特許 7116448 マシンテレメトリの送信及びデジタル化のためのシステム

(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】

(24)【登録日】2022-08-02

(45)【発行日】2022-08-10

(54)【発明の名称】マシンテレメトリの送信及びデジタル化のためのシステム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20220803BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 Z

【請求項の数】 45

(21)【出願番号】P 2018562335

(86)(22)【出願日】2017-05-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-07-18

(86)【国際出願番号】 US2017035264

(87)【国際公開番号】W WO2017210330

(87)【国際公開日】2017-12-07

【審査請求日】2020-06-01

(31)【優先権主張番号】62/343,430

(32)【優先日】2016-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518388410

【氏名又は名称】テイア グループ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥＩＡ ＧＲＯＵＰ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｓｕｉｔｅ １３２０， Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ， ＰＡ １９１０３ （ＵＳ）

(74)【代理人】

【識別番号】100105131

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 満

(74)【代理人】

【識別番号】100105795

【弁理士】

【氏名又は名称】名塚 聡

(72)【発明者】

【氏名】オルソン，アーランド

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１４９０６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１３０５９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第５８７０１４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０３２２８８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０００３６６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第６２０８２６６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第７６９７０２８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人が状態を制御することを可能にする制御、又は、状態を監視するために使用中のゲージ、メータ、ライト、又は他の人が可読な機械モニタなどの監視デバイスのアナログ又は他の物理的状態の変化を監視するために使用するためのシステムであり、前記デバイスの前記ゲージ、メータ、ライト、又は人が可読な部分をデジタル化するように構成されたシステムであって、
ａ）カメラと、
ｂ）監視コンピュータ又は制御回路を有する少なくとも１つのサブシステムと、
ｃ）前記カメラで取得された画像を前記サブシステムに通信するための通信コンポーネントと、を備え、
ｄ）前記サブシステムが、前記通信された画像を受信するように構成され、前記通信された画像を格納し該画像を操作するための命令を含むソフトウェア及びプロセッサを有し、
ｅ）前記システムのプロセッサ、又は、サブシステムプロセッサは、前記画像の少なくとも十分な部分を抽出し、前記カメラで取得されて前記サブシステムに通信される抽出された前記画像又は画像部分をデジタル化し、抽出された前記画像又は画像部分を、ゲージ、メータ、ライト、又は他の人が可読な機械モニタなどの状態を監視するために使用中の前記デバイスに関連するデジタル値のシーケンスに変換することによって、前記画像を操作するための命令を実行し、
前記サブシステムは第１のサブシステムおよび第２のサブシステムを含み、前記第１のサブシステムは前記カメラおよび通信コンポーネントを含むとともに、監視コンピュータ又は制御回路を含み、前記第２のサブシステムは、監視コンピュータ又は制御回路を含み、
前記システムは、インターネット又はＳＣＡＤＡネットワークの１つ以上を含む少なくとも１つのネットワークをさらに含み、
前記サブシステムはアドレス指定可能な値を生成し、前記アドレス指定可能な値は、前記インターネット又は前記ＳＣＡＤＡネットワークのうちの前記１つ又は複数を介してアクセス可能であり、
前記第１又は第２のサブシステムが前記カメラと通信する際に前記ネットワークは前記第１又は第２のサブシステムと通信する、システム。

【請求項2】

前記画像を抽出及びデジタル化することは、前記画像又は画像部分の一部を選択することを含み、選択された前記画像又は画像部分がパネルの一部を含み、前記画像又は画像部分の選択部分は可読要素が配置される前記パネル上の位置に対応する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記可読要素が、ゲージ、メータ、スイッチ、ダイヤル、ライト、又は他のインジケータを含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記カメラと、前記画像を通信するための前記通信コンポーネントと共に構成され、前記カメラからの前記画像を処理するための回路を有する１つ又は複数の処理コンポーネントを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記画像のフレームレートを調整するためのフレームタイマを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記１つ又は複数の処理コンポーネントが、前記撮像されるパネルの変化が生じた場合に、前記パネルのフレームを撮像するように前記画像の撮像を制御する命令を含むソフトウェアを実行する前記回路に結合された少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

前記画像又は画像部分は視界を含み、前記第１のサブシステムは、前記カメラで取得された前記画像データを処理し、前記視界内における監視対象のデバイスを含む前記画像又は画像部分の変化がいつ発生したかを識別し、前記監視対象のデバイスを含む前記画像又は画像部分の変化が検出されると、前記視界内での前記監視対象のデバイスの画像フレーム取り込みを作動させる変化フレーム検出機構を含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項8】

前記監視対象のデバイスはパネルを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記パネルが監視対象のコンポーネントを含み、前記変化フレーム検出機構は、前記監視対象のコンポーネントに対する変更がいつ発生したかを識別するように構成される、請求項８に記載のシス テム。

【請求項10】

前記監視対象のコンポーネントがメータを含む、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

複数のカメラが設けられ、前記監視対象のデバイスが、前記複数のカメラのそれぞれによってそれぞれ監視される複数のコンポーネントを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項12】

前記複数のカメラは単一のハウジング内に設けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記第１のサブシステムが、前記画像取り込みレートの周波数を調整するためのフレームタイマを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

前記第１のサブシステムが、前記カメラから連続的なビデオを取り込むように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１のサブシステムが、圧縮、フォーマット化、暗号化、又はこれらの１つ又は複数の処理によって前記画像フレーム又はビデオを処理するように構成される、請求項１記載のシステム。

