JP2015201693A - 安全制御装置および安全制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 時々刻々と位置が変化する作業者と危険源との位置関係に基づいて適切な安全機能を働かせることができる安全制御装置を提供する。【解決手段】 危険源検出部２３および作業者検出部２４は、撮像機器１により撮像された監視対象エリアの画像から危険源Ｍの画像および作業者Ｐの画像を各々検出する。最短距離探索部２７は、危険源Ｍの画像と作業者Ｐの画像の最短距離を探索する。安全機能割当部２８は、最短距離探索部２７により探索された最短距離に基づいて安全機能を選択する。安全信号生成部３１は、選択された安全機能を示す安全信号を外部通信手段３により外部の安全関連機器７に送信する。【選択図】図３

Description

この発明は、制御室・機械室等においてサーボやインバータ等のドライブ機器を安全な状態に維持する安全制御装置および安全制御システムに関する。

工場等のファンやポンプ、エレベータ、ビルの機械室、製造装置の駆動部分等には、サーボやインバータなどのパワーエレクトロニクスを用いたドライブ機器が使用されている。近年、この種のドライブ機器について安全のニーズが高まっている。そこで、特許文献１は、工場内の作業現場において危険領域の撮像を行い、この危険領域の画像のフレーム間差分を検出することにより、危険領域への移動体の侵入を検出する技術を提案している。また、特許文献２では、危険源を含む監視対象領域を見下ろす高さに取り付けられたカメラにより監視対象領域の撮像を行う。そして、この撮像により、監視対象領域への作業者の侵入を検知する。

特開２００４−２８２３６８号公報 特開２００４−２７６１５４号公報

ところで、上述した従来の安全機器は、ロボットや動力源等の危険源が存在するエリアに作業者が侵入した場合に、たとえ作業者が危険源から十分に離れていたとしても、作業者の安全を確保するために危険源を停止させていた。また、特に危険源がロボット等の動く物である場合、作業者の安全を確保するために、作業者が侵入できないよう危険源と作業者との間に安全柵等を用いてエリアを分ける必要があった。このため、従来技術は、作業エリアが大きくなることや、ロボットや動力源等を停止させることにより稼働率を低下させる問題があった。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、時々刻々と位置が変化する作業者と危険源との位置関係に基づいて適切な安全機能を働かせることができる安全制御装置を提供することを目的としている。

この発明は、撮像機器により撮像された監視対象エリアの画像から危険源の画像および作業者の画像を検出する対象検出手段と、前記危険源の画像と前記作業者の画像の最短距離を探索する最短距離探索手段と、前記最短距離探索手段により探索された最短距離に基づいて安全機能を選択する安全機能割当手段と、前記安全機能割当手段により選択された安全機能を示す安全信号を出力する安全信号生成手段とを具備することを特徴とする安全制御装置を提供する。

かかる発明によれば、撮像機器により撮像された危険源の画像と作業者の画像との最短距離に応じて安全機能が選択され、その安全機能を示す安全信号が出力される。従って、作業者と危険源との位置関係に基づいて適切な安全機能を働かせることができる。特にこの発明では、危険源の画像と作業者の画像との最短距離に応じて安全機能を選択するので、例えば作業者が危険源を指等の体の一部を近づける等、危険源と作業者との距離が局所的に短くなっているような状況において、その状況に応じた適切な安全機能を選択することができる。

