JP5924134B2 - 侵入検出装置，ロボットシステム，侵入検出方法および侵入検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は，侵入検出装置，ロボットシステム，侵入検出方法および侵入検出プログラムに関する。

従来，産業用ロボットの作業エリアに侵入する作業者や異物をライトカーテンを利用して検出し、作業者や異物がライトカーテンを越えてロボットに侵入した場合にはロボットを停止させたり、音や光で警告を行う技術が知られている。しかし例えば、ワークをワゴン等に載せてロボットに搬送する作業者が侵入する度にロボットが停止したり警告が行われたりすると、生産効率が低下する。特許文献１には，予め侵入が許可されたワゴン等の移動体の形態をライトカーテンに登録しておくことで、侵入が許可された移動体によってライトカーテンの光路が遮断されたか否かを判定可能にする技術が記載されている。特許文献１に記載された技術によると、侵入が許可された移動体によってライトカーテンの光路が遮断された場合には、ロボットを停止させずに稼働させ続けることができる。

特開２００４−５５４２号公報

しかし，特許文献１に記載された技術によると、ワゴン等の移動体の形態や侵入経路をライトカーテンに予め登録しておかなければならないため、様々なワークが形の異なるワゴンやトレイなどの様々な手段でロボットに引き渡される状況では、使い勝手が悪くなるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みて創作されたものであって、対象エリアへの侵入に対する検出機能の例外を容易に設けられる侵入検出装置、ロボット、侵入検出方法および侵入検出プログラムに関する。

（１）上記目的を達成するための侵入検出装置は，侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを形成する発光部と，前記複数の発光マークを含む領域を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と，出力された前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する検出部と、を備える。

本発明によると，予め決められたマークを移動体に付するだけで、マークを基準とするマスキング領域における侵入の検出を一時的に無効にすることができる。例えば警告が発せられたりロボットを停止させることなくロボットにワークを引き渡すことができる。したがって本発明によるとロボット等が設置されている侵入監視領域への侵入に対する警告や停止の例外を容易に設けることができる。なお本明細書において発光マークとは，光を放射または反射し，光源の点灯と消灯や，光路の遮断と開放や，反射板の反射率を変化させること等によって，放射又は反射する光量を制御可能な構成要素である。またマークとは、着色、光源、反射体、シール等の光学的に認識可能な構成要素である。また本明細書において侵入物は、物に限らず、人を含む意味で用いるものとする。

（２）上記目的を達成するための侵入検出装置は、前記予め決められたマークが付され前記侵入監視領域への侵入が許可された移動体をさらに備えてもよい。
この構成を採用すると、マークを付された移動体にワークを搭載するだけで、各ワークにマークを付することなくロボットにワークを引き渡すことができる。

（３）上記目的を達成するための侵入検出装置において、マークは位置と方向を特定する図形であってもよい。
この構成を採用すると，マークを基準として異方的なマスキング領域を設定することができる。

（４）上記目的を達成するための侵入検出装置において，前記検出部は、前記画像から前記マーク及び前記複数の発光マークを検出し、前記マスキング領域外から検出された前記発光マークに基づいて前記侵入物の有無を検出してもよい。

（５）上記目的を達成するためのロボットシステムは，ワークを操作する可動コンポーネントと、前記可動コンポーネントを含む侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを形成する発光部と，前記複数の発光マークを含む領域を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と，出力された前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する検出部と、を備える。
本発明によると，予め決められたマークを移動体に付するだけで、マークを基準とするマーク領域におけるロボットへの侵入の検出を一時的に無効にすることができる。例えば、警告が発せられたりロボットを停止させることなくロボットにワークを引き渡すことができる。

尚，請求項に記載された動作の順序は，技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず，同時に実行されても良いし，記載順の逆順に実行されても良いし，連続した順序で実行されなくても良い。また，本発明は侵入検出方法としても，侵入検出プログラムとしても，そのプログラムを記録した記録媒体としても成立する。むろん，そのコンピュータープログラムの記録媒体は，磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし，今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。

