CN110072039A - 安全监视系统、安全监视方法、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全监视系统、安全监视方法及计算机可读存储介质，其兼顾作业者的安全性、与机器人的作业的生产性的提高。安全监视系统包括：投光部，排列有发出第1波长的光的多个第1发光元件、及发出与所述第1波长不同的第2波长的光的多个第2发光元件；摄像部，对投光部进行拍摄；摄像处理部，基于摄像部中所拍摄的图像来进行物体的入侵检测；以及机器人控制部，根据进行入侵检测的结果来生成用以控制机器人的动作的信号。投光部配置于针对机器人的动作而言的危险预测的边界线上。另外，第1波长为可见光。

Description

安全监视系统、安全监视方法、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种提供考虑到安全性的入侵检测方法的安全监视系统、安全监视方法、计算机可读存储介质。

背景技术

专利文献1(日本专利特开2015-66664号公报)所记载的构成中的入侵检测装置是利用摄像部对多个发光体进行拍摄，基于此拍摄的图像来判断物体是否入侵至入侵检测区域。另外，专利文献2(日本专利第5924134号)所记载的构成中的入侵检测装置将多个光源配置为线状来检测物体在入侵检测区域的入侵。

然而，在使用专利文献1及专利文献2的构成的情况下，由于所使用的光源为1种，故而难以同时兼顾在检测入侵物体时对环境光的稳健性(robustness)、与监视入侵的边界线的可见性。尤其是在所使用的光源为红外光，而入侵的物体为人(作业者)的情况下，难以辨认针对入侵检测区域的边界线，因此存在作业者误入机器人的作业区域的问题。

因此，由于机器人的安全控制功能等，此机器人停止，使生产性下降。

发明内容

使作业者确实地辨认出机器人的停止用边界，且兼顾作业者的安全性、与机器人的生产性提高。

本发明的安全监视系统包括：投光部，排列有发出第1波长的光的多个第1发光元件、及发出与所述第1波长不同的第2波长的光的多个第2发光元件；摄像部，对投光部进行拍摄；摄像处理部，基于由摄像部所拍摄的图像来进行物体的入侵检测；以及机器人控制部，根据进行入侵检测的结果来生成用以控制机器人的动作的信号。

投光部配置于针对机器人的动作而言的危险预测的边界线上。另外，第1波长为可见光。

此构成中，通过在机器人与作业者之间的边界线中包含可见光，可辨认出入侵检测的边界，保持作业者的安全性，不限制机器人的动作，因此可提高作业效率。

在一些实施例中，本发明的安全监视系统中的第2波长优选为红外光。

此构成中，可提高对环境光的稳健性(robustness)。

在一些实施例中，本发明的安全监视系统中的多个第1发光元件与多个第2发光元件优选为以既定的顺序配置于边界线上。

此构成中，通过第1波长的可见光与第2波长的可见光排列，可确实地辨认出入侵检测的边界。

在一些实施例中，本发明的安全监视系统中的摄像处理部也可将由第2发光元件所投光的光量进行基于图案匹配的图像处理，来进行所述入侵检测。

此构成中，可检测作业者的入侵。

在一些实施例中，本发明的安全监视系统中的摄像处理部也可规定光量的阈值(threshold value)，且基于以阈值为基准的变化来进行入侵检测。

此构成中，可更确实地检测作业者的入侵。

依据本发明，可提供一种兼顾作业者的安全性与机器人的作业效率的提高的入侵检测方法。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的安全监视系统的方块图。

图2A是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图2B是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

图3是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的用以检测物体的流程图。

图4A是依照本发明的第2实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图4B是依照本发明的第2实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

图5是依照本发明的第3实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图6是依照本发明的第4实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图7A是依照本发明的第5实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图7B是依照本发明的第5实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

图8A是依照本发明的第6实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

图8B是依照本发明的第6实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

[符号的说明]

1：安全监视系统

10、10A、10C：投光部

20、20B：摄像部

25：带通滤波器

30：摄像处理部

40：机器人控制部

50：机器人

60：作业者

101、101A：第1发光元件

102、102A：第2发光元件

105、105C：胶带

FL、FLD、FLE：摄像范围

RS、RSD、RSE：机器人作业区域

S101、S102、S103、S104、S105、S106：步骤

具体实施方式

·应用例

首先，使用图1，对应用本发明的一例进行说明。图1是第1实施方式的安全监视系统的方块图。

如图1所示，安全监视系统1包括投光部10、摄像部20、摄像处理部30、及机器人控制部40。

投光部10包括具有例如发光二极管(light emitting diode，LED)等发光元件的第1发光元件101以及第2发光元件102。第1发光元件101与第2发光元件102是以既定的配置图案来配置。投光部10配置于机器人所作业的作业区域(以下称为机器人作业区域RS)与作业者60之间的边界线(用以危险预测)上。

