JP7007067B2

JP7007067B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP7007067B2
Application number: JP2019009271A
Authority: JP
Inventors: 憲福井
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JP2020117829A

Description

本発明の実施形態は、物体を搬送する設備に向けた画像処理装置に関し、より具体的には、製紙産業における製造設備（以下、抄紙機と称す）に向けた画像処理装置に関する。

一般産業分野において、搬送路上を搬送される物体を撮像装置で撮像することにより、搬送される物体の状態を監視することが行われている。例えば、製紙産業の抄紙機においては、抄紙機上を連続的に流れている紙の状態を複数台の撮像装置で監視し、その画像を保存している。これにより、紙切れなどの異常が発生した時に、保存している画像を再生することで、トラブルの解析を行うことができる。この装置は、例えば、紙切れ監視システムや断紙モニタなどと呼ばれている。

上述の装置は、紙切れなどの異常が発生した異常発生点を検出した検出器の位置を基準とし、異常発生点が各撮像装置を通過した時刻に自動的に遡って再生する機能を有している。異常発生点が各撮像装置を通過した時刻に遡れることを、画像同期がとれているという。具体的には、制御装置が、予め登録している検出器の位置情報と、紙が切れた時の紙の速さ（以下、抄速という）とを用いて各撮像装置を通過した時刻を演算し、その時刻に対応する画像を呼び出している（例えば、非特許文献１）。

しかしながら、抄速は、一定ではなく、変動する。また、制御装置と各撮像装置とは、タイムカウンタをそれぞれ有している。このため、制御装置に入力されている抄速と実際の抄速とに誤差がある場合や、制御装置の時刻情報と各撮像装置の時刻情報とに誤差がある場合などには、紙の通過時刻の演算結果に誤差が生じ、異常発生点が各撮像装置を通過した時の画像を適切に呼び出すことができない可能性がある。

横田貴治、「紙切れモニタの使用実績」、紙パ技協誌、紙パルプ技術協会、２００３年３月、第５７巻、第３号、Ｐ．３５３－３５６

本発明の実施形態は、異常発生点が撮像装置を通過した時の画像を、より正確に呼び出すことができる画像処理装置を提供する。

実施形態に係る画像処理装置は、物体を搬送する搬送路と、前記搬送路の搬送量を検出する搬送量検出器と、前記搬送路上を移動する前記物体の異常を検出する異常検出器と、を備えた搬送装置に用いられる画像処理装置であって、前記搬送路上に配置され、前記搬送路上を移動する前記物体を撮像して前記物体の画像を取得するとともに、前記搬送量検出器の検出結果の入力を受け、前記搬送量を表す搬送量情報を前記画像に付加する撮像装置と、前記搬送量検出器の検出結果の入力を受けるとともに、前記異常検出器の検出結果の入力を受け、前記異常検出器が前記物体の異常を検出した際に、前記撮像装置が前記画像に付加する前記搬送量情報と同期した搬送量情報を付加したトリガ情報を出力する制御装置と、前記撮像装置が撮像した前記画像を保存する記憶部を有するとともに、前記トリガ情報の入力を受けるデータ収集装置と、を備え、前記データ収集装置は、前記トリガ情報に含まれる前記搬送量情報と、前記画像に含まれる前記搬送量情報と、前記撮像装置の位置情報と、を基に、前記異常検出器によって異常が検出された前記物体の異常発生点が、前記撮像装置を通過した時の前記画像を前記記憶部から呼び出し可能であり、前記搬送量検出器は、前記搬送路を駆動する電動機の回転量を前記搬送路の搬送量として検出し、前記回転量に応じたパルス信号を出力する回転検出器であり、前記撮像装置及び前記制御装置は、前記パルス信号のパルスのカウント値を前記搬送量情報として付加し、同じタイミングで前記カウント値を初期化することにより、前記画像の前記搬送量情報と前記トリガ情報の前記搬送量情報とを同期させる画像処理装置である。

異常発生点が撮像装置を通過した時の画像を、より正確に呼び出すことができる画像処理装置が提供される。

実施形態に係る画像処理装置を模式的に表すブロック図である。実施形態に係る画像処理装置を模式的に表すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

