem Bauteil des Fahrzeugs inspiziert werden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Bauteilen des Fahrzeugs hinsichtlich Einbrandlöchern verwendet werden. Dabei kommt vorzugsweise eine Blobanalyse mithilfe von Threshholding zum Einsatz, um mögliche Kandidaten zu finden. Anschließend können die Kandidaten klassifiziert und evaluiert werden. Geeignete Parameter sind Größe und Form der Extrakte und/oder
Helligkeitsunterschiede im Bereich des Lochkandidaten. Bei der Parameterwahl richtet sich die Größe der Löcher nach dem Lastenheft. Ein Schwellwert wurde anhand typischer Muster für Risse gewählt, die durch Analyse vieler Züge erkannt wurden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Klimagittern des Fahrzeugs verwendet werden. Vorzugsweise werden dazu in einem ersten Schritt dunkle Flächen in möglichen Bereichen gesucht, besonders vorzugsweise aus einer Perspektive von oben auf das Fahrzeug. Als Parameter werden vorzugsweise Form und/oder Größe gewählt. Davon abhängig werden dann vorzugsweise seitliche Gitter inspiziert. Vorzugsweise wird zunächst ein Mittelpunkt des seitlichen Gitters gesucht. Mittels Blobanalyse wird daraufhin eine Form des Gitters ausgeschnitten. Als Schwellwert für dunkle Bereich wird dafür ein Bereich ausgewählt, der durch Analyse vieler Aufnahmen ermittelt wurde. Bei der Inspektion des technischen Zustande von Klimagittern von oben werden vorzugsweise Novelties (Unregelmäßigkeiten) gesucht. Unterschiedliche Strukturen fallen dann auf und können extrahiert werden. Vorzugsweise wird eine Fouriertransformation durchgeführt, um eine Frequenz des Gitters zu prüfen. Schwellwerte für Unregelmäßigkeiten können in Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens die Robustheit erhöhen und vermeiden ein Erkennen leichter Verbiegungen. Als Parameter können eine Anzahl von Fehlstellen oder Schwellwerte für ein Erkennen von Fehlern verwendet werden. Die
Parameterwahl erfolgt anhand der Größe des Gittermusters. Bei der Inspektion des technischen Zustande von Klimagittern von der Seite werden grundsätzlich Teile in dem Gitter herausgefiltert, die nicht zur Struktur gehören. Es werden Novelties gesucht, wie auch bei der Inspektion von oben. Schnellverschlüsse können auf ihr Vorhandensein und einen Winkel einer Kerbe inspiziert werden, vorzugsweise mittels Blobanalyse,
korellationsbasiertem Matching oder Shape Matching, insbesondere Shape Matching der Kerbe. Als Parameter dienen vorzugsweise Größe des Gittermusters, Größe von Fehlern und/oder eine Anzahl der Schnellverschlüsse. Die Parameterwahl basiert bevorzugt auf Vorgaben aus dem Lastenheft und einer Validierung durch Tests auf vielen Fahrzeugen. So kann vorzugsweise die Anwesenheit des Klimagitters oder auch seine Unversehrtheit als technischer Zustand ermittelt werden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Klimalamellen des Fahrzeugs verwendet werden. Dazu wird vorzugsweise ein Shape Matching hinsichtlich einer Lamellenform genutzt. Vorzugsweise wird eine Blobanalyse der Zwischenräume zwischen den Klimalamellen durchgeführt. Eine Zahl unbeschädigter Klimalamellen kann mithilfe eines Linienmessverfahrens bestimmt werden. Die Anzahl der Lamellen ist vorbestimmt und ihr Abstand immer gleich. Die Parameterwahl ist somit vereinfacht. So kann vorzugsweise die Anwesenheit einer Klimalamelle oder auch ihre Unversehrtheit als technischer Zustand ermittelt werden. Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Schrauben, insbesondere Schrauben einer Klimaanlage oder in einem Dachgarten des Fahrzeugs, verwendet werden. Im Inspektionsabschnitt wird zunächst eine Fläche mit Schrauben, vorzugsweise an der Klimaanlage, gesucht. Anschließend erfolgt
korrelationsbasiertes Matching mithilfe von Helligkeitsunterschieden in einem
aufgenommenen Bild der Fläche. Als Parameter dienen vorzugsweise
Helligkeitsunterschiede anhand von schematischem schwarz-weiß Bild einer Schraube, da so Fehler durch Verunreinigungen minimiert werden können. Beispielsweise können
Schrauben an einem Stromabnehmer des Fahrzeugs inspiziert werden, vorzugsweise von unten. Dann kann das Inspektionssystem einen oder mehrere Spiegel und eine
Antennenkamera bei der Inspektion der Schrauben einsetzen. Da die Position der
Schrauben eindeutig ist, kann eine getriggerte Inspektion erfolgen. Allgemein gesagt, können markante Stellen im Inspektionsabschnitt über Threshholding gesucht werden und positionsabhängig Stellen mit Schrauben gefunden werden. Die Schrauben können dann klassifiziert werden in„vorhanden" oder„nicht vorhanden", vorzugsweise anhand Form und Grauwert des Extraktes und/oder Helligkeitsunterschieden. Klassifizierungsparameter, insbesondere um Schrauben von Schmutz zu unterscheiden, können anhand einer breiten Analyse über alle Schrauben mehrerer Fahrzeuge, z.B. Züge, erfolgen. So kann
vorzugsweise die Anwesenheit einer Schraube der Klimaanlage als technischer Zustand ermittelt werden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands von Leitungen des Fahrzeugs verwendet werden, vorzugsweise für elektrische Leitungen und/oder Fluidleitungen. Dafür wendet man vorzugsweise Shape Matching mithilfe der Form der Leitungen und der Form von Schrauben und Objekten in der Nähe der Leitungen an. Insbesondere kann die Position, die Kanten der Schrauben und ein Klassifikator zur
Messung der Schrauben verwendet werden. Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche sind mit Hilfe von Thresholding oder Linienmessverfahren inspizierbar. Als Parameter kommt ein Schwellenwert des Thresholdverfahrens und eine Anzahl Unregelmäßigkeiten und Linien in Frage. Die Parameterwahl erfolgt durch Tests von typischen Verunreinigungen und ein Unterschied zu Fehlern. Durch viele Bildaufnahmen kann ein Schwellenwert evaluiert werden. Bei elektrischen Leitungen, also Kabeln, kann ein Shape Matching mit
Verbindungsschellen als Merkmal erfolgen, da die Schellen immer an eindeutigen Positionen angeordnet sind. Formunterschiede des Kabels können ausgeglichen werden. Bei
Luftleitungen kann ein Shape Matching anhand der Form der Luftleitungen erfolgen. Dafür wird vorzugsweise ein kontrastreiches Modell zur Separierung von anderen Bauteilen, vorzugsweise des Dachgartens eines Zuges, genutzt. Ein optimales Modell für die Inspektion kann nach Analyse mehrerer Züge ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist, dass inspiziert wird, ob eine Verbindung von einem Punkt A zu einem Punkt B, die durch die Leitung gebildet wird, intakt ist. Dies kann mittels Linienverfahren oder einen Verlauf durch
