特許 6221605 安全制御装置および安全制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221605

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】安全制御装置および安全制御システム

(51)【国際特許分類】

   G08B 21/02 20060101AFI20171023BHJP

   G08B 25/00 20060101ALI20171023BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20171023BHJP

   G05B 9/02 20060101ALI20171023BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20171023BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   G08B21/02

   G08B25/00 510M

   H04N7/18 D

   G05B9/02 A

   G05B19/18 X

   G06T1/00 340B

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-211143(P2013-211143)

(22)【出願日】2013年10月8日

(65)【公開番号】特開2015-75879(P2015-75879A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111763

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100163832

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 直哉

(72)【発明者】

【氏名】國分 博之

【審査官】 山田 倍司

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０３９２７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１５３０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０１４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７９２４１６４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開昭６４−０９０８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３１７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７６３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９６０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２３８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０３１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１４７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０５８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ ９／００− ９／０５

１９／１８−１９／４１６

１９／４２−１９／４６

Ｇ０６Ｔ １／００− １／４０

３／００− ５／５０

９／００− ９／４０

Ｇ０８Ｂ １９／００−３１／００

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数台の安全制御装置と、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し、
前記安全制御装置は、
前記撮像機器により撮像された前記監視対象エリアの画像を複数の領域の画像に分割する画像領域分割手段と、
前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像に基づいて、各領域への人または物体の侵入を検知する立入検出手段と、
前記立入検出手段により人または物体の侵入が検知された領域に基づいて、動作させる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を有し、
前記複数台の安全制御装置における１台の安全制御装置は、
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、
前記安全判定手段により決定された安全機能を示す安全信号を外部機器に送信する外部通信手段とを有することを特徴とする安全制御装置。

【請求項2】

前記立入検出手段は、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像において、人、人が装着している物または物体の色が占める程度を判定する画像認識処理により各領域への人または物体の侵入を検知することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。

【請求項3】

前記立入検出手段は、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像において、人または物体が侵入していない状態における前記監視対象エリアの各領域の色が占める程度を判定する画像認識処理により各領域への人または物体の侵入を検知することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。

【請求項4】

前記立入検出手段は、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像の画像から人、人が装着している物または物体に施された模様またはマークを示すターゲット画像を探索する画像認識処理により各領域への人または物体の侵入を検知することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。

【請求項5】

前記立入検出手段は、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像の画像から前記監視対象エリア内の床、壁、天井または静止物に施された模様またはマークを示すターゲット画像を探索する画像認識処理により各領域への人または物体の侵入を検知することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。

【請求項6】

前記立入検出手段は、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像の時間的変化を検出する画像認識処理により各領域への人または物体の侵入を検知することを特徴とする請求項１に記載の安全制御装置。

【請求項7】

前記立入検出手段は、各領域への人または物体の侵入を検知するための複数種類の画像認識処理を実行し、ある領域への人または物体の侵入がいずれかの画像認識処理により検知された場合に、当該領域に人または物体が侵入した旨の検知結果を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の請求項に記載の安全制御装置。

【請求項8】

前記監視対象エリアは、当該監視対象エリアを複数の領域に区切る視認可能な境界を有しており、前記画像領域分割手段は、前記監視対象エリアの画像を当該境界により区切られた複数の領域の画像に分割することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１の請求項に記載の安全制御装置。

【請求項9】

前記外部通信手段は、機能安全通信規格を満たすブラックチャネルにより前記安全信号を前記外部機器に送信することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１の請求項に記載の安全制御装置。

【請求項10】

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１〜９のいずれか１の請求項に記載の安全制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。このため、この種のドライブ機器には安全機能が標準装備されるようになっている。最近は、例えば単純な電源遮断機能だけでなく、減速停止機能、速度制限機能、位置固定機能等の様々な安全機能を搭載したドライブ機器が提供されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２８２３６８号公報

