搬送監視装置および搬送監視方法
【課題】被搬送物と撮像部との間に透明体が介在する監視環境にあっても、被搬送物の搬送状態を高精度に管理可能な装置及び方法を提供する。
【解決手段】第１の搬送監視装置１０Ａは、透明体１越しに被搬送物２の搬送状態を監視し、被搬送物２及び搬送部３の画像を取得する撮像部１１と、撮像部１１が取得した画像のベクトルデータを演算する演算部１２と、被搬送物２及び搬送部３のモデルデータを記憶する記憶部１３，１４と、画像中の被搬送物２及び搬送部３の位置を抽出する位置抽出部１５，１６と、被搬送物２及び搬送部３の相対的位置を算出する相対位置算出部１７と、被搬送物２及び搬送部３の正常な相対的位置関係を記憶する記憶部１８と、相対位置算出部１７が算出した相対位置が正常か否かを判定する判定部１９と、判定部１９での判定結果に応じて所定の警告を発する警告部２０とを具備する。
【解決手段】第１の搬送監視装置１０Ａは、透明体１越しに被搬送物２の搬送状態を監視し、被搬送物２及び搬送部３の画像を取得する撮像部１１と、撮像部１１が取得した画像のベクトルデータを演算する演算部１２と、被搬送物２及び搬送部３のモデルデータを記憶する記憶部１３，１４と、画像中の被搬送物２及び搬送部３の位置を抽出する位置抽出部１５，１６と、被搬送物２及び搬送部３の相対的位置を算出する相対位置算出部１７と、被搬送物２及び搬送部３の正常な相対的位置関係を記憶する記憶部１８と、相対位置算出部１７が算出した相対位置が正常か否かを判定する判定部１９と、判定部１９での判定結果に応じて所定の警告を発する警告部２０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送状態に異常が無いかを監視する装置および方法に係り、特に、被搬送物の搬送状態を透明体越しに監視する場合であっても、精度の高い管理を可能とする搬送監視装置および搬送監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の搬送監視装置は、放射性物質や化学物質をベルトコンベアやロボットハンド等で自動搬送する場合、それら対象物はグローブボックス内等、作業者の安全のため通常の作業空間とは隔離され、放射性物質や化学物質に直接曝された区域内（汚染区域内）で管理される。ただ、搬送経路の逸脱による搬送装置の停止など搬送状態に異常が起こると、汚染区域内での作業が発生し搬送装置の復旧に多くの労力を要することになる。従来、このような異常搬送の監視においては、ハードリミット（リレースイッチやフォトセンサなど）による検出が主流であり、監視対象が実際に異常を来たした後に検出される事後保全となっていた。
【０００３】
また、そのような異常搬送が発生する前の予兆を監視するために、異常搬送が発生しやすい箇所にはガラス等の透明体を介した覗き窓や監視カメラも設置されており、直接目視もしくは間接目視で監視員が搬送状態を監視している。そして多くの場合、監視箇所が複数であるため、作業人員圧縮のため、集中監視室などにおいて一人で複数のカメラ映像を監視している。
【０００４】
上述したような従来の搬送監視装置の一例としては、例えば、特開２００９−２１６５０３号公報（特許文献１）に記載されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の搬送監視装置および搬送方法では、監視箇所が多数である場合や、異常現象が微小である場合では、監視員の疲労蓄積の要因となり、異常搬送の見逃しが発生する要因が潜んでいる。また、監視カメラの設置条件として、汚染区域に設置した場合、汚染によりカメラの寿命が短縮され、交換頻度の増加による監視コストの増加や廃棄物の増加が考えられ、好ましくない。さらに、機器交換等の保守作業が発生すると汚染区域での作業が生じ、被ばく等、作業員への負荷が増加するといった課題もあった。このような観点から汚染区域外から監視できるシステムおよび方法の構築が望まれている。
【０００７】
ところが、汚染区域外の作業空間に監視カメラを設置することを考えると、覗き窓などが設置されている場所に設置することになり、監視カメラと被搬送物の間にガラスなどの汚染物質から汚染を遮蔽するための透明な物体（透明体）を介して被搬送物を撮像せざるを得ない。この場合、透明体への背景の写りこみや屈折率の違いによる歪みなど視覚的な監視条件を低下させる要因が潜んでいる。特に、放射性物質を扱う場合、放射能の遮蔽性の観点から厚い鉛ガラスを利用することが多く、高屈折率による像の歪みや鉛ガラスの着色による鮮明度の低下などが監視員の目の疲労を招く恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、被搬送物と撮像部との間にガラス等の透明体が介在する監視環境にあることによって、背景の映り込み、屈折率の違いによる像の歪み、透明体の着色による画像の鮮明度の低下など、監視映像を悪化させる条件が潜んでいたとしても、被搬送物の搬送状態を高精度に管理できる搬送監視装置および搬送監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る搬送監視装置は、上述した課題を解決するため、透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る搬送監視方法は、上述した課題を解決するため、透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視方法であって、少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得するステップと、取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するステップと、前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被搬送物と撮像部との間にガラス等の透明体が介在する監視環境にあることによって、背景の映り込み、屈折率の違いによる像の歪み、透明体の着色による画像の鮮明度の低下など、監視映像を悪化させる条件が潜んでいたとしても、被搬送物の搬送状態を高精度に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【図２】画像内に表示される境界線の抽出について、（ａ）は撮像部によって取得される原画像の一例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示される原画像に対して二値化処理を施した画像により抽出された境界線を示す説明図、（ｃ）は（ａ）に示される原画像に対して画素間の回転ベクトルを用いるベクトル処理により抽出されたという説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る搬送監視装置および搬送方法の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送監視装置の一例である第１の搬送監視装置１０Ａの構成を概略的に示した概略図である。ここで、符番１はガラス等の透明な物質（以下、「透明体」と称する。）、符番２は被搬送物、符番３はベルトコンベア等の被搬送物２を搬送する搬送装置の搬送部である。
【００１５】
第１の搬送監視装置１０Ａは、図１に示されるように、透明体１越しに被搬送物２の搬送状態を監視する装置である。透明体１は、被搬送物２がどのような物質なのかによって異なる。例えば、被搬送物２が放射性物質の場合には放射能を遮蔽する能力の高い鉛を配合したガラス（鉛ガラス）等を使用する、被搬送物２が非放射性物質の場合にはアクリル板等を使用する、といった具合に監視対象となる被搬送物２および搬送部３に応じて適宜選択できる。
【００１６】
図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａは、撮像部１１と、ベクトルデータ演算部１２と、被搬送物モデル記憶部１３と、搬送部モデル記憶部１４と、被搬送物位置抽出部１５と、搬送部位置抽出部１６と、相対位置算出部１７と、正常位置記憶部１８と、正否判定部１９と、警告伝達部２０と、を具備する。
【００１７】
撮像部１１は、透明体１越しに被搬送物２および搬送部３の像を撮像する機能を有し、撮像した被搬送物２および搬送部３の像を画像データとして、ベクトルデータ演算部１２へ出力する。
【００１８】
ベクトルデータ演算部１２は、撮像部１１によって撮像され、得られた被搬送物２および搬送部３を含む画像に対して信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算する数式情報およびこの数式を用いて当該ベクトルデータを演算する機能を有する。ベクトルデータ演算部１２の演算結果として得られるベクトルデータは、画像領域内の画素間の信号強度の差分として与えられ、次式（１）で表すことができる。
【数１】
【００１９】
被搬送物モデル記憶部１３は、被搬送物２をモデル化したモデルデータを記憶する記憶領域であり、当該領域には、予め被搬送物２のモデルデータが記憶される。また、搬送部モデル記憶部１４は、被搬送物２を搬送する搬送部３をモデル化したモデルデータを記憶する記憶領域であり、予め搬送部３のモデルデータが記憶される。
【００２０】
ここで、モデルデータとは、例えば、三次元ＣＡＤによって作成された三次元ＣＡＤモデル等の比較基準物を構成するデータをいう。その形態は種々考えられ、例えば、被搬送物２および搬送部３の全体の立体形状を示す三次元ＣＡＤモデル（モデルデータ）の場合もあるし、搬送物２および搬送部３の全体または一部が円や線分等の単純な幾何学形状で表現できる場合には、同形状のみを示す二次元ＣＡＤモデルの場合もある。同形状のみを記憶させておくことは、記憶容量の低減および比較評価の演算量の低減に繋がる点で有益である。