Helligkeitsinformationen erfolgen. Vorzugsweise werden Unterbrechungen detektiert. Länge, Krümmung und/oder Position der Leitung werden in manchen Ausführungsformen ebenfalls detektiert. Als Parameter dienen vorzugsweise die Linienform, eine Anzahl an Linien und eine Länge von Linien. Dabei ist die Verbindung am besten durch eine zusammenhängende Linie messbar.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Hauptschalters des Fahrzeug verwendet werden. Der Hauptschalter ist für gewöhnlich an einer Hauptleitung angebracht. Anhand der Kontur kann die Stellung des Stellelements des Hauptschalters mit Shape Matching inspiziert werden, zum Beispiel durch Bestimmen einer gewissen Position im Verhältnis zum Korpus des Hauptschalters. Auch können Schrauben des Hauptschalters klassifiziert werden und Strombänder eine Texturklassifikation erfahren. Die Textur auf den Strombändern ist eindeutig und anhand von Tests hat sich die
Klassifikation als das robusteste Verfahren herausgestellt. So kann vorzugsweise die Anwesenheit des Hauptschalters, seine Stellung oder auch seine Unversehrtheit als technischer Zustand ermittelt werden.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Isolatoren am Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise erfolgt die Inspektion
positionsabhängig zu der Hauptleitung von oben. Alternativ oder zusätzlich kann eine Inspektion von der Seite durch Shape Matching auf getriggert erzeugte Bilder erfolgen, da eine leichte Verschiebung trotz Triggern möglich ist. Triggern wird bevorzugt, da Positionen der Isolatoren immer eindeutig sind, aber durch starke Verdeckung nur wenige Positionen möglich sind, an denen jeder Isolator gesehen werden kann. Isolatoren können auch schräg inspiziert werden. Dazu können vorzugsweise Schrauben gesucht und Shape Matching mithilfe der Lamellen durchgeführt werden. Eine getriggerte Messung ist zur schrägen Inspektion bevorzugt. Erfolgt die Inspektion von oben, wird an der Oberfläche des Isolators vorzugsweise ein Kreis über dem Mittelpunkt bestimmt. Beschädigungen sind über
Thresholding ermittelbar. Schrauben können per Shape Matching der Kontur inspiziert werden. Erfolgt die Inspektion von der Seite, werden vorzugsweise Lamellen gesucht. Dafür kann ein Linienverfahren genutzt werden. Vorzugsweise werden Helligkeitsübergänge bestimmt und/oder eine Parallelität der Lamellen bewertet. Bevorzugt ist, dass die Anzahl der Lamellen gezählt wird. Insbesondere können unterbrochene Lamellen identifiziert werden. Als Parameter dienen vorzugsweise ein Schwellwert des Threshholdings, eine Anzahl an Lamellen, Größe und Form der Lamellen und/oder eine Helligkeitsdiskrepanz bei Lamellen. Die Parameterwahl kann vorzugsweise durch Tests mit vielen Fahrzeugen und Analyse einzelner Isolatoren auf jedem Fahrzeug erfolgen.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustande von Strombändern an einem Stromabnehmer des Fahrzeugs verwendet werden. Hierfür kann ein Optical Flow Verfahren zur besseren Separierung zum Einsatz kommen, denn der Kontrast zwischen Stromband und weiteren Bauteilen im Inspektionsabschnitt ist nicht sehr groß. Anhand der Bewegung eines Objektes zwischen zwei Bildern kann in Ausführungsformen mittels Optical Flow der Hintergrund von dem Objekt separiert werden und so eine grobe Höhenkarte einer Szene erstellt werden. Dadurch lassen sich Hintergrund von relevanten Objekten trennen. Vorzugsweise wird dabei das Vorhandensein einer Verbindung von A nach B inspiziert. Dies kann durch Feststellen einer Disparität auf zwei unterschiedlichen Bildern oder durch bestimmen einer Höheninformation erfolgen. Die Oberfläche des
Strombands wird in Ausführungsformen durch ein Texturmodell analysiert, wobei
Unterschiede im Texturmodell bestimmt werden. Vorzugsweise werden Risse und/oder sonstige Beschädigungen, beispielsweise Ausfransungen) ab 20% der Materialbreite bestimmt. Als Parameter kommen die Breite des Strombands, die Länge des Strombands und eine Anzahl an Auffälligkeiten auf dem Band in Frage. Die Textur auf dem Stromband ist nahezu eindeutig und Fehler in der Textur sind gut erkennbar.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Trennschalters des Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Hebel des
Trennschalters per Shape Matching anhand seiner Form erkannt. Schrauben am
Trennschalter können vorzugsweise mit NCC (normalized cross correction) hell/dunkel erkannt und inspiziert werden. Hier gilt auch das, was bezüglich Parametern für Schrauben allgemein bereits genannt wurde. In Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens wird ein Winkel des Hebels zum Horizont bestimmt. Die Schrauben können auch durch Shape Matching und korrelationsbasiertes Matching über die Kontur inspiziert werden. Als
Parameter sind die Anzahl an Schrauben und die Position des Hebels geeignet.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Wandlers am Fahrzeug verwendet werden. Insbesondere kann die Oberfläche des Wandlers auf Risse und/oder Einbrandlöcher inspiziert werden, vorzugsweise wie weiter oben beschrieben.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Blasebalgs am Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise erfolgt ein Shape Matching der Form der Balgen. Da ein Blasebalg eine eindeutige Form hat, kann kantenbasiertes
Matching genutzt werden. Risse im Blasebalg können durch Linienverfahren ermittelt werden. Parameter können die Anzahl und Größe der Beschädigungen sein. Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Stromabnehmergestänges am Fahrzeug verwendet werden. Vorzugsweise wird ein
Bildhintergrund subtrahiert und große diagonale Abschnitte im Bild gesucht, insbesondere auf Waggons, auf denen ein Stromabnehmer erwartet wird, beispielsweise auf Waggons 2 und 7 eines ICE3-Triebzuges. Die Parameterwahl ist vereinfacht, da es in der Höhe des Stromabnehmergestänges keine sonstigen Bauteile gibt. So kann durch einfache
Separierung Rechenleistung gespart werden. Vorzugsweise werden zur Inspektion des Stromabnehmergestänges Linien gesucht, Winkel bestimmt und die Oberfläche des Stromabnehmergestänges nach Unregelmäßigkeiten durchsucht. Als Parameter sind Anzahl und Größe der Fehlerstellen, Schwellwert des Threshholding-Verfahrens und Anzahl der Stangen geeignet. Die Anzahl der Stangen ist eindeutig messbar. Die erkannten Fehler deuten auf die Schwere des Schadens hin. Der Schwellwert kann durch Tests evaluiert werden. Vorzugsweise wird der technische Zustand eines Stromabnehmergelenks inspiziert. Hierzu werden vorzugsweise Linien bestimmt und Winkel der extrahierten Linien berechnet. Beschädigungen werden in Ausführungsformen des Inspektionsverfahrens über
Helligkeitsanalyse und Differenzmethode erkannt werden. Geeignete Parameter sind vorzugsweise die Toleranz bei Winkeln und die Größe von Beschädigungen und Kratzern. Über einen falschen Winkel lässt sich auf Fehler schließen. Die Größe des erkannten Fehlers deutet auf die Schwere des Schadens hin.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands einer Stromabnehmerwippe und/oder einer Schleifleiste am Fahrzeug verwendet werden.
