JP7294024B2

JP7294024B2 - 制御装置および制御方法

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Publication number: JP7294024B2
Application number: JP2019172072A
Authority: JP
Inventors: 真一杉田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: JP2021048916A

Description

本発明の実施形態は、制御装置および制御方法に関する。

従来、例えば、舞台や、スタジオ等において、照明装置や、音響スピーカ、幕類、美術オブジェ等を棒状の部材（バトン）に吊るして昇降させる吊物装置が知られている。

一般に、バトンを昇降させる場合、スタジオ等に設置されたセット（建造物等）等に接触しないように目視確認しながら昇降作業を行ったり、ユーザが設定した下限位置まで降下させたりする。

特開２０１４－１２０３５１号公報

しかしながら、バトンの昇降を手動で行ったり、予め定められた位置まで降下させたりする場合、作業者の熟練度等によってはセットに接触するおそれがあった。つまり、バトンの昇降位置を高精度に決定する点で改善の余地があった。

本発明が解決しようとする課題は、吊物装置の昇降位置を高精度に決定することができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

実施形態に係る制御装置は、認識部と、決定部とを具備する。前記認識部は、吊物装置以外の位置に設置されるセンサの検出結果に基づいて、前記吊物装置が配置される空間に存在する障害物を認識する。前記決定部は、前記認識部によって認識された前記障害物の情報に基づいて、前記吊物装置の可動範囲を決定する。

図１は、実施形態に係る制御方法の概要を示す図である。図２は、実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。図３は、吊物情報の一例を示す図である。図４は、吊物物体情報の一例を示す図である。図５は、決定部による可動範囲の決定処理を示す図である。図６は、実施形態に係る制御装置が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下で説明する実施形態に係る制御装置１は、認識部２２と、決定部２３とを具備する。認識部２２は、吊物装置１００以外の位置に設置されるセンサ（物体検出センサ１０）の検出結果に基づいて、吊物装置１００が配置される空間ＳＰに存在する障害物ＯＢを認識する。決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢの情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する。

以下で説明する実施形態に係る制御装置１は、設定部２４を具備する。設定部２４は、決定部２３によって決定された可動範囲に基づいて、吊物装置１００の下限位置を設定する。

以下で説明する実施形態に係る制御装置１において、認識部２２は、物体検出センサ１０によって検出される物体の中から、吊物装置１００を認識し、認識した吊物装置１００以外の物体を障害物ＯＢとして認識する。

以下で説明する実施形態に係る制御装置１は、取得部２１を具備する。取得部２１は、吊物装置１００に吊られる吊物物体に関する情報を取得する。決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢおよび取得部２１によって取得された情報に基づいて、可動範囲を決定する。

以下で説明する実施形態に係る制御装置１において、物体検出センサ１０は、３次元スキャナである。認識部２２は、３次元スキャナの検出結果に基づいて、障害物ＯＢの３次元位置を認識する。決定部２３は、３次元位置に基づいて、可動範囲を決定する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る制御装置および制御方法について説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

（実施形態）
まず、図１を用いて、実施形態に係る制御方法の概要について説明する。図１は、実施形態に係る制御方法の概要を示す図である。図１では、実施形態に係る制御方法を実行する制御装置１と、制御装置１によって制御される吊物装置１００とを示している。なお、図１では、制御装置１および吊物装置１００は別体で構成されているが、制御装置１および吊物装置１００が一体で構成されてもよい。

吊物装置１００は、例えば、金属製の棒状部材、いわゆるバトン１１０を備え、バトン１１０には、図示しない照明装置や、音響スピーカ、幕類、美術オブジェ等の吊物物体が吊るされる。また、吊物装置１００は、舞台や、スタジオ等といった所定の空間ＳＰにおいて、吊物物体に応じた高さ位置までバトン１１０を昇降する。

具体的には、吊物装置１００によるバトン１１０の昇降は、バトン１１０に繋がれた金属ワイヤーによって天井部に設置されたプーリー（滑車）を介して、電動や油圧等の動力機構（主にモータ）によって巻き上げられることで上昇したり、降下したりする。