【請求項16】

前記第１のサブシステムの監視コンピュータ又は制御回路が前記カメラからの画像入力を受信するように結合され、前記第１のサブシステムは、前記カメラ画像を、
ａ）フレームタイマを用いて前記画像取り込みレートの周波数を調整し、
ｂ）前記画像フレーム又はビデオを圧縮、フォーマット化又は暗号化のうちの１つ又は複数によって前記画像フレーム又はビデオを処理し、かつ、
ｃ）前記処理された画像フレーム又はビデオを第２のサブシステムに送信するように操作するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項17】

前記第１のサブシステムは遠隔サブシステムを備え、前記第２のサブシステムは、前記第１のサブシステムから処理された画像フレーム又はビデオを受信し、前記第２のサブシステムは、
ａ）前記第１のサブシステムから受信された画前記像フレーム又はビデオを解凍、フォーマット化、又は解読のうちの１つ又は複数によって処理し、
ｂ）前記画像フレーム又はビデオをメモリ又は記憶コンポーネントに格納し、
ｃ）前記画像の少なくとも一部分を抽出し、かつ
ｄ）前記抽出された画像部分をデジタル化して一連のデジタル値を生成すること、
によって前記処理された画像フレーム又はビデオを操作するように構成される、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記監視対象のデバイスが複数の可読要素を有するパネルを備え、前記可読要素が、少なくとも１つの第１の可読要素及び少なくとも１つの第２の可読要素を含み、前記画像の少なくとも一部分を抽出することが、前記画像から前記第１の可読要素の前記画像を含む前記画像の少なくとも第１の部分を抽出し、前記画像から前記第２の可読要素の前記画像を含む前記画像の少なくとも第２の部分を抽出すること含み、前記抽出された画像部分をデジタル化して一連のデジタル値を生成することが、抽出された各々の画像ごとに実行され、前記第１の可読要素についての一連のデジタル値、及び前記第２の可読要素についての第２の一連のデジタル値が生成される、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記第１のサブシステムの監視コンピュータ又は制御回路が第１の監視コンピュータ又は制御回路を含み、前記第２のサブシステムの監視コンピュータ又は制御回路が第２の監視コンピュータ又は制御回路を含む、請求項１７に記載のシステム。

【請求項20】

前記第１のサブシステムが前記カメラの一部として設けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項21】

前記第１のサブシステムが、前記第２のサブシステムの近位において離間した遠隔サブシステムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項22】

監視される前記デバイスがアナログ値の表示を有するアナログコンポーネントを備えるゲージ、メータ、ライト、又は他の人が可読な機械モニタであり、前記画像処理が、前記アナログ値を表示する前記デバイスの画像を処理することを含み、前記デジタル化が、前記アナログ値に対するデジタル値を生成するステップを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項23】

前記カメラが赤外線対応カメラを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項24】

赤外線照明手段を含む、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

前記通信コンポーネントが通信リンクを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項26】

前記通信コンポーネントが無線でリンクされている、請求項２５に記載のシステム。

【請求項27】

前記通信リンクが衛星無線部分を含む、請求項２５に記載のシステム。

【請求項28】

前記通信リンクが衛星無線部分を含む、請求項２５に記載のシステム。

【請求項29】

取り込まれた前記画像に前記メータ以外のものが含まれているときに、取り込まれた前記画像に変化があったことを検出する変化検出手段を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項30】

監視される前記デバイスはパネルを含み、前記システムは、前記カメラから受信された画像を処理し、前記画像が前記パネル又はその一部の画像であるか、又は前記パネル又はその一部以外の画像であるかを判定する命令を含むソフトウェアを有して構成された請求項１に記載のシステム。

【請求項31】

変化を検出する変化検出手段を含み、前記変化の検出が、視野内への物体又は手の進入の検出を含み、それを契機にフレーム又はビデオが送信される請求項１に記載のシステム。

【請求項32】

前記カメラ及び変化検出システムは、モータ又はエンジンの振動を監視するために遠隔で使用される、請求項１に記載のシステム。

【請求項33】

前記カメラ及び変化検出システムは、モータ又はエンジンの負荷又はトルクを監視するために使用される、請求項３２に記載のシステム。

【請求項34】

可聴事象を検出するためのセンサを含む音検出手段を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項35】

前記第１のサブシステムは、前記第２のサブシステムに近位において離間した、前記カメラ及び通信コンポーネントを含む遠隔サブシステムを備え、前記第２のサブシステムは、監視コンピュータ又は制御回路を有するサブシステムを含み、可聴事象の検出は、ブザー、警報、又は可聴警報が遠隔サブシステムの近位で作動されたかどうかを確認するステップを含む、請求項３４に記載のシステム。

【請求項36】

前記デバイスがモータであり、前記カメラは前記モータの画像を取り込み、前記画像を処理して前記モータの動作状態を判定する、請求項１に記載のシステム。

【請求項37】

前記動作状態は、モータ振動である、請求項３６に記載のシステム。

【請求項38】

前記取り込まれた画像の各々が、フレーム領域を有するフレームを含み、前記モータは前記フレーム領域内に撮像され、前記モータは動作時には前記フレーム領域内の異なる位置で取り込まれ、前記モータの取り込み位置が評価されて前記のモータ動作状態が判定される、請求項３７に記載のシステム。

【請求項39】

前記フレーム領域が、前記フレーム内の場所を規定する座標を含み、前記モータ画像が座標によって表され、前記モータ画像座標が前記モータの振動状態を判定する、請求項３８に記載のシステム。

【請求項40】

許容できる振動状態は、座標のセットによって表される画像フレームの振動領域によって規定される、請求項３８に記載のシステム。

【請求項41】

前記システムは、前記カメラ画像によって判定された前記モータ振動が前記許容できる振動状態内で動作していない場合に警報を生成する、請求項３８に記載のシステム。

【請求項42】

フレームレート、前記パネル自体の変化、又はこれらの組み合わせに基づいて前記カメラを制御するローカル制御システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項43】