本発明の実施形態にかかるブロック図。 本発明の実施形態にかかる模式図。 本発明の実施形態にかかるフローチャート。 本発明の実施形態にかかる模式図。 本発明の実施形態にかかる模式図。 本発明の実施形態にかかる平面図。 本発明の実施形態にかかる平面図。 本発明の実施形態にかかる平面図。 本発明の実施形態にかかる模式図。

以下，本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。尚，各図において対応する構成要素には同一の符号が付され，重複する説明は省略される。
１．第一実施例
図１は本発明の第一実施例の全体構成を示している。本発明の第一実施例は，ロボット本体６と，作業者９ａ，９ｂが安全領域からロボット本体６が設置されている侵入監視領域に侵入したときに侵入を検出するための侵入検出装置７とを備える産業用ロボットシステムである。

ロボット本体６は，ロボットコントローラー６１と，ワークを操作する可動コンポーネントとしてのアーム６２，６３を備える。ロボット本体６と侵入検出装置７との制御系統は独立しており，ロボット本体６のロボットコントローラー６１と侵入検出装置７の検出部５とが通信線によって接続されている。ロボット本体６は，作業者９ａ，９ｂと協調して作動するように構成されている。例えばロボットコントローラー６１は，侵入検出装置７が侵入を検出した場合に，アーム６２，６３のアクチュエーターを停止させる，アラーム音を発音する，警告灯を点灯する，などの所定の処理を起動する。ロボットコントローラー６１の機能は，ロボット本体６の全体を制御するコンピューターと，それによって実行されるコンピュータープログラムとによって実現される。

侵入検出装置７は，発光マークとして機能するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を複数備える発光部１と，ＬＥＤの発光を制御する点滅制御部２と，発光部１が視野内に収まるように設置された撮像装置としてのデジタルカメラ４と，デジタルカメラ４が出力する画像データによって構成される画像に基づいて侵入を検出する検出部５と、移動体としてのトレイ８を備えている。点滅制御部２および検出部５は，それぞれ独立した別のコンピューターによって構成される。点滅制御部２と発光部１とを一体のユニットとし，デジタルカメラ４と検出部５とを別の一体のユニットとし，侵入を検出する境界の両端にこれら２つのユニットが設置される。

トレイ８は、ロボット本体６を停止させずに作業者９ａ，９ｂがロボット本体６にワークを引き渡すために用いられる。予め決められたマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄをトレイ８に付すことで、安全作業領域から侵入監視領域へ侵入することが許可された移動体としてトレイ８を登録することができる。マスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、光学的に認識可能な形態であって、発光部１のＬＥＤと識別可能な形態であればよく、特定の色と形状のシール、特定の色を発する光源、特定の色と形状の着色、特定の情報を持つバーコード等によって構成され得るが、本実施例では図１に示すように予め決められた寸法の十字形のシールとする。トレイ８はワークを載置するための矩形の載置面を有する。マスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを載置面の角部に付すことにより、載置面に載置されるワークを、ロボット本体６を停止させずに作業者９ａ，９ｂがロボット本体６にワークを引き渡すことが可能になる。

発光部１は作業者９ａ，９ｂの安全作業領域と侵入監視領域の境界に沿って設置されている。発光部１は，境界によって区画された安全作業領域において境界に沿って境界に近接して配列されたＬＥＤ１１ａ〜１９ａからなる第一発光マーク列１ａと，境界によって区画された侵入監視領域において境界に沿って第一発光マーク列と一対一に近接する対をなして配列されたＬＥＤ１１ｂ〜１９ｂからなる第二発光マーク列１ｂと，これらのＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂを駆動する図示しない駆動回路とを備えている。この駆動回路には，点滅制御部２によって生成される制御信号が印加される。第一発光マーク列１ａに属する１つのＬＥＤと，そのＬＥＤと境界を挟んで向かい合う第二発光マーク列１ｂに属する１つのＬＥＤとは，点滅制御部２の制御対象として対をなしている。例えばＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂ，ＬＥＤ１２ａとＬＥＤ１２ｂは，それぞれ対をなしている。そこでＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂの対を対１１，ＬＥＤ１２ａとＬＥＤ１２ｂとを対１２というものとする。