図１は、実施形態に係る画像処理装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、画像処理装置１０は、撮像装置１２と、制御装置１４と、データ収集装置１６と、を備える。

画像処理装置１０は、例えば、抄紙機１００（搬送装置）に用いられる。抄紙機１００は、連続的に搬送しながら紙ＰＰ（物体）を製造する。画像処理装置１０は、搬送される紙ＰＰを撮像装置１２で撮像し、紙ＰＰの画像をデータ収集装置１６に保存する。換言すれば、画像処理装置１０は、搬送される紙ＰＰを監視する。これにより、画像処理装置１０は、例えば、紙ＰＰに紙切れなどの異常が発生した際に、異常の発生要因を容易に特定できるようにする。

抄紙機１００は、搬送路１１０と、搬送量検出器１２０と、異常検出器１３０と、を備える。搬送路１１０は、紙ＰＰを搬送する。搬送路１１０は、例えば、複数のローラ１１１～１１８を有し、複数のローラ１１１～１１８の回転により、紙ＰＰを搬送する。図１に示す例では、紙ＰＰは、紙面左側から右側に移動する。

抄紙機１００は、例えば、電動機１０２と、巻取ローラ１０４と、をさらに備える。電動機１０２は、搬送路１１０を駆動する。搬送路１１０は、電動機１０２からの駆動力の供給により、各ローラ１１１～１１８を回転させ、紙ＰＰを搬送する。図１では、便宜的に、最後のローラ１１８にのみ電動機１０２を設けている。電動機１０２は、各ローラ１１１～１１８のそれぞれに設けてもよい。電動機１０２は、各ローラ１１１～１１８の少なくともいずれかに設けられていればよい。

巻取ローラ１０４は、製造された紙ＰＰをロール状に巻き取る。巻取ローラ１０４は、例えば、紙ＰＰの巻取量が所定の量に達することなどにより、定期的に交換される。

搬送量検出器１２０は、搬送路１１０による紙ＰＰの搬送量を検出する。搬送量は、換言すれば、紙ＰＰの移動量である。搬送量検出器１２０は、例えば、搬送路１１０を駆動する電動機１０２の回転量を搬送路１１０の搬送量として検出し、回転量に応じたパルス信号を出力する回転検出器である。より具体的には、パルスジェネレータ（Pulse Generator：ＰＬＧ）である。この場合、１パルスあたりの搬送量を予め特定しておき、パルス信号のパルス数をカウントし、このカウント値と１パルスあたりの搬送量との積により、搬送路１１０の搬送量を検出することができる。

異常検出器１３０は、搬送路１１０上を移動する紙ＰＰの異常を検出する。異常検出器１３０は、例えば、紙ＰＰの紙切れ（断紙）を異常として検出する。抄紙機１００は、異常検出器１３０が紙ＰＰの紙切れを検出した場合、例えば、搬送路１１０による紙ＰＰの搬送を停止する。換言すれば、紙ＰＰの製造を停止する。また、抄紙機１００は、異常検出器１３０が紙ＰＰの紙切れを検出した場合、例えば、図示を省略した報知器により、抄紙機１００の管理者などに異常の検出を報知する。換言すれば、アラームを出力する。

異常検出器１３０には、例えば、透過型の光学センサが用いられる。例えば、紙ＰＰが正常である場合には、検出光が紙ＰＰによって遮断され、紙切れが発生した場合にのみ、紙ＰＰの紙切れ部分を透過して検出光が受光されるように、光学センサの投光部及び受光部を配置する。これにより、透過型の光学センサによって紙切れを検出することができる。

なお、紙ＰＰの異常は、紙切れに限ることなく、例えば、皺、汚れ、孔などでもよい。こうした異常は、例えば、異常検出器１３０を撮像装置とし、画像解析することによって検出することができる。このように、紙ＰＰの異常は、紙ＰＰに関する任意の異常でよい。異常検出器１３０の構成は、紙ＰＰに関する任意の異常を検出可能な任意の構成でよい。