なお、特許文献１および２に開示の技術は、本発明のように、撮像された危険源の画像と作業者の画像の最短距離に基づいて安全機能を選択するものではない。

この発明の一実施形態である安全制御システムの適用例を示す図である。 同実施形態による安全制御システムの構成を示すブロック図である。 同安全制御システムにおける安全制御装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態における安全信号の構成例を示す図である。 同実施形態における安全機能の内容を示す図である。 同実施形態のブラックチャネルによる通信において行っている安全対策を示す図である。 同実施形態の動作を示すフローチャートである。 同実施形態において撮像される監視対象エリアの画像を例示する図である。 同監視対象エリアの画像における作業者と危険源の移動範囲を示す図である。 同実施形態における作業者の画像の検出方法を示す図である。 同実施形態における作業者、危険源の画像の検出およびマッピング処理の例を示す図である。 同実施形態において生成される２値化画像を例示する図である。 同実施形態におけるマッピング処理の結果を例示する図である。 同実施形態におけるラベリング処理の結果を例示する図である。 同実施形態において抽出された特徴量を例示する図である。 同実施形態において行われる最短距離探索処理を例示する図である。 同最短距離探索処理の結果を例示する図である。 同実施形態における最短距離に基づく安全機能の割り当て方法を例示する図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。

図１はこの発明の一実施形態による安全制御システム１００の適用例を示す図である。図示の例では、機械室１０１の天井１０２に本実施形態による安全制御システム１００が設置されている。図１に示す例では、安全制御システム１００は、機械室１０１内の床１０３の上の空間を監視対象エリアとし、この監視対象エリアの撮像を行い、監視対象エリア内において危険源Ｍと作業者Ｐとが接近したことを検知した場合に、適切な安全機能を指示する安全信号を発生し、安全関連機器に供給するものである。ここで、危険源Ｍは、動く物、例えば可動範囲が広い多関節ロボット、搬送装置等、作業者Ｐが接触すると危険な装置である。作業者Ｐは人間である。

図２は本実施形態による安全制御システム１００の構成を示すブロック図である。この安全制御システム１００は、監視対象エリアの撮像を行う撮像機器１と、マイクロプロセッサにより各々構成された１または複数の安全制御装置２と、外部通信手段３とを有する。

撮像機器１と安全制御装置２は、例えば高速シリアル通信（ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ）等やパラレルバス通信を行うための画像信号伝送手段４を介して接続されている。ここで、安全制御装置２は、機能安全の冗長性を担保するため、単一で機能安全の要求を満たすマイクロプロセッサ、もしくは複数の一般的なマイクロプロセッサを用いる必要がある。

外部通信手段３は、例えばＲＳ４８５に準拠した差動通信用部品、もしくはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の通信ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｅｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；特定用途向集積回路）等が使用される。この外部通信手段３は、安全制御装置２から受信した安全信号を伝送手段６により安全関連機器７に送信する。安全関連機器７は、安全信号に応じて、ロボット等の危険源Ｍを停止させ、あるいは減速させる制御を行う。

複数の安全制御装置２を用いる安全制御システム１００において、各安全制御装置２は処理結果伝送手段５を介して相互に接続されている。各安全制御装置２は、この処理結果伝送手段５を介して互いの安全機能選択結果を交換し、相違がないことをクロスチェックする。また、各安全制御装置２は、外部通信手段３へ安全信号を送る際の経路の一部として、この処理結果伝送手段５を用いる。

図３は安全制御装置２の機能構成を示すブロック図である。なお、図３では、安全制御装置２の機能の理解を容易にするため、撮像機器１、外部通信手段３および安全関連機器７が安全制御装置２とともに図示されている。

安全制御装置２において、画像取得部２１は、撮像機器１の撮像部１Ａが撮像した監視対象エリアの画像を取得する手段である。画像異常検出部２２は、画像取得部２１によって取得される画像自体に問題がないかの確認処理を行う。この確認処理では、撮像機器１と安全制御装置２とを結ぶケーブルの断線や、故障による走査線の色飛び・変色、照明の状況によるホワイトアウト・ブラックアウトを検出する。

危険源検出部２３および作業者検出部２４は、安全機能の選択のために使用する対象画像を監視対象エリアの画像から検出する対象検出手段を構成している。さらに詳述すると、危険源検出部２３は、画像取得部２１によって取得された監視対象エリアの画像に画像認識処理を施し、監視対象エリア内に存在するロボット等の危険源Ｍの画像を検出する。また、作業者検出部２４は、画像取得部２１によって取得された監視対象エリアの画像に画像認識処理を施し、監視対象エリア内に存在する作業者Ｐの画像を検出する。