デジタルカメラ４は，図示しないエリアイメージセンサーを備えている。エリアイメージセンサーはＣＣＤイメージセンサー，ＣＭＯＳイメージセンサー等によって構成され，図示しないレンズによって結像される全てのＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂを撮像可能である。デジタルカメラ４における各フレームの撮像タイミングは，デジタルカメラ４が各フレームの画像を構成する画像データを生成するためにイメージセンサーの光電変換素子に電荷を蓄積する期間においてＬＥＤ１１〜１９の発光パターンが変化しないように制御される。

点滅制御部２および発光部１の駆動回路は，ＬＥＤの各対１１〜１９において，対の一方を点灯させるとき，対の他方を消灯させる。ＬＥＤの対の一方が光っていない時刻であっても他方が光っているため，安全作業領域から侵入監視領域への侵入があると，ＬＥＤの対のいずれか一方からデジタルカメラ４までの光路が必ず遮断される。したがって，境界を越えた侵入監視領域への侵入を確実に検出することができる。

図２は点滅制御部２によって制御されるＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａの発光パターンの一例を示す模式図である。図２において，ｔは時間軸を示している。また図１に示すように安全作業領域と侵入監視領域の境界と平行に定めたｘ軸を図２にも示している。また図２において白円は点灯を示し，黒円は消灯を示している。図２においては，第一発光マーク列１ａのみについて発光パターンが示されているが，第二発光マーク列１ｂの発光パターンは図４に示す発光パターンを逆転させたものである。

まず任意の時刻におけるＬＥＤの発光パターンについて説明する。例えば時刻ｔ１においては，ＬＥＤ１１ａ，１３ａ，１６ａ，１８ａが点灯し，ＬＥＤ１２ａ，１４ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａが消灯する。このように任意のタイミングにおいて，安全作業領域と侵入監視領域の境界に沿うｘ軸方向に配列されている第一発光マーク列１ａに，光るＬＥＤ１１ａ，１３ａ，１６ａ，１８ａと光らないＬＥＤ１２ａ，１４ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａの両方を含めることが好ましい。なお，第一発光マーク列１ａの発光パターンと第二発光マーク列１ｂの発光パターンとはＬＥＤの各対において逆転しているため，光るＬＥＤと光らないＬＥＤが第一発光マーク列１ａに含まれていれば，第二発光マーク列１ｂにも光るＬＥＤと光らないＬＥＤが含まれることはいうまでもない。このように，安全作業領域と侵入監視領域の境界に沿うｘ軸方向に配列されているＬＥＤ群に光るＬＥＤと光らないＬＥＤが含まれていれば，任意の時刻における空間的な不感帯を小さくすることができる。例えば時刻ｔ１においてＬＥＤ１２ａ，１４ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａからデジタルカメラ４までの光路にのみ異物が侵入しても，これらのＬＥＤが消灯しているためにその異物の侵入を検出することはできないが，同じ第一発光マーク列１ａに属しこれらの消灯しているＬＥＤに隣接しているＬＥＤ１１ａ，１３ａ，１６ａ，１８ａが点灯しているため，その異物を検出できる可能性は高い。さらに，時刻ｔ１において消灯しているＬＥＤ１２ａ，１４ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａと対をなすＬＥＤ１２ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１７ｂ，１９ｂも点灯しているため，その異物を検出できる可能性は高い。もちろん，安全作業領域と侵入監視領域の境界に沿うｘ軸方向に配列されている第一発光マーク列１ａの全てが点灯している場合には，第一発光マーク列１ａとデジタルカメラ４までの光路に不感帯がないことになる。しかし，第一発光マーク列１ａ全てが点灯している場合には，第二発光マーク列１ｂからデジタルカメラ４までの光路がすべて不感帯となるため，やはり，ｘ軸方向に配列されているＬＥＤ群に光るＬＥＤと光らないＬＥＤを含めた方が不感帯を狭めることができるのである。