Vorzugsweise erfolgt dazu eine Höhenmessung durch Laserprofile. Ein mit einem
Laserstrahl erzeugtes 3D-Bild der Stromabnehmerwippe kann zu diesem Zweck normiert werden. In Ausführungsformen wird eine Schräglage zwischen Stromabnehmerwippen ermittelt. Das Vorhandensein kann über Thresholding bestimmt werden. Eine Breite von Windleitblechen wird in Ausführungsformen ermittelt. In manchen Ausführungsformen wird anhand von Winkelbeziehungen eine Geometrie der Stromabnehmerwippe bestimmt. Zum Auffinden einzelner Inspektionsobjekte der Stromabnehmerwippe können Blobanalyse und Linenverfahren angewendet werden, ebenso die Analyse von Helligkeitsdiskrepanzen zur Vermessung einzelner Inspektionsobjekte. Auch an der Stromabnehmerwippe können Schraubenpositionen erkannt werden und das Vorhandensein von Schrauben geprüft werden. Hierzu kommen vorzugsweise wieder Shape Matching, NCC Matching und
Blobanalyse zum Einsatz. Bei der Parameterwahl werden, insbesondere für einen
Höhenbereich der Messung, Vorgaben im Lastenheft definiert.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Hubantriebsseils des Fahrzeugs verwendet werden. Hierzu wird vorzugsweise eine Linie angenähert. Zur Vollständigkeitserkennung wird in Ausführungsformen ein Metrologymodell genutzt. Das Metrologymodell beschreibt vorzugsweise eine grobe Form, in der ein
Linienzug erwartet wird. Anhand eines Bandes um die exakten Punkte des Modells lassen sich leichte Variationen in dem Linienzug ausgleichen, sodass auch leicht veränderte Objekte erkannt werden können. Solche Veränderungen treten beispielsweise durch die
Perspektive der Kamera auf. Als Parameter dienen vorzugsweise Form und Länge des Seils. Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Auflagebügels am Fahrzeug verwendet werden. Zur Erkennung der Form des Auflagebügels kann Shape Matching zum Einsatz kommen. Mit Hilfe eines gefundenen Modells kann ein Winkel berechnet werden. Der Winkel wird als Parameter nach Vorgabe festgelegt.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands eines Prüfhahns am Fahrzeug verwendet werden. Eine Stellung des Prüfhahns und vorzugsweise eines zugehörigen Kabels kann mit Klassifikator ermittelt werden. Hierbei sind in
Ausführungsformen NCC, Shapematching, Linienverfahren und die Erkennung von
Helligkeitsunterschiede geeignete Mittel. Als Parameter können das Vorhandensein des Prüfhahns, die Stellung des Prüfhahns oder ein Vorhandensein von Kabelbindern gewählt werden. Die Parameterwahl erfolgt nach Vorgabe aus dem Lastenheft.
Das Inspektionsverfahren kann vorzugsweise zur Inspektion des technischen Zustands von Wagenübergängen des Fahrzeugs verwendet werden. Hierzu erfolgt vorzugsweise eine Grauwertprojektion zur Hell/Dunkel-Erkennung. Die Grauwertprojektion projiziert ein 2D Bild auf eine 1 D Linie. Hierfür werden die Grauwerte der einzelnen Zeilen gemittelt und jeweils in den entsprechenden Pixel der Linie eingetragen. So lassen sich teilweise wertvolle
Ergebnisse ohne viel Rechenaufwand generieren. Ein Durchschnittswert wird pro Spalte im Bild bestimmt. Wagenübergänge sind sehr dunkel. Insbesondere kann eine Box am
Wagenübergang inspiziert werden. Dies erfolgt vorzugsweise wieder über Shape Matching. Wagenübergänge können von oben und/oder lateral inspiziert werden. Von oben werden vorzugsweise Inspektionsabschnitte mit Thresholding inspiziert, Linien erstellt, Richtungen der Linien überprüft und Wicklungen gezählt. Von der Seite werden, im Fall von
Skeletonverfahren, Verbindungen und Windungen gesucht, Bereiche, in dem sich ein Kabel befinden muss, identifiziert und beispielsweise ein durchhängendes Kabel erkannt. An Wagenübergängen können Oberflächen inspiziert werden, zum Beispiel durch Thresholding. Vorzugsweise werden helle Regionen erkannt und die Größe der Regionen bestimmt. Als Parameter kommt ein Schwellwert des Thresholdings, eine Anzahl Windungen und Form und Position von Kabeln in Frage. Die Parameterwahl erfolgt nach Tests zum Evaluieren von Schwellwerten.