マッピング部２５は、監視対象エリアを示す監視テーブルを記憶している。この監視テーブルは、監視対象エリアを空間として見立てて、これを２次元または３次元のデータテーブルとして定義したものである。監視テーブルは、撮像機器１の台数に応じて、二次元データテーブルまたは三次元データテーブルとして定義することができる。撮像機器１が複数台あれば、複数方向、例えば２方向から作業者Ｐと危険源Ｍを検出することができるので、２方向から検出した位置を照らし合わせることで３次元の位置を特定することができるからである。そして、マッピング部２５は、この監視テーブルに対し、危険源検出部２３により検出された危険源Ｍの画像と作業者検出部２４により検出された作業者Ｐの画像とをマッピングする。

ラベリング部２６は、監視テーブルにマッピングされた危険源Ｍおよび作業者Ｐの各データにラベル付けをする手段である。最短距離探索部２７は、ラベリング部２６の処理結果に基づき、危険源Ｍの画像と作業者Ｐの画像の最短距離を探索する手段である。安全機能割当部２８は、最短距離探索部２７により探索された最短距離に基づいて、動作させるべき安全機能を選択する。処理結果出力部２９は、安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドを安全判定部３０に供給する手段である。

安全制御システム１００が複数の安全制御装置２を有する場合、それらの安全制御装置２の中の１つは外部通信手段３を介して安全関連機器７に接続されている。この外部通信手段３を介して安全関連機器７に接続された安全制御装置２の安全判定部３０は、安全関連機器７に供給する安全コマンドを決定するための処理を行う。そのために、安全判定部３０は、他の安全制御装置２の処理結果出力部２９が送信した安全コマンドを受信する。

ある好ましい態様において、安全判定部３０は、安全制御装置２の安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドと、他の安全制御装置２の安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドとに基づいて安全信号生成部３１に送る安全コマンドを生成する。そのための方法として各種のものが考えられるが、例えば複数の安全コマンドの中から多数決により安全信号生成部３１に送る安全コマンドを選択してもよい。あるいは、複数の安全制御装置２から得られる安全コマンドの各種の組み合わせに対応付けて安全信号生成部３１に送る安全コマンドを定義したテーブルを記憶し、このテーブルに従って安全信号生成部３１に送る安全コマンドを決定してもよい。このように安全判定部３０が複数の安全制御装置２により生成された安全コマンドに基づいて１つの安全コマンドを生成した場合、安全信号生成部３１はその安全コマンドを示す安全信号を生成して外部通信手段３に送信する。

他の好ましい態様において、安全判定部３０は、安全制御装置２の安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドと、他の安全制御装置２の安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドとを安全信号生成部３１に送る。安全信号生成部３１は、安全判定部３０から受け取った各安全コマンドを併合した安全信号を生成する。そして、この態様では、複数の安全制御装置２が生成した安全コマンドに基づいて１つの安全コマンドを生成する処理を安全関連機器７が実行する。

図４はこの場合の安全信号の構成を示す図である。図４に示すように、安全信号は安全制御システム１００を構成する各安全制御装置２の安全機能割当部２８が選択した安全機能を各々示す複数の安全コマンドを時間多重した信号である。図４に示す例では、１個の安全コマンドは８ｂｉｔからなり、各ｂｉｔは各々安全機能に対応している。そして、安全コマンドでは、安全機能割当部２８が選択した安全機能に対応したｂｉｔが“１”とされ、他の安全機能に対応したｂｉｔが“０”とされる。図５は安全コマンドの各ｂｉｔに対応した安全機能の例を示す図である。