ここで、従来、吊物装置によるバトンの昇降は、昇降操作端末（操作盤や操作卓）を介して、ユーザが手動で操作したり、あるいは、ユーザが予め設定した下限位置まで自動降下させたりしていた。しかしながら、バトンの昇降を手動で行ったり、予め定められた位置まで降下させたりする場合、作業者であるユーザの熟練度等によってはスタジオ等に設置されたセットに接触するおそれがあった。このように、従来は、バトンの昇降位置を高精度に決定する点で改善の余地があった。

そこで、実施形態に係る制御方法では、物体を検出するセンサ（物体検出センサ１０）によって障害物を認識し、認識した障害物に基づいて吊物装置１００の可動範囲（昇降位置）を自動で制御することとした。

具体的には、実施形態に係る制御方法では、まず、吊物装置１００以外の位置に設置される物体検出センサ１０の検出結果に基づいて、吊物装置１００が配置される空間ＳＰに存在する障害物ＯＢ１，ＯＢ２を認識する（ステップＳ１）。なお、図１では、物体検出センサ１０の一例として、３次元スキャナ（３Ｄスキャナ）を示している。

ここで、障害物ＯＢ１，ＯＢ２となり得る物体とは、スタジオ等に設置されたセット（建造物）等の静止物体や、スタジオ内を移動する移動体（人や、各種乗り物等）である。なお、以下では、障害物ＯＢ１，ＯＢ２を障害物ＯＢと総称する場合がある。

例えば、実施形態に係る制御方法では、３Ｄスキャナの検出結果に基づいて、吊物装置１００（バトン１１０）を認識し、認識した吊物装置１００以外の物体を障害物ＯＢ１，ＯＢ２として認識する。

そして、実施形態に係る制御方法では、認識した障害物ＯＢ１，ＯＢ２の情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する（ステップＳ２）。例えば、実施形態に係る制御方法では、障害物ＯＢ１，ＯＢ２に当たらない高さ位置までを吊物装置１００の可動範囲として決定する。

なお、実施形態に係る制御方法では、吊物装置１００に吊られる吊物物体を考慮して所定のマージンを設けた可動範囲を決定したり、吊物物体の床面方向への取付長さを考慮して可動範囲を決定したりできるが、かかる点については後述する。

このように、実施形態に係る制御方法では、物体検出センサ１０によって認識された障害物ＯＢに基づいて吊物装置１００の可動範囲を決定することで、吊物装置１００に吊られたバトン１１０や、バトン１１０に吊られた吊物物体を障害物ＯＢに当たらない位置まで容易に昇降させることができる。すなわち、実施形態に係る制御方法によれば、吊物装置１００の昇降位置を高精度に決定することができる。

次に、図２を用いて、実施形態に係る制御装置１の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る制御装置１の構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置１は、物体検出センサ１０と、吊物装置１００と、操作端末２００とに接続される。

物体検出センサ１０は、所定の空間ＳＰに存在する物体を検出するセンサである。物体検出センサ１０は、上述した３Ｄスキャナ以外にも、カメラや、赤外線センサ、レーダ装置等の各種センサを用いることができる。

なお、物体検出センサ１０は、１つであってもよく、複数であってもよい。つまり、制御装置１は、例えば、設置される位置が異なる複数の物体検出センサ１０から検出結果を取得したり、異なるセンサ種別（例えば、３Ｄスキャナとカメラ）の複数の物体検出センサ１０から検出結果を取得するようにしてもよい。

吊物装置１００は、吊物物体を吊るすためのバトン１１０を備えた昇降装置である。吊物物体は、例えば、照明装置や、音響スピーカ、幕類、美術オブジェ等である。なお、吊物装置１００は、１以上のバトン１１０を昇降可能に構成されてもよく、複数の吊物装置１００それぞれが１のバトン１１０を昇降可能に構成されてもよい。

操作端末２００は、操作盤や操作卓とも称され、制御装置１から吊物装置１００の可動範囲の情報を取得して表示したり、ユーザの操作に基づいて、制御装置１を介して吊物装置１００に対して昇降させる制御信号を送信したりする。