【００２１】
また、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に予め記憶させておくモデルデータは、透明体１の屈折率の違い等を考慮した二次元像を予め記憶させておいてもできる。例えば、透明体１を介して被搬送物２および搬送部３を撮像した場合、透明体１の屈折率の違いなどの影響で実際の形状に対して像が歪んでしまうことが多々ある。そこで、一例として、被搬送物２が放射性物質等であれば、放射能の遮蔽能力の高い鉛ガラス等を採用した透明体１の屈折率および撮像部１１の設置位置を考慮した二次元像を事前に記憶しておくことで、被搬送物２および搬送部３の位置抽出の精度を高めることができる。
【００２２】
被搬送物位置抽出部１５は、モデルデータをベクトルデータに変換する機能と、ベクトルデータを対比して最も一致度の高い領域（位置）を抽出する機能とを有する。被搬送物位置抽出部１５は、被搬送物モデル記憶部１３に記憶される被搬送物２のモデルデータおよびベクトルデータ演算部１２から入力されるベクトルデータに基づいて、撮像部１１によって取得された画像中の被搬送物２の位置を抽出する。
【００２３】
搬送部位置抽出部１６は、実質的な機能は被搬送物位置抽出部１５と同様であるが、被搬送物位置抽出部１５とは抽出対象が異なる。すなわち、搬送部位置抽出部１６は、モデルデータをベクトルデータに変換する機能と、ベクトルデータを対比して最も一致度の高い領域（位置）を抽出する機能とを有し、搬送部モデル記憶部１４に記憶される搬送部３のモデルデータおよびベクトルデータ演算部１２から入力されるベクトルデータに基づいて、撮像部１１によって取得された画像中の搬送部３の位置を抽出する。
【００２４】
相対位置算出部１７は、二つの位置について、相対的な位置関係を算出する機能を有する。相対位置算出部１７は、被搬送物位置抽出部１５によって抽出された被搬送物２の位置および搬送部位置抽出部１６によって抽出された搬送部３の位置から相対的な位置関係を算出する。
【００２５】
正常位置記憶部１８は、被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置関係について正常な位置関係を記憶する。
【００２６】
正否判定部１９は、相対位置算出部１７によって算出された被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置と正常位置記憶部１８が記憶している被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置とが正常な位置関係であるか否かを判定する。
【００２７】
警告伝達部２０は、正否判定部１９によって判定された結果に基づいて、正常な位置関係にない、すなわち、異常の場合に警告を発報する。
【００２８】
続いて、第１の搬送監視装置１０Ａが行う搬送監視手順（以下、「第１の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００２９】
第１の搬送監視装置１０Ａでは、まず、撮像部１１が透明体１越しに被搬送物２および搬送部３を撮像し、撮像によって得られた画像に係る画像データが撮像部１１からベクトルデータ演算部１２へ出力される。ベクトルデータ演算部１２に撮像部１１からの画像データが入力されると、ベクトルデータ演算部１２によって、入力された画像データに基づき、撮像部１１で得られた画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータが演算される。
【００３０】
上述した式（１）から得たベクトルＲｉ，ｊの大きさは画素間の信号強度の勾配の強度を示す。ベクトルの方向は画素間の連結性を示す。すなわちベクトルＲｉ，ｊは画素間の信号強度の勾配に対する直行成分を示しており、回転ベクトルとも称される量である。
【００３１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、画像内に表示される境界線抽出にあたり信号強度の絶対量を用いる場合とベクトル量を用いる場合とを対比して示す図である。
【００３２】
図２（ａ）は撮像部１１によって取得される原画像データの一例を示す説明図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される原画像データから信号強度の比較により得られた目標の境界線（境界データ）を示す説明図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される原画像データに対し、画素間の回転ベクトルを用いる手法（ベクトル処理）によって抽出された境界線（境界データ）を示す説明図である。
【００３３】
図２（ｂ）に示される境界データの場合には、濃淡閾値処理（二値化処理）によって得られるデータである。濃淡閾値処理（二値化処理）によって得られるデータは、明るさの変動によって境界線がたやすく変化してしまうため、ロバスト性があるデータとはいえない。これは境界抽出の閾値が固定であることに因って生じる宿命的な不具合である。
【００３４】
一方、図２（ｃ）に示されるベクトル処理によって抽出された境界データの場合には、図２（ｂ）に示される境界データのように、明るさの変動に左右されることなく、視野内における境界線の位置を安定的に検出することが可能になる。
【００３５】
このように、本実施形態に係る搬送監視装置および搬送監視方法では、画像の明るさの変化に対して高い安定性がある。これは、画素間の回転ベクトルを用いる手法が、画素の明るさの相対的な関係に基づく処理方法であって、ベクトル情報を得るために閾値を必要としないことに因るものである。故に、境界が不鮮明であっても境界線を抽出でき、かつ、画素のサイズ以下の精度を得られるという利点がある。
【００３６】
ベクトルデータ演算部１２で得られたベクトルデータは、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６に入力される。そして、被搬送物位置抽出部１５ではベクトルデータ演算部１２から入力されたデータと被搬送物モデル記憶部１３に記憶されている被搬送物２とのモデルデータとが比較され評価される。同様に、搬送部位置抽出部１６ではベクトルデータ演算部１２から入力されたデータと搬送部モデル記憶部１４に記憶されている搬送部３とのモデルデータとが比較され評価される。
【００３７】
すなわち、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６では、まず、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に記憶されているモデルデータを読み出し、上述した式（１）を用いてベクトル演算してベクトルデータに変換する。そして、ベクトルデータ演算部１２から入力されたベクトルデータとモデルデータからベクトル変換して得られたベクトルデータとを対比して画像中で最も一致度の高い位置を被搬送物２の位置および搬送部３の位置として抽出する。例えば、各箇所（各画素）のベクトルの方向の一致度を計算し、その和を比較することで、画像上でどの位置に存在する可能性が高いかを評価することができる。
【００３８】
また、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、モデルデータに対応する全部を画像中で確認することができなくても、確認できた一部の特徴に基づいて、被搬送物２の位置および搬送部３の位置を抽出することができる。
【００３９】
さらに、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６の機能として、被搬送物２および搬送部３についての三次元ＣＡＤデータのような三次元モデルから撮像部１１の設置位置に基づいて二次元への投影像を生成する機能を持たせることもできる。この場合、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に予め記憶される三次元モデルを読み出し、当該三次元モデルから撮像部１１の設置位置に基づいて二次元への投影像を生成した後、上述の式（１）で示されるベクトル演算によるベクトル処理を行うことによって、ベクトルデータの一致度の比較評価を容易化することができる。
【００４０】
さらにまた、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６の機能として、モデルデータに対してアフィン変換等の幾何変換を実施する機能を持たせることもできる。この場合、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、幾何変換時の各パラメータに対する一致度を評価することができるので、見え方の回転、拡大縮小にも対応できる。つまり、被搬送物２および搬送部３の見え方が予め特定されていなくても良い点で有益である。
【００４１】
被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６において、被搬送物２の位置と搬送部３の位置とがそれぞれ抽出されると、抽出された結果が相対位置算出部１７へ入力され、被搬送物２と搬送部３との間の相対的な位置関係が算出される。そして、算出された位置関係の情報は、正否判定部１９に入力され、正常位置記憶部１８に記憶されている正常状態の位置関係に基づいて、正常か否（異常）かが判定される。
