以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明を回転式の塵芥収集車に適用した実施形態について、図面を参照して説明する。
図1及び図2に本発明の実施形態に係る塵芥収集車1を示し、この塵芥収集車1には、車台2上に運転室3と塵芥収容箱4と塵芥投入箱5とが設けられている。塵芥収容箱4の後方開口部4aと塵芥投入箱5の前面の開口部とが連通している。また、塵芥投入箱5は、その上部に設けられた左右方向の傾動軸5aによって塵芥収容箱4に対して軸支されており、左右一対の傾動シリンダ(図示省略)によって傾動されるようになっている。
また、塵芥投入箱5の背面における下寄りの部位には、塵芥を投入するための略矩形状の塵芥投入口6が開口され、昇降可能なテールゲート7によって、塵芥投入口6が開閉されるようになっている。例えば、塵芥投入口6の左側方には、塵芥積込装置の作動などの操作のためのスイッチボックス8が設けられている。また、塵芥投入口6の上方には、塵芥投入口6及びその近傍のエリアを撮影するようにカメラユニット10が配設されている。カメラユニット10は、塵芥投入口6よりも上方に配設された塵芥投入箱5の傾斜後面部(湾曲状の後面部)5bから後方に突出する支持部材9を介して、塵芥投入箱5の上部に固定されている。
具体的には、図2~図6に示すように、支持部材9は、傾斜後面部5bの左右両端部に基端部を有する枠状のフレームで構成されている。カメラユニット10は、例えば、支持部材9において塵芥投入箱5の左右中央部となる位置に固定されている。カメラユニット10は、物体像取得部としてのカメラ11と、作動中ランプ12と、検出ランプ13とを有している。
カメラ11は、カメラユニット10の左右中央部に設けられた凹部14の中に取付ブラケット15を介して取り付けられ塵芥投入口6及び車両後方を撮像可能に構成されている。カメラ11は、撮像レンズ11aを有しており、この撮像レンズ11aが斜め下方に向くようにしてカメラユニット10の取付ブラケット15に対し水平軸回りに上下回動可能に取り付けられている。カメラユニット10の凹部14の左右両側には、水平面に対して後方上傾状の(車両後方に向かうにつれて上方に傾斜する)固定面10aが設けられている。左側の固定面10aには作動中ランプ12が下向きに取り付けられている。また、右側の固定面10aには、検出ランプ13が下向きに取り付けられている。これにより、作動中ランプ12と検出ランプ13は、カメラ11の撮像レンズ11aの近傍となるカメラ11の左右両側に設けられている。
図1に示すように、例えば、運転室3には、カメラ11で撮像された画像を表示する表示部としてのモニタ93が設けられている。モニタ93には、例えば、図15に示すように、このモニタ93の表示画面に対する所定の定位置にマーク部Mが表示されるようになっている。そして、このマーク部Mを基準にカメラ11を上下回動させることにより、カメラ11の撮像領域を調整するように構成されている。
次に、図3に示すように、塵芥投入箱5の内部には、投入された塵芥を塵芥収容箱4に積み込む塵芥積込装置20が装備されている。この塵芥積込装置20によって、塵芥投入箱5に投入された塵芥を、塵芥投入箱5の前方に連設された塵芥収容箱4へ押し込むようになっている。塵芥収容箱4には、収容された塵芥を排出する図示省略の塵芥排出装置が設けられている。この塵芥排出装置としては、例えば塵芥収容箱4を、車台2と塵芥収容箱4との間に介設されたダンプシリンダによって傾動させて塵芥を排出したり、塵芥収容箱4の内部に設けた排出板を排出シリンダにより塵芥収容箱4の後方に移動させて塵芥を排出したりするものが考えられる。
次に、本実施形態の塵芥積込装置20について具体的に説明する。本実施形態の塵芥積込装置20は、図3に示すように、可動部材としての回転板(積込部材)21の回転によって塵芥を掻き上げると共に、押込板25によって塵芥収容箱4内へと押し込む、いわゆる回転式の塵芥積込装置20として構成されている。塵芥投入箱5内の下部においてその幅方向に延びるように回転軸22が架設され、これに回転板21の基端側が固定されている。
回転軸22の端部に減速機構23を介して正逆回転可能な油圧モータ24が連結されている。この油圧モータ24の回転が減速機構23によりトルクアップされて回転軸22に伝達され、この回転軸22と一体に回転板21が回転されることで、その先端部は、断面略半円弧状に形成された塵芥投入箱5の底壁に沿って前後方向に移動するようになる。
一方、押込板25は、回転板21の上方において塵芥投入箱5の幅方向全体に亘って設けられ、その上部に設けられた左右方向の揺動軸26の周りに前後方向に揺動自在に支持されている。また、押込板25には、揺動軸26よりも上方に延びる延設部27が設けられ、この延設部27とその前方の支持ピン28aとの間に押込シリンダ28が架設されており、その伸縮作動によって押込板25を前後方向に揺動させるようになっている。