【特許文献2】特開２００４−２７６１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、工場等において安全を確保するための装置として、レーザ光や赤外線による安全カーテンや、踏まれたことを検知する安全マット、可視画像による人間の立ち入り有無のみを検出する安全センサが各種提供されている。しかしながら、これらの装置は、侵入等の有無のみを検知するだけある。従って、例えば危険な機器からの位置や距離に応じて適切な安全機能を働かせたい場合、これらの装置を複数台設ける必要がある。しかし、侵入等の有無を検知する装置を複数台設ける場合、さらに安全コントローラ等を用いて、それらの装置の監視を行う安全ロジックを設計することが必要になり、安全制御システムを構築する機器のコスト、設計のコストが増大する問題がある。

【0005】

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、機器のコストや設計のコストの増大を招くことなく、人や物体が侵入した領域に応じ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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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を複数の領域の画像に分割する画像領域分割手段と、前記画像領域分割手段により分割された各領域の画像に基づいて、各領域への人または物体の侵入を検知する立入検出手段と、前記立入検出手段により人または物体の侵入が検知された領域に基づいて、動作させる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外部機器に送信する外部通信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。

【0007】

かかる発明によれば、人または物体の侵入した領域に基づいて、適切な安全機能を働かせることができる。

【0008】

なお、撮像機器を用いて安全制御を行う技術に関する文献として特許文献１および２がある。しかし、これらの文献に開示の技術は、本発明のように、監視対象エリアの画像を分割した画像に基づいて、各領域への人や物体の侵入を検知するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】同実施形態における監視対象エリアの複数の領域への分割の例を示す図である。

【図5】同実施形態における監視対象エリアの複数の領域への分割の他の例を示す図である。

【図6】複数の領域への安全機能の割り当ての例を示す図である。

【図7】同実施形態における安全信号の構成例を示す図である。

【図8】同実施形態における安全機能の内容を示す図である。

【図9】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。

【図10】同実施形態の動作を示すフローチャートである。

【図11】同実施形態において立入検出部が実行する画像認識処理の例を示す図である。

【図12】同画像認識処理の一例である色判別を説明する図である。

【図13】同色判別の実行例を示す図である。

【図14】同画像認識処理の一例である画像探索を説明する図である。

【図15】同画像認識処理の一例である動き検出を説明する図である。

【図16】この発明の他の実施形態における監視対象エリアの複数の領域への分割の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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、電動機１０１およびこれを駆動するドライブ機器１０２の設置された機械室１０３の天井１０４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。ここで、ドライブ機器１０２は、各種の安全機能を備えた安全関連機器である。図１に示す例において、安全制御システム１００は、機械室１０３内の監視対象エリア１０５の撮像を行い、監視対象エリア１０５に人または物体が侵入したことを検知した場合に、その侵入領域に応じて、適切な安全機能を指示する安全信号を発生し、安全関連機器であるドライブ機器に供給するものである。

【0012】

図１には機械室１０３の柵１０６を通過して監視対象エリア１０５内に侵入した作業者１０７が示されている。この作業者１０７はヘルメット１０８を着用している。本実施形態において安全制御システム１００は、監視対象エリア１０５を区分した複数の領域のいずれに作業者１０７が侵入したかに応じて適切な種類の安全信号を発生する。この点に本実施形態の１つの特徴がある。

【0013】

図１に示す例では、機械室１０３の床１１０において監視対象エリア１０５が占める領域に模様マット１１１が敷かれている。ある好ましい態様において、模様マット１１１は、複数の領域に区分され、領域間で異なる着色が施される等、各領域を視覚により区別可能な境界を有している。図１に示す例において、安全制御システム１００は、監視対象エリア１０５の画像をこの模様マット１１１の画像に現れる境界により複数の領域に区分する。なお、この領域分割の詳細については後述する。

【0014】

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、図１における監視対象エリア１０５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。

【0015】

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。

【0016】

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により図１のドライブ機器１０２等の安全関連機器７に送信する。

【0017】

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判定処理の結果を交換し、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。

