JP6896195B1 - 制御装置及び画像記録方法 - Google Patents

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Abstract

制御装置(10)は、撮像機器(42)に接続されて被制御機器を制御する。制御装置(10)は、被制御機器を制御するための制御プログラムを実行し、制御プログラムが実行されることで変化するデータ(112)について第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する実行ユニット(11)と、撮像機器(42)によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信し、撮像機器(42)又は撮像機器とは異なる機器(41)で構成される環境検知装置による検知結果である環境情報について第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号を環境検知装置から受信する受信部(63)と、第1トリガ信号を実行ユニット(11)から受信した場合、及び、第2トリガ信号を受信部(63)が受信した場合のそれぞれの場合で、受信部(63)によって受信された画像情報を第2記憶部(67)に格納する格納部(66)と、を備える。

Description

本開示は、制御装置及び画像記録方法に関する。
FA(Factory Automation)の現場では、制御装置が種々の機器を制御することで、製造ライン、加工ライン及び検査ラインに代表されるラインが実現される。ラインの工程管理として、ラインを撮影した画像を記録し、トラブルが発生したときに、その発生時の状況を記録した画像により検証してトラブルの原因を追究することがある。ここで、撮影した画像をすべて記録すると、膨大な容量のメモリが必要となりコストがかかる。
そこで、通常は、保存した画像のデータがメモリの許容量に達すると、古いデータが削除されて新しいデータに上書きされる。ただし、トラブルに該当する可能性がある事象の発生を示すトリガ信号があれば、トリガ信号を得た時点で撮影された画像のデータを上書きの対象から除外し、より長期間にわたって保存しておくことが望ましい(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1には、工程の稼働状態を撮影した映像データをメモリに格納しておいて、PLC(Programmable Logic Controller)からのトリガー信号が入力された時点から設定時間以上過去に遡った映像データを、上書き不可の映像データとして保存する工程監視装置について記載されている。この装置によれば、一時的なトラブルによる設備又は作業の停止についての対策をすることができる。
特開2016―122319号公報
トラブルの発生時には、記録された画像の確認に留まらず、PLCのような制御装置によって実行されている制御処理の過程と、記録された画像と、を対応させて比較したいという要望がある。一般的には、制御装置による制御処理は高速であるため、事後に検証される制御処理のログと画像の記録との間のタイムラグは短いことが望ましい。しかしながら、特許文献1の技術では、制御装置であるPLCから送信されるトリガー信号により工程監視装置が映像データを保存するため、PLCのログと、工程監視装置により保存された映像データとの間には、少なくともトリガー信号の通信による遅延が生じてしまう。このため、保存された画像の検証が困難となるおそれがあった。
また、近年では、センサを有するセンサ装置及び画像を撮影する撮像装置の機能が充実化しており、トリガ信号を出力する機種が登場している。このようなセンサ装置及び撮像装置から出力されるトリガ信号を特許文献1の装置で利用する場合には、トリガ信号を受信したときの処理手順を、PLCによって実行される制御プログラムにおいて予め規定しておく必要がある。しかしながら、この場合には、トリガ信号の処理において制御プログラムを実行するユニットが介在することによるタイムラグが生じてしまう。また、そのような制御プログラムの作成は煩雑な作業であり、トリガ信号の処理手順が十分に規定されていなければ、画像を適当に記録することができない。そのため、画像の検証が困難となるおそれがあった。
本開示は、機器を制御する際に撮影された画像の検証を容易にすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の制御装置は、撮像機器に接続されて被制御機器を制御する制御装置であって、被制御機器を制御するための制御プログラムを実行し、制御プログラムが実行されることで変化するデータについて予め定められた第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する実行手段と、実行手段からシステムバスを介して第1トリガ信号を受信する通信手段と、撮像機器によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信し、撮像機器又は撮像機器とは異なる機器で構成される環境検知装置による検知結果である環境情報について予め定められた第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号であって、画像情報を記録するためのトリガである第2トリガ信号、産業用ネットワークを介して環境検知装置から受信する受信手段と、第1トリガ信号を通信手段が受信した場合、及び、第2トリガ信号を受信手段が受信した場合のそれぞれの場合で、受信手段によって受信された画像情報を記憶手段に格納する格納手段と、を備える。
本開示によれば、格納手段が、第1トリガ信号を実行手段から受信した場合、及び、第2トリガ信号を受信手段から受信した場合のそれぞれの場合で、画像情報を記憶手段に格納することができる。これにより、制御装置の外部の機器との通信による遅延を伴うことなく、第1トリガ信号及び第2トリガ信号を受信したタイミングで速やかに画像情報を記憶手段に格納することができる。また、環境検知装置から受信される第2トリガ信号については、制御プログラムを実行する実行手段を介在させることなく、格納手段によって画像情報が記憶手段に格納される。このため、第2トリガ信号に関する処理手順を制御プログラムに規定する必要はなく、画像情報が格納手段によって記憶手段に適当に格納される。さらに、格納手段は、第2トリガ信号について、実行手段を介在させることなく処理できるため、実行手段による第2トリガ信号の処理のためのタイムラグを生じさせることなく、画像情報を記憶手段に格納することができる。したがって、機器を制御する際に撮影された画像の検証を容易にすることができる。