制御装置１は、制御部２と、記憶部３とを具備する。制御部２は、取得部２１と、認識部２２と、決定部２３と、設定部２４とを具備する。記憶部３は、吊物情報３１と、吊物物体情報３２とを記憶する。

ここで、制御装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の取得部２１、認識部２２、決定部２３および設定部２４として機能する。

また、制御部２の取得部２１、認識部２２、決定部２３および設定部２４の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３は、たとえば、ＲＡＭやデータフラッシュに対応する。ＲＡＭやデータフラッシュは、吊物情報３１や、吊物物体情報３２、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、制御装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

記憶部３に記憶された吊物情報３１は、吊物装置１００が具備するバトン１１０に関する情報である。図３は、吊物情報３１の一例を示す図である。図３に示すように、吊物情報３１には、「バトンＩＤ」、「バトン位置」、「最大可動範囲」、「吊物物体」といった項目が含まれる。図３に示す吊物情報３１は、例えば、物体検出センサ１０の検出結果に基づいて生成されてもよく、ユーザによって手動操作で入力された情報に基づいて生成してもよい。

「バトンＩＤ」は、吊物装置１００が具備するバトン１１０を識別する識別情報である。「バトン位置」は、空間ＳＰにおけるバトン１１０の位置を示す情報である。例えば、バトン位置は、空間ＳＰの前方から複数のバトン１１０が後方に向かって並んでいる場合、何列目（例えば、１列目等）であるかを示す情報である。また、バトン位置は、例えば、ＸＹＺ座標等の３次元座標で表されてもよい。「最大可動範囲」は、バトン１１０の最も広い可動範囲を示す。具体的には、「最大可動範囲」は、障害物ＯＢが存在しない場合の可動範囲であり、例えば、天井から床面までの高さである。

「吊物物体」は、バトン１１０に吊り下げられた吊物物体に関する情報である。「吊物物体」には、「物体ＩＤ」、「取付位置」、「取付長さ」といった項目を含む。「物体ＩＤ」は、吊物物体を識別する識別情報である。「取付位置」は、バトン１１０における吊物物体が設置される位置である。「取付位置」は、例えば、バトン１１０における一方端からの距離で表される。「取付長さ」は、吊物物体の吊り下げ距離であり、バトン１１０から吊物物体の最下部までの距離である。

なお、図３に示す吊物情報３１は一例であり、他の情報を含ませることもできる。例えば、「取付長さ」に代えて、バトン１１０から吊物物体の最上部までの距離の情報を記憶しておき、かかる最上部の距離の情報に基づいて、バトン１１０から吊物物体の最下部までの距離である「取付長さ」を算出してもよい。かかる場合、図４に示す吊物物体情報３２には、吊物物体の寸法情報（吊物物体の最上部から最下部までの距離情報等）を含ませるようにする。

次に、記憶部３に記憶された吊物物体情報３２は、吊物物体に関する情報である。図４は、吊物物体情報３２の一例を示す図である。図４に示すように、吊物物体情報３２には、「物体ＩＤ」、「物体種別」といった項目を含む。図４に示す吊物物体情報３２は、例えば、物体検出センサ１０の検出結果に基づいて生成されてもよく、ユーザによって手動操作で入力された情報に基づいて生成してもよい。

「物体ＩＤ」は、吊物物体を識別する識別情報である。「物体種別」は、吊物物体の種別を示す情報である。

次に、制御部２の各機能（取得部２１、認識部２２、決定部２３および設定部２４）について説明する。

取得部２１は、各種情報を取得する。取得部２１は、物体検出センサ１０からセンサの検出結果を取得する。例えば、物体検出センサ１０が３Ｄスキャナである場合、空間ＳＰの点群データを取得する。また、物体検出センサ１０がカメラである場合、空間を撮像した画像や、画像解析により検出された物体の情報等を取得する。

また、取得部２１は、吊物装置１００（バトン１１０）に吊られる吊物物体に関する情報を取得する。例えば、取得部２１は、物体検出センサ１０の検出結果や、ユーザの手動操作により入力された情報に基づいて生成された吊物情報３１や、吊物物体情報３２を取得し、記憶部３に記憶する。あるいは、取得部２１は、ＲＤＭ（Raw Device Mapping）等の双方向通信により、照明装置等の吊物物体から吊物情報３１や吊物物体情報３２を取得するようにしてもよい。