前記通信コンポーネントが通信リンクを含み、前記第１のサブシステムが、通信リンクからコマンド及び制御指令を受信する、請求項１に記載のシステム。

【請求項44】

前記パネルが前記可読要素を含み、前記システムは、前記可読要素のサブ画像を生成するためにサブマスクを適用する、請求項８に記載のシステム。

【請求項45】

デジタル化される複数のデバイスの初期設定パラメータを含むデバイスライブラリを含み、前記デバイスライブラリのデバイスは、前記カメラ及び画像処理動作を指示する設定を適用するように選択される、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機械（マシン）の状態のための、より具体的には、変化が生じると起こる装置のアナログ又は他の物理的状態の撮像に基づいて変化状態を監視するためのデジタル化された画像の分野に関する。

【先行技術】

【0002】

グローバルな通信リンクの偏在により、世界の大部分とその機械は、世界中の他の機械やデジタル制御システムに迅速かつ容易に接続可能である。現在、デジタル制御ループを作成し、グローバルネットワークを使用して、重要な情報を他の機械（いわゆるＭ２Ｍアプリケーション）に直接通信できるようになり、人の介在なしに意思決定を自動化することが可能である。しかし、音声又は画像の形態であってもよい人対人通信とは異なり、Ｍ２Ｍアプリケーションは一般にデジタルデータの送信を必要とする。今日の多くのＭ２Ｍアプリケーションの１つの共通部分は、アナログテレメトリ（遠隔測定／telemetry）と信号とを機械からインターネット経由での伝送に適しているデジタル形式に変換するだけである。例としては、それに限定されないが、車両、ボート、又は飛行機などの移動機械のアナログタイプのゲージを駆動し、又は石油リグ又はスイッチヤード内のスイッチギヤなどの遠隔位置にある機械のゲージを駆動する電気信号を前記信号のデジタル表現に変換し、結果として生じる電気信号のアナログ表現を他の位置に送信することを含む。しかし、多くの機械は、人がそれらを見ることのみを目的としたゲージ及びインジケータライトを有するように元々設計されており、このような機械がそれらのインジケータライト又はゲージのデジタルバージョンを送信することができるようにするためには、機械を大幅に修正し、このような機械の電気信号伝達システムを中断する必要がある。アナログからデジタルへの変換や、さらには既存のデジタル情報ゲージをインターネット経由で送信可能な形式に複製する作業も、利益になり得るシステムアプリケーションでのＭ２Ｍ通信機能の普及率を低下させる。さらに、機械によっては、制御システムやゲージからデジタル情報を送信できるようにするために、変換における規制上、安全上、又は保証上の困難がある。例えば、スイッチギヤ又はモータ制御ギヤの高電圧は、通常、インターネットを介してデータをデジタル化して通信する低電圧回路から完全に分離されなければならない；航空機のゲージ及び配線は、航空機の耐空証明書（飛行安全性の証明書）に影響を与えずに改ざん又は変更することはできない；アナログゲージをデジタル化し、又は車両に既にデジタル形式で存在する信号を活用する新たな回路を、車両の保証に違反することなく簡単に追加することはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

機械の動作を妨げずに、又は既存の機械配線、信号伝達、電気又は機械要素又は動作モードをリワークし、干渉し、又は新たなデジタル化装置を機械に追加することなく、ゲージ、ライト及び人が可読な他の機械ゲージ及び機能及び状態をデジタル化するためのシステムが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、ゲージ、ライト、及び人が可読な他の機械ゲージなどのデバイス、及び機能及び状態をデジタル化するためのシステムを提供する。システムは、監視対象のデバイスの動作又は電子要素を再構成する必要なく動作する。機械の動作に悪影響を及ぼす可能性がなくなり、また機械部品のリワークや、既存の機械配線、信号伝達、電気的又は機械的要素又は動作モードに干渉する必要がない。さらに、システムは、システムによって構成された装置を使用して実施されてもよく、それには機械に新たなデジタル化装置を追加する必要はない。

【0005】

これらの、及び他の利点は、本発明によって提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】カメラ及びパネルを斜視図で描写し、本発明の第１の例示的実施形態を示す、本発明の好ましい実施形態の図である。

【0007】

【図2】システムの例示的実施形態によるパネルの特定のメータの拡大抽出画像部分及びプロセス描写を示す図１のパネルの正面図である。

【0008】

【図3】システムの例示的な実施形態によるデジタルパネルメータ、及びプロセス描写を示す正面図である。

【0009】

【図4A】モータの画像取り込みを示すために使用される例示的なフレームの描写図である。

【0010】

【図4B】画像取り込み領域の例示的な変化領域を示す、図４Ａの例示的なフレームの描写図である。

【0011】

【図5】一定時間にわたる取り込み画像の動作装置の画像変化を示す例示的な描写を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