【0018】

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。

【0019】

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１０５（図１参照）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。画像領域分割部２３は、画像取得部２１によって取得された監視対象エリア１０５（図１参照）の画像を予め定めた複数の領域に分割する処理を行う。例を図４、図５に示す。立入検出部２４は、画像領域分割部２３により分割された複数の領域の画像のそれぞれに画像認識処理を施し、各領域への人や移動物体の侵入・立入りの有無を検出する。好ましい態様において立入検出部２４は、アルゴリズムの異なる複数種類の画像認識処理を実行し、各画像認識処理において各領域への人や移動物体の侵入・立入りの有無の判定結果が同じであることを確認して、最終的な判定結果を求める。他の好ましい態様において立入検出部２４は、アルゴリズムの異なる複数種類の画像認識処理を実行し、各画像認識処理において各領域への人や移動物体の侵入・立入りの有無の判定結果の論理和（ＯＲ）を最終的な判定結果とする。このようにして機能安全の冗長性を確保している。

【0020】

安全機能割当部２５は、分割された複数の領域画像についての立入検出部２４の処理結果に基づき、動作させるべき安全機能を選択する。この安全機能の選択を行うため、安全機能割当部２５は、図６に例示するような対応表を記憶している。この対応表は、人等が侵入した領域と、その領域への侵入があった場合に働かせるべき安全機能とを対応付けたものである。図６に示す例では、領域１への侵入を検知した場合にはＳＴＯという安全機能を、領域２への侵入を検知した場合にはＳＬＳという安全機能を、…中略…、領域５への侵入を検知した場合にはＳＳ１という安全機能を働かせる。処理結果出力部２６は、安全機能割当部２５が選択した安全機能を示す安全コマンドを他の安全制御装置２へ送信する。

【0021】

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２７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２７は、他の安全制御装置２の処理結果出力部２６が送信した安全コマンドを受信する。

【0022】

ある好ましい態様において、安全判定部２７は、安全制御装置２の安全機能割当部２５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２５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２８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２８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２８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２８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２７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２８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。

【0023】

他の好ましい態様において、安全判定部２７は、安全制御装置２の安全機能割当部２５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２５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２８に送る。安全信号生成部２８は、安全判定部２７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。

【0024】

図７はこの場合の安全信号の構成を示す図である。図７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２５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７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２５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８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。

【0025】

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２８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２８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。

【0026】

図９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。

【0027】

図１０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。画像取得部２１が撮像機器１から監視対象エリア１０５の画像を取得すると（ステップＳ１）、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（ステップＳ２）。この確認処理において異常が認められない場合、画像領域分割部２３は、画像取得部２１によって取得された監視対象エリア１０５の画像を予め定めた複数の領域に分割する処理を行う（ステップＳ３）。これらの領域は、図５に示すように重複領域を有していてもよいし、図４に示すように重複しなくてもよい。監視対象エリア１０５の画像をどのような領域に分割するかは、監視対象エリア１０５の状況に応じて適切に設定する。図１に示すように、監視対象エリア１０５に模様マット１１１を敷く場合、画像領域分割部２３は、この模様マット１１１の画像に基づいて、監視対象エリア１０５の画像を分割する。

【0028】

立入検出部２４は、選択された領域の画像は、機能安全の要求を満たすため、複数のアルゴリズムを用いて、選択された領域の画像から人・移動物体を検出する。具体的には次の通りである。

【0029】

まず、立入検出部２４は、画像領域分割部２３によって分割された複数の領域画像の中の最初の画像を選択する（ステップＳ４）。次に立入検出部２４は、選択した領域画像をワークエリアに読み込む（ステップＳ５）。次に立入検出部２４は、複数種類のアルゴリズムによりワークエリア内の領域画像についての画像認識処理を実行して人・移動物体を検出する（ステップＳ６ａ〜Ｓ６ｃ）。図示の例では、画像認識処理として、色判別（ステップＳ６ａ）、画像探索（ステップＳ６ｂ）、動き検出（ステップＳ６ｃ）を実行する。