具体的には、図3に実線で示すように、押込板25が塵芥収容箱4の側に最も揺動した位置(前進限界位置)にあるときは、この押込板25に干渉することなく回転板21が上方に回動するようになり、これに遅れて押込板25が塵芥投入口6側へ揺動する。そして、押込板25が塵芥投入口6側に最も揺動し、図3に仮想線で示す後退限界位置に達した後も、回転板21の回動は継続される。
このようにして回転する回転板21は、塵芥を塵芥収容箱4側に掻き込んで、図3に実線で示すように、前方の塵芥収容箱4側に延びる設定停止位置に一旦、停止する。そうすると、今度は押込板25が塵芥収容箱4側に揺動して、回転板21上の塵芥を塵芥収容箱4に押し込んでいく。そして、押込板25が再び前進限界位置に達すると、再び回転板21が上方へ回動するようになる。
このように互いに同期して回転板21の回転及び押込板25の揺動が繰り返されることによって、塵芥投入箱5に投入された塵芥が連続的に塵芥収容箱4に積み込まれる塵芥積込作動が行われる。このように回転板21及び押込板25を作動させるための油圧回路及び制御系の構成については後述する。
塵芥投入箱5の内部には、回転板21及び押込板25の位置を検出するためのスイッチLS1~LS4が設けられている。具体的には、図3に示すように、押込板25が前進限界位置又は後退限界位置にあるときにそれぞれオンになるスイッチLS1,LS2と、回転板21が設定停止位置にあるときにオンになるスイッチLS3と、その設定停止位置から回転板21が正の向き(図1の時計回り)に所定角度回転したときにオンになり、さらに所定角度回転したときにオフになるスイッチLS4とが設けられている。
さらに、図2及び図3に示すように、塵芥投入口6の近傍には、塵芥積込装置20の作動を停止させるための緊急停止ボタン60,61や、緊急停止プレート62などが配設されている。図1に示すように、塵芥投入口6の左側に設けられたスイッチボックス8の側面に緊急停止ボタン60(図8のスイッチSW1に対応)が配設され、また、図2に示すように、塵芥投入口6の右側に緊急停止ボタン61(図8のスイッチSW3に対応)が配設されている。緊急停止プレート62は、塵芥投入口6の下方においてスイッチSW2をオンオフするように配設されている。また、図2に示すように、スイッチボックス8の後面には、停止解除スイッチ63が配設されている。この停止解除スイッチ63は例えばモーメンタリのスイッチSW4をオンオフするように配設されている。停止解除スイッチ63は、後述する塵芥積込装置20の塵芥積込動作の緊急停止を解除する際に操作される。積込ボタン64は、塵芥積込装置20の1サイクル動作を開始する際に操作される。
-塵芥積込装置20の制御系-
次に、図7及び図8を参照して、塵芥積込装置20を作動させるための制御系について説明する。塵芥収集車1の制御装置として、カメラ11によって撮像された画像データに基づいて塵芥投入口6の近傍の緊急停止エリアY12(図10に太い一点鎖線で示す)に人物が検出されたか否かを判定する人物検出部と、緊急停止エリアY12に人物が検出されると塵芥積込装置20の動作を緊急停止させる緊急停止部とを有している。具体的には、塵芥収集車1の制御系は、塵芥積込装置20の油圧モータ24や、押込シリンダ28などに供給する油圧を制御する油圧回路と、この油圧回路に設けられた電磁制御弁V1,V2に制御信号を出力する緊急停止部としての本体制御部PLC(プログラマブル ロジック コントローラ)と、カメラ11からの画像データに基づいて人物認識処理を行う人物検出部としての画像処理ユニット90とを備えている。なお、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の駆動だけでなく塵芥排出装置の駆動も制御するようになっている。
まず、図7を参照して油圧回路について説明する。この油圧回路は、油圧ポンプPと、イルリザーバTと、押込シリンダ28を制御するための電磁制御弁V1と、油圧モータ24を制御するための電磁制御弁V2とを備えている。なお、油圧ポンプPには、車両走行駆動源としてのエンジン(図示省略)の動力を取り出すPTO(パワー テイク オフ)によって駆動力が伝達されるようになっている。
一例として、電磁制御弁V1,V2は、いずれも6ポート3位置の電磁式の方向切替弁からなる。電磁制御弁V1は、本体制御部PLCによりソレノイドSOLaが励磁されると第1連通位置(図7の上位置)に切り替わって、油圧ポンプPからの作動油を一対の押込シリンダ28のロッド側油室に供給する。一方、電磁制御弁V1は、本体制御部PLCによりソレノイドSOLbが励磁されると第2連通位置(図7の下位置)に切り替わって、作動油をヘッド側油室に供給する。