次に任意のＬＥＤの時系列の発光パターンについて説明する。例えばＬＥＤ１１ａは，時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ８，ｔ９，ｔ１１において点灯し，時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ７，ｔ１０において消灯する。このように任意のＬＥＤを時刻によって点灯したり消灯したりすることにより，時間軸上の不感帯を短くすることができる。例えば時刻ｔ２においてＬＥＤ１１ａからデジタルカメラ４までの光路にのみ異物が侵入しても，ＬＥＤ１１ａが消灯しているためにその異物を検出することはできないが，時刻ｔ２の直前と直後の時刻ｔ１，ｔ３においてはＬＥＤ１１ａが点灯するため，その異物を検出できる可能性は高い。もちろん，ＬＥＤ１１ａを常時点灯させる場合には，ＬＥＤ１１ａからデジタルカメラ４までの光路に不感帯はないことになる。しかし，ＬＥＤ１１ａを常時点灯させる場合には，ＬＥＤ１１ａと対をなすＬＥＤ１１ｂからデジタルカメラ４までの光路が常時不感帯となり，やはり，任意のＬＥＤを時刻によって点灯したり消灯したりすることにより，時間的な不感帯を短くすることができる。

このように安全作業領域と侵入監視領域の境界に沿うｘ軸方向に配列されているＬＥＤ群に光るＬＥＤと光らないＬＥＤを混在させ，任意のＬＥＤを時刻によって点灯したり消灯したりすることによって，不感帯を狭く短くすることができる。そしてまた，このようにＬＥＤの発光パターンを時間的にも空間的にも変化させることによって，意図的な侵入を防止することもできる。例えば，ＬＥＤの発光パターンが時間的に変化しないとすれば，空間的な発光パターンを模した遮蔽物を発光部１とデジタルカメラ４の間に設置することによって，侵入検出装置７に検出されることなく遮蔽物と発光部１との間から侵入監視領域に侵入することが可能になる。また例えば，ＬＥＤの発光パターンが空間的に変化しないとすれば，時間的な発光パターンを模した遮蔽物を発光部１とデジタルカメラ４の間に設置することによって，侵入検出装置７に検出されることなく遮蔽物と発光部１との間から侵入監視領域に侵入することが可能になる。しかし，ＬＥＤの発光パターンが時間的にも空間的にも変化している場合には，ＬＥＤの発光パターンを模することが極めて困難となって，意図的な侵入は実質的に不可能になる。

点滅制御部２が生成するＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの制御信号は，ＬＥＤ毎に点灯と消灯の２つの状態を持つ，二値のデータである。そこで点灯を１，消灯と０とし，ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａに左から順にそれぞれ上位の１ビットを割り当てて制御信号の第一発光マーク列１ａに対応する部分を二進数で表すと，時刻ｔ１では"１０１００１０１０"となり，時刻ｔ２では"００１０１０１００"となる。そして上述したように，ＬＥＤの各対１１〜１９は，対の一方が点灯するとき，対の他方が消灯するものである。このようにＬＥＤの各対１１〜１９を制御するために，点滅制御部２は，制御信号の第一発光マーク列１ａに対応する部分のビット列を反転させたビット列を，制御信号の第二発光マーク列１ｂに対応する部分のビット列として生成する。例えば，時刻ｔ１において，"１１０１０１０１１"を制御信号のＬＥＤ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂに対応する部分のビット列として生成する。なお，点滅制御部２では第一発光マーク列１ａ，第二発光マーク列１ｂの一方に対応するビット列を制御信号として生成し，点滅制御部２において生成された制御信号のビット列を発光部１の駆動回路において反転させて第一発光マーク列１ａ，第二発光マーク列１ｂの他方の制御信号を生成しても良い。