Die oben genannten zwingenden und fakultativen Merkmale des Inspektionsverfahrens können in Vorrichtungsmerkmale des erfindungsgemäßen Inspektionssystems übertragen werden. Das Inspektionssystem ist dafür eingerichtet, das erfindungsgemäße
Inspektionsverfahren durchzuführen. 3.22 Relativgeschwindigkeit
Bevorzugt ist bei einem Inspektionssystem, dass das Inspektionssystem
Softwareressourcen und/oder Hardwareressourcen aufweist, vorzugsweise in einem
Datenverarbeitungssystem, wie beispielsweise einem Server, die auf eine übertragbare und speicherbare Datenrate für das Anwenden der Sensoranordnung auf den
Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs bei einer vorbestimmten Relativgeschwindigkeit der Relativbewegung mit einer für die Inspektionszwecke und/oder Validierung der
Messergebnisse hinreichenden Datenredundanz ausgelegt sind. Die
Relativgeschwindigkeit liegt vorzugsweise zwischen 2 km/h bis zu 400 km/h, mehr bevorzugt zwischen 2 km/h und 50 km/h, besonders bevorzugt zwischen 3 km/h und 10 km/h und idealerweise bei 5 km/h liegt. Bevorzugt wird die Datenrate auf eine konstante oder variable Relativgeschwindigkeit während eines Inspektionsintervalls vorzugsweise dynamisch zur Erreichung der hinreichenden und/oder kontanten Datenredundanz angepasst. Vorzugsweise liegt eine hinreichende Datenredundanz bei zumindest einem, bevorzugt 3 und mehr bevorzugt bei 3 bis 10 Datensätzen je zu inspizierendem Abschnitt eines Inspektionsobjektes.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren eignen sich, wie ausgeführt, für Fahrzeuge, die sich mit einer Relativgeschwindigkeit zur Sensoranordnung bewegen. Beispielsweise kann ein Fahrzeug an einem stationären Inspektionssystem vorbeigeführt werden. Denkbar ist auch, dass sowohl ein zu inspizierendes Fahrzeug als auch die erfindungsgemäßen Inspektionssysteme zu ihrer Detektion bezüglich eines stationären Bezugssystems wie einer Betriebswerkstätte zumindest zeitweise und/oder abschnittsweise bewegt werden. So könnte beispielsweise ein Zug mit 5 km/h durch eine Betriebswerkstätte fahren und auf einer bestimmten Länge ein Inspektionssystem mit einer gleichgerichteten Geschwindigkeit von 2 km/h mitverfahren werden. So wäre die Relativgeschwindigkeit über diese Länge zwischen Zug und Inspektionssystem nur 3 km/h, so dass eine höhere Dichte an Bilddaten und mithin eine präzisere Detektion über einem Abschnitt des Fahrzeugs erzielt werden kann.
Bevorzugt ist jedoch, das Inspektionssystem stationär anzuordnen, um ein aufwändigeres und schwerer einzustellendes mobiles Inspektionssystem zu vermeiden.
Ferner müsste ein verfahrbares Inspektionssystem in einer Betriebswerkstätte nach einem maximalen Verfahrweg wieder auf eine Ausgangsposition zurückgefahren werden, so dass kein kontinuierlicher Inspektionsbetrieb möglich ist. Hintergrund ist, dass eine gegebene Bildgebungs-Hardware und eine spezifizierte Bildrate und/oder Auflösung der aufzunehmenden Bilder die maximale Relativgeschwindigkeit des bewegten Körpers begrenzt. Bevorzugt ist ein Inspektionsverfahren, in dem die Geschwindigkeit, beispielsweise, eines zu inspizierenden Zuges zeitlich moduliert wird. In Zeitphasen, in denen ein Inspektionsabschnitt des Zuges im Blickfeld der Sensoren, vorzugsweise optischer Sensoren, liegt, kann der Zug abgebremst werden und/oder langsamer fahren, um eine höhere Detektionsrate zu erzielen.
In - gemessen an der Trägheit und dem Bremsweg des Zuges hinreichend langen - anderen Zeitphasen kann der Zug beschleunigt werden, um den Inspektionsprozess schneller zu machen und Durchsatz und Auslastung eines Inspektionssystems zu erhöhen. Denkbar ist, dass zur präziseren Synchronisation zwischen der Bewegung des Zuges und der Ansteuerung der Detektoren der Zug und das Inspektionssystem über eine gemeinsame Steuereinrichtung in Regelverbindung stehen. Insbesondere kann der Zug während der Anwendung des Inspektionsverfahrens ferngesteuert werden. Dafür kann vorzugsweise eine Fernsteuereinrichtung in dem Inspektionssystem bereitgestellt sein. Weitere Details zu Hardware- und Softwareressourcen sind in der parallel eingereichten internationalen Anmeldung mit dem Titel „INSPEKTIONSVERFAHREN,
DATENVERARBEITUNGSSYSTEM UND INSPEKTIONSSYSTEM ZUM INSPIZIEREN EINES FAHRZEUGS IM BETRIEBSZUSTAND" desselben Anmelders erläutert. Der Abschnitt 3.2.2 (Hardwareressourcen) der genannten Anmeldung ist durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung.
3.23 Mehrteiliges Inspektionstor
Bei dem Inspektionssystem ist vorzugsweise vorgesehen, dass es ein mehrteiliges Inspektionstor enthält. Diesbezüglich wird auf die parallel eingereichte internationale Patentanmeldung „Modul und Inspektionssystem zur Inspektion von fahrenden Gegenständen" desselben Anmelders verwiesen. Bezüglich der Ausgestaltung des Inspektionssystems ist der Abschnitt 3.1.12 (Mehrteiliges Inspektionstor) der genannten Patentanmeldung durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung. Ausführungsformen des Inspektionstors umfassen einen oder mehrere Träger und ein oder mehrere Sensormodule, die an dem oder den Trägern angeordnet sind. Das Inspektionstor umfasst in Ausführungsformen mehrere miteinander lösbar verbundene Träger und mehrere lösbar mit dem Inspektionstor verbundene Sensormodule. Ein bevorzugtes Sensormodul umfasst vorzugsweise zwei oder mehr Sensoren, die dieselbe Messtechnik verwenden. Vorzugsweise umfassen zwei oder mehr Sensormodule jeweils Sensoren, die die selbe Messtechnik verwenden, während die Sensormodule, verglichen miteinander, Sensoren mit unterschiedlichen Messtechniken bereitstellen. Das Inspektionssystem kann eine Fahrstrecke eines fahrenden Fahrzeugs von einer Anzahl von Seiten umgeben. Im Folgenden wird dies am Beispiel eines auf Schienen fahrenden Zuges erläutert. Für Fahrzeuge, die nicht auf Schienen fahren, ergeben sich die entsprechenden Gestaltungsmerkmale in einfacher Weise durch geeigneten Ersatz. Beispielsweise kann das Inspektionssystem eine Oberseite, Seitenflächen und/oder eine Unterseite des Zuges überwachen. Das Inspektionssystem kann als ein Inspektionstor über den Schienen ausgebildet sein. Insbesondere kann das Inspektionstor eine in Schienenrichtung ausreichende Tiefe haben, um mehrere Sensormodule oder Gruppen von Sensoren in Schienenrichtung hintereinander anzuordnen.