画像－Ｍ２Ｍシステムと示称される本発明の好ましい実施形態が図１に描写されている。好ましい実施形態では、メータ、インジケータ及びスイッチを備えたパネル１０１が監視され、インジケータのいずれか又は全てが本発明によってデジタル化される。周囲照明又は意図的な照明以外に、（一般性から逸脱することなく、赤外光又は他の非可視波長であってもよい）パネル１０１Ａから反射された光は、パネルと本発明との間の唯一の関係であり、本発明と監視対象の機械との間にはいかなる物理的又は電気的関連もない。カメラ１０２は、その視界１０１Ａが、監視対象のゲージ又はライト又は制御パネルのうち１つ又は複数をカバーするように、監視対象の機械の近傍に物理的に配置される。幾つかの代替実施形態によれば、カメラは赤外線対応カメラを含むことができる（また幾つかの実施形態によれば、カメラは可視照明と赤外線照明の両方を撮像することができる）。暗室又は夜間のパネルがカメラによって取り込まれ（キャプチャされ／撮影され）得るように、パネルを照明するために赤外線照明手段が（例えば、別個に、又はカメラの一部として、又はカメラと関連して）設けられてもよい。カメラ１０２の解像度は、各メータ又はインジケータの最終的なデジタル化に必要な所望の解像度を提供するのに十分な粒度（精細度／granularity）をピクセルベースで与えるのに十分であるように選択される。カメラ１０２はパネルの写真を撮影する。ピクチャフレームのレートは、手動で、又はソフトウェア又はファームウェアプログラム１０６Ａを実行するための汎用又は専用プロセッサのいずれかを含むローカル制御システムを介して遠隔でプログラムされるフレームタイマ１０４、又は、パネル自体の変化が起こったときにのみパネルのフレームを撮像するハードウェア、ソフトウェア、又はその２つの組み合わせのいずれかで実施される処理機能１０３に基づいて断続的なレートであってもよく、又はカメラが連続的なビデオを生成してもよい（１０５）。フレーム又はビデオは必要に応じて圧縮され、フォーマット化され、暗号化され（１０６）、その後、監視回路又はコンピュータ１０６Ａによって、事前に送信され、又は、必要に応じて取得される。機能１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び１０６Ａの全ては、単一のプロセッサ上のハードウェア、ソフトウェア又はファームウェア内の単一の実施形態で組み合わせられてもよく、必要に応じて全体がカメラ１０２に含まれてもよく、機能全体が、必要に応じて監視制御コンピュータ１０６Ａによって任意に制御されてもよい。これらの要素は、いわゆる遠隔システム１００を形成する。

【0013】

次いで画像は、インターネット又はプライベート通信リンクであってよく、その１つ又は複数のセグメントが電気的に配線され、光学的にリンクされ、又は地上無線リンク又は衛星無線を介して無線でリンクされ得るネットワーク接続１０７を介して通信される。このネットワーク通信１０７はまた、監視制御回路１０６Ａにコマンド及び制御指令を与える役割をも果たし得る。遠隔システム１００によって提供された画像は、別個の監視及び制御回路１０８Ａ、及びその後の解凍（圧縮解除／decompression）、フォーマット化、及び解読（暗号解読／decryption）機能１０８に到達する。次いで、得られた画像はメモリ又は他の電子記憶装置１０９に永久的に又は一時的に格納可能である。次いで、さらに後述するように、各画像をパネルの画像内のインジケータ、メータ、ゲージ又はスイッチのいずれか又は全てに関連する一連のデジタル値に変える抽出及びデジタル化アルゴリズム１１０、１１１が使用される。抽出アルゴリズム１１０及びデジタル化アルゴリズム１１１は、事前にプログラムされることができ、又は要求に応じてパネルの様々な部分について選択的に動作することができ、また光学文字認識（ＯＣＲ）サブアルゴリズムを含み得る。次いで、結果はメモリデバイス１１２に格納され、ＳＣＡＤＡネットワークなどのプライベート通信システム、又はインターネットなどの標準ベースのネットワークのいずれかによってアクセス可能である。当業者に周知の多くの手段により、メモリ１１２内の利用可能なデータは、個別にアドレス指定可能な、又はサブアドレス指定可能なデータ要素としてインターネットに提示され得る。図示されているように、機能１０８ａ、１０８、１０９、１１０、１１１、及び１１２の全ては、ハードウェア及びソフトウェア１２０の単一のサブシステム内に、又はより大きなサーバファーム（図示せず）上で動作するソフトウェア内のみに含まれ得る。

【0014】

上記の方法では、１つ又は複数のインジケータ、読み出し値、メータなどは、パネル１０１内の前記インジケータの動作と直接の接続なしで（関連せずに）、又はこれを妨害することなくインターネットを介してアドレス指定又はサブアドレス指定可能なデジタル数値になり得る。

【0015】

変化検出機能１０３は、任意の外部オブジェクトがパネル又はメータの指示を中断する際に、例えば人のオペレータが制御を調整し、又は他の動作を行った場合にフレーム又はビデオの取り込みを行うようにプログラムされ得る。例えば、取り込まれた前記画像に前記メータ以外のものが含まれているときに、取り込まれた前記画像に変化があったことを検出することができる。このようにして、本発明は、パネル自体の内部の信号のデジタル化によって形成された単純なデジタルテレメトリストリームに必ずしも存在しない追加のセキュリティ及び情報を提供する。システムは、取り込まれた前記画像に前記メータ以外のものが含まれているときに、取り込まれた前記画像に変化があったことを検出する変化検出手段を有してもよい。システムは、カメラから受信された画像を処理し、画像が画像パネル又はその一部の画像であるか、又は画像パネル又はその一部以外の画像であるかを判定する命令を含むソフトウェアを有して構成されてもよい。システムが変化を検出する変化検出手段を含み、前記変化の検出が、視野内への物体又は手の進入の検出を含み、それを契機にフレーム又はビデオが送信されてもよい。また、遠隔システム１００は、特定のインジケータライト、又は高温などのある種のアラーム状態を認識し、それ自体でローカルシステムとの通信を推進するようにプログラムされることができる。