図３において、外部通信手段３は安全信号伝送部３Ａを有する。この安全信号伝送部３Ａは、安全信号生成部３１が生成した安全信号を外部の安全関連機器７に送信する。その際、安全信号伝送部３Ａは、安全信号生成部３１から受け取った安全信号の形式をブラックチャネルと呼ばれる機能安全規格や仕様で規定された方法に従う形式に変更する。これは、信号の伝送路上で、断線やビット化け、データの入れ違い等によって安全信号が不正なものにならないようにするためである。このため、安全信号伝送部３Ａは、例えばＩＥＣ６１７８４−３で定義される機能安全通信フィールドバスシステムに定義されているような技術を適用することもできる。

図６は安全信号伝送部３Ａによる安全信号の送信に適用される伝送エラー防護策の例を示すものである。この例において安全信号伝送部３Ａは、安全信号等のメッセージをフレーム化して送信する際、シーケンス番号とタイムスタンプを付加して送信する。また、安全信号伝送部３Ａは、フレームを送った場合に、それに対する確認応答を送信先から受け取ることによりメッセージの整合性を確認する。また、安全信号伝送部３Ａは、フレームを送った場合に規定時間の計時を行い、送信先からの確認応答を受信することなくタイムアウトとなった場合には、当該フレームの再送等の適切な処理を行う。また、安全信号伝送部３Ａは、独自のコードを用いて送受信元の確認を行う。また、安全信号伝送部３Ａは、データの送受信に当たって、改ざんを防ぐための冗長検査やＣＲＣの付加を行う。さらに安全信号伝送部３Ａは、複数チャネルを介して同一メッセージを受信して相互に比較する。また、安全信号伝送部３Ａは、安全関連系の機器との通信では、非安全関連系の機器との通信と異なり、より厳密な方式によりデータの完全性を保証する。

図７は本実施形態の動作を示すフローチャートである。以下、この図を参照し、本実施形態の動作を説明する。本実施形態では、まず、画像取得部２１が撮像機器１から監視対象エリアの画像を取得する（ステップＳ１）。次に異常検出部２２は、画像取得部２１によって取得された画像自体に問題がないかの確認処理を行う（ステップＳ２）。図８は画像取得部２１によって取得され、異常検出部２２により異常のないことが確認された監視対象エリアの画像を例示するものである。この例において監視対象エリアの画像には、危険源Ｍと、作業者Ｐ１およびＰ２と、加工物１０４ａを搬送するベルトコンベア１０４の各画像が含まれている。図９は、監視対象エリアにおける作業者Ｐ１およびＰ２の移動可能範囲１０５と、危険源Ｍの移動可能範囲１０６が例示されている。本実施形態では、図９に例示するように、危険源Ｍと作業者Ｐ１およびＰ２の両方が移動可能であり、互いの移動可能範囲が重複する。従って、時々刻々と変化する危険源Ｍと作業者Ｐ１およびＰ２の位置関係を監視し、両者が所定限度を越えて接近した場合に適切な安全機能を働かせる必要がある。本実施形態による安全制御装置２は、この適切な安全機能を働かせるための制御を行う。

異常検出部２２の確認処理において異常が認められない場合、マッピング部２５は監視テーブルを初期化する（ステップＳ３）。次に危険源検出部２３が、画像取得部２１によって取得された監視対象エリアの画像に画像認識処理を施し、ロボット等の危険源Ｍの画像を検出し、マッピング部２５がこの危険源Ｍを示すデータを監視テーブルにマッピングする（ステップＳ４）。次に作業者検出部２４が、画像取得部２１によって取得された監視対象エリアの画像に画像認識処理を施し、作業者Ｐの画像を検出し、マッピング部２５がこの作業者Ｐを示すデータを監視テーブルにマッピングする（ステップＳ５）。