第1发光元件101的光所发出的第1波长、与第2发光元件102的光所发出的第2波长具有不同的频带。第1波长的光为可见光，第2波长的光为红外光。即，第1发光元件101是为了提高作业者的可见性而设置，第2发光元件102是为了考虑到对环境光的稳健性(robustness)而设置。

摄像部20对投光部10进行拍摄。摄像部20将所拍摄的图像输出至摄像处理部30。

摄像处理部30是利用图案匹配法，对发光图案进行图像处理。基于图像处理的结果，若检测到作业者越过投光部10而入侵至机器人作业区域RS，则摄像处理部30对机器人控制部40输出停止命令。

机器人控制部40是随着来自摄像处理部30的停止命令的输入，而使机器人停止。

借此，由于从第1发光元件101输出的第1波长的光为可见光，故而机器人作业区域(即入侵检测区域)容易辨认，不必要的机器人控制得到抑制。而且，可兼顾作业者的安全性、与机器人的作业的生产性的提高。

·构成(configuration)例1

如上所述，图1是本发明的第1实施方式的安全监视系统的方块图。图2A是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。图2B是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。图3是依照本发明的第1实施方式的安全监视系统的用以检测物体的流程图。

基于图1的构成，使用图2A、图2B来对具体的监视的构成进行说明。如上所述，安全监视系统1包括投光部10、摄像部20、摄像处理部30、及机器人控制部40。机器人控制部40与机器人50连接。

摄像部20是以与投光部10相向的方式配置。另外，摄像部20的摄像范围FL是以包含投光部10的整体的方式设定。摄像部20获取投光部10的初始状态的图像(以下称为初始图像)，且输出至摄像处理部30。摄像处理部30预先存储此初始状态的图像的状态。

投光部10是由第1发光元件101、第2发光元件102、及胶带105所形成。第1发光元件101与第2发光元件102例如为LED，是以既定的图案配置于胶带105的表面。

此外，本实施方式中，将第1发光元件101、与第2发光元件102作为1组，配置为直线状，投光部10与机器人50之间为机器人作业区域RS。

如上所述，第1发光元件101的第1波长为可见光。借此，作业者60容易辨认出第1发光元件101。即，作业者60容易辨认出机器人作业区域RS。

借此，可抑制作业者60对机器人作业区域RS的不必要的入侵。进而，通过将第1发光元件101配置于作业者60侧，作业者可辨认出实际进行入侵检测的边界的外侧的附近。即，可更确实地预防作业者对机器人作业区域RS的不经意的入侵。

另外，第2发光元件102的第2波长为红外光。即，第2发光元件102所发出的光对环境光的稳健性(robustness)高。借此，摄像部20容易检测到作业者60入侵至机器人作业区域RS，且可正确地检测。

继而，对作业者60入侵至机器人作业区域RS的情况下的作业者60的检测方法进行说明。

摄像部20在摄像范围FL中，对在投光部10上重叠有作业者60的状态(以下称为入侵状态)进行拍摄。摄像部20将入侵状态的图像输出至摄像处理部30。

摄像处理部30将初始图像、与入侵状态的图像加以比较，进行图像处理。图像处理中使用图案匹配法。更具体而言，也可使用基于相关性的匹配(correlation basematching，模板匹配，template matching)。此外，摄像处理部30根据初始状态的图像，算出成为基准的亮度，将此亮度用作阈值。

摄像处理部30判断为作业者60入侵至机器人作业区域RS，对机器人控制部40输出信号。

机器人控制部40接收信号。机器人控制部40对机器人50输出停止信号。

另外，机器人控制部40在没有接收到信号的期间，不输出停止信号。借此，机器人50可继续作业。

使用图3的流程图，对所述构成中的机器人控制的顺序进行更具体的说明。

摄像处理部30学习摄像部20所拍摄的投光部10的初始图像(步骤S101)。初始图像是使用摄像范围FL中的投光部10的位置，以坐标或形状来规定。

摄像处理部30登录投光部10，即第1发光元件101与第2发光元件102(步骤S102)。此时，摄像处理部30至少登录第2发光元件102。

即，步骤S101及步骤S102是将用以检测入侵状态的图像处理进行初始化的步骤。

摄像部20对投光部10进行拍摄，对摄像处理部30输出此拍摄的结果(步骤S103)。

摄像处理部30是使用初始图像与步骤S103中所拍摄的图像，进行诸如图案(pattern)等的图像处理，来检测对机器人作业区域RS的入侵(步骤S104)。

摄像处理部30若检测到物体入侵至机器人作业区域RS(步骤S105：是)，则将用以使机器人50停止的机器人控制信号输出至机器人控制部40(步骤S106)。然后，摄像部20从对图像进行拍摄的步骤(步骤S103)起，再次重复进行处理。