【００４２】
正否判定部１９で被搬送物２と搬送部３との間の相対的な位置関係が正常か否かの判定結果は、正否判定部１９から出力されて警告伝達部２０へ入力される。そして、警告伝達部２０で、現在の搬送状態が正常なのか異常なのかが監視員へ伝達される。警告の伝達方法としては、監視映像への表示やアラーム等の音による伝達によって実現することができる。
【００４３】
尚、警告伝達部２０は監視員に対する警告のみならず、搬送部３へ制御信号を送るように構成し、搬送を自動的に停止するようにすることも可能である。また、警告伝達部２０に被搬送物２と搬送部３の間の位置の履歴を記録・管理する位置履歴管理機能を持たせた場合には、記録された履歴の変動を解析することによって、異常搬送へ繋がる予兆を検出することも可能となり、検出した予兆に基づいて、監視員および搬送部３に警告することもできる。また、警告の際には、例えば、点灯させる警告灯の色彩を変えて異常の予兆を検出した段階なのか現在の異常発生を検出した段階なのかを区別して監視員に伝達することもできる。
【００４４】
第１の搬送監視装置１０Ａおよび第１の搬送監視装置１０Ａを適用した搬送監視方法によれば、ガラス等の透明体１が被搬送物２と撮像部１１との間に距離を隔てて介在する場合であっても、被搬送物２および搬送部３の位置抽出のための特徴量にベクトルデータを用いることで、透明体１への移り込みや透明体１の着色などの影響に対してロバストに抽出処理を実行することができる。
【００４５】
また、介在する透明体１の屈折率を予め入力しておくことで、歪みによる見え方の変化の影響を軽減することができる。これらから、精度の高い位置関係の管理および異常警告が可能となり、監視員の負荷を低減することができる。また、汚染区域外の監視を実現することができ、機器消耗・交換数の低減、汚染区域内での作業量の低減を図ることができる。
【００４６】
尚、第１の搬送監視装置１０Ａが具備する被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４および正常位置記憶部１８は、それぞれ独立した記憶手段として構成されているが、単一の記憶手段に各記憶部１３，１４，１８が記憶する情報をそれぞれ読み出し可能に記憶する構成としても良い。必要な情報が読み出し可能であれば、記憶部１３，１４，１８の構成は任意である。
【００４７】
また、第１の搬送監視手順において、被搬送物２の位置を抽出するステップと搬送部３の位置を抽出するステップについては、並行して処理が実行されても良いし、何れかを先行させて処理を順次実行しても良い。
【００４８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る搬送監視装置の一実施例である第２の搬送監視装置１０Ｂの構成を概略的に示した概略図である。
【００４９】
図３に示される第２の搬送監視装置１０Ｂは、図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａに対して、被搬送物２に対し指向性のある照明光を照射する照明部３１と、撮像部１１と照明部３１とを同期させる同期部３２と、撮像部１１により画像を取得するタイミングを制御する撮像制御部３３とをさらに具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、照明部３１、同期部３２および撮像制御部３３を中心に説明し、第１の搬送監視装置１０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図３に示されるように、第２の搬送監視装置１０Ｂは、第１の搬送監視装置１０Ａの撮像部１１、ベクトルデータ演算部１２、被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４、被搬送物位置抽出部１５、搬送部位置抽出部１６、相対位置算出部１７、正常位置記憶部１８、正否判定部１９、および警告伝達部２０に加えて、照明部３１、同期部３２および撮像制御部３３をさらに具備する。
【００５１】
照明部３１は、被搬送物２に対し指向性のある照明光を照射する構成要素である。第２の搬送監視装置１０Ｂは、照明部３１を具備することによって、被搬送物２および搬送部３が多面構造の立体であれば、ある面に集中的に照明光を照射することによって構造の境界線を抽出しやすくすることができる。
【００５２】
尚、照明部３１から照射される照明光の光源の種類は指向性の有無によって限定されることはない。例えば、ＬＥＤ光源を利用する場合、照明の設置位置および配置、設置傾斜、絞り等の調整によって指向性を与えることも可能である。照明部３１の構成全体として照射光に所望の指向性を持たせることが可能な限り、光源の種類や設置位置等は何ら限定されない。
【００５３】
また、照明部３１は、それぞれ波長の異なる複数の照明光を適宜切り替えることができる機能（照射光波長切替機能）を有していても良い。この場合、第２の搬送監視装置１０Ｂは、予め設定される複数種類の波長の光を適宜切り替えて照明光として照射することができるので、被搬送物２と撮像部１１との間に介在しているガラス等の透明体１の種類が設備改修等によって変更された場合においても、最も透過性の良い波長を選択して照射することができ、画像の鮮明度を維持または向上させることができる。
【００５４】
同期部３２は、撮像部１１と照明部３１とを同期させる機能を有する構成要素である。また、撮像制御部３３は、撮像部１１で画像を取得するタイミングを制御する機能を有する構成要素である。第２の搬送監視装置１０Ｂは、同期部３２および撮像制御部３３を具備することによって、撮像部１１が画像を取り込むタイミングと照明部３１が点灯して照明光を発するタイミングとを同期させて動作させることができる。
【００５５】
また、撮像制御部３３は、取得する画像の枚数を絞り込む制御をすることができる。例えば、ある一定間隔の時間で搬送される被搬送物２に対しては、その一定の時間間隔で撮像部１１が撮像するように撮像制御部３３を設定しておくことも可能である。
【００５６】
続いて、第２の搬送監視装置１０Ｂが行う搬送監視手順（以下、「第２の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００５７】
第２の搬送監視手順は、第１の搬送監視手順に対して、撮像制御部３３が撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像を行うタイミングを制御するステップ（以下、「撮像タイミング制御ステップ」と称する。）と、同期部３２が撮像制御部３３の制御タイミング、すなわち、撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像タイミングに同期させて照明部３１を点灯させるステップ（以下、「撮像・点灯同期ステップ」と称する。）をさらに備える点で異なるものの他の処理ステップについては実質的に異ならないので、これらのステップについては説明を省略する。
【００５８】
第２の搬送監視手順では、撮像部１１が被搬送物２および搬送部３を撮像するステップを実行する前に、撮像タイミング制御ステップと撮像・点灯同期ステップとを実行する。すなわち、撮像制御部３３が撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像を行うタイミングを制御し、同期部３２が撮像制御部３３の制御タイミングに同期させて照明部３１を点灯させる。
【００５９】
また、被搬送物２と撮像部１１との間に介在している透明体１の種類が変更された場合、照射光波長切替機能を有する照明部３１を備える第２の搬送監視装置１０Ｂでは、最も透過性の良い波長を選択し照射することで画像の鮮明度を維持または向上させることができる。
【００６０】
第２の搬送監視手順を実行することにより、被搬送物２および搬送部３の位置を抽出するための画像を取得するときのみ照明部３１を点灯させることができ、通常の環境光のみの監視映像に与える影響を軽減することができる。また、照明部３１が点灯している時間が短い場合は、その間の映像のフレームを間引くことによって、監視員は照明部３１が点灯していることを感じないで、環境光のみの状態で監視を続けることができる。勿論、照明部３１が常に点灯している方が監視員にとって監視しやすい映像である場合は、常時点灯させることもできる。
【００６１】
第２の搬送監視装置１０Ｂおよび第２の搬送監視装置１０Ｂを用いた搬送監視方法によれば、照明部３１が指向性のある照明光を照射することで、被搬送物２および搬送部３の境界線を鮮明にし、それぞれの位置の抽出精度を向上させることができる。
【００６２】
また、照明の波長を切り替えることができ、被搬送物２と撮像部３の間に介在している透明体１の種類が変更されても柔軟に対応できる。さらに、被搬送物２および搬送部３の位置を抽出するための画像を取得するときのみに照明光を点灯させることができ、元の環境光（照明光が点灯していない状態）のみの状態の監視映像に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００６３】