実施の形態に係る制御システムの構成を示す図 実施の形態に係る実行ユニット、入出力ユニット及び画像記録ユニットのハードウェア構成を示す図 実施の形態に係る画像記録ユニットの機能的な構成を示す図 実施の形態に係るトリガ設定画面の一例を示す図 実施の形態に係る設定条件について説明するための図 実施の形態に係る第1記憶部に記憶される画像情報について説明するための図 実施の形態に係る第2記憶部が有する記憶領域について説明するための図 実施の形態に係る実行処理を示すフローチャート 実施の形態に係る画像記録処理を示すフローチャート 実施の形態に係る格納処理を示すフローチャート 実施の形態に係るトリガ信号が競合する例について説明するための図 比較例に係る制御装置の構成を示す図 比較例に係る実行ユニットのログと画像記録ユニットのログとを示す図 実施の形態に係る画像記録ユニットのログの一例を示す図 変形例に係る画像記録ユニットの構成を示す図
以下、本開示の実施の形態に係る制御装置10について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
実施の形態
図1には、本実施の形態に係る制御装置10により形成される制御システム100の構成が示されている。制御システム100は、製造ラインを稼働させるために工場に構築されて、トラブルの検証に備えて画像を撮影して記録するシステムである。制御システム100は、被制御機器31,32を制御する制御装置10と、制御装置10の動作をユーザが設定するための設定端末20と、製造ラインに設置された被制御機器31,32と、製造ラインに設置されて周囲の環境を検知する環境検知機器41と、製造ラインに関する状況の画像を撮影する撮像機器42と、を有する。
被制御機器31,32、環境検知機器41及び撮像機器42は、産業用ネットワークを介して制御装置10に接続される。ただし、被制御機器31,32、環境検知機器41及び撮像機器42のうちの一部又はすべては、産業用ネットワークを介した通信とは異なる手法により制御装置10と通信してもよい。このような手法として、情報ネットワークとしてのLAN(Local Area Network)又は専用線を介した通信、及び、配線を介して電流信号又は電圧信号を伝送する片方向通信がある。
設定端末20は、IPC(Industrial Personal Computer)又は制御装置10のGUI(Graphical User Interface)端末である。設定端末20は、制御装置10の実行ユニット11と、USB(Universal Serial Bus)ケーブル又はLANケーブルを介した有線通信、或いは産業用ネットワークを介した無線通信を行う。設定端末20は、アプリケーションソフトウェアを実行することにより、ユーザが制御装置10の動作を設定するためのツールとして機能する。ユーザは、このツールを用いて、制御装置10に実行させる制御プログラム111を作成するとともに制御プログラム111を実行するためのパラメータを決定し、作成した制御プログラム111及び決定したパラメータを制御装置10に設定する。
被制御機器31,32は、製造ラインに設置されるセンサ、アクチュエータ、ロボット、その他のFA機器である。被制御機器31,32は、制御装置10の入出力ユニット12に接続されて、制御装置10からの指示に従って動作する。例えば、センサである被制御機器31は、制御装置10から指定された周期で、センシング結果を制御装置10に通知する。また、アクチュエータである被制御機器32は、制御装置10から指定されたタイミング及び速度でワークを移動させる。なお、図1には、2つの被制御機器31,32が代表的に示されているが、制御システム100において制御装置10の制御対象となる機器の数は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
環境検知機器41は、センサを有し、当該センサにより環境検知機器41自体の周囲の環境を監視する。環境検知機器41によって監視される環境情報は、例えば、圧力、光強度、音響レベル、振動レベル、人の在不在、加速度、又は温度に代表される任意の環境の検知結果である。また、環境検知機器41は、環境について予め定められた条件が成立するか否かを判定する。この条件は、通常は、製造ラインにおける異常の発生が疑われる事象、又は、ユーザが事後に検証すべきと判断する事象の発生に対応し、ユーザによって環境検知機器41に予め設定される。この条件としては、例えば、音響レベル又は加速度が閾値以上となること、又は、人の検出を挙げることができる。過大な加速度及び音響レベルは、被制御機器31,32の故障を示唆し、一定以上の音響レベル及び人の検出は、通常時には不在であるべき人の存在を示唆する。ただし、条件は上述の例に限定されず、任意に変更してもよい。そして、環境検知機器41は、当該条件が成立したと判断すると、当該条件の成立が検知されたことを示すトリガ信号を、制御装置10の画像記録ユニット13に送信する。このトリガ信号は、後述の画像情報を記録するためのトリガとなる。なお、環境検知機器41に設定されている条件は、第2条件の一例に相当し、環境検知機器41から送信されるトリガ信号は、第2トリガ信号の一例に相当する。
なお、環境検知機器41によって監視される環境は、製造ラインにおけるワーク、ベルトコンベア、又は被制御機器31,32の周囲における環境であってもよいし、制御装置10が設置された環境であってもよいし、その他の環境であってもよい。例えば、制御システム100が食品の製造ラインを稼働させる場合には、環境検知機器41は、制御システム100が構築される工場の出入り口の環境を監視して、害虫の侵入を示すトリガ信号を出力してもよい。
撮像機器42は、カメラを有し、製造ラインの状況の画像を常時撮影する。撮像機器42によって撮影される画像は、静止画又は動画像であってもよいし、可視光の画像又は熱画像を含む他の画像であってもよい。そして、撮像機器42は、撮影した画像を示す画像情報を、制御装置10の画像記録ユニット13に繰り返し送信する。画像情報が送信される周期は、例えば、1秒間、1分間、又は1時間とすることができる。撮像機器42から繰り返し送信される画像情報のうちの、トリガ信号が発生した時点の画像情報は、画像記録ユニット13によって保存されて事後の検証に利用される。
また、撮像機器42は、環境検知機器41と同様にセンサを有し、トリガ信号を出力してもよい。さらに、撮像機器42は、撮像素子以外のセンサの有無に関わらず、監視対象の環境を撮影した画像に関して予め定められた条件が成立したときに、環境検知機器41と同様にトリガ信号を出力してもよい。例えば、撮像機器42は、画像情報を繰り返し送信しつつ、前回の画像からの変化量が閾値を超えたときにトリガ信号を出力してもよい。以下では、トリガ信号を出力する環境検知機器41及び撮像機器42を総称して、環境検知装置40と適宜表記する。