図３は，侵入検出装置７を用いた侵入検出方法の手順を示すフローチャートである。図３は，デジタルカメラ４から出力される画像データによって構成される１フレームの画像に対応する一連の処理の手順を示している。検出部５は，画像データのフレーム毎に図３に示す処理を実施する。
はじめに検出部５は、デジタルカメラ４から１フレームの画像データを取得する（Ｓ１００）。前述したとおり，デジタルカメラ４が発光部１を１フレーム撮像するタイミングにおいて，点滅制御部２は、発光部１のＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの発光状態が切り替わらないように制御する。

次に検出部５は、第一発光マーク列１ａおよび第二発光マーク列１ｂの受光状態信号を取得した画像データに基づいて生成する（Ｓ１０１）。受光状態信号は、ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂが発光した光に対するデジタルカメラ４の受光状態をＬＥＤ毎に二値で示す信号である。

図４は，ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂが発光した光に対するデジタルカメラ４の受光状態を示す模式図であって，デジタルカメラ４から出力される画像データの局所領域が示す像を表している。図４において白円は点灯しているＬＥＤの像を示し，黒円（ハッチングを付した円）は消灯しているＬＥＤの像を示している。また図４において数字とアルファベットは画素の位置を示す符号である。

デジタルカメラ４と発光部１との位置関係が固定されている場合，ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの像は画像データの予め決められた領域に記録される。したがって検出部５は，ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの像に対応する各領域の輝度値を閾値と比較することによって，対応するＬＥＤが点灯しているか消灯しているかを判定することができる。具体的には例えば，画素１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂに点灯しているＬＥＤ１１ａが対応し，画素４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂに消灯しているＬＥＤ１２ａが対応しているとする。この場合，画素１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの輝度値の合計は画素４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂの輝度値の合計よりも高くなる。したがって，検出部５は，画素１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの輝度値の合計が予め決められた閾値よりも大きい場合には，ＬＥＤ１１ａが点灯していると判定し，逆の場合にはＬＥＤ１１ａが消灯していると判定する。尚、より多くの画素が１つのＬＥＤに対応しても良いし、より少ない画素が１つのＬＥＤに対応してもよい。そして検出部５は，各ＬＥＤの点灯状態を示す受光状態信号の各ビットとして，点灯と判定した場合は１，消灯と判定した場合は０を生成する。

ここで検出部５が取得した画像データが発光部１を撮像したタイミングにおいて各ＬＥＤが図５Ａに示すように点灯しているとする。発光部１とデジタルカメラ４との間に障害物が存在しなければ、受光状態信号は、第一発光マーク列１ａに対応する部分が"１０１００１０１０"となり、第二発光マーク列１ｂに対応する部分が"０１０１１０１０１"となる。一方、図５Ｂに示すようにＬＥＤ１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂとデジタルカメラ４との間にトレイ８が存在する場合、受光状態信号は、第一発光マーク列１ａに対応する部分が"１０１００１０１０"となり、第二発光マーク列１ｂに対応する部分が"０１００００１０１"となる。

次に検出部５は、デジタルカメラ４から取得した画像データからマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを検出する（Ｓ１０２）。マスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、予め決められた光学的特徴を有するため、検出部５は周知のパターンマッチング等によってこれらを検出することができる。

次に検出部５は、検出したマスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄに基づいてマスキング領域を設定する（Ｓ１０３）。具体的には、検出部５は、マスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄのそれぞれの重心を頂点とする四角形の領域をマスキング領域として設定する。例えば図５Ｂに示すようにトレイ８が存在する場合、マスキング領域Ｍが設定される。

