JP2007112603A - 画像処理を用いた制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 生産ラインにおけるベルトコンベア等搬送装置上の部品の数は生産状況に応じて変化し、この変化に応じて搬送装置の速度を調整しなければならない。従来は作業者がその都度速度設定値を再設定していたが、常に生産ラインを監視しなければならない等手間がかかるという課題を解決する。
【解決手段】 搬送装置上の部品を撮影し、この画像情報から部品の到達距離や密集度などの特徴量を抽出して、この特徴量に基づいて搬送装置の速度設定値を求めて、速度コントローラに設定するようにした。自動的に搬送装置上の部品の状況に応じて速度を変化させることが出来る。
【選択図】 図４

Description

本発明は画像処理を用いて特徴量を抽出し、この特徴量に基づいて制御を行う制御システムに関し、特に生産ラインやエスカレータの速度制御に用いて好適な画像処理を用いた制御システムに関するものである。

図５に、生産ラインにおけるベルトコンベアの速度制御装置を示す。図５において、ベルトコンベア１０には複数の部品１１が乗せられ、搬送される。このベルコンベア１０はモータ１２で駆動される。モータ１２には回転数読み取り装置１３が取り付けられており、モータ１２の回転数に比例した周波数のパルスを出力する。

速度コントローラ２０はタイマ２１を用いて回転数読み取り装置１３の出力パルスを計数し、時間当たりのパルス数が一定になるようにモータ１２を駆動する。このようにすることにより、ベルトコンベア１０の移動量を一定に制御することができる。

特許文献１には、カメラを用いて搬送テーブル上を移動する鋼材の位置を正確に測定する搬送制御装置が記載されている。図６を用いてこの搬送制御装置の概要を説明する。図６において、光電スイッチを用いて鋼材の端部を検出する端部検出器３３と、搬送テーブルを構成するローラの回転数を検出する回転検出器３４の出力は制御装置３５に入力される。３６は鋼材の総重量と長さから補正量を演算する補正量設定装置であり、その出力は制御装置３５に入力される。

カメラ３１の画像信号は画像処理装置３２に入力される。画像処理装置３２は、カメラ３１の画像信号を解析して、鋼材が通過したタイミングを表す通過信号を制御装置３５に出力する。制御装置３５は、入力された信号から搬送テーブルを構成するローラの回転制御信号を生成し、モータドライバ３７に出力する。モータドライバ３７は、入力された回転制御信号に基づいてローラを回転するモータ３８を駆動する。このようにすることによって鋼材の位置を制御することができ、鋼材の端部を正確にカットすることができる。

特許文献２には、ドラム缶を搬送する際に、コンベアから他のコンベアにスムーズに乗り移すことができる搬送制御装置が記載されている。この搬送制御装置の概要を図７を用いて説明する。図７において、４１は搬送されるドラム缶、４２、４３はコンベアであり、それぞれ駆動装置４４、４５で駆動される。４６はドラム缶４１を撮影するカメラであり、その画像信号は画像処理装置４７に送られる。画像処理装置４７は画像からドラム缶４１の直径を測定して運転パラメータを算出する。そして、画像信号からドラム缶４１の位置を逐次測定し、スムーズな受け渡しができるように駆動装置４４、４５を制御する。

特開平９−２３５０１４号公報

特開２００１−２７０６１４号公報

しかし、このような制御装置には次のような課題があった。図５のベルトコンベア制御装置はベルトコンベアを一定速度で移動させるためのものであり、移動速度を変えるためには作業者が設定速度を再設定しなければならない。ベルトコンベア上を流れる部品は生産状況に応じて多いときも少ないときもあり、また２４時間稼働している場合も多い。生産量に応じてベルトコンベアの移動速度を変化させるためには作業者が常に生産ラインを監視して設定値を変える必要があった。そのため、手間がかかり、また生産量の変化に速やかに対応することができないという課題があった。

図６の制御装置は鋼材の位置を正確に測定するためのものであり、また図７の制御装置はドラム缶をスムーズに搬送するためのものであり、いずれも特定の装置のための制御装置である。そのため、搬送テーブルやコンベアの移動速度を変化させる用途に用いることはできないという課題があった。