制御装置10は、被制御機器31,32を統括的に制御することで連動させて、一連の製造ラインを実現させるPLC(Programmable Logic Controller)である。制御装置10は、ユーザにより提供された制御プログラム111を設定端末20から受け付けて、当該制御プログラム111により規定される制御処理を実行することで被制御機器31,32を制御する。
制御装置10は、制御プログラム111を繰り返し実行する実行ユニット11と、被制御機器31,32と通信する入出力ユニット12と、撮像機器42から提供される画像情報を記録する画像記録ユニット13と、を有する。実行ユニット11、入出力ユニット12及び画像記録ユニット13はそれぞれ、システムバス101を有する不図示のベースユニットに脱着可能なモジュールである。実行ユニット11、入出力ユニット12及び画像記録ユニット13は、システムバス101を介して互いに信号を伝送する。実行ユニット11は、いわゆるCPUユニットに相当し、入出力ユニット12は、いわゆるI/O(Input/Output)ユニットに相当する。
図2には、実行ユニット11、入出力ユニット12及び画像記録ユニット13それぞれのハードウェア構成が示されている。図2に示されるように、実行ユニット11、入出力ユニット12及び画像記録ユニット13はそれぞれ、プロセッサ51と、主記憶部52と、補助記憶部53と、入力部54と、出力部55と、通信部56と、を有する。主記憶部52、補助記憶部53、入力部54、出力部55及び通信部56はいずれも、内部バス57を介してプロセッサ51に接続される。
プロセッサ51は、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)を含む。プロセッサ51は、補助記憶部53に記憶されるプログラムP1を実行することにより、種々の機能を実現して、後述の処理を実行する。
主記憶部52は、RAM(Random Access Memory)を含む。主記憶部52には、補助記憶部53からプログラムP1がロードされる。そして、主記憶部52は、プロセッサ51の作業領域として用いられる。
補助記憶部53は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)及びHDD(Hard Disk Drive)に代表される不揮発性メモリを含む。補助記憶部53は、プログラムP1の他に、プロセッサ51の処理に用いられる種々のデータを記憶する。補助記憶部53は、プロセッサ51の指示に従って、プロセッサ51によって利用されるデータをプロセッサ51に供給する。また、補助記憶部53は、プロセッサ51から供給されたデータを記憶する。
入力部54は、ハードウェアスイッチ、入力キー及びポインティングデバイスに代表される入力デバイスを含む。入力部54は、ユーザによって入力された情報を取得して、取得した情報をプロセッサ51に通知する。
出力部55は、LED(Light Emitting Diode)、LCD(Liquid Crystal Display)及びスピーカに代表される出力デバイスを含む。出力部55は、プロセッサ51の指示に従って種々の情報をユーザに提示する。
通信部56は、外部の装置と通信するためのネットワークインタフェース回路を含む。通信部56は、外部から信号を受信して、この信号により示されるデータをプロセッサ51へ出力する。また、通信部56は、プロセッサ51から出力されたデータを示す信号を外部の装置へ送信する。なお、図2には、1つの通信部56が代表的に示されているが、これには限定されない。例えば、画像記録ユニット13は、実行ユニット11と通信するための通信部56と、環境検知機器41及び撮像機器42と通信するための通信部56と、を個別に有してもよい。
図2に示されるハードウェアの構成要素が協働することで、制御装置10の画像記録ユニット13は、図3に示される機能を発揮する。詳細には、画像記録ユニット13は、その機能として、実行ユニット11と通信する通信部61と、通信部61を介してトリガ信号に関する設定を受け付ける受付部62と、環境検知機器41及び撮像機器42から送信される情報を受信する受信部63と、画像情報を処理する画像処理部64と、画像情報を一時的に記憶する第1記憶部65と、画像情報を第2記憶部67に格納する格納部66と、トリガ信号が発生したときに撮影された画像を示す画像情報を記憶する第2記憶部67と、を有する。図3においては、トリガ信号の伝送が破線の矢印で示され、画像情報の伝送が太い矢印で示されている。
通信部61は、主としてプロセッサ51と、システムバス101を介して実行ユニット11と通信するための通信部56と、の協働により実現される。通信部61は、トリガ信号に関してユーザが設定端末20を操作することにより設定された内容を示す設定情報を、実行ユニット11を介して取得し、取得した設定情報を受付部62に送出する。また、通信部61は、制御プログラム111の実行に際して生成されるトリガ信号を実行ユニット11から取得して、取得したトリガ信号を格納部66のトリガ処理部661に送出する。
実行ユニット11は、制御プログラム111を実行するために利用するデータ112の値を監視して、当該データ112の値について予め定められた条件が成立するか否かを判定する。データ112は、制御プログラム111を実行するために、実行ユニット11に備えられたメモリに書き込まれる情報又は読み出される情報であって、例えば、センサである被制御機器31からのセンシング結果、制御対象である被制御機器32に指示すべき稼働状態、又は、制御プログラム111を実行する実行ユニット11の内部状態を示す数値又は文字列である。データ112の値について予め定められた条件は、通常は、製造ラインにおける異常の発生が疑われる事象、又は、ユーザが事後に検証すべきと判断する事象の発生に対応し、ユーザによって実行ユニット11に予め設定される。条件は、例えば、被制御機器31の状態を示すデバイスデータが、エラーの発生に対応する値「999」になるときに成立する。なお、ここでのデータ112の値について予め定められた条件は、第1条件の一例に相当する。
実行ユニット11は、条件が成立したと判断すると、条件が成立したことを示すトリガ信号を画像記録ユニット13に出力する。このトリガ信号は、環境検知装置40からのトリガ信号と同様に、画像情報を記録するためのトリガとなる。なお、実行ユニット11から出力されるトリガ信号は、第1トリガ信号の一例に相当する。また、実行ユニット11は、制御装置10において、被制御機器を制御するための制御プログラムを実行し、制御プログラムが実行されることで変化するデータについて予め定められた第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する実行手段の一例に相当する。なお、実行ユニットは、実行手段として機能してもよいし、実行手段に加えて他の機能を有してもよい。