【0016】

ここで、図２及び図３を参照して、読出し値抽出及びデジタル化アルゴリズムが説明される。図２のアナログ型メータの場合、必ずしもデジタル化される必要がない多くのインジケータ、メータ又はゲージが存在する場合で画像取り込みの第１の事例が生じた場合、ローカルシステム上で、より大きな画像２０１からデジタル化される各メータは、単純なマスターマスク又は周知の多くの通常のよくあるＭａｔｌａｂなどの画像処理パッケージで利用できる他の簡単なサブ画像抽出アルゴリズムを使用してサブ画像２０２へと抽出される。画像マスク２０１Ａは、サブ画像作成ステップを支援するために、自動的に、又は一旦手動で作成されることができる。特定のメータ又はインジケータのサブ画像が作成されると、メータのタイプに応じて様々な直接的な画像処理及び抽出方法を使用してメータの読み取り値を確認することができる。例えば、２０３内のメータについては、水平からのインジケータの角度を自動的に確認するためにハフ変換を使用可能であり、その角度が表内で指示されたメータ値に関連付けられる。一般化された方法の場合、画像のピクセル化によって識別可能な各々の可能な（あり得る）指示におけるメータの参照画像は、ローカル処理システムにアプリオリに（先験的に）格納可能であり、各画像は、メータによって示されるデジタル値に関連付けられ、基準画像のどれが受信されたサブ画像に最も近いかを判定するためにサブ画像２０３と相関される。本発明から逸脱することなく、ステップ２０３で使用され得る画像処理技術分野の当業者には一般的に周知の多くの他の画像処理方法がある。ステップ２０３の終了時に、メータ又は指示値２０４は、デジタル値、この場合はマイナス５としてローカルシステムに格納される。

【0017】

図３を参照すると、サブ画像作成後、既存のデジタルパネルメータ３０１は、既製のソフトウェアから一般に利用可能な簡単な光学文字認識プログラム３０２を介して、サブ画像からデジタル値３０３に容易に変換可能である。

【0018】

画像－Ｍ２Ｍ発明システムは、本発明から逸脱することなく、カメラがメータ又はインジケータの正面に取り付けられていない場合、又は大きなパネルが撮像されている場合の射影歪み補正（perspective de-warping）などの追加の機能を画像処理に追加することもできる。手作業及び／又は自動初期設定を容易にするために、一般的なメータのライブラリが保持され得る。

【0019】

提示された画像Ｍ２Ｍの発明は、伝統的な埋め込みテレメトリ測定及びアナログツーデジタル式の電気又は機械技術によるデジタル化に容易に適応できない多くのものを含む、多種多様なゲージ、メータ及びインジケータに適合できるという利点を有する。加えて、カメラ及び画像システムの使用により、多くのメータ又はインジケータが一度に取り込まれ、デジタル化され得る。さらに、画像Ｍ２Ｍシステムは、例えば従業員がダイヤルを操作し、機械を検査し、又はそうしなければ未記録となるような同類の環境的又は偶発的な事象の場合など、従来のテレメトリからは通常得られない追加の情報を提供することができる。加えて、カメラは、モータ又はエンジン又はプーリー又はベルトのセットに合焦する（フォーカスする）ことができ、また、フレーム間の比較を行って、モータ又はエンジン内の振動又はトルクの動きの量を判定し、洗練された遠隔測定であっても、遠隔から確認することは非常に困難な情報を提供し得る。

【0020】

例示的な一実施形態によれば、システムは、例えば駆動機構又は被駆動機構などの接続された、又は関連するコンポーネントを含む、モータ又はエンジンの１つ又は複数の態様（要素）に合焦された１つ又は複数のカメラを有して構成される。例えば、カメラは、その焦点がエンジン又はモータ、又は動作部又はコンポーネントに向けられるように配置される。カメラは、視野を撮像し、画像領域Ａを含む画像フレームを提供する。画像領域Ａは、画像フレームの例示的な描写を示す図４Ａ及び図４Ｂに示されている。図４Ａに示される画像領域Ａには、取り込まれたモータの画像であるモータ３１０が描写されている。モータ画像３１０は、画像領域Ａの一部を占める。モータ画像領域は、好ましくは、ピクセルを含み得る画像座標を表す。図４Ａの実線のモータ３１０の描写では、モータ３１０は、モータ画像領域Ａｍｓによって表される静止状態で示されている。破線の描写は、動作位置のモータ３１０を表し、動作時のモータ３１０は振動している。フレーム領域Ａ内の動作時のモータ３１０の取り込み画像は、フレーム領域Ａ内の異なる位置にあり、モータ位置Ａｍ１、Ａｍ２、Ａｍ３（例示のために３つの異なる位置が示されている）によって表される。振動モータの位置は、図の２次元座標図で示されているが、代替実施形態によれば、システムは、二次元の面に加えて、又はそれに代えて、前方（紙面内への）又は後方（紙面外への）の動きを説明する（考慮に入れる／取り扱う）ように構成され得る。

【0021】

モータ画像領域又は動作モータＡｏは、動作時に、より好ましくは許容範囲内での動作時にモータ３１０がその中に撮像される画像領域座標に設定され得る。この例では、範囲は許容振動レベルを表す。モータの振動は、画像領域Ａｏ内のモータの位置決めによって撮像される。モータ画像領域は、幾つかの別個のモータ画像Ａｍ１、Ａｍ２、Ａｍ３、．．．ＡｍＮを表すことができ、各々の別個の画像は、この例では画像領域Ａによって表され得る（異なる時間での）画像フレーム取り込みの画像座標又はピクセルのセットに対応する。各画像の画像座標は、この例では振動レベル、及び許容できる振動レベルである動作パラメータを判定するために使用され得る。図４Ｂを参照すると、この例では、動作時のモータの画像位置の画像領域又は境界は、Ａｏによって表される。作動モータの画像領域Ａｏは、許容動作条件下での動作時のモータの振動運動又は外乱の結果として許容位置に対応するカメラフレーム内で表されたモータ位置によって生成され得る。モータ３１０は、フレーム又は領域Ａ内のモータ静止位置レベルを表す静止画像Ａｍｓ（図４Ａ参照）を提供するために非動作状態で撮像されてもよい。振動変化は、所定の時間に、又は所定の時間間隔、又は一連のフレームにわたっての画像領域Ａ内の画像３１０の位置によって判定され得る。例えば、許容されるモータ振動Ａｏの境界を超えた場合、動作事象が検出され、記録され得る。システムは、動作事象を検出するための命令を含むソフトウェアを含んで構成されることができ、又は（正の検出結果などの）動作事象が検出された場合に応答を生成し得る。例えば、幾つかの応答は、事象をログに記録する、警告を発する、特定の個人又は機械（コンピュータ）にデバイス（この例ではモータ）をシャットダウンするように通知する、又はこれらの組み合わせを含み得る。