尚、第２の搬送監視装置１０Ｂは、撮像部１１を制御する撮像制御部３３を具備しているが、照明部３１が点灯制御機能を有する場合、または、照明部３１の点灯タイミングを制御する点灯制御部（図示せず）を備える場合には、撮像制御部３３を具備しない構成も採用できる。照明部３１が点灯制御機能を有する、または、照明部３１の点灯タイミングを制御する点灯制御部を備える構成を採用して第２の搬送監視装置１０Ｂを構成する場合には、照明部３１を点灯させたと同時に撮像部１１を作動させて画像を取得するという図３に示される第２の搬送監視装置１０Ｂとは逆の動作制御も可能である。
【００６４】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る搬送監視装置の一実施例である第３の搬送監視装置１０Ｃの構成を概略的に示した概略図である。
【００６５】
図４に示される第３の搬送監視装置１０Ｃは、図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａに対して、特定の偏光のみを通す偏光部４１をさらに具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、偏光部４１を中心に説明し、第１の搬送監視装置１０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図４に示されるように、第３の搬送監視装置１０Ｃは、第１の搬送監視装置１０Ａの撮像部１１、ベクトルデータ演算部１２、被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４、被搬送物位置抽出部１５、搬送部位置抽出部１６、相対位置算出部１７、正常位置記憶部１８、正否判定部１９、および警告伝達部２０に加えて、特定の偏光のみを通す偏光部４１をさらに具備する。この偏光部４１は、撮像部１１に入る光を特定の偏光のみとする偏光処理が施される。構成要素であり、例えば、偏光フィルタや撮像部１１で使用されるレンズを偏光レンズとすること等によって実現される。
【００６７】
続いて、第３の搬送監視装置１０Ｃが行う搬送監視手順（以下、「第３の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００６８】
第３の搬送監視手順は、第１の搬送監視手順と同様に撮像部１１において被搬送物２および搬送部３の画像が取得される点で共通であるが、第３の搬送監視手順では、撮像部１１に入射する光に対して偏光処理が施されている点で相違する。第３の搬送監視装置１０Ｃが具備する偏光部４１の偏光処理によって、第３の搬送監視装置１０Ｃおよび第３の搬送監視手順では、ガラス等の透明体１における映り込みを低減することができる。
【００６９】
第３の搬送監視装置１０Ｃおよび第３の搬送監視装置１０Ｃを用いた搬送監視方法によれば、ガラス等の透明体１における映り込みを低減することができるので、被搬送物２および搬送部３の境界線を抽出する性能（境界線抽出性能）が向上し、それぞれの位置を抽出する精度の向上を図ることができる。その結果、監視員への誤警告を低減することができる。
【００７０】
以上、搬送監視装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび当該搬送監視装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いた搬送監視方法によれば、撮像部１１から出力された画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを利用することで、ガラス等の透明体１への映り込みにより画像の輝度が変動する場合や、ガラス等の透明体１の着色により画像の鮮明度が低下する場合においても、ロバストに被搬送物２および搬送部３の位置を抽出することができる。
【００７１】
また、抽出した位置関係の履歴を管理することにより、実際に異常事象が発生する前に予兆を抽出することができ、かつ、搬送状態の異常に対する警告を自動的に発することができるので、監視員の負荷を低減することができる。
【００７２】
尚、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。例えば、本発明の実施形態として記載した透明体１は鉛ガラス等のガラスに限らず、例えば、アクリル板など他の透明な透明体１でも良い。
【００７３】
また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１ 透明体
２ 被搬送物
３ 搬送部
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 搬送監視装置
１１ 撮像部（撮像手段）
１２ ベクトルデータ演算部（ベクトルデータ演算手段）
１３ 被搬送物モデル記憶部（被搬送物モデル記憶手段）
１４ 搬送部モデル記憶部（搬送部モデル記憶手段）
１５ 被搬送物位置抽出部（被搬送物位置抽出手段）
１６ 搬送部位置抽出部（搬送部位置抽出手段）
１７ 相対位置算出部（相対位置算出手段）
１８ 正常位置記憶部（正常位置記憶手段）
１９ 正否判定部（判定手段）
２０ 警告伝達部（警告手段）
３１ 照明部（照明手段）
３２ 同期部（同期手段）
３３ 撮像制御部（撮像制御手段）
４１ 偏光部（偏光手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送状態に異常が無いかを監視する装置および方法に係り、特に、被搬送物の搬送状態を透明体越しに監視する場合であっても、精度の高い管理を可能とする搬送監視装置および搬送監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の搬送監視装置は、放射性物質や化学物質をベルトコンベアやロボットハンド等で自動搬送する場合、それら対象物はグローブボックス内等、作業者の安全のため通常の作業空間とは隔離され、放射性物質や化学物質に直接曝された区域内（汚染区域内）で管理される。ただ、搬送経路の逸脱による搬送装置の停止など搬送状態に異常が起こると、汚染区域内での作業が発生し搬送装置の復旧に多くの労力を要することになる。従来、このような異常搬送の監視においては、ハードリミット（リレースイッチやフォトセンサなど）による検出が主流であり、監視対象が実際に異常を来たした後に検出される事後保全となっていた。
【０００３】
また、そのような異常搬送が発生する前の予兆を監視するために、異常搬送が発生しやすい箇所にはガラス等の透明体を介した覗き窓や監視カメラも設置されており、直接目視もしくは間接目視で監視員が搬送状態を監視している。そして多くの場合、監視箇所が複数であるため、作業人員圧縮のため、集中監視室などにおいて一人で複数のカメラ映像を監視している。
【０００４】
上述したような従来の搬送監視装置の一例としては、例えば、特開２００９−２１６５０３号公報（特許文献１）に記載されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の搬送監視装置および搬送方法では、監視箇所が多数である場合や、異常現象が微小である場合では、監視員の疲労蓄積の要因となり、異常搬送の見逃しが発生する要因が潜んでいる。また、監視カメラの設置条件として、汚染区域に設置した場合、汚染によりカメラの寿命が短縮され、交換頻度の増加による監視コストの増加や廃棄物の増加が考えられ、好ましくない。さらに、機器交換等の保守作業が発生すると汚染区域での作業が生じ、被ばく等、作業員への負荷が増加するといった課題もあった。このような観点から汚染区域外から監視できるシステムおよび方法の構築が望まれている。
【０００７】
ところが、汚染区域外の作業空間に監視カメラを設置することを考えると、覗き窓などが設置されている場所に設置することになり、監視カメラと被搬送物の間にガラスなどの汚染物質から汚染を遮蔽するための透明な物体（透明体）を介して被搬送物を撮像せざるを得ない。この場合、透明体への背景の写りこみや屈折率の違いによる歪みなど視覚的な監視条件を低下させる要因が潜んでいる。特に、放射性物質を扱う場合、放射能の遮蔽性の観点から厚い鉛ガラスを利用することが多く、高屈折率による像の歪みや鉛ガラスの着色による鮮明度の低下などが監視員の目の疲労を招く恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、被搬送物と撮像部との間にガラス等の透明体が介在する監視環境にあることによって、背景の映り込み、屈折率の違いによる像の歪み、透明体の着色による画像の鮮明度の低下など、監視映像を悪化させる条件が潜んでいたとしても、被搬送物の搬送状態を高精度に管理できる搬送監視装置および搬送監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る搬送監視装置は、上述した課題を解決するため、透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る搬送監視方法は、上述した課題を解決するため、透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視方法であって、少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得するステップと、取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するステップと、前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被搬送物と撮像部との間にガラス等の透明体が介在する監視環境にあることによって、背景の映り込み、屈折率の違いによる像の歪み、透明体の着色による画像の鮮明度の低下など、監視映像を悪化させる条件が潜んでいたとしても、被搬送物の搬送状態を高精度に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【図２】画像内に表示される境界線の抽出について、（ａ）は撮像部によって取得される原画像の一例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示される原画像に対して二値化処理を施した画像により抽出された境界線を示す説明図、（ｃ）は（ａ）に示される原画像に対して画素間の回転ベクトルを用いるベクトル処理により抽出されたという説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る搬送監視装置の構成を概略的に示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る搬送監視装置および搬送方法の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送監視装置の一例である第１の搬送監視装置１０Ａの構成を概略的に示した概略図である。ここで、符番１はガラス等の透明な物質（以下、「透明体」と称する。）、符番２は被搬送物、符番３はベルトコンベア等の被搬送物２を搬送する搬送装置の搬送部である。
