JP2013222317A

JP2013222317A - 数値制御装置

Info

Publication number: JP2013222317A
Application number: JP2012093536A
Authority: JP
Inventors: Jun Fujita; 純藤田; Chihiro Saga; 千尋佐賀
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【課題】表示器の表示画面から目を離すことなく、また、表示器の表示画面を汚すことなく、表示画面が表示する画像を切り換えることができる数値制御装置を提供する。
【解決手段】画像を表示する表示器３と、表示器３の画像表示部４から離れて存在している物体を撮影するカメラ５と、カメラ３で撮影した映像を認識し、この認識結果に応じて、表示器３で表示する画像を切り換える制御部７とを有する数値制御装置１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御装置に係り、特に、カメラを用いたＨＭＩ（ＨｕｍａｎＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ；ユーザインタフェース）を備えたものに関する。

工作機械や産業機械等の数値制御装置のＨＭＩは、オペレータに数値制御装置内の情報を伝達したり、オペレータが数値制御装置へ情報を入力したりするために使用される。

従来、数値制御装置の表示器の表示されている画面（表示画面）の切り換え等は、数値制御装置に設けられているディスクリートキーを押し、または、表示器に設置されたタッチパネルで表示画面に表示されているキーを操作することでなされている。

なお、上記従来の技術に関連する特許文献として、たとえば特許文献１を掲げることができる。

特開平１１−３４５０１２号公報

ところで、数値制御装置に設けられているディスクリートキーを押すことで表示画面を切り換える（選択する）場合には、数値制御装置の表示器に表示したい画面を選択するキーを、表示器から目を一旦離して探し出し、この探し出したキーを押す必要がある。つまり、数値制御装置の表示器で表示する画像を切り換えるときには、表示画面から一旦目を離さなければならないという問題がある。

また、表示器に設置されたタッチパネルで表示画面に表示されているキーを操作して表示画面を切り換える場合には、油等で汚れているオペレータの手、もしくは、オペレータがしている手袋（油等で汚れている手袋）が表示器の表示画面に触れるので、表示器の表示画面が汚れてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、表示器の表示画面から目を離すことなく、また、表示器の表示画面を汚すことなく、表示画面が表示する画像を切り換えることができる数値制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、画像を表示する表示器と、前記表示器の画像表示部から離れて存在している物体を撮影するカメラと、前記カメラで撮影した映像を認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換える制御部とを有する数値制御装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の数値制御装置において、前記カメラは、複数設けられており、前記各カメラのそれぞれは、前記物体を異なる方向から撮影するように配置されており、前記制御部は、表示器に表示されている画像のうちの前記物体が指している箇所を、前記各カメラのそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換えるように構成されている数値制御装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の数値制御装置において、前記制御部は、時刻の経過に応じて前記カメラで前記物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から前記物体を認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換えるように構成されている数値制御装置である。

請求項４に記載の発明は、物体を撮影するカメラと、前記カメラで撮影した映像を認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力する制御部とを有する数値制御装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の数値制御装置において、前記カメラは、複数設けられており、前記各カメラのそれぞれは、前記物体を異なる方向から撮影するように配置されており、前記制御部は、表示器に表示されている画像のうちの前記物体が指している箇所を、前記各カメラのそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力するように構成されている数値制御装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の数値制御装置において、前記制御部は、時刻の経過に応じて前記カメラで前記物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から前記物体を認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力するように構成されている数値制御装置である。

本発明によれば、表示器の表示画面から目を離すことなく、また、表示器の表示画面を汚すことなく、表示画面が表示する画像を切り換えることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る数値制御装置の正面図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置のＰＣボードの概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る数値制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る数値制御装置のバッファの構成を示す図である。変形例に係る数値制御装置の正面図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の表示器の表示画面の例を示す図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の表示器の表示画面の例を示す図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の表示器の表示画面の例を示す図である。本発明の実施形態に係る数値制御装置の表示器の表示画面の例を示す図である。