受付部62は、主としてプロセッサ51と、主記憶部52及び補助記憶部53の少なくとも一方と、の協働により実現される。受付部62は、通信部61を介してトリガ信号に関する設定情報を取得して保持し、必要に応じて格納部66のトリガ処理部661に設定情報を提供する。つまり、受付部62は、トリガ信号に関する設定情報を保持する際、主記憶部52、補助記憶部53のいずれか又は両方に当該設定情報を格納することで設定情報を保持し、必要に応じて、主記憶部52及び補助記憶部53の少なくとも一方から設定情報を読み出してトリガ処理部661に設定情報を提供する。
図4には、ユーザがトリガ信号について設定をするためのトリガ設定画面21の一例が示されている。このトリガ設定画面21は、設定端末20によって表示され、ユーザは、このトリガ設定画面21により、実行ユニット11から出力されるトリガ信号と、環境検知装置40から出力されるトリガ信号と、に関する設定を行う。
図4のトリガ設定画面21では、実行ユニット11から出力されるトリガ信号を、トリガA、トリガB及びトリガCとすることが設定されている。これらのトリガA,B,Cは、互いに異なる条件の成立に対応する。例えば、図5に示されるように、トリガAは、実行ユニット11が制御プログラム111を実行するために利用するデータを格納するメモリのアドレス「D10」に格納されているデータの値が閾値以上になるという条件の成立に対応し、トリガBは、アドレス「D20」に格納されているデータの値が0から100までの範囲から外れるという条件の成立に対応する。実行ユニット11からは、これらの条件のうちの少なくとも1つが成立したときに、成立した条件を示すトリガ信号が出力される。トリガ信号は、トリガ信号であることを示す「TRIG」という文字列と、成立した条件を識別するための「A」というIDとを含む「TRIG A」という情報であってもよいし、他の情報であってもよい。
環境検知機器41及び撮像機器42から出力されるトリガ信号についても、図4に示されるようにトリガD,E,Fが設定され、トリガD,E,Fはそれぞれ、図5に示される条件の成立に対応する。図5に示される条件が成立したときに、環境検知装置40からは、成立した条件を示すトリガ信号が出力される。トリガ信号は、実行ユニット11からの出力と同様に構成される「TRIG D」という情報であってもよいし、実行ユニット11からの出力とは異なる構成の情報であってもよい。
また、図4のトリガ設定画面21は、トリガ信号を受信し、画像情報の保存を行っている途中に、異なる他のトリガ信号を受信することで、各トリガによる画像情報の保存が競合したときのための優先順位の設定を行うことができるように構成されている。例えば、優先順位が1位であるトリガCは、優先順位が2位であるトリガEより優先される。異なる優先順位が設定されたトリガ信号による画像情報の保存が競合する場合の動作については、後述する。
また、図4のトリガ設定画面21は、各トリガの「同一トリガ毎の画像保存」という項目を、ON又はOFFに設定できるように構成されている。この項目がONに設定されると、トリガ信号を受信し、画像情報の保存を行っている途中に、同一のトリガがさらに発生した場合に、発生の度に画像情報が記録される。一方、この項目がOFFに設定されると、トリガ信号を受信し、画像情報の保存を行っている途中に、同一のトリガがさらに発生した場合において、初回のトリガの発生時には画像情報が記録され、2回目以降のトリガの発生時には画像情報が記録されない。例えば、異常が疑われるためそれぞれの発生状況が検証対象となるトリガについては、この項目がONに設定され、特に最初に発生したときの状況を検証すべきトリガについては、この項目がOFFに設定される。
トリガ設定画面21の操作方法は、任意である。ユーザは、ポインティングデバイスを操作することにより画面上のオブジェクトをアクティブにして、プルダウン形式で表示される選択肢のいずれか1つを選択することによりトリガ信号の設定をしてもよい。受付部62は、制御装置10において、実行ユニット11からの第1トリガ信号及び受信部63からの第2トリガ信号のうちの一の信号が他の信号より優先されることの設定を受け付ける受付手段の一例に相当する。
図3に戻り、受信部63は、主として環境検知機器41及び撮像機器42と通信するための通信部56により実現される。受信部63は、環境検知機器41及び撮像機器42から送信されるトリガ信号を受信して、受信したトリガ信号を格納部66のトリガ処理部661に送出する。また、受信部63は、撮像機器42から画像情報を受信する毎に、画像情報を画像処理部64に送出する。受信部63は、制御装置10において、撮像機器によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信し、撮像機器又は撮像機器とは異なる機器で構成される環境検知装置による検知結果である環境情報について予め定められた第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号を環境検知装置から受信する受信手段の一例に相当する。
画像処理部64は、画像情報の形式を、事後の検証のための視聴に適した形式、或いは、第1記憶部65及び第2記憶部67への格納に適した形式に変換する。この形式の変換は、データの圧縮を含んでもよい。
第1記憶部65は、主として主記憶部52によって実現される。第1記憶部65には、画像処理部64によって形式が変換された画像情報が順次格納される。第1記憶部65に格納される画像情報は、画像記録ユニット13によって受信された時刻、又は、第1記憶部65に格納される時刻と関連付けて記憶される。記憶される画像情報の容量が第1記憶部65の許容量に達すると、図6に示されるように、最も古い画像情報から順に、新しく受信された画像情報に上書きされる。また、通信部61又は受信部63がトリガ信号を受信した際には、第1記憶部65に格納されている画像情報のうち、トリガが発生した時点以前の画像情報と、トリガが発生した時点以後の画像情報と、の少なくとも一方が、第1記憶部65から読み出されて第2記憶部67に保存される。
なお、第1記憶部65から読み出される画像情報は、トリガ信号の発生時刻を含む期間内の時刻と関連付けられた1つ又は複数の画像を示す情報であってもよいし、トリガ信号の発生時刻を含む期間において撮影された動画を示す情報であってもよい。この期間の長さは、ユーザによって予め設定され、例えば、トリガ信号の発生時刻より60秒前から発生時刻より300秒後までの期間とすることとしてもよい。