撮像装置１２は、搬送路１１０上に配置され、抄紙機１００の搬送路１１０上を移動する紙ＰＰを撮像して紙ＰＰの画像を取得する。撮像装置１２は、所定の周期で連続的に画像を取得する。撮像装置１２の取得する画像は、静止画像でもよいし、動画像でもよい。

画像処理装置１０は、例えば、複数の撮像装置１２を有する。複数の撮像装置１２は、搬送路１１０の搬送方向に並べて配置される。これにより、搬送路１１０の搬送距離が長い場合などにも、紙ＰＰを適切に監視することができる。例えば、異常検出器１３０が異常を検出した際に、紙ＰＰの異常発生点がローラ１１５を通過した時の画像に異常が映っており、紙ＰＰの異常発生点がローラ１１４を通過した時の画像に異常が映っていない場合には、ローラ１１４とローラ１１５との間で紙ＰＰに異常が発生したと特定することができる。これにより、搬送路１１０の搬送距離が長い場合などにも、異常の発生要因を容易に特定することができる。なお、撮像装置１２の数は、搬送路１１０の搬送距離などに応じた任意の数でよい。撮像装置１２の数は、１台でもよい。

各撮像装置１２は、搬送量検出器１２０の検出結果の入力を受ける。各撮像装置１２は、例えば、搬送量検出器１２０と接続され、搬送量検出器１２０から検出結果を入力される。搬送量検出器１２０の検出結果は、例えば、制御装置１４などの他の機器から各撮像装置１２に入力してもよい。

各撮像装置１２は、入力された搬送量検出器１２０の検出結果を基に、搬送路１１０の搬送量を表す搬送量情報を、撮像した画像に付加する。各撮像装置１２は、例えば、画像データのヘッダ部分などに搬送量情報を書き込むことにより、搬送量情報を画像に付加する。

制御装置１４は、搬送量検出器１２０の検出結果の入力を受けるとともに、異常検出器１３０の検出結果の入力を受ける。各検出結果は、搬送量検出器１２０及び異常検出器１３０から直接的に入力してもよいし、他の機器などを介して入力してもよい。

制御装置１４は、異常検出器１３０が紙ＰＰの異常を検出した際に、入力された搬送量検出器１２０の検出結果を基に、各撮像装置１２が画像に付加する搬送量情報と同期した搬送量情報を付加したトリガ情報を出力する。

データ収集装置１６は、各撮像装置１２が撮像した画像を受け、各撮像装置１２が撮像した画像を保存する。画像は、各撮像装置１２からデータ収集装置１６に直接的に入力してもよいし、他の機器などを介して入力してもよい。また、データ収集装置１６は、制御装置１４から出力されたトリガ情報の入力を受ける。トリガ情報は、制御装置１４からデータ収集装置１６に直接的に入力してもよいし、他の機器などを介して入力してもよい。

図２は、実施形態に係る画像処理装置を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、抄紙機１００に設けられた搬送量検出器１２０の検出結果に応じて生成されるパルス信号は、各撮像装置１２及び制御装置１４へ入力されるように構成されている。各撮像装置１２及び制御装置１４は、搬送量検出器１２０からのパルス信号を入力する入出力インターフェース２２、３１と、パルス信号に含まれるパルス数をカウントするためのパルスカウンタ２３、３２をそれぞれ有している。搬送量検出器１２０からのパルス信号は、並列的に、各撮像装置１２および制御装置１４に入力されるので、それぞれのカウンタを同じタイミングで初期化しておけば、その後に入力されるパルス信号についてのカウント値は互いに同じ値となる。すなわち、カウント値についての同期をとることができる。

このように、この例において、各撮像装置１２及び制御装置１４は、回転検出器である搬送量検出器１２０から出力されるパルス信号のパルスのカウント値を搬送量情報として付加し、同じタイミングでカウント値を初期化することにより、画像の搬送量情報とトリガ情報の搬送量情報とを同期させる。各撮像装置１２及び制御装置１４は、例えば、巻取ローラ１０４の交換のタイミングで、カウント値を初期化する。例えば、パルスカウンタ２３、３２の最大値を同じとし、カウント値が最大値に達することによって同時に初期化されるようにしてもよい。