Denkbar ist auch, dass das Inspektionssystem aus mehreren Trägerelementen besteht, wobei an jedem Trägerelement Inspektionssensoren angeordnet sind, die eine oder mehrere Seiten des Zuges inspizieren können. Trägerelemente können insbesondere O-Förmig, C- Förmig, I-Förmig, U-förmig, L-förmig, T-förmig, im Wesentlichen gerade, halbkreisförmig oder wie ein Segment eine Ellipse ausgeformt sein. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann ein Trägerelement zumindest teilweise der Querschnittsform des Zuges angepasst sein. Ein bevorzugtes Inspektionstor ist ein Doppeltor, das zwei Gleise überspannt. Vorzugsweise wird bei Doppel- und Mehrfachtoren ein Aufstellort für das Inspektionstor gewählt, an dem die von dem Inspektionstor überspannten Gleise weit voneinander beabstandet sind. Ein besonders bevorzugtes Inspektionstor ist ein Mehrfachtor, das mehr als zwei Gleise überspannt. Vorzugsweise kann das Inspektionstor in zwei Richtungen durchfahren werden.
So ist sichergestellt, dass an verschiedenen Stellen des Trägerelements angebrachte Sensoren einen im wesentlichen gleichen Abstand zum Zug haben und unter einem im Wesentlichen gleichen Winkel zur Zugoberfläche stehen. Denkbar ist, dass Sensoren, beispielsweise über eine Schienen- oder Zahnradführung am Trägerelement entlang verfahrbar sind. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Sensormodule derart verfahrbar. So können mit geringem Hardwareaufwand verschiedene Messaufgaben erfüllt werden.
3.24 Inspektion von Rotatoren
Bei der derzeit üblichen manuellen Inspektion eines Rotators wie zum Beispiel eines
Rades eines Zuges wird der Zug typischerweise angehalten und von seiner
Hochspannungsversorgung, um einen menschlichen Inspektor vor mechanischer oder elektrischer Schädigung durch einen fahrenden Zug zu schützen. Ist nur ein Teil eines zu inspizierenden Rotators sichtbar, muss der Zug eine definierte Strecke, die einem Bruchteil des Umfangs des Rotators entspricht weitergefahren, anschließend angehalten und von der Hochspannung getrennt werden, um im noch nicht inspizierten Bereich inspiziert werden zu können.
Dieses aufwendige und langsame Verfahren kann erfindungsgemäß verbessert werden, indem eine Anzahl stationärer Inspektionsmittel eines Inspektionssystems auf ein einen fahrenden Inspektionsgegenstand gerichtet sind, so das sich aus einer Sequenz von Inspektionsmessungen Rotatoren über ihren gesamten Umfang hinweg inspizieren lassen. Vorteilhafterweise ist es hierfür nicht notwendig, den Zug anzuhalten oder von der in versorgenden elektrischen Hochspannungsleitung zu trennen.
3.25 Unterboden-Rahmen In besonderen Ausführungsformen kann das Inspektionssystem auch Rahmenteile aufweisen, die Sensoren zu Unterbodeninspektion eines fahrenden Fahrzeugs tragen und daher im Wesentlichen unterhalb des fahrenden Fahrzeugs und gegebenenfalls auch unterhalb einer Fahrbahn oder Schienen des fahrenden Fahrzeugs angeordnet sind. 3.26 Anordnung des Inspektionssystems
Vorzugsweise ist das Inspektionssystem an einer bestehenden Umgebung, z.B.
bestehender Topographie oder bestehenden Trägern an der Fahrstrecke des Fahrzeugs, wie vorhandenen Überbauungen, angeordnet. Ist es eine menschenleere oder verbotene Umgebung, so sinkt der Aufwand zur Absicherung des Ortes. Vorzugsweise nutzt das Inspektionssystem bestehende Infrastruktur, wie Strom, Witterungsschutz, etc.
Vorzugsweise findet vor einer Halle, z.B. einer Wartungshalle oder Aufbewahrungshalle für das Fahrzeug, wie einem Lokschuppen oder einer Garage, eine Vorinspektion mit dem Inspektionssystem statt. Das Inspektionssystem diagnostiziert vorzugsweise, ob eine menschengebundene oder eine große Inspektion auf einem teuren Wartungsgleis tatsächlich notwendig ist. Wenn nicht, wird das Inspektionsverfahren nach der
Vorinspektion beendet. Ansonsten wird das Inspektionsverfahren nach Verfahren des Fahrzeugs in die Halle oder auf ein Wartungsgleis fortgesetzt. Bevorzugte Orte, um das Inspektionssystem anzuordnen, sind Tunnel allgemein,
Sporntunnel, Scheiteltunnel, Basistunnel, insbesondere Tunneleingänge und/oder - ausgänge, Brücken, Unterführungen, Hallen, Waschstraßen, Bahnhofsausfahrten, Abstellanlagen, und hochfrequentierte Bereiche wie Verkehrsknotenpunkte. Basistunnel sind häufig im Querschnitt röhrenförmig ausgestaltet, so dass das Inspektionssystem rundum die Fahrstrecke installierbar ist. Allgemeiner gesagt kann das Inspektionssystem an einer eingleisigen Bahnstrecke, einer zweigleisigen Bahnstrecke oder auch einer mehr als zweigleisigen Bahnstrecke, wie einer drei-, vier-, fünf, oder sechsgleisigen
Bahnstrecke angebracht werden. Insbesondere Bahnhofsausfahrten, Tunnel und
Abstellanlagen können den Vorteil haben, dass dort Fahrzeuge, vorzugsweise Züge, ohnehin langsam fahren und somit eine genaue Inspektion bei verringerter Datenrate durch das Inspektionssystem ermöglicht wird. Ist das Inspektionstor in einem Innenraum installiert, wie vorzugsweise einem Tunnel, kann in bevorzugten Ausführungsformen die Sensoranordnung in einer Wand des Innenraums fest verankert werden, z.B. im Beton der Tunnelwand. Mehrgleisige Strecken haben oft eine hohe Frequentierung und sind häufig an Verkehrsknotenpunkten zu finden. Bei eingleisigen Strecken ist die Errichtung des Inspektionssystems zwischen zwei Masten möglich, vorzugsweise in Form eines Hallenbaus. Besonders bei Überführungen und Unterführungen als Installationsort für das Inspektionssystem können mechanische Schwingungen die Messbedingungen
verschlechtern. Vorzugsweise sind deshalb am Installationsort des Inspektionssystems Schwingungsdämpfer für das Inspektionssystem vorgesehen. So kann die
Messgenauigkeit erhöht werden.
3.27 Sensormodul
Bevorzugt ist, dass das Inspektionssystem ein Sensormodul mit einem oder mehreren Sensoren der Sensoranordnung aufweist, das galvanisch entkoppelt ist. Vorzugsweise weist das Inspektionssystem eine erste Erdungsverbindung und eine zweite
Erdungsverbindung auf. Das Sensormodul ist mit der ersten Erdungsverbindung verbunden und mindestens ein anderes Bauteil des Inspektionssystems ist mit der zweiten
Erdungsverbindung verbunden, um das Sensormodul galvanisch von dem anderen Bauteil zu entkoppeln. Vorzugsweise ist mindestens ein anderes Bauteil eine Triggerleitung, die vorzugsweise eine optische Triggerleitung ist, wie z.B. eine Glasfaserleitung. Die
Triggerleitung ist bevorzugt über einen Optokoppler mit dem Sensormodul gekoppelt, um eine oder mehrere Sensoren des Sensormoduls zu triggern, vorzugsweise mindestens eine Kamera.