本発明の実施形態に係る数値制御装置１は、図１〜図３で示すように、表示器３とカメラ５と制御部（ＰＣボード）７とを備えて構成されている。

表示器３は、ＬＣＤ等で構成されており、図８〜図１１で示すような画像（情報）を表示するようになっている。

カメラ（たとえばＣＣＤカメラ）５は、表示器３の画像表示部４から離れて存在している物体を撮影するものである。カメラ５は、表示器３の周辺で数値制御装置１の筐体９に一体的に設けられている。そして、カメラ５は、表示器３の前面に配置されている画像表示部（表示画面；画面）４の前方で表示器３の画像表示部４から離れて存在している物体を撮影することができるようになっている。

物体として、オペレータの手や筆記用具等を掲げることができる。物体は、表示器３、特に画像表示部４に接触すること無く、カメラ５で撮影されるようになっている。

ＰＣボード（制御部）７は、ＣＰＵ（図示せず）を備えており、カメラ５で撮影した映像を認識し、この映像の認識結果に応じた（対応した種類の）画像（画像データに基づく画像）を、表示器３（画像表示部４）に表示するようになっている（たとえば、認識した映像に基づいて、表示器３に表示する画像を切り換えるように構成されている）。

制御部７による、カメラ５で撮影した映像の認識は、たとえば、無償のオープンソース画像処理ライブラル集（ｏｐｅｎＣＶ）を使用してなされるものとする（実践ＯｐｅｎＣＶ映像処理＆解析、著者；永田雅人、発行；株式会社カットシステム、２００９年６月１日初版第１刷発行、２０１０年９月１日第２刷発行、Ｐ１３〜Ｐ１４を参照）。

制御部７には、メモリ（図示せず）が設けられている。このメモリには、物体の形状と表示器３で表示する画像データとが予め対応づけられて記憶されている。

たとえば、１本指の手の形状（右手等の一方の手の各指のうちの人差し指のみを伸ばして他の総ての指を折り曲げた状態の人の手の形状）と、プログラムを表示する画像データ（図８に示すプログラム表示画像）とが対応付けられて記憶されている。

また、２本指の形状（右手等の一方の手の各指のうちの人差し指と中指を伸ばして他の指を折り曲げた状態の人の手の形状）と位置を表示する画像データ（図９に示す位置表示画像；たとえば、工作機械等に機械のＸ軸テーブルの位置等を数値で表示する画像）とが対応づけられて記憶されている。

さらには、２本指の形状であっても指の開き具合の程度（人差し指と中指との間の角度の違い）に応じた画像データが記憶されている場合もある。

そして、たとえば、カメラ５で撮影した映像によって１本指の手を制御部７が認識した場合、制御部７は、それまで表示器３に表示されていた画像をプログラム表示画像（図８参照）に切り換えるようになっており、また、カメラ５で撮影した映像によって２本指を制御部７が認識した場合には、制御部７は、それまで表示器３に表示されていた画像を位置表示画像（図９参照）に切り換えるようになっている。

また、制御部７が、物体の形状に代えてもしくは加えて、物体の位置、物体の姿勢（向き）の少なくともいずれかを認識し、この認識結果に応じて、表示器３で表示する画像を切り換えるように構成されていてもよい。

物体の位置とは、お互いが直交しているＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における物体の位置（表示器３に対する相対的な位置）であり、物体の姿勢とは、Ｘ軸に平行であって物体の中心を通る軸であるＡ軸、Ｙ軸に平行であって物体の中心を通る軸であるＢ軸、Ｚ軸に平行であって物体の中心を通る軸であるＣ軸まわりにおける物体の回動角度（表示器３に対する相対的な回動角度）である。

また、数値制御装置１の制御部７によって、時刻の経過に応じてカメラ５で物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から物体を認識し、この認識結果に応じて（基づいて）、表示器３で表示する画像を切り換えるようにしてもよい。

たとえば、制御部７が、最初の時刻ｔ_１で１本指の手を認識し表示器３で１ページ目のプログラム表示画像を表示している状態で、時刻ｔ_１の後の時刻ｔ_２でも１本指の手を認識した場合、表示器３で２ページ目のプログラム表示画像を表示するようにしてもよい。