従って本発明の目的は、搬送される物体の状況を画像処理で判別して特徴量を抽出することにより、自動的に状況に応じた制御を行うことができる画像処理を用いた速度制御システムを提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
搬送装置によって搬送される物体を撮影するカメラと、
このカメラが撮影した画像情報が入力され、前記物体の特徴量を抽出する画像処理エンジンと、
前記特徴量が入力され、この特徴量から制御量を演算して出力する制御コントローラと、
を具備したものである。自動的に状況に応じた制御ができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記制御量は速度設定値であることを特徴としたものである。ベルトコンベアなどを制御できる。

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記特徴量は、搬送装置の到達地点から物体までの距離である到達距離、搬送装置上の物体の密集度の少なくともいずれかを含むものである。搬送装置上の物体の状況に応じた制御ができる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記制御コントローラは、搬送装置の開始地点から物体までの距離である移動距離を前記特徴量として入力し、搬送装置に物体を供給するハンドリングロボットを制御するようにしたものである。効率よく搬送装置に物体を供給できる。

請求項５記載の発明は、請求項１若しくは請求項３いずれかに記載の発明において、
前記搬送装置はエスカレータであることを特徴としたものである。乗る人の数に応じた制御ができる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４および５の発明によれば、物体を撮影した画像から特徴量を抽出し、この特徴量に基づいて制御を行うようにした。

自動的に物体の状況に応じた制御を行うことができるという効果がある。例えば、生産ラインにおけるベルトコンベア上の部品の数は、生産状況に応じて変化する。本発明によれば、画像処理エンジンでベルトコンベア等搬送装置上の物体の特徴量を抽出し、この特徴量に基づいて搬送装置の速度を自動的に変化させることができるので、生産時間にロスのない最適な制御を行うことができる。特に２４時間稼働システムに用いて効果が大きい。

また、カメラ、画像処理エンジン、制御コントローラを追加するだけで自動制御可能な制御システムが構築できるので、安価な制御システムを実現することができるという効果もある。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る画像処理を用いた制御システムの一実施例を示す構成図である。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図１において、５１はカメラであり、ベルトコンベア１０全体が視野に入るようにセットされている。５２は画像処理エンジンであり、カメラ５１が撮影した画像データが入力され、この画像データから部品１１の位置や密集度などの特徴量を検出する。５３は制御コントローラであり、画像処理エンジン５２が検出した特徴量が入力され、この特徴量に基づいてベルトコンベア１０の移動速度を決定する。この移動速度は速度コントローラ２０に出力され、設定値として設定される。このようにすることにより、部品１１の状況に応じた最適な速度でベルトコンベア１０を制御することができる。

次に、図２を用いて画像処理エンジン５２が検出する特徴量を説明する。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、６１〜６３は異なる時点におけるベルトコンベア１０の状況を表した図である。ベルトコンベア１０は上から下に移動しているものとする。６１ではベルトコンベア１０には３個の部品６１ａ〜６１ｃが乗せられている。同様に、６２では６２ａ〜６２ｃの３個の部品が、６３では６３ａ〜６３ｅの５個の部品が乗せられている。

Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１はそれぞれ６１〜６３の移動距離であり、開始地点（ベルトコンベア１０の上端）から最後尾部品６１ａ〜６３ａの後端までの距離を表す。Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２は有部品距離であり、先頭部品６１ｃ、６２ｃ、６３ｅの先端から最後尾部品６１ａ〜６３ａの後端までの距離を表す。Ｌ１３、Ｌ２３、Ｌ３３は到達距離であり、到達地点（ベルトコンベア１０の下端）から先頭部品６１ｃ、６２ｃ、６３ｅの先端までの距離を表す。密集度は単位距離内にある部品数に関連する量であり、ベルトコンベア１０に乗っている部品数と有部品距離Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２から求めることができる。

この移動距離、密集度、到達距離が特徴量になる、画像処理エンジン５２は、カメラ５１の画像を解析して、特徴量を算出する。例えば、明るさが急激に変化する部分を検出することにより、物体の輪郭を抽出することができる。この輪郭から、各部品１１の数、大きさ、位置を求め、これらのデータから前述した特徴量を算出することができる。

この特徴量は制御コントローラ５３に出力される。制御コントローラ５３は、この特徴量に基づいて速度設定値を決定し、速度コントローラ２０に設定する。

次に、図３フローチャートにより画像処理エンジン５２および制御コントローラ５３の動作を説明する。なお、制御コントローラ５３は到達距離に関するパラメータＡと密集度に関するパラメータＢを保持している。これらのパラメータ値は生産工程によって異なるが、例えばパラメータＡは１ｍ、パラメータＢは５０％に設定される。