格納部66は、主としてプロセッサ51により実現される。格納部66は、受付部62によって受け付けられた設定に基づいて、通信部61を介して実行ユニット11からのトリガ信号を受信した場合、及び、受信部63を介して環境検知装置40からのトリガ信号を受信した場合のそれぞれの場合に、受信したトリガ信号の前後の画像情報を第1記憶部65から読み出して第2記憶部67に書き込む。格納部66は、トリガ信号を処理するトリガ処理部661と、トリガ処理部661の指示に従って第1記憶部65からの画像情報の読み出し及び第2記憶部67への画像情報の書き込みを制御する制御部662と、を有する。つまり、格納部66は、実行ユニット11から出力されたトリガ信号と、制御装置10を構成する画像記録ユニット13以外のユニットを介さずに環境検知装置40から直接受信したトリガ信号と、の両方を処理することが可能である。格納部66は、制御装置10において、第1トリガ信号を実行手段から受信した場合、及び、第2トリガ信号を受信手段が受信した場合のそれぞれの場合で、受信手段によって受信された画像情報を記憶手段としての第2記憶部67に格納する格納手段の一例に相当する。
トリガ処理部661は、通信部61及び受信部63から受信したトリガ信号が、受付部62によって受け付けられた設定情報に規定されているときに、当該トリガ信号に対応する画像情報の保存を制御部662に指示する。また、トリガ処理部661は、複数のトリガ信号を受信したときには、制御部662による画像情報の書き込み制御を調整する。詳細には、トリガ処理部661は、1つのトリガ信号を受信してから当該トリガ信号に対応する画像情報の第2記憶部67への格納が完了する前に、当該トリガ信号より優先順位が高い新たなトリガ信号を受信した場合に、優先順位が低いトリガ信号に対応する画像情報の格納を中断して、優先順位が高い新たなトリガ信号に対応する画像情報の格納を制御部662に指示する。
制御部662は、トリガ処理部661からの指示に従って、画像情報の読み出し及び書き込みを制御し、第1記憶部65に記憶される画像情報の一部を第2記憶部67にコピーする。
第2記憶部67は、主として主記憶部52及び補助記憶部53の少なくとも一方によって実現される。第2記憶部67は、図7に例示されるように、予め定められた複数の記憶領域6701〜6712を有する。記憶領域6701〜6712それぞれの容量は、少なくとも、1回のトリガ信号の受信により格納部66によって書き込まれる画像情報の容量であればよい。記憶領域6701〜6706それぞれには、優先順位1位〜6位のトリガ信号に対応する画像情報が格納される。また、記憶領域6707〜6712それぞれには、「同一トリガON毎の画像保存」の項目が「ON」に設定されたトリガ信号が受信される度に、画像情報が格納される。
詳細には、トリガ処理部661がトリガ信号を受信する毎に、制御部662は、画像情報を格納すべき記憶領域のアドレスを指定して、画像情報を第2記憶部67に格納する。アドレスを指定してトリガ信号毎に異なる記憶領域に画像情報を格納することにより、優先順位の上位から順に画像情報が格納されるとともに、同一のトリガ信号が複数回受信された場合にもその受信毎に画像情報が格納されることとなる。なお、記憶領域6707〜6712に記憶される画像情報は、その画像情報を格納する原因となったトリガ信号を示す情報と関連付けて記憶されることが好ましい。
制御装置10における格納手段の一例である格納部66は、実行ユニットからの第1トリガ信号及び受信部63からの第2トリガ信号を受信する毎に、記憶手段としての第2記憶部67が有する異なる記憶領域6701〜6712に画像情報を格納することとなる。また、第2記憶部67は、制御装置10において、格納手段によって画像情報が格納される記憶手段の一例に相当する。
続いて、制御装置10によって実行される処理について図8〜10を参照して説明する。図8に示される実行処理は、実行ユニット11によって実行される処理であって、ユーザにより制御プログラム111の実行指示が入力されたときに開始する。
実行処理において、実行ユニット11は、被制御機器31,32を制御するための制御プログラム111を実行する(ステップS1)。これにより、実行ユニット11が、入出力ユニット12を介して被制御機器31,32を制御し、製造ラインが稼働する。ステップS1は、制御装置10によって実行される画像記録方法において、実行手段が、被制御機器を制御するための制御プログラムを実行する実行ステップの一例に相当する。
次に、実行ユニット11は、制御プログラム111の実行に関して予め定められた条件が成立するか否かを判定する(ステップS2)。具体的には、実行ユニット11は、制御プログラム111の実行に際して扱うデータの値が、図5に例示されたようにユーザによって設定された条件を満たすか否かを判定する。
条件が成立しないと判定した場合(ステップS2;No)、実行ユニット11による処理は、ステップS1に戻り、制御プログラム111の実行を継続する。一方、条件が成立すると判定した場合(ステップS2;Yes)、実行ユニット11は、条件が成立したことを示すトリガ信号を生成して画像記録ユニット13に出力する(ステップS3)。ステップS3は、制御装置10によって実行される画像記録方法において、実行手段が、制御プログラムの実行に関して予め定められた第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する第1出力ステップの一例に相当する。その後、実行ユニット11は、ステップS1以降の処理を繰り返して、制御プログラム111の実行を継続するとともに、条件の成立の有無を繰り返し判定して、データ112の値を監視する。
なお、PLCである制御装置10は、制御プログラム111としてラダープログラムに規定される処理を反復的に実行する。反復的な処理の実行のうちの1回の実行を、スキャンという。ステップS2の判定は、1回のスキャンが終了する毎に実行されるエンド処理において実行されてもよいし、スキャン中に実行されるものとして制御プログラム111において規定されてもよい。
続いて、画像記録ユニット13によって実行される画像記録処理について、図9を参照して説明する。図9に示される画像記録処理は、制御装置10の電源が投入されることで開始する。ただし、画像記録処理は、画像記録ユニット13の入力部54を操作することにより、ユーザが画像記録処理の開始指示が入力したときに開始してもよい。
画像記録処理では、受信部63が、撮像機器42から画像情報を受信する(ステップS11)。具体的には、受信部63は、イーサネット規格に従うフレームを受信する。そして、受信部63は、当該フレームのペイロードに格納された画像データを画像処理部64に送出し、送出された画像データは、画像処理部64によって処理される。
次に、画像処理部64は、処理した画像情報を第1記憶部65に格納する(ステップS12)。具体的には、画像処理部64は、第1記憶部65の記憶領域のうちの、前回のステップS12において画像データを格納した記憶領域とは異なる領域に、形式を変換した画像データを現在時刻と関連付けて書き込む。