また、制御部７が、時刻ｔ_２で１本指の手を認識し表示器３で２ページ目のプログラム表示画像を表示している状態で、時刻ｔ_２の後の時刻ｔ_３でも１本指の手を認識した場合、表示器３で３ページ目のプログラム表示画像を表示するようにしてもよい。

以下、同様にして、表示器３でｎページ目の所定項目の表示画像を表示している状態で、時刻ｔ_ｎの後の時刻ｔ_ｎ+１でも１本指の手を認識した場合、表示器３でｎ+１ページ目の所定項目の表示画像を表示するようにしてもよい。

すなわち、時刻ｔ_ｎと時刻ｔ_ｎ+１とで同じ物体形状を認識した場合には、時刻ｔ_ｎと時刻ｔ_ｎ+１の間の時間に表示器３で表示していたｎページ目の所定項目の表示画像に代えて、ｎ+１ページ目の所定項目の表示画像を表示するようにしてもよい。ただし、ｎは自然数である。

なお、最初の時刻ｔ_１で１本指の手を認識し表示器で１ページ目のプログラム表示画像を表示している状態で、時刻ｔ_１の後の時刻ｔ_２で、２本指の手を認識した場合、表示器３で３ページ目（１ページ目+２ページ）のプログラム表示画像を表示するようにしてもよい。

また、最初の時刻ｔ_１で１本指の手を認識し表示器で１ページ目のプログラム表示画像を表示している状態で、時刻ｔ_１の後の時刻ｔ_２で、総ての指を折り曲げたグーの形態の手を認識した場合、プログラム表示画像に代えて位置表示画像を表示してもよい。

すなわち、時刻ｔ_ｎと時刻ｔ_ｎ+１とで異なる物体形状を認識した場合には、時刻ｔ_ｎと時刻ｔ_ｎ+１の間の時間に表示器３で表示していた所定項目の表示画像に代えて、上記所定項目表示画像とは異なる所定項目表示画像を表示するように構成してもよい。

また、図７で示すように、カメラ５を複数（たとえば２つ）設けてもよい。各カメラ５のそれぞれは、お互いが離れて設置されているとともに、物体を異なる方向から撮影するように配置されている。すなわち、一方のカメラ５Ａは、表示器３の上方に配置されており、斜め下方を撮影することで、表示器３の前方で表示器３から離れて存在している物体を斜め上方から撮影するようになっている。また、他方のカメラ５Ｂは、表示器３の側方に配置されており、斜め側方を撮影することで、表示器３の前方で表示器３から離れて存在している物体を斜め側方から撮影するようになっている。

カメラ５を複数設けた場合、制御部７が、表示器３に表示されている画像のうちの、物体（物体の細長い部位；たとえば一本指の人差し指）が指している箇所（たとえば、表示器３に表示されているスイッチ）を、各カメラ５のそれぞれが撮影した各映像によって認識するようになっている。また、制御部７は、上記認識結果に応じて（基づいて）、表示器３で表示する画像を切り換えるようになっている。

すなわち、表示器３の画面４の一部の領域に、複数のスイッチ（テンキーやアルファベットキーや画面切り換えスイッチ）の画像が並んで表示されているとする。

制御部７は、各カメラ５が撮影した映像を用いて、一本指の手の位置と姿勢とを認識することで、一本指の手の人差し指が上記各スイッチのうちのどの１つのスイッチを指しているかを認識する。この認識によって、上記１つのスイッチが押されたものとみなし、表示器３の画像を切り換えるようにようになっている。

たとえば、人差し指が表示器３に表示されている「１」のキーボードを指している場合には、プログラム表示画像が表示されるようになっている。

なお、上記説明では、各スイッチのうちの所定の１つのスイッチが指されている状態が瞬間的なもの（たとえば、１／１０秒以下の時間）であっても、所定の１つのスイッチが押されたものとみなしているが、各スイッチのうちの所定の１つのスイッチが指されている状態が所定の短い時間（たとえば、１／１０秒〜１秒程度の時間）継続した場合にのみ、所定の１つのスイッチが押されたものとみなすようにしてもよい。