そして、電磁制御弁V1から作動油がヘッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ28が伸長作動して押込板25を前方に揺動させる。一方、作動油がロッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ28は収縮作動して、押込板25を後方に揺動させる。
また、いずれのソレノイドSOLa,SOLbも励磁されていないときに、電磁制御弁V1は中立位置(図7の中央位置)に復帰するようになる。
電磁制御弁V2は、ソレノイドSOLcが励磁されると第1連通位置(図7の下位置)に切り替わって、作動油を油圧モータ24の正転側油室に供給し、この油圧モータ24を正転作動させるほか、押込シリンダ28も伸縮作動させることができる。一方、ソレノイドSOLdが励磁されると電磁制御弁V2は第2連通位置(図7の上位置)に切り替わって、作動油を油圧モータ24の逆転側油室に供給し、この油圧モータ24を逆転作動させる。
また、いずれのソレノイドSOLc,SOLdも励磁されていないときに、電磁制御弁V2は中立位置(図7の中央位置)に復帰するようになる。電磁制御弁V1,V2の両方中立位置にあるとき、作動油はオイルリザーバTへ還流するようになる。
次に、図8を参照して本体制御部PLC及び画像処理ユニット90の信号の入出力状態について説明する。まず、本体制御部PLCへの電力供給はバッテリBTによって行われる。このバッテリBTの正極から図8の右側に延びてグランドラインK1に至る通電ラインK2には、塵芥収集車1のイグニッションスイッチSWK、PTOスイッチSWP、リレーコイルR1などが介設されている。
また、イグニッションスイッチSWK及びバッテリBTの中間において通電ラインK2から分岐するように、通電ラインK3の上流端が接続されており、その上流側(バッテリBTに近い側)にはリレーコイルR1の接点(リレースイッチ)r1が介設されている。この通電ラインK3には電源ランプLが介設されており、リレーコイルR1が励磁されて接点r1が閉じられると、通電ラインK3に通電することによって電源ランプLが点灯する。
また、リレーコイルR1の接点r1及び電源ランプLの中間において通電ラインK3から分岐するように、通電ラインK4の上流端が接続されており、これにより本体制御部PLCの信号用電力供給部(図示省略)に電力が供給されるようになっている。つまり、接点r1が閉じられると、通電ラインK3,K4を介して本体制御部PLCに電力が供給される。
さらに、通電ラインK4から分岐する通電ラインK5によって、塵芥積込装置20の塵芥積込作動中には必ず本体制御部PLCに通電されるようになっている。つまり、通電ラインK5は、いわゆる積込継続信号を入力するラインであり、ここには、上述した緊急停止ボタン60,61及び緊急停止プレート62の操作に対応して開閉されるスイッチSW1~SW3などが介設されている。これらのスイッチSW1~SW3によって通電(つまり、積込継続信号の入力)が遮断されると、本体制御部PLCは、電磁制御弁V1,V2のソレノイドSOLa~SOLdを励磁させるための制御信号の出力をオフするようになっている。これにより、電磁制御弁V1,V2が中立位置に復帰するようになり、塵芥積込装置20の作動が停止されるようになっている。
また、通電ラインK5からは、通電ラインK5と本体制御部PLCとをつなぐ通電ラインK22が分岐しており、この通電ラインK22には、後述の位置調整モードにおいて使用される調整用スイッチSW8が設けられている。この調整用スイッチSW8は、専用のスイッチでもよいし、スイッチボックス8において積込ボタン64と共に従来から備わっていて塵芥の噛込を取り除く等ための回転板逆転スイッチと兼用するようにしてもよい。
また、通電ラインK4にはその途中から分岐する複数の分岐ラインが接続されており、これらの分岐ラインのそれぞれに、上述したスイッチLS1~LS4が介設されている。スイッチLS1~LS4からの信号は本体制御部PLCに入力されるようになっており、これらの信号に基づいて塵芥積込装置20の回転板21及び押込板25の位置、言い換えれば作動状況が検出される。
さらに、スイッチLS1~LS4の他にも本体制御部PLCへの入力側には、塵芥積込装置をサイクル作動させるための積込スイッチ(積込ボタン)SW5、塵芥積込装置20の塵芥積込動作又は塵芥排出装置の塵芥排出動作を切り替えるための切替スイッチSW6、塵芥投入箱5を傾動させて開放するためのスイッチSW7、塵芥積込動作の単動又は連続の選択スイッチ(図示省略)、回転板21や押込板25を単独で作動させるスイッチ(図示省略)なども電気的に接続されている。切替スイッチSW6は、通電ラインK4から通電ラインK5が分岐する分岐位置に設けられており、通電ラインK5は、切替スイッチSW6の積込側に接続されている。