【0022】

幾つかの実施によれば、システムは、（例えば、モータ画像ＡｍＴが特定の時間Ｔの画像を表す場合）、モータ画像ＡｍＴを処理し、モータ画像パラメータが超えたかどうかを判断するために画像フィールド上のモータ画像位置のピクセル又は座標を比較するように構成される。パラメータの超過は、処理中の画像が、この例ではモータ画像領域Ａｏである指定のモータ画像領域の外側にあるフレーム内の位置でモータ（例えば、その一部）が検出されていることを明らかにするという判定によって確認され得る。例えば、モータ撮像がモータ位置又は場所として許容できる座標のセットを画定し、モータ画像が座標の境界を越える場合、正の検出結果が記録され得る。幾つかの実施形態によれば、許容できる動作条件の超過が生じたかどうかを判定するために、モータ画像のピクセル位置及び値を（例えば、絶対値又は基準値と）比較され得る。

【0023】

あるいは、モータ振動は静止画像位置Ａｍｓからの偏差を参照して判定され得る。例えば、モータの動作時のモータの別個の画像Ａｍ１、Ａｍ２、Ａｍ３、．．．ＡｍＮは、静止画像座標Ａｍｓとは異なる画像座標を提供し得る（但し、画像Ａｍ１、．．．ＡｍＮの幾つかは、モータの動作時の状態画像Ａｍｓに対応する可能性がある）。変化（分散）レベルは、動作時のモータの画像領域に対して判定されてもよく、カメラは、本明細書に示され説明されるように、連続撮像、又はモータの画像を確認するフレームレート撮像で動作し得る。図５を参照すると、時間Ｔにわたる静止状態画像（Ａｍｓ）からのモータ画像変化又は変動ΔＡｍのプロットが示されている。このグラフは、許容できる分散範囲領域と、許容範囲領域外の分散範囲領域とを示している。範囲又は分散パラメータは、通常の動作時又は許容できると考えられる動作時に許容されるモータの動き又は振動に基づいて指定され、予め決定され得る。分散は、モータの振動が画像フレーム内のモータ撮像位置によって表される許容レベル又は閾値レベルを超えた場合にそれを禁止するために、またモータ撮像位置がピクセル又は座標で表され得る。

【0024】

幾つかの実施によれば、システムは、モータなどの構成部品の特定の部分を撮像するように構成され得る。例えば、プーリー、ホイール又は上部などのその一部が撮像されることができ、撮像されたその径方向部分が以前は許容できる動作範囲であると判定された（例えばフレーム座標により画定された）円弧範囲を越えたと判定されると、正の判定結果が生じ得る。加えて、警報又はその他の動作が発生され得る。

【0025】

システムは、（モータ振動が検出され、許容できるパラメータの外で動作していると判定される）正の検出に対する応答を生成するように構成されてもよく、この応答は、後にメインテナンスで使用するために結果を格納すること、又はモータをシャットダウンする命令を中継することであってもよく、オペレータ又は技術者に警報を送信する（モータは継続させる）など他のいずれかの応答であってもよい。さらに、振動レベル画像データは、処理され、画像として、又は処理された情報として記憶されてもよい。振動レベルは、撮像された運動を再現するために提供されてもよい。加えて、振動レベル画像は、画像として、又は処理済み情報として処理され、格納され得る。振動レベルは、撮像されたモータの動きを再現するために提供され得る。加えて、例えばフレーム内のモータの位置、又は画像から確認された処理済みの振動データなどの振動画像データは、動作時間を表示するためにタイムスタンプされてもよい。これは、関連するモータ動作を生成する特定の負荷、時刻、又は動作があるかどうかを判断するのに役立つ。

【0026】

この例はモータに関連して提供されるが、構成動作が許容動作パラメータ又は条件内にあるかどうかを判定するために他の動作コンポーネントが使用され、撮像され、画像情報が処理されてもよい。加えて、それぞれの複数のコンポーネントを撮像するために複数のカメラを設けることができ、複数のコンポーネントの画像がシステムによって判定され、検出され得る。

【0027】

さらに、カメラシステムには、それがないと画像システムによって観察できないブザー、アラーム、又は他の可聴信号の音を記録することができるオーディオ情報又はオーディオトラックが追加されてもよい。また、モータやエンジンの音が録音され、異常な音が出始めた場合には、そうしないと観察できないはずの遠隔現象のためのロ―カルアクションを講じることができるように記録されてもよい。例えば、システムが第１のサブシステムと第２のサブシステムとを備え、第１のサブシステムは、第２のサブシステムに近位において離間した、カメラ及び通信コンポーネントを含む遠隔サブシステムを備え、第２のサブシステムは、監視コンピュータ又は制御回路を有するサブシステムを含み、可聴事象の検出は、ブザー、警報、又は可聴警報が遠隔サブシステムの近位で作動されたかどうかを確認するステップを含んでもよい。システムは、フレームレート、パネル自体の変化、又はこれらの組み合わせに基づいてカメラを制御するローカル制御システムを有してもよい。システムは、デジタル化される複数のデバイスの初期設定パラメータを含むデバイスライブラリを含み、デバイスライブラリのデバイスは、カメラ及び画像処理動作を指示する設定を適用するように選択されてもよい。