次に、格納部66のトリガ処理部661は、実行ユニット11からトリガ信号を受信したか否かを判定する(ステップS13)。実行ユニット11からトリガ信号を受信してはいないと判定された場合(ステップS13;No)、画像記録ユニット13による処理は、ステップS15に移行する。
一方、実行ユニット11からトリガ信号を受信したと判定された場合(ステップS13;Yes)、格納部66は、ステップS13にて受信したと判定したトリガ信号に対応する画像情報についての格納処理を開始する(ステップS14)。この格納処理については、後述する。
次に、トリガ処理部661は、環境検知装置40からトリガ信号を受信したか否かを判定する(ステップS15)。具体的には、トリガ処理部661は、受信部63が受信したフレームに含まれるトリガ信号を、受信部63から受信したか否かを判定する。
環境検知装置40からトリガ信号を受信したと判定された場合(ステップS15;Yes)、格納部66は、ステップS15にて受信したと判定したトリガ信号に対応する画像情報についての格納処理を開始する(ステップS16)。この格納処理については、後述する。なお、ステップS13からステップS14の処理と、ステップS15からステップS16の処理と、の順序は、入れ替わってもよい。
環境検知装置40からトリガ信号を受信してはいないと判定された場合(ステップS15;No)、画像記録ユニット13による処理は、ステップS11以降の処理を繰り返す。これにより、画像記録ユニット13は、画像情報を繰り返し受信し、トリガ信号を受信したタイミングで格納処理を開始する。
なお、ステップS11は、制御装置10によって実行される画像記録方法において、受信手段が、撮像機器によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信する第1受信ステップの一例に相当する。また、ステップS15において判定された受信部63によるトリガ信号の受信は、受信手段が、環境検知装置の環境について予め定められた第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号を受信する第2受信ステップの一例に相当する。また、ステップS14,S16で開始される格納処理は、格納手段が、第1トリガ信号を実行手段から受信した場合、及び、第2トリガ信号を受信手段から受信した場合のそれぞれの場合に、受信手段によって受信された画像情報を記憶手段に格納する格納ステップの一例に相当する。
続いて、格納部66によって実行される格納処理について、図10を参照して説明する。図10に示される格納処理は、図9に示された画像記録処理におけるステップS14,S16の実行により開始する。ステップS14,S16が実行されるタイミングによって、複数の格納処理が並列に実行されてもよい。一のトリガ信号の受信に応じて開始した格納処理に関する以下の説明において、当該一のトリガ信号を他のトリガ信号と区別して受信トリガ信号と適宜表記する。
格納処理では、トリガ処理部661が、受信トリガ信号よりも優先順位が低いトリガ信号による他の格納処理が実行中であるか否かを判定する(ステップS21)。具体的には、トリガ処理部661は、受信トリガ信号より優先順位が低いトリガ信号に応じた画像情報の格納の完了通知を制御部662から未だ受信していないかどうかを判定する。
優先順位が低いトリガ信号による他の格納処理が実行中であると判定した場合(ステップS21;Yes)、トリガ処理部661は、割り込み処理により制御部662に画像情報の格納の中断を指示する(ステップS22)。これにより、制御部662は、優先順位が低いトリガ信号に応じた画像情報の格納を中断する。
次に、トリガ処理部661は、受信トリガ信号による画像情報の格納を制御部662に指示し(ステップS23)、制御部662は、ステップS23の指示に従って画像情報を第1記憶部65から読み出して第2記憶部67に格納する(ステップS24)。画像情報の格納が完了すると、トリガ処理部661は、ステップS22から開始した中断指示を解除する(ステップS25)。その後、格納処理が終了する。
ステップS21にて、優先順位が低いトリガ信号による他の格納処理が実行中でないと判定した場合(ステップS21;No)、トリガ処理部661は、受信トリガ信号よりも優先順位が高いトリガ信号による他の格納処理が実行中であるか否かを判定する(ステップS26)。具体的には、トリガ処理部661は、受信トリガ信号より優先順位が高いトリガ信号に応じた画像情報の格納の完了通知を制御部662から未だ受信していないかどうかを判定する。
優先順位が高いトリガ信号による他の格納処理が実行中ではないと判定した場合(ステップS26;No)、トリガ処理部661は、ステップS28へ処理を移行する。一方、優先順位が高いトリガ信号による他の格納処理が実行中であると判定した場合(ステップS26;Yes)、トリガ処理部661は、他の格納処理が終了するまで待機する(ステップS27)。具体的には、トリガ処理部661は、他の格納処理の完了通知を制御部662から受信するまで待機する。
次に、トリガ処理部661は、受信トリガ信号による画像情報の格納を制御部662に指示し(ステップS28)、制御部662は、ステップS28の指示に従って画像情報を第1記憶部65から読み出して第2記憶部67に格納する(ステップS29)。その後、格納処理が終了する。
続いて、トリガ信号が競合する場合の動作について、図11を参照して説明する。図11のタイミングチャートは、制御装置10の構成要素が動作するタイミングを模式的に表している。
図11の上部に示されるように、撮像機器42の電源が時刻T1において投入されると、時刻T2から受信部63による画像情報の受信が開始する。図11における「撮像機器の電源」について、ローレベルは電源が切断されている状態に対応し、ハイレベルは電源が投入されている状態に対応する。また、「画像情報の受信」について、ローレベルは画像情報が受信されない状態に対応し、ハイレベルは画像情報が定期的に受信される状態に対応する。
時刻T3において優先順位2位のトリガ信号が発生すると、トリガ処理部661は、時刻T4に優先順位2位の画像情報の格納を指示して、制御部662が、時刻T5から第2記憶部67への画像情報の格納を開始する。図11における「優先順位2位のトリガ」及び「優先順位1位のトリガ」について、ローレベルは、トリガ信号が無い状態に対応し、ハイレベルはトリガ処理部661によるトリガ信号の受信に対応する。また、「優先順位2位の画像情報の格納指示」及び「優先順位1位の画像情報の格納指示」について、ハイレベルはトリガ処理部661が制御部662に画像情報の格納を指示する状態に対応し、ローレベルは、トリガ処理部661が格納を指示していない状態に対応する。また、「優先順位2位の画像情報の格納」及び「優先順位1位の画像情報の格納」について、ローレベルは、第1記憶部65からの画像情報の読み出し及び第2記憶部67への画像情報の書き込みのいずれも実行していない状態に対応し、ハイレベルはこれら読み出し及び書き込みの少なくとも一方を実行している状態に対応する。なお、ここでの「優先順位1位の画像情報」及び「優先順位2位の画像情報」とは、トリガ信号に付された優先順位に対応して保存する画像情報を示すものであり、便宜的に画像情報を区別するための表記である。