上述のように各種スイッチが入力側に接続されている一方、本体制御部PLCの出力側には、上述した電磁制御弁V1,V2のソレノイドSOLa~SOLdなどが接続されている。そして、本体制御部PLCは、スイッチSW1~SW3,LS1~LS4などから入力する信号に基づいて、予め設定された手順に従い、油圧モータ24や押込シリンダ28などを作動させるべく、対応するソレノイドSOLa~SOLdに出力するようにプログラムされている。
具体的には、塵芥積込装置20が塵芥積込作動するときには、通電ラインK2上のイグニッションスイッチ(アクセサリー電源)SWK及びPTOスイッチSWPがいずれもオンになると、リレーコイルR1が励磁される。これにより、リレーコイルR1の接点r1が閉じられるので、通電ラインK3及びK4によって本体制御部PLCに電力供給されることにより、本体制御部PLCが作動可能な状態になって適宜、ソレノイドSOLa~SOLdに制御信号を出力するようになる。この制御信号を受けてソレノイドSOLa~SOLdが励磁され、電磁制御弁V1,V2の位置が適宜、切り替えられることで、油圧モータ24、押込シリンダ28などに作動油圧が供給される。これにより、油圧モータ24、押込シリンダ28などがそれぞれ作動し、上述したように、回転板21の回転及び押込板25の揺動が互いに同期して繰り返されることになる。
詳細には、まず図3に実線で示すように押込板25が前進限界位置にあって、スイッチLS1からオン信号が出力されると共に、回転板21が設定停止位置にあって、スイッチLS3からもオン信号が出力されるときに、積込スイッチSW5の信号を受けた本体制御部PLCから制御信号が出力され、電磁制御弁V2が第1連通位置に切り替えられて、油圧モータ24が正転作動を開始する。これにより、回転板21は上方に回動し始める。
そして、所定の期間が経過すると本体制御部PLCから電磁制御弁V1のソレノイドSOLaへ制御信号が出力されて、電磁制御弁V1が第1連通位置に切り替えられ、押込シリンダ28が収縮作動を開始する。これにより押込板25は後方の塵芥投入口6側へ揺動するようになり、この押込板25が後退限界位置に達すると、スイッチLS2からオン信号が出力される。
これを受けて本体制御部PLCがソレノイドSOLaへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁V1が中立位置に復帰し、押込板25の揺動が停止する。また、そうして押込板25が揺動している間も回転板21の回動は継続しており、塵芥を塵芥収容箱4側に掻き込んでゆくが、こうして回動する回転板21が設定停止位置に至り、スイッチLS3からオン信号が出力される。
これを受けて本体制御部PLCが、電磁制御弁V2のソレノイドSOLcへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁V2が中立位置に復帰し、油圧モータ24の回動が停止する。また、本体制御部PLCは、電磁制御弁V1のソレノイドSOLbへ制御信号を出力し、電磁制御弁V1が第2連通位置に切り替えられて、押込シリンダ28が伸長作動を開始することで、押込板25が前方へ揺動し始める。
こうして前方の塵芥収容箱4側に揺動する押込板25が、回転板21上の塵芥を塵芥収容箱4に押し込んでいき、前進限界位置に達すれば、スイッチLS1からオン信号が出力される。これを受けて本体制御部PLCがソレノイドSOLbへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁V1が中立位置に復帰し、押込シリンダ28の伸長作動、つまり、押込板25の前方への揺動が停止し、一連の動作が終了する。
また、図8に示すように、イグニッションスイッチSWK及びPTOスイッチSWPの中間において、通電ラインK6の上流端が接続されており、この通電ラインK6には、人物検出部としての画像処理ユニット90が接続されている。イグニッションスイッチSWKがオンになると、この通電ラインK6を介して、画像処理ユニット90に電力が供給される。画像処理ユニット90は、通電ラインK7を介してカメラユニット10のカメラ11に接続されている。また、画像処理ユニット90には、通電ラインK8を介して、車両の運転操作に基づく後退信号が入力されるようになっている。