4 Figurenbeschreibung Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand
nachfolgender Beschreibung und anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Inspektionsverfahren und ein beispielhaftes
erfindungsgemäßes Inspektionssystem dargestellt sind. Bauteile des Inspektionssystems, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion
übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Inspektionssystems gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Inspektionssystem aus Fig. 1 ; und
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Inspektionsverfahrens gemäß der Erfindung;
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Inspektionssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Inspektionssystem 1 weist eine Sensoranordnung auf, um Rohdaten von einem
Fahrzeug 2 zu erheben, und stellt einen Durchgang für das Fahrzeug 2 bereit. Das Fahrzeug 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Zug. Genauer gesagt ist das Inspektionssystem 1 als mehrteiliges Inspektionstor ausgeführt, das mehrere Träger 3a, 3b, 3c aufweist, an denen Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d der Sensoranordnung angebracht sind. Das Inspektionssystem ist in einem Tunnel 5 bereitgestellt. Die Sensoranordnung umfasst unter anderem einen
Rauchsensor 4a, eine erste Kamera 4b zur lateralen Inspektion des Zuges, eine zweite Kamera 4c zur Inspektion des Zuges von oben, eine dritte Kamera 4d zur
Unterbodeninspektion und einen Vibrationssensor 4e. Die dritte Kamera 4d und der
Vibrationssensor 4e sind im Bett von Gleisen 6 bereitgestellt. Weitere Sensoren 4f, 4g sind vorhanden und können bei Bedarf zur Inspektion des Zuges 2 eingesetzt werden. Die Sensoren 4f, 4g sind orthogonal voneinander beabstandet angeordnet. Allerdings wird zur Vereinfachung der Beschreibung darauf verzichtet, im Detail auf die Sensoren 4f, 4g einzugehen. Diese Sensoren 4f, 4g sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus optischer Sensor, wie eine Kamera, olfaktorischer Sensor, chemischer Sensor,
Vibrationssensor, elektromagnetischer Sensor, Wärmebildsensor und akustischer Sensor. Somit sind mehrere Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g in der Sensoranordnung bereitgestellt, die sich hinsichtlich von ihnen verwendeter Messtechniken zur Erhebung von Rohdaten unterscheiden und mehrere Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g sind optische Sensoren. Das Inspektionssystem 1 umfasst Software- und Hardwareresourcen, die dafür ausgelegt sind, den Zug 2 bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen Inspektionssystem 1 und Zug 2 von etwa 5 km/h zu inspizieren.
Der Rauchsensor 4a ist ein kontinuierlich messender Sensor und inspiziert den fahrenden Zug 2 kontinuierlich hinsichtlich einer Rauchentwicklung. Die erste Kamera 4b wird durch ein Triggersignal von einer Lichtschranke (nicht gezeigt) getriggert und erzeugt auf das
Triggersignal hin eine einzelne Bildaufnahme. Die erste Kamera 4b ist also ein diskret messender Sensor. Der Vibrationssensor 4e wird ebenfalls getriggert, durch dasselbe Triggersignal wie die erste Kamera 4b, und misst synchron mit der ersten Kamera 4b eine Vibration des fahrenden Zuges 2 am Gleisbett. Durch das synchrone Aufnehmen verschiedener Rohdaten werden zwei unterschiedliche Messgrößen bestimmt, ein
Kamerabild und ein Vibrationswert. Auf die erfassten Rohdaten werden zur Auswertung ein oder mehrere Algorithmen angewendet, um den Inspektionsabschnitt des Zuges 2 zu diagnostizieren. Die beiden Messgrößen werden in dieser Ausführungsform korreliert, sodass für die Auswertung ein synergetischer Effekt zwischen den beiden Sensoren 4b, 4e mit verschiedener Messtechnik eintritt. Für den Rauchsensor 4a ist vorgesehen, dass kein Triggern stattfindet, sondern der Rauchsensor 4a wiederholt und ununterbrochen Rohdaten erfasst. Dies ist insbesondere für Sensoren mit geringem Datenaufkommen oder
Inspektionssysteme 1 mit hoher Datenspeichergeschwindigkeit möglich. Das Inspektionssystem umfasst eine Beleuchtungsanordnung 7a, 7b. Die
Beleuchtungsanordnung beleuchtet einen Unterboden 8 des Fahrzeugs, der mittels der dritten Kamera 4d inspiziert wird, mit einer ersten LED 7a und den Dachgarten des
Fahrzeugs, der mittels der ersten Kamera 4b inspiziert wird, mit einer zweiten LED 7b. Das Inspektionsobjekt oder der Inspektionsabschnitt, auf den die erste Kamera 4b angewandt wird, ist in diesem Fall ein Stromabnehmergestänge 9 des Zuges 2. Gegenüber der ersten Kamera 4b ist in nicht gezeigten Ausführungsformen als definierter Hintergrund auf einer Wand des Tunnels 5 ein Gitter dargestellt. Dies erleichtert die Bildanalyse. Die erste Kamera 4a erfasst lateral ein Bild vom Dachgarten des Zuges 2, während sich der Zug 2 zwischen der ersten Kamera 4b und dem definierten Hintergrund befindet, sodass sich der
Inspektionsabschnitt, also beispielsweise das Stromabnehmergestänge 9, bei Anwendung eines Algorithmus zur Bildauswertung deutlich von dem Hintergrund abhebt. Die dritte Kamera 4d, die als Unterbodensensor dient, ist mit einer Blende (nicht gezeigt) als aktive Schutzeinrichtung versehen, um die dritte Kamera 4d vor herabfallendem Schmutz zu schützen. So werden auch die Rohdaten geschützt, die durch die Kamera 4d aufgenommen werden, da es unwahrscheinlicher ist, dass sie durch Verschmutzung des Sensors verfälscht werden. Die Blende wird geöffnet, sobald ein Zug 2 das Inspektionssystem 1 durchfährt und danach wieder geschlossen. In der dargestellten Ausführungsform weist eine
Anwendungsrichtung der dritten Kamera 4d direkt nach oben in Richtung Zug 2. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann aber, als Schutz gegen Verschmutzung, die Kamera 4d bezüglich der Anwendungsrichtung vom Zug 2 wegweisen oder seitlich bezogen auf den Zug 2 weisen, damit weniger Schmutz auf die dritte Kamera 4d fällt. Dann sind optische
Umlenkungselemente bereitgestellt, um einen optischen Weg zwischen Sensor und Zug für die Unterbodeninspektion bereitzustellen.