優先順位2位の画像情報を格納している最中の時刻T6において優先順位1位のトリガ信号が発生すると、トリガ処理部661は、時刻T7に優先順位1位のトリガによる割り込み処理を実行して、時刻T8に優先順位2位の画像情報の格納の中断指示をする。図11における「優先順位1位のトリガによる割込み」について、ローレベルは割り込み処理を実行していない状態に対応し、ハイレベルは割り込み処理を実行している状態に対応する。また、「優先順位2位の画像情報の格納中断指示」について、ローレベルは中断指示をしていない状態に対応し、ハイレベルは中断指示をしている状態に対応する。
時刻T8における中断指示により、時刻T9には優先順位2位の画像情報の格納が中断する。そして、時刻T10には、トリガ処理部661が、優先順位1位の画像情報の格納を指示して、時刻T11には、制御部662が、優先順位1位の画像情報の第2記憶部67への格納を開始する。この格納が完了した後の時刻T12において、優先順位1位の画像情報の格納完了フラグがトリガ処理部661に通知される。このフラグは、制御部662からトリガ処理部661への格納の完了通知に対応する。なお、図11において「優先順位1位の画像情報の格納完了フラグ」及び「優先順位2位の画像情報の格納完了フラグ」について、ローレベルはフラグの通知が無い状態に対応し、ハイレベルは通知がある状態に対応する。
時刻T12において格納の完了が通知されると、トリガ処理部661は、時刻T13に格納の中断指示を停止し、制御部662は、時刻T14から優先順位2位の画像情報の格納を再開する。そして、時刻T15に優先順位2位の画像情報の格納が完了すると、時刻T16には、優先順位2位の画像情報の格納完了フラグがトリガ処理部661に通知される。
以上、説明したように、格納部66が、トリガ信号を実行ユニット11から受信した場合、及び、トリガ信号を受信部63から受信した場合のそれぞれの場合に、画像情報を第2記憶部67に格納する。これにより、制御装置10の外部の機器との通信による遅延を伴うことなく、トリガ信号を受信したタイミングで速やかに画像情報を第2記憶部67に格納することができる。また、環境検知装置40からのトリガ信号については、制御プログラム111を実行する実行ユニット11を介在させることなく、格納部66によって画像情報が第2記憶部67に格納される。このため、環境検知装置40からのトリガ信号に関する処理手順を制御プログラム111に規定する必要はなく、画像情報が格納部66によって第2記憶部67に適当に格納される。さらに、格納部66は、環境検知装置40からのトリガ信号について、実行ユニット11を介在させることなく処理できるため、実行ユニット11における環境検知装置40からのトリガ信号の処理のためのタイムラグを生じさせることなく、画像情報を第2記憶部67に格納することができる。したがって、被制御機器31,32を制御する際に撮影された画像の検証を容易にすることが可能になる。
また、画像記録ユニット13は、実行ユニット11からのトリガ信号に基づいて画像を記録する。このため、制御プログラム111を実行する実行ユニット11が検知した異常に基づいて記録した画像を検証することができる。また、画像記録ユニット13は、実行ユニット11からのトリガ信号と環境検知装置40からのトリガ信号との双方に基づいて、いずれか一方のトリガ信号により画像を記録する場合よりも高度な条件で画像情報を保存することができる。これにより、トラブルシュートの原因調査時間を削減することができる。
図12には、環境検知装置40からのトリガ信号の処理に関して、実行ユニット11が介在する比較例が示されている。図12の例では、環境検知機器41及び撮像機器42からのトリガ信号が、実行ユニット11及び入出力ユニット12に入力されている。入出力ユニット12にトリガ信号が入力される場合には、このトリガ信号がシステムバス101を通して実行ユニット11に伝送される。
図13には、図12で示した制御装置により環境検知装置40からのトリガ信号を処理して、画像情報としての画像Xを保存する場合における実行ユニットのログ及び画像記録ユニットのログが例示されている。図13に示すように、環境検知装置40からのトリガ信号の処理に関して、実行ユニット11が介在する場合は、実行ユニット11が環境検知装置40からのトリガ信号を受信してから画像記録ユニットが画像保存指示を受信するまでの実行ユニット11での処理時間として0.3秒程度の時間がかかっている。さらに、画像記録ユニットが画像保存指示を受信してから画像Xを保存するまでに0.2秒程度の時間がかかっている。ユーザは、画像Xを保存するためのトリガ信号が発生した時点を特定するためには、図13に示されるような実行ユニット11のログと画像記録ユニットのログを併せて詳細に確認する必要がある。具体的には、図13において破線の矢印で示される対応関係を把握する必要がある。このため、ログの確認作業が繁雑になるおそれがある。
これに対して本実施の形態に係る制御装置10によれば、環境検知装置40からのトリガ信号は、実行ユニット11が介在することなく処理される。図14には、本実施の形態に係る制御装置10により環境検知装置40からのトリガ信号を処理して、画像情報としての画像Xを保存する場合における画像記録ユニット13のログが示されている。図14に示すように、環境検知装置40からのトリガ信号の処理に関して、実行ユニット11が介在しない場合には、実行ユニット11での処理時間を有することがなく、環境検知装置40からのトリガ信号を実行ユニット11で処理するためのタイムラグが生じていない。また、ユーザが実行ユニット11のログと画像記録ユニット13のログとを突き合わせる必要はなくなる。このため、トラブルシュートの原因調査時間を削減することができる。
また、格納部66は、トリガ信号を受信する毎に異なる記憶領域に画像情報を格納した。このため、複数のトリガ信号が短い時間間隔で発生して、これらのトリガ信号に対応する画像情報の一部又は全部が重複する場合においても、それぞれのトリガ信号に対応する画像情報を容易に確認することができる。
また、トリガ信号には優先順位が設定された。このため、ユーザが真に撮り貯めたい画像を優先的に記録することができる。