図１０（ａ）〜（ｄ）は作業者Ｐの画像の検出方法を例示している。監視対象エリアを上から俯瞰する状況では、作業者Ｐの背景は床となる。図１０（ａ）に示す例では、床１０３と作業者Ｐの色の差異がある。そこで、この例では監視対象エリアの画像において床１０３の色の領域に囲まれた作業者Ｐの色の領域を作業者Ｐの画像として検出する。また、図１０（ｂ）に示す例では、監視対象エリアの画像の中から作業者Ｐが装着しているヘルメットＰａの色の領域と作業着Ｐｂの色の領域を検出することにより作業者Ｐの画像を検出する。図１０（ｃ）に示す例では、作業者Ｐが着用しているヘルメットＰａに特有の模様が付けられている。そこで、この例では、監視対象エリアの画像の中からこのヘルメットＰａの模様のある領域を検出することにより作業者Ｐの画像を検出する。図１０（ｄ）に示す例では、監視対象エリアの画像の中から前回画像と差のある領域を検出することにより作業者Ｐの画像を検出する。この方法は、動く対象物を検出するのに有効である。しかし、作業者Ｐの他、危険源Ｍも動くような場合、この方法のみでは検出した物が作業者Ｐであるのか危険物Ｍであるのか判定することができない。従って、この方法により動いている対象物を検出し、次いで図１０（ａ）〜（ｃ）に示す方法により、動いている対象物が作業者Ｐであるのか危険源Ｍであるのかを判定するのが好ましい。

危険源Ｍの画像も作業者Ｐの画像と同様な方法により検出可能である。しかし、危険源Ｍの画像を検出するに当たっては、ベルトコンベア１０４やその上で移動する加工物１０４ａ（図８参照）などの画像を無視し、危険源Ｍの画像として検出しないようにする必要がある。この場合、例えば監視対象エリアの画像の中から、危険源Ｍが有している色であって、ベルトコンベア１０４や加工物１０４ａが有していない色の領域を検出することにより危険源Ｍを検出すればよい。あるいは、ベルトコンベア１０４の占有領域が分っているのであれば、監視対象エリアの画像のうちベルトコンベア１０４の占有領域を除く領域から危険源Ｍを検出するようにしてもよい。

図１１は図７における危険源の検出とマッピング（ステップＳ４）および作業者の検出とマッピング（ステップＳ５）の詳細な手順を示したフローチャートである。本実施形態では、作業者Ｐや危険源Ｍの占有領域を正確に求めるために監視対象エリアの画像（図８参照）を２値化する（ステップＳ１０１）。さらに詳述すると、本実施形態では、前掲図１０（ａ）〜（ｄ）の方法により作業者Ｐや危険源Ｍの所在を特定した後、作業者Ｐや危険源Ｍの所在位置を中心とした所定サイズの領域内の画像の輝度を２値化する。図１２は、この画像を２値化したデータの例を示す。ここで、通常のカメラ画像は、ノイズや境界線等が含まれるため、２値化を行ったとしても、その２値化画像から作業者Ｐや危険源Ｍの占有領域を正確に検出するのは困難である。そこで、２値化画像に対してフィルタ処理を施すことによりノイズや境界線等を削除する（ステップＳ１０２）。そして、このフィルタ処理後の２値化画像から作業者Ｐと危険源Ｍの占有領域を検出し、監視テーブルにマッピングする（ステップＳ１０３）。

図１３はこのマッピング結果の例を示すものである。図１３において、Ｒ０は監視テーブルにおいて危険源Ｍの画像がマッピングされた領域、Ｒ１およびＲ２は作業者Ｐ１およびＰ２の画像がマッピングされた領域である。なお、この図１３では、理解を容易にするため、図８に示す危険源Ｍ、作業者Ｐ１およびＰ２の画像がマッピング結果とともに示されている。本実施形態において、監視対象エリアの画像サイズと監視テーブルは相関関係にあり、監視対象エリアの画像データが６４０×４８０ピクセルであった場合、例えば監視テーブルは６４×４８単位の２次元データテーブルとなる。本実施形態では、２値化画像をそのまま縮小して監視テーブルに書き込む。その際、監視テーブルの1単位に書き込む縮小前の作業者または危険源のピクセルの個数を所定の閾値と比較し、個数が閾値以上である場合に、その単位に作業者または危険源の存在を示すデータを書き込む。この閾値は、安全制御装置２に対する設定操作によって変更可能である。また、作業者または危険源の存在を示すデータを監視テーブルの１単位に書き込む際、作業者の存在を示すデータは例えば０ｘ０１、危険源の存在を示すデータは例えば０ｘＦ１とする。このようにすることで、監視テーブルの各単位に書き込まれたデータから、その単位に対応した領域を占めているのが作業者であるか危険源であるかを区別することができる。