【0030】

そして、色判別（ステップＳ６ａ）、画像探索（ステップＳ６ｂ）、動き検出（ステップＳ６ｃ）の論理和をとり、これらの処理（ステップＳ６ａ〜Ｓ６ｃ）のいずれかにより人・移動物体の侵入が検知されたか否かの結果を求める（ステップＳ７）。そして、人・移動物体の侵入が検知されたか否かの検出結果を一時格納する（ステップＳ８）。そして、画像領域分割部２３によって分割された複数の領域画像の全てについてステップＳ５〜Ｓ８の処理を実行したか否かを判断し（ステップＳ９）、この判断結果が「ＮＯ」である場合は、次の領域を選択し（ステップＳ１４）、ステップＳ５に戻る。

【0031】

このように処理が進められることにより、画像領域分割部２３によって分割された複数の領域画像の各々について色判別（ステップＳ６ａ）、画像探索（ステップＳ６ｂ）、動き検出（ステップＳ６ｃ）が実行され、分割された領域毎に、当該領域への人・移動物体の侵入が検知されたか否かの結果が一時格納される（ステップＳ８）。

【0032】

ステップＳ９の判断結果が「ＹＥＳ」になると、安全機能割当部２５は、分割された複数の領域画像についての立入検出部２４の処理結果（ステップＳ７）に基づき、動作させるべき安全機能を選択する（ステップＳ１０）。次に処理結果出力部２６は、安全機能割当部２５が選択した安全機能を示す安全コマンドを他の安全制御装置２へ送信する（ステップＳ１１）。次に安全判定部２７は、安全制御装置２の安全機能割当部２５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の処理結果出力部２６から受信した安全コマンドとに基づいて安全信号生成部２８に送る安全コマンドを決定する（ステップＳ１２）。次に安全信号生成部２８は、安全判定部２７から受け取った安全コマンドに基づいて安全信号を生成し、外部通信手段３は、安全信号生成部２８が生成した安全信号をブラックチャネルを介して外部の安全関連機器７に送信する（ステップＳ１３）。

【0033】

次に色判別（ステップＳ６ｂ）、画像探索（ステップＳ６ｂ）、動き検出（ステップＳ６ｃ）の各処理の詳細について説明する。図１１は、この色判別（ステップＳ６ｂ）、画像探索（ステップＳ６ｂ）、動き検出（ステップＳ６ｃ）の処理内容を示すものである。

【0034】

色判別（ステップＳ６ａ）では、事前に生成した色判別テーブルを用いる。この色判別テーブルは、例えば図１２（ａ）に示すように、ＲＧＢカラー画像信号がとり得る信号値をＲ軸、Ｇ軸およびＢ軸からなるＲＧＢ三次元座標系の座標位置とみなし、検出対象物（例えば人や移動物体）のカラー画像が有する色に対応した座標位置を“１”、そうでない座標位置を“０”として表現したテーブルである。本実施形態では、安全制御システム１００の稼働に先立って、外部のコンピュータ等により色判定テーブルＣｏｌｏｒＴａｂｌｅが予め作成され、安全パラメータとして立入検出部２４に記憶される（ステップＳ２１）。Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号が８ｂｉｔからなる場合、色判別テーブルＣｏｌｏｒＴａｂｌｅのサイズは２５６×２５６×２５６となる。そして、色判別（ステップＳ６ａ）では、図１２（ｂ）に示すように、領域画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの信号値を用いた下記式（１）の演算を行い、ＲＧＢ三次元座標系内の位置を示すインデクスｉを求める（ステップＳ２２）。
ｉ＝Ｒ＊２５６＊２５６＋Ｇ＊２５６＋Ｂ ……（１）