各撮像装置１２及び制御装置１４には、いずれも、搬送量検出器１２０からのパルス信号に含まれる１パルスあたりの紙ＰＰの搬送量が予め設定されている。さらに、各撮像装置１２及び制御装置１４のそれぞれのパルスカウンタ２３、３２についても、互いに同一のパラメータ（カウンタ最大値、カウンタ最小値、１パルスに対する増加値など）が設定されている。すなわち、各撮像装置１２のパルスカウンタ２３は、制御装置１４のパルスカウンタ３２との間で、カウントに関して同一のパラメータが設定されている。

このように本実施の形態においては、各撮像装置１２及び制御装置１４との間で抄紙機１００上の紙ＰＰの搬送量（紙ＰＰの移動量）を同期して保持する手段が実現される。

各撮像装置１２は、制御部２４にて撮像部２１により撮像した画像にカウント値を付加し、通信インターフェース２５を通して、データ収集装置１６へ送信する。すなわち、各撮像装置１２は、抄紙機１００上の紙ＰＰの画像と対応する搬送量情報をデータ収集装置１６へ送信する。

制御装置１４は、異常検出器１３０からの検出信号を入力するための入出力インターフェース３３を有し、入力された信号はＡ／Ｄ変換器３４にてデジタル信号に変換する。制御装置１４の制御部３５は、このデジタル信号にカウント値を付加し、通信インターフェース３６を通して、データ収集装置１６へ送信する。すなわち、制御装置１４は、異常の検出のタイミングと対応する搬送量情報をデータ収集装置１６へ送信する。

上述したように、各撮像装置１２及び制御装置１４との間でカウント値を同期して保持しているため、制御装置１４からトリガ情報を送出したタイミングと、各撮像装置１２が実際に撮像を行ったタイミングとの間にタイムラグがあっても、同期されたカウント値を用いて、トリガ情報を送出したタイミングと各撮像装置１２が実際に撮像を行ったタイミングを同期させることができる。

データ収集装置１６は、各撮像装置１２からカウント値が付加された画像を、通信インターフェース４１を通して受信し、記憶部４２に常時保存している。また、データ収集装置１６は、制御装置１４からカウント値が付加されたトリガ情報を、通信インターフェース４１を通して受信する。カウント値は同期されているため、データ収集装置１６にて、カウント値を参照することで、トリガ信号のイベントが起こったタイミングの画像を記憶部４２から呼び出すことができる。

データ収集装置１６は、異常検出器１３０からの各撮像装置１２の位置情報を記憶部４２に予め保存している。同期処理部４３では、トリガ情報の異常発生タイミングのカウント値より各撮像装置１２の位置情報を引く処理を行うことにより、トリガ情報の異常発生点が各撮像装置１２を通過した時の画像を記憶部４２より呼び出すことができる。

このように、データ収集装置１６は、トリガ情報に含まれる搬送量情報と、画像に含まれる搬送量情報と、各撮像装置１２の位置情報と、を基に、異常検出器１３０によって異常が検出された紙ＰＰの異常発生点が、各撮像装置１２を通過した時の画像を記憶部４２から呼び出し可能である。これにより、異常発生点が各撮像装置１２を通過した時の画像を、より正確に呼び出すことができる。

また、データ収集装置１６は、異常発生点が撮像装置１２を通過した時の画像の前後の任意の範囲の複数の画像を記憶部４２から呼び出し可能である。換言すれば、データ収集装置１６は、異常発生点が撮像装置１２を通過した時の画像を含む任意の範囲の動画像を記憶部４２から呼び出し可能である。これにより、異常の発生要因の特定をより容易に行うことができる。

データ収集装置１６は、表示部４４と、操作部４５と、をさらに有する。データ収集装置１６は、例えば、記憶部４２から呼び出した画像を表示部４４に表示する。これにより、表示部４４に表示された画像を参照することで、異常の発生要因の特定を行うことができる。

操作部４５は、操作指示の入力を受け付ける。操作部４５には、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどの任意の入力装置である。データ収集装置１６は、例えば、操作部４５からの操作指示の入力に応じて記憶部４２からの画像の呼び出しを行い、呼び出した画像を表示部４４に表示する。なお、記憶部４２からの画像の呼び出しは、例えば、制御装置１４からのトリガ情報の入力に応答して自動的に行ってもよい。