次に検出部５は、マスキング領域に基づいて受光状態信号の有効範囲を設定する（Ｓ１０４）。具体的には、マスキング領域内のＬＥＤに対応する受光状態信号のビットを対毎に無効とし、マスキング領域外のＬＥＤに対応する受光状態信号のビットを有効とする。本実施例では、後述するように、受光状態信号を対毎に加算して侵入を検出するため、マスキング領域が対をなす２つのＬＥＤの一方にのみ重なっている場合であっても、当該対をなす２つのＬＥＤに対応する受光状態信号の２ビットを無効とするのである。

例えば図５Ｂに示すようにトレイ８が存在する場合、対１１、１２、１３、１６、１７、１８、１９に対応する受光状態信号のビットが有効となり、対１４，１５に対応する受光信号のビットが無効になる。また例えば図５Ｃに示すようにトレイ８が存在する場合、対１１、１２、１３、１４、１７、１８、１９に対応する受光信号のビットが有効となり、対１５、１６に対応するビットが無効になる。

次に検出部５は、有効範囲の受光状態信号に基づいて侵入の有無を検出する（Ｓ１０５）。具体的には、検出部５は、有効範囲の受光状態信号のビットをＬＥＤの対毎に加算し、和が１でない場合に"侵入物有"を検出し、和が１である場合に"侵入物無"を検出する。

例えば図５Ａに示すように発光部１のＬＥＤが点灯し、発光部１とデジタルカメラ４の間に障害物が無い場合、対１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の受光状態信号の和はそれぞれ、対１１："１＋０"、対１２："０＋１"、対１３："１＋０"、対１４："０＋１"、対１５："０＋１"、対１６："１＋０"、対１７："０＋１"、対１８："１＋０"、対１９："０＋１"である。すなわちこの場合、各対に対応するビットの和は全て"１"となり、"侵入物無"が検出される。

また例えば、図５Ｂに示すようにトレイ８が存在する場合、対１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の受光状態信号の和はそれぞれ、対１１："１＋０"、対１２："０＋１"、対１３："１＋０"、対１４："０＋０"、対１５："０＋０"、対１６："１＋０"、対１７："０＋１"、対１８："１＋０"、対１９："０＋１"であるから、対１４、１５に対応するビットの和は"０"となる。仮にトレイ８にマスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄが付されていない場合には、対１４、１５に対応するビットの和が"１"でないため、"侵入物有"が検出される。一方、トレイ８にマスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄが付されている場合には、マスキング領域Ｍによって対１４、１５に対応するビットは無効になるため、"侵入物無"が検出される。
なお、マスキング領域Ｍによって特定のＬＥＤの対に対応するビットが無効になるとしても、その対以外のＬＥＤに対応する受光状態信号のビットは有効である。したがって、マスキング領域Ｍの外側において発光部１の各ＬＥＤとデジタルカメラ４との間に異物が存在する場合には、検出部５はその異物の侵入を検出する。
検出部５は、異物の侵入の有無を検出するとロボットコントローラー６１に所定の信号を出力する。検出部５が"侵入物有"を検出すると、ロボットコントローラー６１は、アーム６２，６３を停止させたり、警告音を発したり、警告灯を点滅させるなど、予め決められた制御処理を実行する。

以上述べたことから容易に理解されるように、作業者９ａ、９ｂは、マスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄが付されたトレイ８にワークを載置することにより、ロボット本体６を停止させたり、警告を受けることなく、ロボット本体６にワークを引き渡すことができる。また、マスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄが付されたトレイ８にロボット本体６がワークを載置することにより、作業者９ａ、９ｂは、ロボット本体６を停止させたり、警告を受けることなく、ロボット本体６からトレイ８とともにワークを受け取ることができる。

すなわち本実施例によると，予め決められたマスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄを移動体に付するだけで、マスキングマーク８ａ、８ｂ、８c、８ｄを基準とするマスキングマーク領域における侵入の検出を一時的に無効にすることができる。したがって本実施例によるとロボット本体６が設置されている侵入監視領域への侵入に対する警告や停止の例外を容易に設けることができる。