摄像处理部30若未检测到物体入侵至机器人作业区域RS(步骤S105：否)，则从对图像进行拍摄的步骤(步骤S103)起，再次重复进行处理。

如上所述，步骤S106中的机器人控制信号可为不仅使机器人50停止，而且可使机器人50的速度变得缓慢的信号。

通过执行如上所述的处理，不仅可确保作业者60的安全性，而且可构筑不会使机器人50的作业效率下降的系统。

进而，通过使用如上所述的构成，作业者60可明确地辨认出机器人作业区域RS。即，可抑制由作为边界线的投光部10的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RS。

进而，即便在作业者60入侵至机器人作业区域RS的情况下，也可控制机器人50的动作，可确保作业者60的安全性。

此外，第1发光元件101的第1波长例如为可见光的频带，亦即大约380nm～大约750nm的范围。第2发光元件102的第2波长例如为大约760nm～大约940nm的范围。此外，第1波长及第2波长的频带通常为所述范围，但若为可由摄像部20来摄像的范围的频带，则不限于此。

另外，所述构成中，摄像部20所拍摄的图像可为静止图像，也可为动态图像。

·构成例2

继而，使用图4A、图4B，对第2实施方式的安全监视系统的概要进行说明。图4A是依照本发明的第2实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。图4B是依照本发明的第2实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

第2实施方式中，与第1实施方式相比较，在第1发光元件101A及第2发光元件102A的配置位置方面不同。关于其他方面，与第1实施方式相同，省略相同部位的说明。

如图4A、图4B所示，投光部10A包括第1发光元件101A、第2发光元件102A、及胶带105。

第1发光元件101A与第2发光元件102A是以在胶带105上交替排列的方式配置为直线状。

即便为此构成，作业者60也可明确地辨认出机器人作业区域RS。即，可抑制由作为边界线的投光部10A的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RS。

进而，在作业者60入侵至机器人作业区域RS的情况下，可控制机器人50的动作，可确保作业者60的安全性。

·构成例3

继而，使用图5，对第3实施方式的安全监视系统的概要进行说明。图5是依照本发明的第3实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

第3实施方式中，与第1实施方式相比较，在摄像部20B中包括带通滤波器(bandpass filter)25的方面不同。关于其他方面，与第1实施方式相同，省略相同部位的说明。

如图5所示，摄像部20B包括带通滤波器25。带通滤波器25使第2发光元件102的第2波长通过，且使第1发光元件101的第1波长衰减、或阻断。

即便为此构成，作业者60也可明确地辨认出机器人作业区域RS。即，可抑制由作为边界线的投光部10的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RS。

进而，通过摄像部20B包括带通滤波器25，可进一步提高对环境光的稳健性(robustness)，可更确实地对摄像部20B所拍摄的图像进行分析。即，在作业者60入侵至机器人作业区域RS的情况下，可控制机器人50的动作，可确保作业者60的安全性。

·构成例4

继而，使用图6，对第4实施方式的安全监视系统的概要进行说明。图6是依照本发明的第4实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。

第4实施方式中，与第1实施方式相比较，在投光部10C具备胶带105C的方面不同。关于其他方面，与第1实施方式相同，省略相同部位的说明。

如图6所示，在投光部10C中，第1发光元件101、及第2发光元件102配置于胶带105C上。与第1实施方式中的胶带105相比较，胶带105C亮度低。

通过以使胶带105C的颜色的亮度与第1发光元件101的光所发出的第1波长的亮度的差变大的方式来设定，则对比度比提高。即，作业者60可更明确地辨认出第1发光元件101。另外，通过使与第2发光元件102的亮度的差变大，则第2发光元件102的辨认变得容易，可进行更正确的检测。

即便为此构成，也可抑制由作为边界线的投光部10的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RS。

·构成例5

继而，使用图7A、图7B，对第5实施方式的安全监视系统的概要进行说明。图7A是依照本发明的第5实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。图7B是依照本发明的第5实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

第5实施方式中，与第1实施方式相比较，在将多个投光部10加以组合，以机器人作业区域RSD成为面状的方式来配置的方面不同。关于其他方面，与第1实施方式相同，省略相同部位的说明。

如图7A、图7B所示，投光部10是以包围机器人作业区域RSD的方式来配置。更具体而言，在作为一边的1个投光部10的两端上，配置2个投光部10分别以在相同方向上延伸作为两边，形成机器人作业区域RSD。即，机器人作业区域RSD的边界成为接近于大致U字的形状。