【0028】

これらの、及び他の利点は、本発明によって実現され得る。本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、その説明は例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものと解されるべきではない。図４Ａの画像フレームＡには複数のモータ画像が示されているが、画像（複数）は別々のフレーム（複数）で取り込まれた画像（単数）を表し、また別個に取り込まれた画像フレーム（複数）を表し得る。本明細書に記載された本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、かつ添付の特許請求の範囲によって規定されるように、当業者には様々な修正及び変更が可能であろう。
下記は、本願の出願当初に記載の発明である。
＜請求項１＞
状態変化のデジタル化して監視するために既存のデバイスと共に使用するためのシステムであって、
ａ）カメラと、
ｂ）監視コンピュータ又は制御回路を有するサブシステムと、
ｃ）前記カメラで得られた画像を前記サブシステムに通信するための通信コンポーネントと、を備え、
ｄ）前記サブシステムが、前記通信された画像を受信するように構成され、プロセッサ及び前記通信された画像を格納し該画像を操作するための命令を含むソフトウェアを有し、
ｅ）前記システムが、前記画像を抽出し、デジタル化することによって前記画像を操作する、システム。
＜請求項２＞
前記画像の抽出及びデジタル化が、画像の選択部分を抽出及びデジタル化するステップを含み、前記画像がパネル表示を含み、前記画像の選択部分は可読要素が配置される前記パネル上の位置を表す、請求項１に記載のシステム。
＜請求項３＞
前記可読要素が、ゲージ、メータ、スイッチ、ダイヤル、ライト、又はインジケータを含む、請求項２に記載のシステム。
＜請求項４＞
前記カメラと、前記画像を通信するための前記通信コンポーネントと共に構成され、前記カメラからの前記画像を処理するための回路を有する１つ又は複数の処理コンポーネントを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項５＞
前記画像取り込みレートの周波数を調整するためのフレームタイマを含む、請求項４に記載のシステム。
＜請求項６＞
前記１つ又は複数の処理コンポーネントが、前記撮像されるパネルの変化が生じた場合に、前記パネルのフレームを取り込むように前記画像の取り込みを制御する命令を含むソフトウェアを実行する前記回路に結合された少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項４に記載のシステム。
＜請求項７＞
第１のサブシステム及び第２のサブシステムを含み、前記第１のサブシステムが前記カメラ及び通信コンポーネントを含み、前記第２のサブシステムは監視コンピュータ又は制御回路を有するサブシステムを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項８＞
前記第１のサブシステムは、前記カメラで取得された前記画像データを処理し、前記監視対象のデバイスの変化がいつ発生したかを識別し、前記監視対象のデバイスの変化が検出されると、前記監視対象のデバイスの画像フレーム取り込みを作動させる変化フレーム検出機構を含む、請求項７に記載のシステム。
＜請求項９＞
前記監視対象のデバイスはパネルを含む、請求項８に記載のシステム。
＜請求項１０＞
前記パネルが監視対象のコンポーネントを含み、前記変化フレーム検出機構は、前記監視対象のコンポーネントに対する変更がいつ発生したかを識別するように構成される、請求項９に記載のシステム。
＜請求項１１＞
前記監視対象のコンポーネントがメータを含む、請求項１０に記載のシステム。
＜請求項１２＞
複数のカメラが設けられ、前記監視対象のデバイスが、前記複数のカメラのそれぞれによってそれぞれ監視される複数のコンポーネントを含む、請求項８に記載のシステム。
＜請求項１３＞
前記複数のカメラは単一のハウジング内に設けられる、請求項７に記載のシステム。
＜請求項１４＞
前記第１のサブシステムが、前記画像取り込みレートの周波数を調整するためのフレームタイマを含む、請求項７に記載のシステム。
＜請求項１５＞
前記第１のサブシステムが、前記カメラから連続的なビデオを取り込むように構成される、請求項７に記載のシステム。
＜請求項１６＞
前記第１のサブシステムが、圧縮、フォーマット化、暗号化、又はこれらの１つ又は複数の処理によって前記画像フレーム又はビデオを処理するように構成される、請求項７に記載のシステム。
＜請求項１７＞
前記第１のサブシステムが、前記カメラからの画像入力を受信するように結合された監視コンピュータ又は制御回路を含み、前記第１のサブシステムは、前記カメラ画像を、
ａ）フレームタイマを用いて前記画像取り込みレートの周波数を調整し、
ｂ）前記画像フレーム又はビデオを圧縮、フォーマット化又は暗号化のうちの１つ又は複数によって前記画像フレーム又はビデオを処理し、かつ、
ｃ）前記処理された画像フレーム又はビデオを第２のサブシステムに送信するように操作するように構成される、請求項７に記載のシステム。
＜請求項１８＞
前記第１のサブシステムは遠隔サブシステムを備え、前記第２のサブシステムは、前記第１のサブシステムから処理された画像フレーム又はビデオを受信し、前記第２のサブシステムは、
ａ）前記第１のサブシステムから受信された画前記像フレーム又はビデオを解凍、フォーマット化、又は解読のうちの１つ又は複数によって処理し、
ｂ）前記画像フレーム又はビデオをメモリ又は記憶コンポーネントに格納し、
ｃ）前記画像の少なくとも一部分を抽出し、かつ
ｄ）前記抽出された画像部分をデジタル化して一連のデジタル値を生成すること、
によって前記処理された画像フレーム又はビデオを操作するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
＜請求項１９＞