２．他の実施例
以上，本発明の実施形態を実施例に基づいて説明したが，本発明の技術的範囲は上述した実施例に限定されるものではなく，上述した実施例に種々の変更や追加した形態で本発明は実施し得る。

例えばマスキングマークに基づいてマスキング領域を設定する方法には種々の変更を加え得る。具体的には、図６Ａに示すようにトレイ８に付された４つのマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを頂点とする矩形に対してマージンを設け、４つのマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを内包するマスキング領域Ｍを設定しても良い。実際には図６Ａに示すようにマスキング領域Ｍをトレイ８よりも広く設定することが好ましい。また例えば、図６Ｂに示すように２つのマスキングマーク８ｅ，８ｆに基づいて矩形のマスキング領域Ｍを設定しても良い。マスキングマークが２つであっても、矩形のマスキング領域の対角線の交わる角度を予め決めておけば、予め決めた矩形のマスキング領域を２つのマスキングマークに基づいて設定することができる。また、図６Ｂに示すようにマスキングマークを円などの等方的な図形にしてもよい。また例えば、図６Ｃに示すように、円形の１つのマスキングマーク８ｇに基づいて円形のマスキング領域Ｍを設定しても良い。トレイ８に付されるマスキングマーク８ｇが等方的な円で１つだけであったとしても、マスキングマーク８ｇに基づいて予め決めた等方的なマスキング領域Ｍを設定することができる。また例えば、図７Ａに示すように、マスキングマーク８ｈが単体で位置と方向を特定する図形であれば、トレイ８に付されるマスキングマーク８ｈが１つだけであっても、予め決めた異方的なマスキング領域Ｍを設定することができる。すなわち、マスキング領域を設定するマークの形態が、マークの重心や中心や頂点や特異点によって位置を特定可能であるとともに、マークの異方的な形状によって方向を特定可能であれば、１つだけのマークをトレイ等の移動体に付してもよい。

図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ａに示すようなマスキングマークはそれ自体で一義的にマスキング領域を規定するものではないため、予めマスキングマークとマスキング領域の関係を決めておく必要がある。換言すれば、予め決められたマスキングマークとマスキング領域の関係に応じてトレイ８にマスキングマークを付す必要がある。したがってこのような場合には、ワークやそれを載置するための移動体の形状に応じて作業現場で適宜マスキングマークを移動体に付することがやや困難になる。これに対して、図７Ｂに示すようにマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを頂点とする任意の多角形をマスキング領域Ｍとする場合や、図６Ａに示すようにマスキングマーク８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを頂点とする任意の多角形に対してマージンを加えてマスキング領域Ｍを設定する場合には、ワークやそれを載置するための移動体の形状に応じて作業現場で適宜マスキングマークを移動体に付することが容易になる。

またマスキングマークはこれまでに例示したように基本的には点を規定する形態でなくても良く、たとえばマスキング領域の輪郭に対応する線形状であってもよい。具体的には、トレイ８の外縁に沿って予め決められた色のテープを貼り付けてマスキングマークとしても良い。また、発光部１のＬＥＤの光と識別可能な光を放射する光源をマスキングマークとしてもよい。またマスキングマークとしての光源などを移動体に組み込んでも良いし、マスキングマークとしてのテープやシールを移動体に貼り付けても良いし、移動体を着色してマスキングマークを描画しても良い。

また例えば、基本的には点を規定するマスキングマークであっても、そのマスキングマークに位置情報や方向情報を持たせても良い。具体的には例えば、図８に示すようにマスキングマーク８ｉ、８ｊを２つの線分がその端点で直交するＬ字形にすれば、矩形のマスキング領域の４辺の方向を２つのマスキングマーク８ｉ、８ｊだけで規定することができる。この場合は、マスキングマークからどのようなマスキング領域が設定されるかを容易に理解できるため、ワークやそれを載置するための移動体の形状に応じて作業現場で適宜マスキングマークを移動体に付することが容易になる。