【００１５】
第１の搬送監視装置１０Ａは、図１に示されるように、透明体１越しに被搬送物２の搬送状態を監視する装置である。透明体１は、被搬送物２がどのような物質なのかによって異なる。例えば、被搬送物２が放射性物質の場合には放射能を遮蔽する能力の高い鉛を配合したガラス（鉛ガラス）等を使用する、被搬送物２が非放射性物質の場合にはアクリル板等を使用する、といった具合に監視対象となる被搬送物２および搬送部３に応じて適宜選択できる。
【００１６】
図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａは、撮像部１１と、ベクトルデータ演算部１２と、被搬送物モデル記憶部１３と、搬送部モデル記憶部１４と、被搬送物位置抽出部１５と、搬送部位置抽出部１６と、相対位置算出部１７と、正常位置記憶部１８と、正否判定部１９と、警告伝達部２０と、を具備する。
【００１７】
撮像部１１は、透明体１越しに被搬送物２および搬送部３の像を撮像する機能を有し、撮像した被搬送物２および搬送部３の像を画像データとして、ベクトルデータ演算部１２へ出力する。
【００１８】
ベクトルデータ演算部１２は、撮像部１１によって撮像され、得られた被搬送物２および搬送部３を含む画像に対して信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算する数式情報およびこの数式を用いて当該ベクトルデータを演算する機能を有する。ベクトルデータ演算部１２の演算結果として得られるベクトルデータは、画像領域内の画素間の信号強度の差分として与えられ、次式（１）で表すことができる。
【数１】
【００１９】
被搬送物モデル記憶部１３は、被搬送物２をモデル化したモデルデータを記憶する記憶領域であり、当該領域には、予め被搬送物２のモデルデータが記憶される。また、搬送部モデル記憶部１４は、被搬送物２を搬送する搬送部３をモデル化したモデルデータを記憶する記憶領域であり、予め搬送部３のモデルデータが記憶される。
【００２０】
ここで、モデルデータとは、例えば、三次元ＣＡＤによって作成された三次元ＣＡＤモデル等の比較基準物を構成するデータをいう。その形態は種々考えられ、例えば、被搬送物２および搬送部３の全体の立体形状を示す三次元ＣＡＤモデル（モデルデータ）の場合もあるし、搬送物２および搬送部３の全体または一部が円や線分等の単純な幾何学形状で表現できる場合には、同形状のみを示す二次元ＣＡＤモデルの場合もある。同形状のみを記憶させておくことは、記憶容量の低減および比較評価の演算量の低減に繋がる点で有益である。
【００２１】
また、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に予め記憶させておくモデルデータは、透明体１の屈折率の違い等を考慮した二次元像を予め記憶させておいてもできる。例えば、透明体１を介して被搬送物２および搬送部３を撮像した場合、透明体１の屈折率の違いなどの影響で実際の形状に対して像が歪んでしまうことが多々ある。そこで、一例として、被搬送物２が放射性物質等であれば、放射能の遮蔽能力の高い鉛ガラス等を採用した透明体１の屈折率および撮像部１１の設置位置を考慮した二次元像を事前に記憶しておくことで、被搬送物２および搬送部３の位置抽出の精度を高めることができる。
【００２２】
被搬送物位置抽出部１５は、モデルデータをベクトルデータに変換する機能と、ベクトルデータを対比して最も一致度の高い領域（位置）を抽出する機能とを有する。被搬送物位置抽出部１５は、被搬送物モデル記憶部１３に記憶される被搬送物２のモデルデータおよびベクトルデータ演算部１２から入力されるベクトルデータに基づいて、撮像部１１によって取得された画像中の被搬送物２の位置を抽出する。
【００２３】
搬送部位置抽出部１６は、実質的な機能は被搬送物位置抽出部１５と同様であるが、被搬送物位置抽出部１５とは抽出対象が異なる。すなわち、搬送部位置抽出部１６は、モデルデータをベクトルデータに変換する機能と、ベクトルデータを対比して最も一致度の高い領域（位置）を抽出する機能とを有し、搬送部モデル記憶部１４に記憶される搬送部３のモデルデータおよびベクトルデータ演算部１２から入力されるベクトルデータに基づいて、撮像部１１によって取得された画像中の搬送部３の位置を抽出する。
【００２４】
相対位置算出部１７は、二つの位置について、相対的な位置関係を算出する機能を有する。相対位置算出部１７は、被搬送物位置抽出部１５によって抽出された被搬送物２の位置および搬送部位置抽出部１６によって抽出された搬送部３の位置から相対的な位置関係を算出する。
【００２５】
正常位置記憶部１８は、被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置関係について正常な位置関係を記憶する。
【００２６】
正否判定部１９は、相対位置算出部１７によって算出された被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置と正常位置記憶部１８が記憶している被搬送物２の位置および搬送部３の位置の相対位置とが正常な位置関係であるか否かを判定する。
【００２７】
警告伝達部２０は、正否判定部１９によって判定された結果に基づいて、正常な位置関係にない、すなわち、異常の場合に警告を発報する。
【００２８】
続いて、第１の搬送監視装置１０Ａが行う搬送監視手順（以下、「第１の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００２９】
第１の搬送監視装置１０Ａでは、まず、撮像部１１が透明体１越しに被搬送物２および搬送部３を撮像し、撮像によって得られた画像に係る画像データが撮像部１１からベクトルデータ演算部１２へ出力される。ベクトルデータ演算部１２に撮像部１１からの画像データが入力されると、ベクトルデータ演算部１２によって、入力された画像データに基づき、撮像部１１で得られた画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータが演算される。
【００３０】
上述した式（１）から得たベクトルＲｉ，ｊの大きさは画素間の信号強度の勾配の強度を示す。ベクトルの方向は画素間の連結性を示す。すなわちベクトルＲｉ，ｊは画素間の信号強度の勾配に対する直行成分を示しており、回転ベクトルとも称される量である。
【００３１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、画像内に表示される境界線抽出にあたり信号強度の絶対量を用いる場合とベクトル量を用いる場合とを対比して示す図である。
【００３２】
図２（ａ）は撮像部１１によって取得される原画像データの一例を示す説明図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される原画像データから信号強度の比較により得られた目標の境界線（境界データ）を示す説明図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される原画像データに対し、画素間の回転ベクトルを用いる手法（ベクトル処理）によって抽出された境界線（境界データ）を示す説明図である。
【００３３】
図２（ｂ）に示される境界データの場合には、濃淡閾値処理（二値化処理）によって得られるデータである。濃淡閾値処理（二値化処理）によって得られるデータは、明るさの変動によって境界線がたやすく変化してしまうため、ロバスト性があるデータとはいえない。これは境界抽出の閾値が固定であることに因って生じる宿命的な不具合である。
【００３４】
一方、図２（ｃ）に示されるベクトル処理によって抽出された境界データの場合には、図２（ｂ）に示される境界データのように、明るさの変動に左右されることなく、視野内における境界線の位置を安定的に検出することが可能になる。
【００３５】
このように、本実施形態に係る搬送監視装置および搬送監視方法では、画像の明るさの変化に対して高い安定性がある。これは、画素間の回転ベクトルを用いる手法が、画素の明るさの相対的な関係に基づく処理方法であって、ベクトル情報を得るために閾値を必要としないことに因るものである。故に、境界が不鮮明であっても境界線を抽出でき、かつ、画素のサイズ以下の精度を得られるという利点がある。