また、データ収集装置１６は、例えば、操作部４５の操作により、各撮像装置１２の位置情報の設定などを行えるようにしてもよい。このように、データ収集装置１６は、画像の同期処理結果の表示や、各撮像装置１２の位置情報の設定などを行うためのヒューマンマシンインターフェースを有してもよい。但し、表示部４４や操作部４５は、例えば、データ収集装置１６とは別の装置に設け、ネットワークなどを介してデータ収集装置１６と接続される構成としてもよい。

なお、上記実施形態では、搬送装置の一例として抄紙機１００を例示しているが、搬送装置は、これに限ることなく、物体の搬送を行う任意の搬送装置でよい。例えば、鋼板を搬送しながら圧延する圧延装置を搬送装置としてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様の構成を適用することで、鋼板に発生した異常の要因の特定を容易に行うことができる。

搬送装置は、例えば、複数の荷物を連続的に搬送する装置などでもよい。また、搬送路は、複数のローラによって物体を搬送するものに限ることなく、例えば、ベルトコンベアなどでもよい。また、上記実施形態では、搬送量検出器の一例として回転検出器を例示しているが、搬送量検出器は、これに限ることなく、搬送路の搬送量を検出可能な任意の検出器でよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１０画像処理装置、１２撮像装置、１４制御装置、１６データ収集装置、２１撮像部、２２入出力インターフェース、２３パルスカウンタ、２４制御部、２５通信インターフェース、３１入出力インターフェース、３２パルスカウンタ、３３入出力インターフェース、３４Ａ／Ｄ変換器、３５制御部、３６通信インターフェース、４１通信インターフェース、４２記憶部、４３同期処理部、４４表示部、４５操作部、１００抄紙機、１０２電動機、１０４巻取ローラ、１１０搬送路、１１１～１１８ローラ、１２０搬送量検出器、１３０異常検出器

Claims

物体を搬送する搬送路と、前記搬送路の搬送量を検出する搬送量検出器と、前記搬送路上を移動する前記物体の異常を検出する異常検出器と、を備えた搬送装置に用いられる画像処理装置であって、
前記搬送路上に配置され、前記搬送路上を移動する前記物体を撮像して前記物体の画像を取得するとともに、前記搬送量検出器の検出結果の入力を受け、前記搬送量を表す搬送量情報を前記画像に付加する撮像装置と、
前記搬送量検出器の検出結果の入力を受けるとともに、前記異常検出器の検出結果の入力を受け、前記異常検出器が前記物体の異常を検出した際に、前記撮像装置が前記画像に付加する前記搬送量情報と同期した搬送量情報を付加したトリガ情報を出力する制御装置と、
前記撮像装置が撮像した前記画像を保存する記憶部を有するとともに、前記トリガ情報の入力を受けるデータ収集装置と、
を備え、
前記データ収集装置は、前記トリガ情報に含まれる前記搬送量情報と、前記画像に含まれる前記搬送量情報と、前記撮像装置の位置情報と、を基に、前記異常検出器によって異常が検出された前記物体の異常発生点が、前記撮像装置を通過した時の前記画像を前記記憶部から呼び出し可能であり、
前記搬送量検出器は、前記搬送路を駆動する電動機の回転量を前記搬送路の搬送量として検出し、前記回転量に応じたパルス信号を出力する回転検出器であり、
前記撮像装置及び前記制御装置は、前記パルス信号のパルスのカウント値を前記搬送量情報として付加し、同じタイミングで前記カウント値を初期化することにより、前記画像の前記搬送量情報と前記トリガ情報の前記搬送量情報とを同期させる画像処理装置。
前記データ収集装置は、前記異常発生点が前記撮像装置を通過した時の前記画像の前後の任意の範囲の複数の前記画像を前記記憶部から呼び出し可能である請求項１記載の画像処理装置。
前記搬送装置は、連続的に搬送しながら紙を製造する抄紙機であり、
前記撮像装置は、前記抄紙機上を移動する紙を撮像する請求項１又は２に記載の画像処理装置。