以上の処理が終了すると、図７のステップＳ６に進み、危険源と作業者のクラスタリングを行う。このクラスタリングでは、ラベリング部２６が、監視テーブルの各単位を確認し、作業者Ｐまたは危険源Ｍを示す同一データが書き込まれた単位からなる連続領域の各単位をグループ化し、そのグループの各単位に共通のラベルを付けるラベリングを行う。

具体的には、ラベリング部２６は、ある単位に作業者Ｐを示すデータ０ｘ０１が書き込まれていた場合、その単位に隣接する各単位の中にデータ０ｘ０１が書き込まれている単位があるか否かを判定する。そして、該当する単位があれば、作業者Ｐを示すデータ０ｘ０１が書き込まれているグループの中にその単位を加える。このような処理を繰り返すことにより作業者Ｐを示すデータ０ｘ０１が書き込まれた単位からなる連続領域の各単位のグループが得られる。同様にして、危険源Ｍを示すデータが書き込まれた単位のグループも得られる。

図１４はこのラベリング処理を経た監視テーブルの内容を例示している。この例では、監視テーブルにおいて、危険源Ｍが占有している連続領域Ｒ０内の各単位にはラベル０ｘＦ１が付けられ、作業者Ｐ１が占有している連続領域Ｒ１内の各単位にはラベル０ｘ０１が付けられ、作業者Ｐ２が占有している連続領域Ｒ２内の各単位にはラベル０ｘ０２が付けられている。連続領域Ｒ１に付けられているラベルと連続領域Ｒ２に付けられているラベルとが異なるのは、連続領域Ｒ１およびＲ２が相互に連続しておらず、各々別個の連続領域だからである。

ラベリング処理により、危険源Ｍを示す単位のグループ（連続領域Ｒ０）、作業者Ｐ１を示す単位のグループ（連続領域Ｒ１）、作業者Ｐ２を示す単位のグループ（連続領域Ｒ２）が得られると、ラベリング部２６は、グループ毎に特徴量抽出処理を行い、各グループの大きさや重心、面積を求める。図１５はこの特徴量抽出処理の結果を例示するものである。

以上のようにしてラベリング部２６によるクラスタリング（ステップＳ６）が終了すると、最短距離探索部２７は、図１６に例示するように、クラスタリングにより得られた危険源Ｍのグループ、作業者Ｐ１のグループ、作業者Ｐ２のグループの各グループ間の最短距離を探索する（ステップＳ７）。図１６に示す例では、監視テーブル上における作業者のデータの各位置と、危険源のデータの各位置のユークリッド距離を算出している。作業者と危険源との距離の定義に関しては複数種類が考えられる。最短距離探索部２７は、ユークリッド距離以外の距離を算出してもよい。この処理は、監視テーブル上において作業者を示す各データと危険源を示す各データの間で行われる。最短距離探索部２７は、このようにして算出した距離の中で、もっとも短い距離を探索対象の作業者と危険源の距離とする。図１７はこの最短距離探索部２７の演算処理により算出された作業者Ｐ１およびＰ２の各々と危険源Ｍとの最短距離を例示するものである。

次に安全機能割当部２８は、最短距離探索部２７により探索された最短距離に基づいて、動作させるべき安全機能を選択する（ステップＳ８）。この安全機能の選択を行うために、安全機能割当部２８は、図１８に示すように、作業者と危険源の最短距離と、この最短距離が探索されたときに選択する安全機能との関係を示すテーブルを記憶している。安全機能割当部２８は、このテーブルにおいて、最短距離探索部２７により探索された最短距離に対応付けられた安全機能がある場合には、その安全機能を選択する。