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態によって限定されるものではない。
例えば、図15に示されるように、第1記憶部65及び第2記憶部67を省略して画像記録ユニット13を構成してもよい。図15の例では、外部のサーバ装置である第1記憶部65及び第2記憶部67に画像情報が格納される。また、制御部662は、第1記憶部65から画像情報を読み出すことなく、画像情報の第2記憶部67への転送を第1記憶部65に指示してもよい。
また、上述の実施の形態では、制御装置10は、実行ユニット11、入出力ユニット12及び画像記録ユニット13で構成されているが、他のユニットをさらに備える構成としてもよい。また、複数のユニットの機能を実現するためのハードウェア構成を1つの筐体に収納し上述の機能を実現する制御装置の構成としてもよい。
また、制御システム100は、製造ラインを稼働させるシステムに限定されず、加工ライン、検査ラインを有する他のシステムであってもよいし、プラントにおけるプロセス制御を実行するシステムであってもよい。
また、上記実施の形態では、撮像機器42から提供される画像情報を、検証のために記録する情報として説明したが、これには限定されない。例えば、制御装置10は、環境検知装置40による環境の計測結果を示す環境情報を定期的に受信して第1記憶部65に格納し、トリガ信号の前後の環境情報を第2記憶部67に保存してもよい。
また、制御装置10の各ユニットのハードウェア構成は、図2に例示されたものに限定されない。図3に示された機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を専用のハードウェア構成によって実現してもよい。例えば、画像記録ユニット13の機能的な構成要素を、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)に代表される専用回路を用いて構成すれば、画像記録ユニット13の高速化及び省電力化を図ることができる。
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
本開示は、機器を制御するとともに画像を記録するシステムに適している。
100 制御システム、 10 制御装置、 101 システムバス、 11 実行ユニット、 111 制御プログラム、 112 データ、 12 入出力ユニット、 13 画像記録ユニット、 20 設定端末、 21 トリガ設定画面、 31,32 被制御機器、 40 環境検知装置、 41 環境検知機器、 42 撮像機器、 51 プロセッサ、 52 主記憶部、 53 補助記憶部、 54 入力部、 55 出力部、 56 通信部、 57 内部バス、 61 通信部、 62 受付部、 63 受信部、 64 画像処理部、 65 第1記憶部、 66 格納部、 661 トリガ処理部、 662 制御部、 67 第2記憶部、 6701〜6712 記憶領域、 P1 プログラム、 T1〜T16 時刻。

Claims (5)

  1. 撮像機器に接続されて被制御機器を制御する制御装置であって、
    前記被制御機器を制御するための制御プログラムを実行し、前記制御プログラムが実行されることで変化するデータについて予め定められた第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する実行手段と、
    前記実行手段からシステムバスを介して前記第1トリガ信号を受信する通信手段と、
    前記撮像機器によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信し、前記撮像機器又は前記撮像機器とは異なる機器で構成される環境検知装置による検知結果である環境情報について予め定められた第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号であって、前記画像情報を記録するためのトリガである前記第2トリガ信号、産業用ネットワークを介して前記環境検知装置から受信する受信手段と、
    前記第1トリガ信号を前記通信手段が受信した場合、及び、前記第2トリガ信号を前記受信手段が受信した場合のそれぞれの場合で、前記受信手段によって受信された前記画像情報を記憶手段に格納する格納手段と、
    を備える制御装置。
  2. 前記記憶手段は複数の記憶領域を有し、
    前記格納手段は、前記第1トリガ信号又は前記第2トリガ信号を受信する毎に、前記複数の記憶領域における異なる記憶領域に前記画像情報を格納する、
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記第1トリガ信号及び前記第2トリガ信号のうちの一の信号が他の信号より優先されることの設定を受け付ける受付手段、をさらに備え、
    前記格納手段は、前記他の信号の受信による前記画像情報の前記記憶手段への格納が完了する前に前記一の信号を受信すると、前記他の信号の受信に対応する前記画像情報の前記記憶手段への格納を中断し、前記一の信号の受信に対応する前記画像情報を前記記憶手段へ格納する、
    請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. PLCである制御装置であって、
    前記実行手段を備える実行ユニットと、
    前記受信手段及び前記格納手段を備える画像記録ユニットと、
    を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 実行手段が、被制御機器を制御するための制御プログラムを実行する実行ステップと、
    前記実行手段が、前記制御プログラムを実行することで変化するデータについて予め定められた第1条件が成立するときに第1トリガ信号を出力する出力ステップと、
    通信手段が、前記実行手段からシステムバスを介して前記第1トリガ信号を受信するステップと、
    受信手段が、撮像機器によって撮影された画像を示す画像情報を繰り返し受信する第1受信ステップと、
    前記受信手段が、前記撮像機器又は前記撮像機器とは異なる機器で構成される環境検知装置による検知結果である環境情報について予め定められた第2条件の成立が検知されたことを示す第2トリガ信号であって、前記画像情報を記録するためのトリガである前記第2トリガ信号、産業用ネットワークを介して受信する第2受信ステップと、
    格納手段が、前記第1トリガ信号を前記通信手段が受信した場合、及び、前記第2トリガ信号を前記受信手段が受信した場合のそれぞれの場合で、前記受信手段によって受信された前記画像情報を記憶手段に格納する格納ステップと、
    を含む画像記録方法。
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