Die dritte Kamera 4d ist dafür eingerichtet, wiederholt angewendet zu werden, um den Unterboden 8 zu inspizieren. Da die dritte Kamera 4d ein diskret messender Sensor ist, erzeugt die dritte Kamera 4d sequentiell mehrere Einzelbilder vom Unterboden 8 des fahrenden Zuges 2. In Ausführungsformen ist eine Aufnahmefrequenz der dritten Kamera 4d hoch genug eingestellt, dass ein 3D-Modell des Unterbodens 8 durch gemeinsame
Auswertung der aufgenommenen Einzelbilder erzeugt werden kann. So kann der
Unterboden 8 zum Beispiel auf Risse untersucht werden.
Die erste Kamera 4b ist durch einen Robotikarm 10 als Bewegungseinrichtung dafür eingerichtet, rotatorisch und translatorisch relativ zu dem Inspektionssystem 1 bewegt zu werden. So kann ein Abstand zwischen Zug 2 und erster Kamera 4b im Hinblick auf den zu inspizierenden Fahrzeugtyp angepasst werden. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen erster Kamera 4b und Zug 2 während des Anwendes der ersten Kamera 4b auf den
Inspektionsabschnitt etwa 60 cm oder weniger, selbst bei der Inspektion von Hochspannung zugeordneten Bauteilen, wie dem Stromabnehmergestänge 9. Daher weist die erste Kamera 4b einen Hochspannungsschutz an ihrem Gehäuse auf, um den Sensor vor
Spannungsüberschlägen zu schützen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind alle Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g nichtinvasive Sensoren. Es muss mit den Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g also nicht in den Zug 2 eingegriffen werden, um die Rohdaten zu erheben. So können komplizierte und zeitaufwändige Genehmigungsverfahren vermieden werden. Allerdings können in nicht gezeigten Ausführungsformen auch Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g mit invasiver Messtechnik oder Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g innerhalb des Fahrzeugs 2 angewendet werden, wenn dies notwendig oder sinnvoll erscheint.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf das Inspektionssystem 1 aus Fig. 1 . Insbesondere ist gezeigt, dass die Sensoranordnung eine Master-Inspektionseinheit 1 1 und eine Slave- Inspektionseinheit 12 umfasst. Die Master-Inspektionseinheit 1 1 ist der Slave- Inspektionseinheit 12 bezogen auf die Bewegungsrichtung des Zuges vorgelagert. Die Master-Inspektionseinheit 1 1 befindet sich auf derselben Höhe wie die Slave- Inspektionseinheit 12. Der Zug passiert also zunächst die Master-Inspektionseinheit 1 1. Die Master-Inspektionseinheit 1 1 führt eine Grobinspektion durch. Im vorliegenden Fall wird der Zug 2 mit einem lateralen Kamerasensor in der Master-Inspektionseinheit 1 1 auf
Unversehrtheit eines Klimaanlagengitters des Zuges 2 inspiziert. Stellt die Master- Inspektionseinheit 1 1 Abweichungen, z.B. in der Form des Klimaanlagengitters, fest, so triggert sie die Slave-Inspektionseinheit 12 über eine Triggerleitung 13. Der Master- Inspektionseinheit 1 1 und der Slave-Inspektionseinheit 13 können allerdings in nicht gezeigten Ausführungsformen weitere Elemente zwischengeschaltet sein, um das
Triggersignal zu erzeugen oder zu übertragen. Die Slave-Inspektionseinheit 12 kann dann eine Feininspektion am auffälligen Klimaanlagengitter vornehmen und beispielsweise mit Hilfe einer Kamera Klimalamellen zählen oder fehlende Schrauben ermitteln. So kann die zu verarbeitende Datenmenge reduziert werden, da eine datenintensive Feininspektion nur erfolgt, falls die weniger aufwändige Grobinspektion Auffälligkeiten gezeigt hat.
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines
Inspektionsverfahrens gemäß der Erfindung. Das in Figur 1 gezeigte Inspektionssystem 1 ist dafür eingerichtet, dieses Inspektionsverfahren auszuführen. In einem ersten Schritt S31 wird die Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs 2 angewendet, um das Fahrzeug 2 zu inspizieren. Dies ist bereits vorbekannt. Die Sensoranordnung wird jedoch erfindungsgemäß auf den Inspektionsabschnitt zum Inspizieren eines technischen Funktionszustands des Fahrzeugs angewendet S32, wie oben beschrieben. Somit wird eine technische Funktion des Fahrzeugs 2 im Betriebszustand, also in Bewegung, inspiziert. Besonders bei Schienenfahrzeugen können solche Inspektionen der technischen Funktion im Betriebszustand eine große Kostenersparnis mit sich bringen und Menschen vor
Gesundheitsgefahren bei der Inspektion schützen. In Ausführungsformen weist das
Inspektionsverfahren weitere Schritte auf. Diese ergeben sich durch Aufnahme von
Verfahrensschritten aus der allgemeinen Beschreibung dieser Anmeldung, aus der detaillierten Beschreibung und insbesondere aus den Patentansprüchen. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Insbesondere können Verfahrensschritte in den angegebenen Reihenfolgen oder auch in veränderter Reihenfolge erfindungswesentlich sein.
5 Bezugszeichenliste
1 Inspektionssystem
2 Fahrzeug
3a, b, c Träger
4a, b, c, d, e, f, g Sensor
5 Tunnel
6 Gleise
7a, b LED
8 Unterboden
9 Stromabnehmergestänge
10 Robotikarm
1 1 Master-Inspektionseinheit
12 Slave-Inspektionseinheit
13 Triggerleitung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Fahrzeugs (2) im Betriebszustand unter Verwendung eines Inspektionssystems (1), das eine Sensoranordnung aufweist und einen Durchgang für das Fahrzeug (2) bereitstellt, während einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug (2) und der Sensoranordnung,
wobei das Fahrzeug (2) vorzugsweise ein den Durchgang passierendes Fahrzeug (2) ist, das besonders vorzugsweise mit Leistung von einer Hochspannungsleitung versorgt wird, das Verfahren umfassend den Schritt:
- Anwenden der Sensoranordnung auf mindestens einen Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2), um das Fahrzeug (2) zu inspizieren;
das Verfahren gekennzeichnet durch den Schritt:
- Anwenden der Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt (9) zum
Inspizieren eines technischen Funktionszustands des Fahrzeugs (2).
Inspektionsverfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Bereitstellen von mehreren Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) in der
Sensoranordnung, die sich vorzugsweise hinsichtlich von ihnen verwendeter Messtechniken zur Erhebung von Rohdaten unterscheiden, wobei vorzugsweise mindestens einer der Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) ein optischer Sensor ist.