【００３６】
ベクトルデータ演算部１２で得られたベクトルデータは、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６に入力される。そして、被搬送物位置抽出部１５ではベクトルデータ演算部１２から入力されたデータと被搬送物モデル記憶部１３に記憶されている被搬送物２とのモデルデータとが比較され評価される。同様に、搬送部位置抽出部１６ではベクトルデータ演算部１２から入力されたデータと搬送部モデル記憶部１４に記憶されている搬送部３とのモデルデータとが比較され評価される。
【００３７】
すなわち、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６では、まず、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に記憶されているモデルデータを読み出し、上述した式（１）を用いてベクトル演算してベクトルデータに変換する。そして、ベクトルデータ演算部１２から入力されたベクトルデータとモデルデータからベクトル変換して得られたベクトルデータとを対比して画像中で最も一致度の高い位置を被搬送物２の位置および搬送部３の位置として抽出する。例えば、各箇所（各画素）のベクトルの方向の一致度を計算し、その和を比較することで、画像上でどの位置に存在する可能性が高いかを評価することができる。
【００３８】
また、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、モデルデータに対応する全部を画像中で確認することができなくても、確認できた一部の特徴に基づいて、被搬送物２の位置および搬送部３の位置を抽出することができる。
【００３９】
さらに、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６の機能として、被搬送物２および搬送部３についての三次元ＣＡＤデータのような三次元モデルから撮像部１１の設置位置に基づいて二次元への投影像を生成する機能を持たせることもできる。この場合、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、被搬送物モデル記憶部１３および搬送部モデル記憶部１４に予め記憶される三次元モデルを読み出し、当該三次元モデルから撮像部１１の設置位置に基づいて二次元への投影像を生成した後、上述の式（１）で示されるベクトル演算によるベクトル処理を行うことによって、ベクトルデータの一致度の比較評価を容易化することができる。
【００４０】
さらにまた、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６の機能として、モデルデータに対してアフィン変換等の幾何変換を実施する機能を持たせることもできる。この場合、被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６は、幾何変換時の各パラメータに対する一致度を評価することができるので、見え方の回転、拡大縮小にも対応できる。つまり、被搬送物２および搬送部３の見え方が予め特定されていなくても良い点で有益である。
【００４１】
被搬送物位置抽出部１５および搬送部位置抽出部１６において、被搬送物２の位置と搬送部３の位置とがそれぞれ抽出されると、抽出された結果が相対位置算出部１７へ入力され、被搬送物２と搬送部３との間の相対的な位置関係が算出される。そして、算出された位置関係の情報は、正否判定部１９に入力され、正常位置記憶部１８に記憶されている正常状態の位置関係に基づいて、正常か否（異常）かが判定される。
【００４２】
正否判定部１９で被搬送物２と搬送部３との間の相対的な位置関係が正常か否かの判定結果は、正否判定部１９から出力されて警告伝達部２０へ入力される。そして、警告伝達部２０で、現在の搬送状態が正常なのか異常なのかが監視員へ伝達される。警告の伝達方法としては、監視映像への表示やアラーム等の音による伝達によって実現することができる。
【００４３】
尚、警告伝達部２０は監視員に対する警告のみならず、搬送部３へ制御信号を送るように構成し、搬送を自動的に停止するようにすることも可能である。また、警告伝達部２０に被搬送物２と搬送部３の間の位置の履歴を記録・管理する位置履歴管理機能を持たせた場合には、記録された履歴の変動を解析することによって、異常搬送へ繋がる予兆を検出することも可能となり、検出した予兆に基づいて、監視員および搬送部３に警告することもできる。また、警告の際には、例えば、点灯させる警告灯の色彩を変えて異常の予兆を検出した段階なのか現在の異常発生を検出した段階なのかを区別して監視員に伝達することもできる。
【００４４】
第１の搬送監視装置１０Ａおよび第１の搬送監視装置１０Ａを適用した搬送監視方法によれば、ガラス等の透明体１が被搬送物２と撮像部１１との間に距離を隔てて介在する場合であっても、被搬送物２および搬送部３の位置抽出のための特徴量にベクトルデータを用いることで、透明体１への移り込みや透明体１の着色などの影響に対してロバストに抽出処理を実行することができる。
【００４５】
また、介在する透明体１の屈折率を予め入力しておくことで、歪みによる見え方の変化の影響を軽減することができる。これらから、精度の高い位置関係の管理および異常警告が可能となり、監視員の負荷を低減することができる。また、汚染区域外の監視を実現することができ、機器消耗・交換数の低減、汚染区域内での作業量の低減を図ることができる。
【００４６】
尚、第１の搬送監視装置１０Ａが具備する被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４および正常位置記憶部１８は、それぞれ独立した記憶手段として構成されているが、単一の記憶手段に各記憶部１３，１４，１８が記憶する情報をそれぞれ読み出し可能に記憶する構成としても良い。必要な情報が読み出し可能であれば、記憶部１３，１４，１８の構成は任意である。
【００４７】
また、第１の搬送監視手順において、被搬送物２の位置を抽出するステップと搬送部３の位置を抽出するステップについては、並行して処理が実行されても良いし、何れかを先行させて処理を順次実行しても良い。
【００４８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る搬送監視装置の一実施例である第２の搬送監視装置１０Ｂの構成を概略的に示した概略図である。
【００４９】
図３に示される第２の搬送監視装置１０Ｂは、図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａに対して、被搬送物２に対し指向性のある照明光を照射する照明部３１と、撮像部１１と照明部３１とを同期させる同期部３２と、撮像部１１により画像を取得するタイミングを制御する撮像制御部３３とをさらに具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、照明部３１、同期部３２および撮像制御部３３を中心に説明し、第１の搬送監視装置１０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図３に示されるように、第２の搬送監視装置１０Ｂは、第１の搬送監視装置１０Ａの撮像部１１、ベクトルデータ演算部１２、被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４、被搬送物位置抽出部１５、搬送部位置抽出部１６、相対位置算出部１７、正常位置記憶部１８、正否判定部１９、および警告伝達部２０に加えて、照明部３１、同期部３２および撮像制御部３３をさらに具備する。
【００５１】
照明部３１は、被搬送物２に対し指向性のある照明光を照射する構成要素である。第２の搬送監視装置１０Ｂは、照明部３１を具備することによって、被搬送物２および搬送部３が多面構造の立体であれば、ある面に集中的に照明光を照射することによって構造の境界線を抽出しやすくすることができる。
【００５２】
尚、照明部３１から照射される照明光の光源の種類は指向性の有無によって限定されることはない。例えば、ＬＥＤ光源を利用する場合、照明の設置位置および配置、設置傾斜、絞り等の調整によって指向性を与えることも可能である。照明部３１の構成全体として照射光に所望の指向性を持たせることが可能な限り、光源の種類や設置位置等は何ら限定されない。
【００５３】
また、照明部３１は、それぞれ波長の異なる複数の照明光を適宜切り替えることができる機能（照射光波長切替機能）を有していても良い。この場合、第２の搬送監視装置１０Ｂは、予め設定される複数種類の波長の光を適宜切り替えて照明光として照射することができるので、被搬送物２と撮像部１１との間に介在しているガラス等の透明体１の種類が設備改修等によって変更された場合においても、最も透過性の良い波長を選択して照射することができ、画像の鮮明度を維持または向上させることができる。
【００５４】
同期部３２は、撮像部１１と照明部３１とを同期させる機能を有する構成要素である。また、撮像制御部３３は、撮像部１１で画像を取得するタイミングを制御する機能を有する構成要素である。第２の搬送監視装置１０Ｂは、同期部３２および撮像制御部３３を具備することによって、撮像部１１が画像を取り込むタイミングと照明部３１が点灯して照明光を発するタイミングとを同期させて動作させることができる。
【００５５】