前記監視対象のデバイスが複数の可読要素を有するパネルを備え、前記可読要素が、少なくとも１つの第１の可読要素及び少なくとも１つの第２の可読要素を含み、前記画像の少なくとも一部分を抽出することが、前記画像から前記第１の可読要素の前記画像を含む前記画像の少なくとも第１の部分を抽出し、前記画像から前記第２の可読要素の前記画像を含む前記画像の少なくとも第２の部分を抽出すること含み、前記抽出された画像部分をデジタル化して一連のデジタル値を生成することが、抽出された各々の画像ごとに実行され、前記第１の可読要素についての一連のデジタル値、及び前記第２の可読要素についての第２の一連のデジタル値が生成される、請求項１８に記載のシステム。
＜請求項２０＞
前記第１のサブシステムの監視コンピュータ又は制御回路が第１の監視コンピュータ又は制御回路を含み、前記第２のサブシステムの監視コンピュータ又は制御回路が第２の監視コンピュータ又は制御回路を含む、請求項１８に記載のシステム。
＜請求項２１＞
前記第１のサブシステムが前記カメラの一部として設けられる、請求項７に記載のシステム。
＜請求項２２＞
前記第１のサブシステムが、前記第２のサブシステムの近位において離間した遠隔サブシステムを含む、請求項７に記載のシステム。
＜請求項２３＞
前記画像処理が、アナログコンポーネントであってアナログ値を表示するデバイスの画像を処理することを含み、前記デジタル化が、前記アナログ値に対するデジタル値を生成するステップを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項２４＞
前記カメラが赤外線対応カメラを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項２５＞
赤外線照明手段を含む、請求項２４に記載のシステム。
＜請求項２６＞
前記通信コンポーネントが通信リンクを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項２７＞
前記通信コンポーネントが無線セルラ部分を含む、請求項２６に記載のシステム。
＜請求項２８＞
前記通信リンクが衛星無線部分を含む、請求項２６に記載のシステム。
＜請求項２９＞
前記通信リンクが衛星無線部分を含む、請求項２６に記載のシステム。
＜請求項３０＞
前記画像が前記画像フレーム又は前記画像フレームの指定部分で前記メータ以外のものを取り込んだときに、取り込まれた前記画像の変化を検出する変化検出手段を含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項３１＞
前記システムは、前記カメラから受信された画像を処理し、前記画像が前記画像パネル又はその一部であるか、又は前記画像パネル又はその一部以外であるかを判定する命令を含むソフトウェアを有して構成された請求項１に記載のシステム。
＜請求項３２＞
変化を検出する変化検出手段を含み、変化検出が、視野内への物体は手の進入を含み、それを契機にフレーム又はビデオが送信される請求項１に記載のシステム。
＜請求項３３＞
前記カメラ及び変化検出システムは、モータ又はエンジンの振動を監視するために遠隔で使用される、請求項３２に記載のシステム。
＜請求項３４＞
前記カメラ及び変化検出システムは、モータ又はエンジンの負荷又はトルクを監視するために使用される、請求項３３に記載のシステム。
＜請求項３５＞
可聴事象を検出するためのセンサを含む音検出手段を含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項３６＞
第１のサブシステムと第２のサブシステムとを備え、前記第１のサブシステムは、前記第２のサブシステムに近位において離間した、前記カメラ及び通信コンポーネントを含む遠隔サブシステムを備え、前記第２のサブシステムは、監視コンピュータ又は制御回路を有するサブシステムを含み、可聴事象の検出は、ブザー、警報、又は可聴警報が遠隔サブシステムの近位で作動されたかどうかを確認するステップを含む、請求項３６に記載の方法。
＜請求項３７＞
前記デバイスがモータであり、前記カメラは前記モータの画像を取り込み、前記画像を処理して前記モータの動作状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
＜請求項３８＞
前記動作状態は、モータ振動である、請求項３７に記載のシステム。
＜請求項３９＞
前記取り込まれた画像の各々が、フレーム領域を有するフレームを含み、前記モータは前記フレーム領域内に撮像され、前記モータは動作時には前記フレーム領域内の異なる位置で取り込まれ、前記モータの取り込み位置が評価されて前記のモータ動作状態が判定される、請求項３８に記載のシステム。
＜請求項４０＞
前記フレーム領域が、前記フレーム内の場所を規定する座標を含み、前記モータ画像が座標によって表され、前記モータ画像座標が前記モータの振動状態を判定する、請求項３９に記載のシステム。
＜請求項４１＞
許容できる振動状態は、座標のセットによって表される画像フレームの振動領域によって規定される、請求項３９に記載のシステム。
＜請求項４２＞
前記システムは、前記カメラ画像によって判定された前記モータ振動が前記許容できる振動状態内で動作していない場合に警報を生成する、請求項３９に記載のシステム。
＜請求項４３＞
フレームレート、前記パネル自体の変化、又はこれらの組み合わせに基づいて前記カメラを制御するローカル制御システムを含む、請求項１に記載のシステム。
＜請求項４４＞
前記通信コンポーネントが通信リンクを含み、前記第１のサブシステムが、通信リンクからコマンド及び制御指令を受信する、請求項７に記載のシステム。
＜請求項４５＞
前記パネルが前記可読要素を含み、前記システムは、前記可読要素のサブ画像を生成するためにサブマスクを適用する、請求項９に記載のシステム。
＜請求項４６＞
デジタル化される複数のデバイスの初期設定パラメータを含むデバイスライブラリを含み、前記デバイスライブラリのデバイスは、前記カメラ及び画像処理動作を指示する設定を適用するように選択される、請求項１に記載のシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】