認識部２２は、取得部２１によって取得された情報に基づいて、空間ＳＰに存在する物体を認識する。具体的には、認識部２２は、物体検出センサ１０の検出結果に基づいて、吊物装置１００が配置される空間ＳＰに存在する障害物ＯＢを認識する。例えば、認識部２２は、取得部２１によって取得された３Ｄスキャナの検出結果に基づいて、障害物ＯＢの３次元位置を認識する。

より具体的には、認識部２２は、物体検出センサ１０によって検出された物体の中から、吊物装置１００（バトン１１０）を認識し、認識した吊物装置１００以外の物体を障害物ＯＢとして認識する。これにより、吊物装置１００と障害物ＯＢとを識別して認識できる。なお、吊物装置１００の認識は、例えば、点群データや画像を用いたパターンマッチングによって認識することができる。また、吊物装置１００が複数のバトン１１０を具備する場合、例えば、吊物情報３１における「バトン位置」に基づいて、各バトン１１０の位置を識別してもよい。つまり、認識部２２は、吊物装置１００（バトン１１０）の数や、位置を認識する。また、認識部２２は、吊物装置１００やバトン１１０に吊物物体が吊るされている場合は、同様に点群データや画像を用いたパターンマッチングによって吊物物体を認識してもよい。

あるいは、認識部２２は、ユーザから障害物ＯＢとなるセット（建造物等）の位置情報を予め取得しておき、かかる位置情報と、物体検出センサ１０で検出された物体の情報とを照合して、障害物ＯＢの種別や、数、位置等を認識してもよい。

決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢの情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する。例えば、決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢの３次元位置に基づいて、可動範囲を決定する。具体的には、決定部２３は、３次元位置であるＸＹＺ座標等によって表現される可動範囲を決定する。このように、決定部２３は、３次元位置に基づいて可動範囲を決定することで、吊物装置１００（バトン１１０）の可動範囲を高精度に決定することができる。

また、決定部２３は、障害物ＯＢの位置（高さ位置）に基づいて、障害物ＯＢに当たらない位置までを可動範囲として決定する。また、決定部２３は、障害物ＯＢの位置から所定のマージンを加味して可動範囲を決定してもよい。かかる点について、図５を用いて説明する。

図５は、決定部２３による可動範囲の決定処理を示す図である。図５に示すように、決定部２３は、可動範囲のうち、下限側について、障害物ＯＢの高さ位置から所定のマージンをあけた位置を可動範囲の下限として決定する。

また、決定部２３は、可動範囲の上限については、例えば、天井部の位置であるが、例えば、他のバトン１１０に吊るされた吊物物体が上方に存在する場合（つまり、吊物物体が障害物となる場合）、かかる吊物物体から所定のマージンをあけた位置を可動範囲の上限として決定する。

このように、決定部２３は、障害物ＯＢの位置から所定のマージンを加味して可動範囲を決定することで、例えば、制御装置１や吊物装置１００で把握していない吊物物体が有る場合や、障害物ＯＢであるセットが動いた場合であっても、吊物物体（あるいは、バトン１１０）が障害物ＯＢと当たることを減らすことができる。

なお、マージンは、例えば、固定値であってもよく、あるいは、障害物ＯＢの特性（動きやすさ、動く範囲）や、種別に応じて設定されてもよい。また、マージンは、例えば、吊物物体が吊られた場合には、吊物物体の種別に応じて設定されてもよい。つまり、マージンは、空間ＳＰの状況に応じて動的に変更可能である。

また、決定部２３は、吊物装置１００に吊られる吊物物体を加味して可動範囲を決定してもよい。具体的には、決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢおよび取得部２１によって取得された吊物物体に関する情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する。

例えば、決定部２３は、吊物情報３１における「吊物物体」の「取付長さ」に基づいて可動範囲の下限を決定する。具体的には、決定部２３は、図５で示した可動範囲の下限側について、吊物物体の取付長さ分だけ上方に寄せた下限を決定する。これにより、所定の取付長さを有する吊物物体を吊るした場合であっても、障害物ＯＢと当たることを減らすことができる。