好ましい態様において、安全機能割当部２８は、安全機能を選択するに当たって、上述した特徴量抽出処理により得られた特徴量を参照する。具体的には、特徴量抽出処理により選られた作業者、危険源の大きさや重心、面積が予め定められた範囲内の値であるか否かを判断する。そして、作業者、危険源の大きさや重心、面積が予め定められた範囲から外れている場合、通常の安全機能とは異なる安全機能、例えば監視員を呼び出す等の安全機能を選択する。

次に処理結果出力部２９は、安全機能割当部２８が選択した安全機能を示す安全コマンドを安全判定部３０および他の安全制御装置２に出力する（ステップＳ９）。次に安全判定部３０は、他の安全制御装置２の処理結果出力部２９が送信した安全コマンドを受信し、その安全コマンドと安全機能割当部２８が出力した安全コマンドに基づいて、最終的に出力する安全コマンドを決定する（ステップＳ１０）。次に安全信号生成部３１は、安全判定部３０から受け取った安全コマンドを示す安全信号を生成し、安全信号伝送部３Ａに供給する（ステップＳ１１）。そして、安全信号は安全信号伝送部３Ａにより安全関連機器７に送信される。

なお、安全機能割当部２８により安全コマンドが出力されず、かつ、他の安全制御装置２の処理結果出力部２９から安全コマンドが受信されなかった場合、安全信号生成部３１は、異常がない旨の信号を安全信号伝送部３Ａにより安全関連機器７に送信する。
以上が本実施形態の動作である。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮像機器１により撮像された危険源Ｍの画像と作業者Ｐの画像との最短距離に応じて安全機能が選択され、その安全機能を示す安全信号が外部通信手段３により安全関連機器７に送信される。従って、作業者Ｐと危険源Ｍとの位置関係に基づいて適切な安全機能を働かせることができる。また、本実施形態では、危険源Ｍの画像と作業者Ｐの画像との最短距離に応じて安全機能を選択するので、例えば作業者が危険源を指等の体の一部を近づける等、危険源と作業者との距離が局所的に短くなっているような状況において、その状況に応じた適切な安全機能を選択することができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば複数の安全制御装置２を備えた安全制御システム１００において、安全関連機器７への安全信号の送信を行う安全制御装置２には各安全制御装置２が生成した安全コマンドが集まる。そこで、この安全制御装置２において、各安全制御装置２から受信した安全コマンドとその受信時刻のログをメモリに記録するようにしてもよい。この態様によれば、複数の安全制御装置２の中に、他の安全制御装置２が安全コマンドを送信しているのに安全コマンドを送信しない安全制御装置２や、安全コマンドの送信が遅れる安全制御装置２等、挙動が異常な安全制御装置２が含まれている場合に、その安全制御装置２をログから特定し、その安全制御装置２を修理することができる。

１００……安全制御システム、Ｍ……危険源、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２……作業者、１０１……機械室、１０２……天井、１０３……床、Ｐａ……ヘルメット、Ｐｂ……作業着、１０４……ベルトコンベア、１０４ａ……加工物、１……撮像機器、２……安全制御装置、３……外部通信手段、６……伝送手段、７……安全関連機器、１Ａ……撮像部、２１……画像取得部、２２……画像異常検出部、２３……危険源検出部、２４……作業者検出部、２５……マッピング部、２６……ラベリング部、２７……最短距離探索部、２８……安全機能割当部、２９……処理結果出力部、３０……安全判定部、３１……安全信号生成部、３Ａ……安全信号伝送部。

Claims (16)