ここで、数値制御装置１についてさらに詳しく説明する。

数値制御装置１を前方から見ると、図１に示すように、筐体９の左上側には表示器３が設けられており、表示器３の下側には表示器３から離れてファンクションキー１１が設けられており、表示器３の右側には表示器３から離れてテンキーやアルファベットキー１３が設けられている。カメラ５Ａは、表示器３の上方に配置されており、斜め下方を撮影することで、表示器３の前方で表示器３から離れて存在している物体を撮影するようになっている。カメラ５Ｂは、表示器３の右側方に配置されており、斜め左側方を撮影することで、表示器３の前方で表示器３から離れて存在している物体を撮影するようになっている。

また、図２で示すように、カメラ５が撮影した映像信号、キー１１，１３が押されたことによるキー信号がＰＣボード７に入力されるようになっている。ＰＣボード７とＣＮＣ制御ボード１５との間ではデータ通信がなされるようになっている。工作機械等の産業機械は、ＣＮＣ制御ボード１５を介してＰＣボード７で制御されるようになっている。なお、ＰＣボード７は、数値制御装置１の筐体９の内部に設けられている。

また、ＰＣボード７から出力された表示信号に応じた画像が表示器３で表示されるようになっている。

ＰＣボード７には、図３で示すように、映像信号受信部１７と画像検出部１９とバッファ２１と選択画面決定部２３とキー信号処理部２５とＣＮＣデータ通信部２７と画面表示部２９と表示信号作成部３１とが設けられている。

映像信号受信部１７は、カメラ５が撮影した映像に係る映像信号を受信するものである。画像検出部１９は、映像信号受信部１７が受信した映像信号によって、カメラ５で撮影した映像（画像）を認識するものである。バッファ２１は、画像検出部１９で認識された画像の画像コードを一時的に保存するものである。選択画面決定部２３は、バッファ２１に保存されている画像コードに基づいて表示器３で表示する画像（選択画面）を決定するものである。

キー信号処理部は、キー１１，１３から送られてきたキー信号を処理し、この処理したものを画面表示部２９に出力するものである。これにより、数値制御装置１は、従来のものと同様に、キー１１，１３を押すことで、表示器３が表示する画面を切り換えることができるようになっている。ＣＮＣデータ通信部２７は、ＣＮＣ制御ボード１５との間でデータ通信するときに使用されるものであり、通信データが、ＣＮＣデータ通信部２７を介して、画面表示部２９とＣＮＣ制御ボード１５との間で送受信されるようになっている。

画面表示部２９は、選択画面決定部２３で決定した選択画面を受け取って、表示信号作成部３１に送るものであり、表示信号作成部３１は、受け取った選択画面を表す表示信号を表示器３に出力するものである。

ここで、画像検出部１９等の動作を説明する。

画像検出部１９は、図４で示すように、まず、画像中の物体を検出する（Ｓ１）。すなわち、映像データが画像処理して認識する。なお、カメラ５は、常にオンしているものとする。

続いて、検出した物体とサンプル画像（図示しないメモリに記憶されているサンプル画像）と比較し、検出した物体とサンプル画像とがお互いに一致しない場合には、ステップＳ１に戻り、検出した物体とサンプル画像とがお互いに一致した場合には、ステップＳ７に進む。たとえば、ステップＳ５で一本指を認識した場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、一致した物体の動きを検出し、続いて、ステップＳ９で、物体がたとえば所定時間停止したか否かを判断する。物体が所定時間停止していないときには、ステップＳ７に戻り、物体が所定時間停止した場合には、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１、Ｓ１３では、物体とサンプル画像と比較し、検出した物体とサンプル画像とがお互いに一致しない場合には、ステップＳ１１に戻り、検出した物体とサンプル画像とがお互いに一致した場合には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、一致した画像のコードと現在の時刻とを対応ずけてバッファ２１にセットする（図６参照）。