【0035】

そして、このインデックスｉが示す座標位置に対応した色判定テーブルＣｏｌｏｒＴａｂｌｅの要素ＣｏｌｏｒＴａｂｌｅ（ｉ）が“１”であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。そして、この判断結果が「ＹＥＳ」である場合に領域画像に検出対象物の画像が含まれていると判定する（ステップＳ２４）。また、この判断結果が「ＮＯ」である場合に領域画像に検出対象物の画像が含まれていないと判定する（ステップＳ２５）。

【0036】

以上説明した色判別によれば、床等に描かれた色と、人や移動物体の色の差異を色判別テーブルを用いて検出することができる。なお、この例では色判定テーブルのサイズを２５６×２５６×２５６としたが、色の分解能（精度）を粗くすることを許容すれば色判定テーブルのサイズを小さくすることできる。

【0037】

色判別（ステップＳ６ａ）の処理には図１１に示す２つの態様がある。第１の態様では、ヘルメット・作業着等の色、台車の色を検出対象とし、それらの色を示す色判定テーブルを利用する。そして、この態様では、画像領域分割部２３により分割された各領域の画像において検出対象物の色が占める程度により人・移動物体の侵入があったか否かを判定する。第２の態様では、壁、床、静止物の色を検出対象とし、それらの色を示す色判定テーブルを利用する。そして、この態様では、画像領域分割部２３により分割された各領域の画像において元の床等の色が占める程度により人・移動物体の侵入があったか否かを判定する。

【0038】

図１３（ａ）および（ｂ）は、各々第２の態様および第１の態様の具体例を示している。図１３（ａ）に示す例では、監視対象エリア１０５内の模様マット１１１が各々色の異なる領域３０１〜３０５に区分されている。そして、安全制御装置２は、領域３０１〜３０５の各々の色を示す色判定テーブルを記憶している。図示の例では、人の画像３１０が領域３０１と領域３０４に跨っている。この場合、立入検出部２４は、領域３０１の領域画像についての色判別（ステップＳ６ａ）において、模様マット１１１の領域３０１の色に対応した色判定テーブルを利用し、領域３０１内の画素のうち模様マット１１１の領域３０１の色を持った画素の個数を求める。そして、この画素の個数が閾値以下である場合に領域３０１への人または移動物体の侵入があったと判定する。領域３０４の領域画像についての色判別（ステップＳ６ａ）に関しても同様である。

【0039】

図１３（ｂ）に示す例では、模様マット１１１が監視対象エリア１０５に敷かれていない。このため、画像領域分割部２３は、各領域の境界を示す情報を予め記憶し、この情報に基づいて監視対象エリア１０５の画像を各領域に分割する。そして、立入検出部２４は、例えば作業者のヘルメットの色を示す色判定テーブルを利用することにより、選択した領域画像から人のカラー画像の色に当たる色と持った画素を検出する。そして、この検出した画素の個数が所定の閾値以上である場合に、当該領域に人が侵入したと判定する。

【0040】

画像探索（ステップＳ６ｂ）は、例えば予め定義した模様やマークのテンプレート画像を用いて、領域画像内からテンプレート画像に近い画像を探索する方法である。アルゴリズムとしてはｋ−ＮＮ法等がある。テンプレート画像は、色判別テーブルと同様、安全パラメータとして予め立入検出部２４に書き込んでおく。

【0041】

画像探索（ステップＳ６ｂ）の処理には図１１に示す２つの態様がある。第１の態様では、ヘルメット・作業着等に施された模様やマーク、台車の模様やマークを検出対象とし、それらの模様やマークを示すターゲット画像を利用する。そして、この態様では、画像領域分割部２３により分割された各領域の画像からターゲット画像が探索されるか否かにより人・移動物体の侵入があったか否かを判定する。第２の態様では、壁、床、静止物に施された模様やマークを検出対象とし、それらの模様やマークを示すターゲット画像を利用する。そして、この態様では、画像領域分割部２３により分割された各領域の画像においてターゲット画像が探索されなかった場合に人・移動物体の侵入があったと判定する。