1. 撮像機器により撮像された監視対象エリアの画像から危険源の画像および作業者の画像を検出する対象検出手段と、
   前記危険源の画像と前記作業者の画像の最短距離を探索する最短距離探索手段と、
   前記最短距離探索手段により探索された最短距離に基づいて安全機能を選択する安全機能割当手段と、
   前記安全機能割当手段により選択された安全機能を示す安全信号を出力する安全信号生成手段と
   を具備することを特徴とする安全制御装置。
2. 前記監視対象エリアを分割した各部に対応した単位からなる監視テーブルに前記対象検出手段により検出された危険源を示すデータと作業者を示すデータとをマッピングするマッピング手段を具備し、
   前記最短距離探索手段は、前記監視テーブルにマッピングされた危険源を示すデータと作業者を示すデータとの最短距離を探索することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
3. 前記監視テーブルにおいて同一対象を示すデータがマッピングされた単位の連続領域に共通のラベルを付け、かつ、不連続な複数の連続領域間で異なるラベルを付け、ラベル付けされた各連続領域を作業者または危険源のグループとするラベリング手段を具備し、
   前記最短距離探索手段は、前記監視テーブルにおける作業者のグループと危険源のグループとの最短距離を探索することを特徴とする請求項２に記載の安全制御装置。
4. 前記マッピング手段は、前記監視テーブルの各単位に対応付けられた前記監視対象エリアの画像の画素の個数のうち前記危険源または前記作業者を示す画素の個数が所定の閾値以上である場合に、当該単位に前記危険源または前記作業者を示すデータを格納することを特徴とする請求項２または３に記載の安全制御装置。
5. 前記閾値が前記安全制御装置に対する設定操作により設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の安全制御装置。
6. 前記監視対象エリアにおける危険源の画像の特徴量と作業者の画像の特徴量とを抽出する特徴量抽出手段を具備し、
   前記安全機能割当手段は、前記危険源の画像の特徴量と作業者の画像の特徴量とに基づいて安全機能を選択することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
7. 前記対象検出手段は、前記危険源または前記作業者とその背景の色の組み合わせを前記監視対象エリアの画像から検出することにより前記危険源または作業者を検出することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
8. 前記対象検出手段は、前記危険源または前記作業者の各部の色の組み合わせを前記監視対象エリアの画像から検出することにより前記危険源または作業者を検出することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
9. 前記対象検出手段は、前記危険源または前記作業者の画像が含む模様を前記監視対象エリアの画像から検出することにより前記危険源または作業者を検出することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
10. 前記対象検出手段は、前記監視対象エリアの画像において変化が生じた領域を求め、当該領域から前記危険源または前記作業者を検出することを特徴とする請求項１、７〜９のいずれか１の請求項に記載の安全制御装置。
11. 前記対象検出手段は、前記監視対象エリアの画像において前記危険源または前記作業者の画像が所在する領域を特定した後、前記監視対象エリアの画像を２値化することにより前記危険源または前記作業者の画像の境界を求めることを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
12. 前記対象検出手段は、前記監視対象エリアの画像を２値化した画像からノイズを除去するフィルタ処理を実行し、前記危険源または前記作業者の画像の境界を求めることを特徴とする請求項１１に記載の安全制御装置。
13. 機能安全通信仕様を満たすブラックチャネルにより前記安全信号を外部機器に送信する外部通信手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。
14. 請求項１に記載の安全制御装置を１または複数台有するとともに、前記監視対象エリアを撮像し、画像信号を前記安全制御装置に供給する撮像機器とを有することを特徴とする安全制御システム。
15. 前記撮像機器および前記安全制御装置間の断線を検知する断線検知手段を具備することを特徴とする請求項１４に記載の安全制御システム。
16. 前記安全制御装置は、前記安全機能割当手段の処理結果を他の安全制御装置に送信する処理結果出力手段と、前記安全機能割当手段の処理結果と他の安全制御装置の処理結果出力手段から受信した処理結果に基づいて、動作させる安全機能を決定する安全判定手段とを具備することを特徴とする請求項１４または１５に記載の安全制御システム。
    

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