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Bereitstellen mindestens eines kontinuierlich messenden Sensors (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) und/oder eines diskret messenden Sensors (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) in der Sensoranordnung, wobei der Sensor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus optischer Sensor, olfaktorischer Sensor, chemischer Sensor, Vibrationssensor, elektromagnetischer Sensor, Wärmebildsensor und akustischer Sensor. Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt:
- Synchrones Aufnehmen verschiedener Rohdaten von zwei oder mehr Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) in der Sensoranordnung von dem Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2), um vorzugsweise zwei oder mehr unterschiedliche
Messgrößen zu bestimmen, die erlauben, das Fahrzeug (2) zu diagnostizieren, wobei das synchrone Aufnehmen vorzugsweise ein Triggern mindestens eines Sensors (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) und/oder ein hinreichend schnelles Speichern der Rohdaten umfasst.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Bereitstellen in der Sensoranordnung einer Master-Inspektionseinheit (11) und einer Slave-Inspektionseinheit (12), die der Master-Inspektionseinheit (11) in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (2) nachgelagert ist;
- Anwenden der Master-Inspektionseinheit zur Grobinspektion des
Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs, ob Rohdaten einen Schwellenwert überschreiten;
- Triggern der Slave-Inspektionseinheit (12), falls die Rohdaten den
Schwellenwert überschreiten; und
- Anwenden der Slave-Inspektionseinheit (12) zur Feininspektion des
Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs (2) in Reaktion auf das Triggern.
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Beleuchten des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs (2) durch eine
Beleuchtungsanordnung (7a, 7b) als Teilsystem des Inspektionssystems (1); und/oder
- Bereitstellen durch das Inspektionssystem (1) eines definierten Hintergrunds, der vorzugsweise homogen oder gemustert, besonders vorzugsweise mit einem Gitter versehen, ist, und Anwenden der Sensoranordnung auf den
Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2), während sich der Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2) zwischen der Sensoranordnung und dem definierten
Hintergrund befindet.
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt: - Bereitstellen einer Schutzeinrichtung zum Schutz von Rohdaten und/oder von Messhardware gegen Umwelteinflüsse für ein Element der Sensoranordnung, vorzugsweise in einem optischen Weg eines optischen Sensors.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Bereitstellen einer passiven und/oder aktiven Schutzeinrichtung zum Schutz der Rohdaten und/oder der Messhardware als Teilsystem des Inspektionssystems, vorzugsweise an einem bestehenden Streckenbauwerk, besonders vorzugsweise einem Tunnel (5), unter einer Brücke oder in einer Inspektionshalle; und/oder
- Schützen des Inspektionsabschnitts des Fahrzeugs (2) und/oder der
Messhardware mit der passiven und/oder aktiven Schutzeinrichtung zum Schutz der Rohdaten und/oder der Messhardware.
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Bereitstellen der Sensoranordnung mit einem vorzugsweise optischen
Unterbodensensor zur Ermittlung von Rohdaten eines Unterbodens (8) des Fahrzeugs (2) als Inspektionsabschnitt; und vorzugsweise
- Bereitstellen eines oder mehrerer optischer Umlenkungselemente, die vorzugsweise zwischen einem Ruhezustand und einem Umlenkzustand überführbar sind, um einen optischen Weg für die Unterbodeninspektion bereitzustellen, und die vorzugsweise mindestens an einem Unterboden (8) des Fahrzeugs (2) und/oder an einem Fahrstreckenboden, auf dem sich das
Fahrzeug (2) bewegt, bereitgestellt werden.
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Wiederholtes Anwenden eines oder mehrerer Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) der Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2).
Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Verstellen eines oder mehrerer Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) durch rotatorisches und/oder translatorisches Bewegen relativ zu dem
Inspektionssystem, vorzugsweise durch Bereitstellen einer Bewegungseinrichtung (10) für den einen oder die mehreren Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g), insbesondere um einen Abstand zwischen Sensor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) und Fahrzeug (2) oder zwischen Sensoren (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) im Hinblick auf einen zu inspizierenden Fahrzeugtyp oder zu inspizierenden Funktionszustand anzupassen.
12. Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Anwenden der Sensoranordnung mit noninvasiver Messtechnik von außen, bezogen auf das Fahrzeug (2), wobei vorzugsweise ein Abstand zwischen Sensor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) und Fahrzeug zumindest zeitweise zwischen 0 cm und
250 cm, bevorzugt zwischen 10 cm und 100 cm beträgt; und/oder
- Anwenden der Sensoranordnung mit invasiver Messtechnik von außen, bezogen auf das Fahrzeug (2); und/oder
- Anwenden der Sensoranordnung, wobei mindestens ein Sensor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) der Sensoranordnung an dem Fahrzeug (2) angebracht ist, für
Messungen in oder an dem Fahrzeug (2), deren Rohdaten und/oder daraus erzeugte Metadaten von dem Fahrzeug (2) weg übertragen werden; und/oder
- Aufnehmen und Auslesen von aktiven und/oder passiven Markern auf dem Fahrzeug (2).
13. Inspektionsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Anwenden eines oder mehrerer Algorithmen auf die Rohdaten, um den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2) zu diagnostizieren.
14. Inspektionssystem (1), das dafür eingerichtet ist, ein Inspektionsverfahren nach
einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
15. Inspektionssystem (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Inspektionssystem (1) Softwareressourcen und/oder Hardwareressourcen aufweist, die auf eine übertragbare und speicherbare Datenrate für das Anwenden der Sensoranordnung auf den Inspektionsabschnitt des Fahrzeugs (2) bei einer vorbestimmten Relativgeschwindigkeit der Relativbewegung mit einer für die Inspektionszwecke und/oder Validierung der Messergebnisse hinreichenden Datenredundanz ausgelegt sind, wobei die Relativgeschwindigkeit vorzugsweise zwischen 2 km/h bis zu 400 km/h, mehr bevorzugt zwischen 2 km/h und 50 km/h, besonders bevorzugt zwischen 3 km/h und 10 km/h und idealerweise bei 5 km/h liegt; - wobei die Datenrate auf eine konstante oder variable Relativgeschwindigkeit während eines Inspektionsintervalls vorzugsweise dynamisch zur Erreichung der hinreichenden und/oder kontanten Datenredundanz angepasst wird; und/oder
- wobei eine hinreichende Datenredundanz bei zumindest einem, bevorzugt 3 und mehr bevorzugt bei 3 bis 10 Datensätzen je zu inspizierendem Abschnitt eines
Inspektionsobjektes liegt; und/oder
- wobei das Inspektionssystem (1 ) ein mehrteiliges Inspektionstor enthält.
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