また例えば、マスキング領域は、どのような形状にも設定することができる。すなわち、マスキング領域は、侵入監視領域への侵入を許可する対象物の形態に合わせて設定すればよいものであるから、例えばワークを載置するためのトレイやワゴンの平面形態に応じて三角形にでも、五角形にでも、設定すればよい。そして、既に述べたことから容易に理解されるように、マスキングマークの光学的特徴と、マスキングマークに対するマスキング領域の関係とが予め決められていればよいのであって、マスキング領域自体が予め決められている必要はない。このため、マスキングマークによってマスキング領域を自由に設定することができ、また、マスキングマークを付する度に侵入検出装置７にマスキングマークとマスキング領域との関係を登録する必要もない。

また、侵入監視領域への侵入を許可する移動体は、トレイやワゴンに限らず、箱であってもよいし、ロボットのアーム等であっても良いし、ワーク自体であっても良い。

また例えば，図９Ａおよび図９Ｂに示すようにデジタルカメラ４の受光面と発光部１の発光面を鉛直方向に対向させてもよいし，図９Ｃに示すようにデジタルカメラ４の受光面と発光部１の発光面を水平方向に対向させてもよい。デジタルカメラ４と発光部１が対向する方向に応じてマスキングマークを移動体に付する領域を設定すればよい。例えば図９Ｃに示すようにデジタルカメラ４と発光部１とが水平方向に対向する場合には、トレイやワゴンの側面にマスキングマークを付せばよい。また例えば図９Ｄに示すようにロボット本体６の侵入監視領域の境界が曲線を構成している場合には，発光部１の発光面においてＬＥＤ等の発光マークをその曲線に沿って配置しても良い。

発光マークとしては，ＬＥＤの他，蛍光管，電球，レーザー等の光源を用いても良いし，光源から光センサーまでの光路を遮蔽したり開放したりする液晶シャッターを発光マークとして用いても良い。また発光マークに用いる光源の波長は、紫外、可視、赤外のいずれでも良い。

１…発光部、１ａ…第一発光マーク列、１ｂ…第二発光マーク列、２…点滅制御部、４…デジタルカメラ、５…検出部、６…ロボット本体、７…侵入検出装置、８…トレイ、８ａ、８ｂ、８c、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ…マスキングマーク、９ａ，９ｂ…作業者、６１…ロボットコントローラー、６２，６３…アーム、，ＬＥＤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ、Ｍ…マスキング領域

Claims (8)

1. 侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを形成する発光部と，
   前記複数の発光マークを含む領域を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と，
   出力された前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する検出部と、
   を備える侵入検出装置。
2. 前記予め決められたマークが付され前記侵入監視領域への侵入が許可された移動体をさらに備える、
   請求項１に記載の侵入検出装置。
3. 前記マークは位置と方向を特定する図形である、
   請求項１または２に記載の侵入検出装置。
4. 前記検出部は、前記画像から前記マーク及び前記複数の発光マークを検出し、前記マスキング領域外から検出された前記発光マークに基づいて前記侵入物の有無を検出する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の侵入検出装置。
5. ワークを操作する可動コンポーネントと、
   前記可動コンポーネントを含む侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを形成する発光部と，
   前記複数の発光マークを含む領域を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と，
   出力された前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する検出部と、
   を備えるロボットシステム。
6. 前記予め決められたマークが付され前記侵入監視領域への侵入が許可された移動体をさらに備える、
   請求項５に記載のロボットシステム。
7. 侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを撮像装置で撮像することにより画像を取得し、
   取得した前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する、
   ことを含む侵入検出方法。
8. 侵入監視領域の境界に配列された複数の発光マークを撮像装置で撮像することにより画像を取得する画像取得手段と、
   取得した前記画像から前記発光マークと異なる予め決められたマークを検出し、検出した前記マークに基づいて前記画像にマスキング領域を設定し、前記マスキング領域外の前記画像に基づいて前記侵入監視領域への侵入物の有無を検出する検出手段と、
   としてコンピューターを機能させる侵入検出プログラム。

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