【0042】

画像探索（ステップＳ６ｂ）による人・移動物体の判定例を図１４（ａ）および（ｂ）に示す。図１４（ａ）は第２の態様の具体例を示している。この例では、機械室の床面が領域３１１〜３１５に区切られており、各領域３１１〜３１５にはマークや模様が施されている。そして、立入検出部２４は、領域３１１〜３１５のマークや模様を示すターゲット画像を各々記憶している。そして、立入検出部２４は、例えば領域３１１の領域画像についての画像探索（ステップＳ６ｂ）では、領域３１１の領域画像から領域３１１のターゲット画像を検索する。他の領域３１２〜３１５についての画像探索（ステップＳ６ｂ）に関しても同様である。図１４（ａ）に示す例では、領域３１１の画像中のマークの一部が人の画像３１０により遮られている。このため、領域３１１の画像についての画像探索では、領域３１１のターゲット画像が見つからない。このため、立入検出部２４は、領域３１１に人または移動物体が侵入したと判定する。

【0043】

図１４（ｂ）に示す例は第１の態様の具体例を示している。この例では、機械室の床面にはマークや模様が施されていない。その代りに作業員が着用するヘルメットに模様が施されている。そして、立入検出部２４は、このヘルメットの模様を示すターゲット画像を記憶している。立入検出部２４は、画像領域分割部２３によって分割された各領域の画像についての画像探索（ステップＳ６ｂ）において、領域画像からターゲット画像を探索する。そして、ある領域の領域画像からターゲット画像が見つかった場合、立入検出部２４は、その領域に作業員が侵入したと判定する。

【0044】

動き検出（ステップＳ６ｃ）では、図１１に示すように人や移動物体を検出対象とし、順次取り込まれた画像間の差分に基づいて、人・移動物体の侵入を検知する。図１５はこの動き検出（ステップＳ６ｃ）の具体例を示している。図１５に示すように、動き検出（ステップＳ６ｃ）では、現在の画像データの直前の画像データからの差分を求め、その差分値の発生した領域を検出する。画像領域分割部２３によって分割された各領域の画像について、この動き検出（ステップＳ６ｃ）を実行すると、各領域に人や移動物体等の動くものが存在しているか否かを判定することができる。また、これを複数回実施すると、物体が動いた軌跡を得ることができる。
以上が本実施形態の動作である。

【0045】

以上説明したように、本実施形態によれば、人または物体の侵入した領域に基づいて、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、複数台の撮像機器を用いないので、安全制御システムを構築する機器のコスト、設計のコストの増大を回避することができる。また、本実施形態によれば、アルゴリズムの異なる複数種類の画像認識処理により各領域への人や物体の侵入検知を行うので、領域への侵入の検知結果の信頼性を高めることができる。また、本実施形態によれば、複数の安全制御装置において選択された安全機能に基づいて、最終的に働かせる安全機能が決定されるので、安全機能の選択に関する信頼性を高めることができる。また、本実施形態によれば、安全コントローラを用いなくとも安全制御システムをドライブ機器に直接接続することができ、容易に複数の安全機能による安全制御システムを実現することができる。また、安全コントローラを用いる場合でも、必要なセンサ機器を減らすことができ、コストを低減することができる。

【0046】

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。例えば次の通りである。

【0047】

（１）監視対象エリアの中に例えば移動台車が頻繁に通過する通路が含まれている場合もあり得る。そのような場合において、画像領域分割部２３は、図１６に例示するように監視対象エリア１０５において通路以外の領域を複数の領域に分割してもよい。

【0048】

（２）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。

【符号の説明】

【0049】

１００……安全制御システム、１０２……ドライブ機器、１０１……電動機、１０３……機械室、１０４……天井、１０５……監視対象エリア、１０６……柵、１０７……作業者、１０８……ヘルメット、１１０……床、１１１……模様マット、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……画像領域分割部、２４……立入検出部、２５……安全機能割当部、２６……処理結果出力部、２７……安全判定部、２８……安全信号生成部、３Ａ……安全信号伝送部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】