また、撮像制御部３３は、取得する画像の枚数を絞り込む制御をすることができる。例えば、ある一定間隔の時間で搬送される被搬送物２に対しては、その一定の時間間隔で撮像部１１が撮像するように撮像制御部３３を設定しておくことも可能である。
【００５６】
続いて、第２の搬送監視装置１０Ｂが行う搬送監視手順（以下、「第２の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００５７】
第２の搬送監視手順は、第１の搬送監視手順に対して、撮像制御部３３が撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像を行うタイミングを制御するステップ（以下、「撮像タイミング制御ステップ」と称する。）と、同期部３２が撮像制御部３３の制御タイミング、すなわち、撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像タイミングに同期させて照明部３１を点灯させるステップ（以下、「撮像・点灯同期ステップ」と称する。）をさらに備える点で異なるものの他の処理ステップについては実質的に異ならないので、これらのステップについては説明を省略する。
【００５８】
第２の搬送監視手順では、撮像部１１が被搬送物２および搬送部３を撮像するステップを実行する前に、撮像タイミング制御ステップと撮像・点灯同期ステップとを実行する。すなわち、撮像制御部３３が撮像部１１による被搬送物２および搬送部３の撮像を行うタイミングを制御し、同期部３２が撮像制御部３３の制御タイミングに同期させて照明部３１を点灯させる。
【００５９】
また、被搬送物２と撮像部１１との間に介在している透明体１の種類が変更された場合、照射光波長切替機能を有する照明部３１を備える第２の搬送監視装置１０Ｂでは、最も透過性の良い波長を選択し照射することで画像の鮮明度を維持または向上させることができる。
【００６０】
第２の搬送監視手順を実行することにより、被搬送物２および搬送部３の位置を抽出するための画像を取得するときのみ照明部３１を点灯させることができ、通常の環境光のみの監視映像に与える影響を軽減することができる。また、照明部３１が点灯している時間が短い場合は、その間の映像のフレームを間引くことによって、監視員は照明部３１が点灯していることを感じないで、環境光のみの状態で監視を続けることができる。勿論、照明部３１が常に点灯している方が監視員にとって監視しやすい映像である場合は、常時点灯させることもできる。
【００６１】
第２の搬送監視装置１０Ｂおよび第２の搬送監視装置１０Ｂを用いた搬送監視方法によれば、照明部３１が指向性のある照明光を照射することで、被搬送物２および搬送部３の境界線を鮮明にし、それぞれの位置の抽出精度を向上させることができる。
【００６２】
また、照明の波長を切り替えることができ、被搬送物２と撮像部３の間に介在している透明体１の種類が変更されても柔軟に対応できる。さらに、被搬送物２および搬送部３の位置を抽出するための画像を取得するときのみに照明光を点灯させることができ、元の環境光（照明光が点灯していない状態）のみの状態の監視映像に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００６３】
尚、第２の搬送監視装置１０Ｂは、撮像部１１を制御する撮像制御部３３を具備しているが、照明部３１が点灯制御機能を有する場合、または、照明部３１の点灯タイミングを制御する点灯制御部（図示せず）を備える場合には、撮像制御部３３を具備しない構成も採用できる。照明部３１が点灯制御機能を有する、または、照明部３１の点灯タイミングを制御する点灯制御部を備える構成を採用して第２の搬送監視装置１０Ｂを構成する場合には、照明部３１を点灯させたと同時に撮像部１１を作動させて画像を取得するという図３に示される第２の搬送監視装置１０Ｂとは逆の動作制御も可能である。
【００６４】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る搬送監視装置の一実施例である第３の搬送監視装置１０Ｃの構成を概略的に示した概略図である。
【００６５】
図４に示される第３の搬送監視装置１０Ｃは、図１に示される第１の搬送監視装置１０Ａに対して、特定の偏光のみを通す偏光部４１をさらに具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、偏光部４１を中心に説明し、第１の搬送監視装置１０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図４に示されるように、第３の搬送監視装置１０Ｃは、第１の搬送監視装置１０Ａの撮像部１１、ベクトルデータ演算部１２、被搬送物モデル記憶部１３、搬送部モデル記憶部１４、被搬送物位置抽出部１５、搬送部位置抽出部１６、相対位置算出部１７、正常位置記憶部１８、正否判定部１９、および警告伝達部２０に加えて、特定の偏光のみを通す偏光部４１をさらに具備する。この偏光部４１は、撮像部１１に入る光を特定の偏光のみとする偏光処理が施される。構成要素であり、例えば、偏光フィルタや撮像部１１で使用されるレンズを偏光レンズとすること等によって実現される。
【００６７】
続いて、第３の搬送監視装置１０Ｃが行う搬送監視手順（以下、「第３の搬送監視手順」と称する。）について説明する。
【００６８】
第３の搬送監視手順は、第１の搬送監視手順と同様に撮像部１１において被搬送物２および搬送部３の画像が取得される点で共通であるが、第３の搬送監視手順では、撮像部１１に入射する光に対して偏光処理が施されている点で相違する。第３の搬送監視装置１０Ｃが具備する偏光部４１の偏光処理によって、第３の搬送監視装置１０Ｃおよび第３の搬送監視手順では、ガラス等の透明体１における映り込みを低減することができる。
【００６９】
第３の搬送監視装置１０Ｃおよび第３の搬送監視装置１０Ｃを用いた搬送監視方法によれば、ガラス等の透明体１における映り込みを低減することができるので、被搬送物２および搬送部３の境界線を抽出する性能（境界線抽出性能）が向上し、それぞれの位置を抽出する精度の向上を図ることができる。その結果、監視員への誤警告を低減することができる。
【００７０】
以上、搬送監視装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび当該搬送監視装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いた搬送監視方法によれば、撮像部１１から出力された画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを利用することで、ガラス等の透明体１への映り込みにより画像の輝度が変動する場合や、ガラス等の透明体１の着色により画像の鮮明度が低下する場合においても、ロバストに被搬送物２および搬送部３の位置を抽出することができる。
【００７１】
また、抽出した位置関係の履歴を管理することにより、実際に異常事象が発生する前に予兆を抽出することができ、かつ、搬送状態の異常に対する警告を自動的に発することができるので、監視員の負荷を低減することができる。
【００７２】
尚、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。例えば、本発明の実施形態として記載した透明体１は鉛ガラス等のガラスに限らず、例えば、アクリル板など他の透明な透明体１でも良い。
【００７３】
また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１ 透明体
２ 被搬送物
３ 搬送部
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 搬送監視装置
１１ 撮像部（撮像手段）
１２ ベクトルデータ演算部（ベクトルデータ演算手段）
１３ 被搬送物モデル記憶部（被搬送物モデル記憶手段）
１４ 搬送部モデル記憶部（搬送部モデル記憶手段）
１５ 被搬送物位置抽出部（被搬送物位置抽出手段）
１６ 搬送部位置抽出部（搬送部位置抽出手段）
１７ 相対位置算出部（相対位置算出手段）
１８ 正常位置記憶部（正常位置記憶手段）
１９ 正否判定部（判定手段）
２０ 警告伝達部（警告手段）
３１ 照明部（照明手段）
３２ 同期部（同期手段）
３３ 撮像制御部（撮像制御手段）
４１ 偏光部（偏光手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、
少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、
前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段とを具備することを特徴とする搬送監視装置。
【請求項２】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、
被搬送物をモデル化したモデルデータを記憶する被搬送物モデル記憶手段と、
前記被搬送物を搬送する搬送部をモデル化したモデルデータを記憶する搬送部モデル記憶手段と、
少なくとも前記被搬送物および前記搬送部を含む像を画像として取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物および前記搬送部の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、
前記被搬送物モデル記憶手段に記憶された被搬送物のモデルデータと前記ベクトルデータとに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段と、