図３において、工程（Ａ−１）で画像処理エンジン５２はカメラ５１から画像を取得し、特徴量を算出する。制御コントローラ５３は、工程（Ａ−２）でこの特徴量を画像処理エンジン５２から取得する。

制御コントローラ５３は工程（Ａ−３）で、取得した特徴量のうち到達距離とパラメータＡを比較し、到達距離がパラメータＡより大きいと工程（Ａ−６）に移行して、ベルトコンベア１０の移動速度を上げて工程（Ａ−１）に戻る。

到達距離がパラメータＡ以下であると、工程（Ａ−４）で密集度とパラメータＢを比較し、密集度がパラメータＢ以上であると工程（Ａ−５）に移行してベルトコンベア１０の速度を下げて工程（Ａ−１）に戻る。密集度がパラメータＢより小さいと、工程（Ａ−６）に移行してベルトコンベア１０の速度を上げて工程（Ａ−１）に戻る。

このように、設定された制御周期で画像から特徴量を算出し、この特徴量に基づいてベルトコンベア１０の移動速度を調整するようにした。そのため、常に生産状況に応じた最適な移動速度でベルトコンベア１０を制御することができる。

図４に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４において、７１は部品待機場所であり、ベルトコンベア１０で搬送する部品が保管されている。７２はハンドリングロボットであり、部品待機場所７１に保管されている部品をベルトコンベア１０に移動させる。ハンドリングロボット７２は制御コントローラ５３によって制御される。

制御コントローラ５３はパラメータＣを内蔵しており、画像処理エンジン５２から取得した特徴量のうち移動距離とこのパラメータＣを比較し、移動距離の方が大きくなるとハンドリングロボット７２を制御して、部品を部品待機場所７１からベルトコンベア１０に移動させる。このようにすることにより、常に部品を適切なタイミングで生産工程に供給することができる。

この速度制御の手法はエスカレータの速度制御に応用することができる。エスカレータの制御では、入口付近にカメラを設置し、このカメラ画像から乗る人の混雑度（単位距離当たりの待っている人数）を算出し、混雑度が所定の値より大きいとエスカレータの速度を上げ、小さいと速度を下げる。また、乗る人がないと一定時間経過後にエスカレータを停止させ、また停止中に乗る人が来るとエスカレータを始動させる。

なお、ベルトコンベアやエスカレータに代表される搬送装置の速度制御やハンドリングロボットの制御だけでなく、生産ラインにおける他の機器の制御にも応用することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 画像処理エンジン５２の動作を説明するための図である。 本発明の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施例の構成図である。 従来のベルトコンベア制御装置の構成図である。 従来の搬送制御装置の構成図である。 従来の搬送制御装置の構成図である。

符号の説明

１０ ベルトコンベア
１１ 部品
１２モータ
１３ 回転数読み取り装置
２０ 速度コントローラ
５１ カメラ
５２ 画像処理エンジン
５３ 制御コントローラ
７１ 部品待機場所
７２ ハンドリングロボット
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１ 移動距離
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２ 有部品距離
Ｌ１３、Ｌ２３、Ｌ３３ 到達距離

Claims (5)

1. 搬送装置によって搬送される物体を撮影するカメラと、
   このカメラが撮影した画像情報が入力され、前記物体の特徴量を抽出する画像処理エンジンと、
   前記特徴量が入力され、この特徴量から制御量を演算して出力する制御コントローラと、
   を具備したことを特徴とする画像処理を用いた制御システム。
2. 前記制御量は速度設定値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理を用いた制御システム。
3. 前記特徴量は、搬送装置の到達地点から物体までの距離である到達距離、搬送装置上の物体の密集度の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の画像処理を用いた制御システム。
4. 前記制御コントローラは、搬送装置の開始地点から物体までの距離である移動距離を前記特徴量として入力し、搬送装置に物体を供給するハンドリングロボットを制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像処理を用いた制御システム。
5. 前記搬送装置はエスカレータであることを特徴とする請求項１若しくは請求項３いずれかに記載の画像処理を用いた制御システム。
   

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