次に、画面表示部２９等の動作を説明する。

選択画面決定部２３は、図５で示すように、バッファ２１のコードとセットされた時刻の間隔とから選択画面を決定する（Ｓ２１）。続いて、表示画面選択信号を画面表示部２９へ送る（Ｓ２３）。

数値制御装置１によれば、表示器３の画像表示部４から離れて存在しているオペレータの手をカメラ５で撮影しこの撮影した映像の認識結果に応じた画像を表示器３に表示するようになっているので、オペレータが、画像表示部４から目を離してキー等を探し出す必要が無く、また、オペレータの手等が画像表示部４に触れることがなくなっており、表示器３の表示画面から目を離すことなく、表示器３の表示画面を汚すことなく、表示器３に表示される画像を選択する（たとえば、切り換える）ことができる。

また、数値制御装置１によれば、カメラ５が複数設けられており、各カメラ５Ａ，５Ｂそれぞれがオペレータの手を異なる方向から撮影するように配置されており、表示器３に表示されている画像のうちの人差し指が指している箇所を、各カメラ５Ａ，５Ｂのそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に基づいて、表示器３で表示する画像を切り換えるように構成されているので、手の形状を認識する場合に比べて多様な画像の表示をすることができる。

また、数値制御装置１によれば、撮影した各映像から手を認識しこの認識結果に応じて表示器３で表示する画像を切り換えるので、１回だけ手の形状を認識する場合に比べてより広い態様で表示器３が表示する画像を切り換えることができる。

ところで、上述した数値制御装置１は、制御部７が、カメラ５で撮影した映像を認識しこの映像の認識結果に応じた情報を入力しもしくは出力する制御をする数値制御装置の例である。情報の入力として、たとえば、数値制御装置１に入力される位置データ等を掲げることができる。情報の出力として、表示器３が表示する画像や表示器３が表示している画像の切り換えやＣＮＣ制御ボード１５を介してなされる機械の動作等が含まれる。

そして、カメラが複数設けられている場合には、制御部は、表示器３に表示されている画像のうちの物体が指している箇所を各カメラ５のそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に応じて数値制御装置１への情報の入力をし、もしくは、数値制御装置１からの情報の出力をするように構成されている。

また、制御部７は、時刻の経過に応じてカメラ５で物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から物体を認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力するように構成されている。

１数値制御装置
３表示器
４画像表示部
５、５Ａ、５Ｂカメラ
７制御部

Claims

画像を表示する表示器と、
前記表示器の画像表示部から離れて存在している物体を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した映像を認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換える制御部と、
を有することを特徴とする数値制御装置。
請求項１に記載の数値制御装置において、
前記カメラは、複数設けられており、前記各カメラのそれぞれは、前記物体を異なる方向から撮影するように配置されており、
前記制御部は、表示器に表示されている画像のうちの前記物体が指している箇所を、前記各カメラのそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換えるように構成されていることを特徴とする数値制御装置。
請求項１または請求項２に記載の数値制御装置において、
前記制御部は、時刻の経過に応じて前記カメラで前記物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から前記物体を認識し、この認識結果に応じて、前記表示器で表示する画像を切り換えるように構成されていることを特徴とする数値制御装置。
物体を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した映像を認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力する制御部と、
を有することを特徴とする数値制御装置。
請求項４に記載の数値制御装置において、
前記カメラは、複数設けられており、前記各カメラのそれぞれは、前記物体を異なる方向から撮影するように配置されており、
前記制御部は、表示器に表示されている画像のうちの前記物体が指している箇所を、前記各カメラのそれぞれが撮影した各映像によって認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力するように構成されていることを特徴とする数値制御装置。
請求項４または請求項５に記載の数値制御装置において、
前記制御部は、時刻の経過に応じて前記カメラで前記物体を複数回撮影し、これらの撮影した各映像から前記物体を認識し、この認識結果に応じて、情報を入力しもしくは出力するように構成されていることを特徴とする数値制御装置。