前記搬送部モデル記憶手段に記憶された搬送部のモデルデータと前記ベクトルデータとに基づいて画像中の搬送部の位置を抽出する搬送部位置抽出手段と、
前記被搬送物位置抽出手段が抽出した被搬送物の位置と前記搬送部位置抽出手段が抽出した搬送部の位置との相対的な位置関係を算出する相対位置算出手段と、
前記被搬送物の位置および前記搬送部の位置の相対的な位置関係が正常な場合の相対的位置関係を記憶する正常位置記憶手段と、
前記相対位置算出手段が算出した相対位置関係と前記正常位置記憶手段において記憶されている正常な位置関係とを対比し、前記相対位置算出手段により算出された相対位置が正常な位置関係か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された結果に応じて所定の警告を発する警告手段とを具備することを特徴とする搬送監視装置。
【請求項３】
前記撮像手段に特定の偏光のみを通す偏光手段をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載の搬送監視装置。
【請求項４】
前記被搬送物および前記搬送部に対し指向性のある照明光を照射する照明手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の搬送監視装置。
【請求項５】
前記撮像手段と前記照明手段とを同期させる同期手段と、
前記撮像手段により画像を取得するタイミングを制御する撮像制御手段と、をさらに具備し、前記照明手段は前記同期手段により前記撮像手段が画像を取得する時のみ点灯するように制御されることを特徴とする請求項４記載の搬送監視装置。
【請求項６】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視方法であって、
少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得するステップと、
取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するステップと、
前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出するステップとを具備することを特徴とする搬送監視方法。
【請求項７】
請求項２乃至５の何れか１項に記載される何れかの搬送監視装置を用いて被搬送物を監視する方法であって、
撮像手段によって、少なくとも前記被搬送物および前記搬送部を含む像を画像として取得するステップと、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物および前記搬送部の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータをベクトルデータ演算手段によって演算するステップと、
被搬送物モデル記憶手段に記憶された被搬送物のモデルデータと前記演算ステップで演算されたベクトルデータとに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を被搬送物位置抽出手段によって抽出するステップと、
搬送部モデル記憶手段に記憶された搬送部のモデルデータと前記演算ステップで演算されたベクトルデータとに基づいて画像中の搬送部の位置を搬送部位置抽出手段によって抽出するステップと、
前記被搬送物位置抽出ステップおよび搬送部位置抽出ステップで抽出された被搬送物の位置と搬送部の位置との相対的な位置関係を相対位置算出手段によって算出するステップと、
算出された被搬送物の位置と搬送部の位置との相対的な位置関係と正常位置記憶手段において記憶されている正常な位置関係とを対比し、算出された相対位置が正常な位置関係か否かを判定手段によって判定するステップと、
前記判定ステップの判定結果に応じて警告手段が所定の警告を発するステップとを具備することを特徴とする搬送監視方法。
【請求項１】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、
少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、
前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段とを具備することを特徴とする搬送監視装置。
【請求項２】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視装置において、
被搬送物をモデル化したモデルデータを記憶する被搬送物モデル記憶手段と、
前記被搬送物を搬送する搬送部をモデル化したモデルデータを記憶する搬送部モデル記憶手段と、
少なくとも前記被搬送物および前記搬送部を含む像を画像として取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物および前記搬送部の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するベクトルデータ演算手段と、
前記被搬送物モデル記憶手段に記憶された被搬送物のモデルデータと前記ベクトルデータとに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出する被搬送物位置抽出手段と、
前記搬送部モデル記憶手段に記憶された搬送部のモデルデータと前記ベクトルデータとに基づいて画像中の搬送部の位置を抽出する搬送部位置抽出手段と、
前記被搬送物位置抽出手段が抽出した被搬送物の位置と前記搬送部位置抽出手段が抽出した搬送部の位置との相対的な位置関係を算出する相対位置算出手段と、
前記被搬送物の位置および前記搬送部の位置の相対的な位置関係が正常な場合の相対的位置関係を記憶する正常位置記憶手段と、
前記相対位置算出手段が算出した相対位置関係と前記正常位置記憶手段において記憶されている正常な位置関係とを対比し、前記相対位置算出手段により算出された相対位置が正常な位置関係か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された結果に応じて所定の警告を発する警告手段とを具備することを特徴とする搬送監視装置。
【請求項３】
前記撮像手段に特定の偏光のみを通す偏光手段をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載の搬送監視装置。
【請求項４】
前記被搬送物および前記搬送部に対し指向性のある照明光を照射する照明手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の搬送監視装置。
【請求項５】
前記撮像手段と前記照明手段とを同期させる同期手段と、
前記撮像手段により画像を取得するタイミングを制御する撮像制御手段と、をさらに具備し、前記照明手段は前記同期手段により前記撮像手段が画像を取得する時のみ点灯するように制御されることを特徴とする請求項４記載の搬送監視装置。
【請求項６】
透明体越しに被搬送物の搬送状態を監視する搬送監視方法であって、
少なくとも前記被搬送物を含む像を画像として取得するステップと、
取得された前記被搬送物の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータを演算するステップと、
前記ベクトルデータに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を抽出するステップとを具備することを特徴とする搬送監視方法。
【請求項７】
請求項２乃至５の何れか１項に記載される何れかの搬送監視装置を用いて被搬送物を監視する方法であって、
撮像手段によって、少なくとも前記被搬送物および前記搬送部を含む像を画像として取得するステップと、
前記撮像手段によって取得された前記被搬送物および前記搬送部の画像の信号強度の勾配量を示すベクトルデータをベクトルデータ演算手段によって演算するステップと、
被搬送物モデル記憶手段に記憶された被搬送物のモデルデータと前記演算ステップで演算されたベクトルデータとに基づいて画像中の前記被搬送物の位置を被搬送物位置抽出手段によって抽出するステップと、
搬送部モデル記憶手段に記憶された搬送部のモデルデータと前記演算ステップで演算されたベクトルデータとに基づいて画像中の搬送部の位置を搬送部位置抽出手段によって抽出するステップと、
前記被搬送物位置抽出ステップおよび搬送部位置抽出ステップで抽出された被搬送物の位置と搬送部の位置との相対的な位置関係を相対位置算出手段によって算出するステップと、
算出された被搬送物の位置と搬送部の位置との相対的な位置関係と正常位置記憶手段において記憶されている正常な位置関係とを対比し、算出された相対位置が正常な位置関係か否かを判定手段によって判定するステップと、
前記判定ステップの判定結果に応じて警告手段が所定の警告を発するステップとを具備することを特徴とする搬送監視方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−９６０１１（Ｐ２０１１−９６０１１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９４２８（Ｐ２００９−２４９４２８）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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