また、決定部２３は、吊物物体の種別を考慮してもよい。例えば、決定部２３は、障害物ＯＢが熱に弱い物体であり、吊物物体が照明装置等の熱を帯びやすい物体である場合、可動範囲の下限（あるいはマージン）を障害物ＯＢから所定距離以上離すように決定してもよい。これにより、障害物ＯＢと吊物物体とが互いに干渉して悪影響を及ぼすことを減らすことができる。

設定部２４は、決定部２３によって決定された可動範囲に基づいて、吊物装置１００（バトン１１０）の下限位置を設定する。例えば、設定部２４は、可動範囲の下限を吊物装置１００の下限位置として自動で設定する。このように、決定部２３によって決定された可動範囲に基づいて下限位置を決定することで、吊物装置１００の下限位置を高精度に設定することができる。

また、設定部２４は、例えば、決定部２３によって決定された可動範囲を操作端末２００へ出力して操作端末２００で表示させて、ユーザから吊物装置１００の下限位置の指定を受け付けるようにしてもよい。

次に、図６を用いて、実施形態に係る制御装置１が実行する制御処理の手順について説明する。図６は、実施形態に係る制御装置１が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、取得部２１は、まず、物体検出センサ１０の検出結果を取得する（ステップＳ１０１）。

つづいて、認識部２２は、取得部２１によって取得された検出結果に基づいて、吊物装置１００が配置される空間ＳＰに存在する障害物ＯＢを認識する（ステップＳ１０２）。

つづいて、取得部２１は、吊物物体に関する情報を取得する（ステップＳ１０３）。

つづいて、決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢおよび取得部２１によって取得された吊物物体に関する情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する（ステップＳ１０４）。

つづいて、設定部２４は、決定部２３によって決定され可動範囲に基づいて、吊物装置１００の下限位置を設定し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係る制御装置１は、認識部２２と、決定部２３とを具備する。認識部２２は、吊物装置１００以外の位置に設置される物体検出センサ１０の検出結果に基づいて、吊物装置１００が配置される空間ＳＰに存在する障害物ＯＢを認識する。決定部２３は、認識部２２によって認識された障害物ＯＢの情報に基づいて、吊物装置１００の可動範囲を決定する。これにより、吊物装置１００の昇降位置を高精度に決定することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、その他の様々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。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１制御装置
２制御部
３記憶部
１０物体検出センサ
２１取得部
２２認識部
２３決定部
２４設定部
３１吊物情報
３２吊物物体情報
１００吊物装置
１１０バトン
２００操作端末
ＯＢ障害物

Claims

吊物装置以外の位置に設置されるセンサの検出結果に基づいて、前記吊物装置が配置される空間に存在する障害物を認識する認識部と；
前記認識部によって認識された前記障害物の情報に基づいて、前記障害物に当たらない位置に前記吊物装置の可動範囲を決定する決定部と；
を具備することを特徴とする制御装置。
前記認識部は、
前記センサによって検出される物体の中から、前記吊物装置を認識し、認識した前記吊物装置以外の物体を前記障害物として認識すること
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記吊物装置に吊られる吊物物体に関する情報を取得する取得部；をさらに備え、
前記決定部は、
前記認識部によって認識された前記障害物および前記取得部によって取得された前記情報に基づいて、前記吊物物体が前記障害物に当たらない位置に前記可動範囲を決定すること
を特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
前記センサは、３次元スキャナであり、
前記認識部は、
前記３次元スキャナの検出結果に基づいて、前記障害物の３次元位置を認識し、
前記決定部は、
前記３次元位置に基づいて、前記可動範囲を決定すること
を特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の制御装置。
吊物装置以外の位置に設置されるセンサの検出結果に基づいて、前記吊物装置が配置される空間に存在する障害物を認識する認識工程と；
前記認識工程によって認識された前記障害物の情報に基づいて、前記障害物に当たらない位置に前記吊物装置の可動範囲を決定する決定工程と；
を含むことを特徴とする制御方法。