另外，摄像部20是以所拍摄的范围成为摄像范围FLD的方式来配置。

即便为此构成，作业者60也可明确地辨认出机器人作业区域RSD。即，可抑制由作为边界线的投光部10的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RSD。

进而，在作业者60入侵至机器人作业区域RSD的情况下，可控制机器人50的动作，可确保作业者60的安全性。

如上所述，本实施方式中，以将机器人作业区域RSD的边界以投光部10的三边包围的方式来配置。然而，若可定义面状的机器人作业区域RSD，则机器人作业区域RSD也可由使用投光部10的两边或四边来构成。

·构成例6

继而，使用图8A、图8B，对第6实施方式的安全监视系统的概要进行说明。图8A是依照本发明的第6实施方式的安全监视系统的从侧面侧的概要图。图8B是依照本发明的第6实施方式的安全监视系统的从顶面侧的概要图。

第6实施方式中，与第1实施方式相比较，在将多个投光部10加以组合，以机器人作业区域RSE成为多个面状的方式来配置的方面不同。关于其他方面，与第1实施方式相同，省略相同部位的说明。

如图8A、图8B所示，投光部10是以包围机器人作业区域RSE的方式来配置。更具体而言，在作为一边的投光部10的两端，配置2个投光部10分别以在相同方向上延伸作为两边，形成多个机器人作业区域RSE。即，多个机器人作业区域RSE的边界成为接近于大致U字的形状。

另外，摄像部20是以所拍摄的范围成为摄像范围FLE的方式来配置。

即便为此构成，作业者60也可明确地辨认出机器人作业区域RSE。即，可抑制由作为边界线的投光部10的可见性不足所引起的情况，即，作业者60不经意地入侵至机器人作业区域RSE。

进而，在作业者60入侵至机器人作业区域RSE的情况下，可控制机器人50的动作，可确保作业者60的安全性。

如上所述，本实施方式中，以将机器人作业区域RSE的边界以投光部10的三边包围的方式来配置。然而，若可定义面状的机器人作业区域RSE，则机器人作业区域RSE也可由使用投光部10的两边或四边来构成。

所述构成中，对机器人作业区域变得固定的例子进行了说明。然而，也可根据第1发光元件、及第2发光元件的发光图案来设定点灯、熄灯，从而动态地规定机器人作业区域。

此外，并不限定于所述各实施方式的构成，也可将这些实施方式的组合加以变更。

Claims (7)

1.一种安全监视系统，其特征在于，包括：

投光部，排列有发出第1波长的光的多个第1发光元件、及发出与所述第1波长不同的第2波长的光的多个第2发光元件；

摄像部，对所述投光部进行拍摄；

摄像处理部，基于所述摄像部所拍摄的图像来进行物体的入侵检测；以及

机器人控制部，根据进行所述入侵检测的结果来生成用以控制机器人的动作的信号；

其中所述投光部配置于针对所述机器人的动作而言的危险预测的边界线上，并且

所述第1波长为可见光。

2.根据权利要求1所述的安全监视系统，其特征在于：

所述第2波长为红外光。

3.根据权利要求1所述的安全监视系统，其特征在于：

所述多个第1发光元件、与所述多个第2发光元件是以既定的顺序配置于所述边界线上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的安全监视系统，其特征在于：

所述摄像处理部是将由所述多个第2发光元件所投光的光量进行基于图案匹配的图像处理，来进行所述入侵检测。

5.根据权利要求4所述的安全监视系统，其特征在于：

所述摄像处理部规定所述光量的阈值，且基于以所述阈值为基准的变化来进行所述入侵检测。

6.一种安全监视方法，其特征在于，其是由计算机执行所述安全监视方法的以下步骤：

利用摄像部对投光部进行拍摄的步骤，其中所述投光部排列有发出第1波长的光的多个第1发光元件、及发出与所述第1波长不同的第2波长的光的多个第2发光元件；

基于由所述摄像部所拍摄的图像来进行物体的入侵检测的步骤；以及

根据进行所述入侵检测的结果来生成用以控制机器人的动作的信号的步骤；

其中所述投光部配置于针对所述机器人的动作而言的危险预测的边界线上，且

所述第1波长为可见光。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有安全监视程序，其特征在于，所述安全监视程序使计算机执行以下步骤：

利用摄像部对投光部进行拍摄的步骤，所述投光部排列有发出第1波长的光的多个第1发光元件、及发出与所述第1波长不同的第2波长的光的多个第2发光元件；

基于由所述摄像部所拍摄的图像来进行物体的入侵检测的步骤；以及

根据进行所述入侵检测的结果来生成用以控制机器人的动作的信号的步骤；

其中所述投光部配置于针对所述机器人的动作而言的危险预测的边界线上，且

所述第1波长为可见光。