画像処理ユニット90には、所定のプログラムを実行して各種の制御を行う中央処理部CPU、カメラ11からの画像データを取得し画像処理を行う画像処理部DSP、中央処理部CPUや画像処理部DSPにおいて使用されるデータを記憶する記憶部としてのメモリM、中央処理部CPUの指令を受けて監視用のモニタ93(図1参照)に画像処理の結果などを表示させる画像出力部VOP、データログの時刻を計時する計時部C、カメラ11の制御を行うカメラ制御部(図示省略)などが設けられている。画像処理部DSPは、画像処理ロジックを高速で行う集積回路であり、例えば図13のフローチャートに示すような人物認識処理のルーチンを実行する。
また、画像処理ユニット90には、通電ラインK5から分岐する通電ラインK10が接続されている。この通電ラインK10は、画像処理ユニット90による人物認識処理について、塵芥積込装置20の塵芥排出動作の際は機能せず、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の際に機能するための積込信号ラインになっている。通電ラインK10は、切替スイッチSW6の積込側に接続されており、PTOスイッチSWPがオンであって、切替スイッチSW6が積込側に切り替えられている場合に、画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力されるようになっている。
画像処理ユニット90と、本体制御部PLCとの間には、作動スイッチSWSが介在されている。画像処理ユニット90には、人物安全信号の出力ポートが設けられており、この出力ポートと作動スイッチSWSとが通電ラインK16により接続されている。また、画像処理ユニット90には、データログ開始信号の入力ポートが設けられており、この入力ポートと作動スイッチSWSとが通電ラインK17により接続されている。また、作動スイッチSWSには、通電ラインK10から分岐された通電ラインK15が接続されている。
作動スイッチSWSがオン側に切り替えられている場合、通電ラインK16と通電ラインK12とを介して、画像処理ユニット90の人物安全信号の出力ポートと本体制御部PLCとが接続される。
また、画像処理ユニット90の色彩検出部(装着物検出部)の入出力ポートから2本の通電ラインK18,K19がそれぞれ延びており、これら2本の通電ラインK18,K19のそれぞれの先端が装着物検出オンスイッチSWCに接続されている。装着物検出オンスイッチSWCは、通電ラインK17から延びる通電ラインK20と、通電ラインK13に接続される通電ラインK21に接続されている。通電ラインK20は、作動ランプPL16を介して通電ラインK13に接続され、通電ラインK21は、検出オンランプPL17を介して通電ラインK13に接続されている。
ここで、画像処理ユニット90から出力される人物安全信号は、通電ラインK16と通電ラインK12とを通って本体制御部PLCに入力されるようになっている。しかし、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の際に人物又は装着物Rが緊急停止エリアY12に入ると、画像処理ユニット90から人物安全信号が出力されず、本体制御部PLCに人物安全信号が入力されない。本体制御部PLCは、人物安全信号の入力がないことを条件の1つとして、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の緊急停止を行うようになっている。
また、作動スイッチSWSがオン側に切り替えられている場合、通電ラインK6から分岐された通電ラインK11が通電ラインK17と接続される。この場合、イグニッションスイッチSWKがオンになると、通電ラインK6に通電が行われることにより、通電ラインK11と通電ラインK17を通じて、データログ開始信号が画像処理ユニット90に送られる。そして、それをトリガとしてデータログが実行される。また、通電ラインK17から分岐した通電ラインK20に通電が行われることにより、画像処理ユニット90に設けた作動スイッチSWSの作動ランプPL16が点灯する。さらに、この状態で、装着物検出オンスイッチSWCがONの場合には、画像処理ユニット90に設けた装着物検出オンスイッチSWCの検出オンランプPL17が点灯する。そして、画像処理ユニット90の装着物検出の入出力ポートから出る2本の通電ラインK18,K19が接続される。着物検出オンスイッチSWCがOFFの場合には、装着物検出オンスイッチSWCの検出オンランプPL17は点灯せず、画像処理ユニット90の装着物検出の入出力ポートから出る2本の通電ラインK18,K19は、接続されない。
一方、作動スイッチSWSがオフ側に切り替えられている場合、通電ラインK15と通電ラインK12とを介して、通電ラインK10と本体制御部PLCとが接続される。この場合、画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力されているときに、通電ラインK10からの電圧が、人物安全信号の代わりに本体制御部PLCに入力される。このため、画像処理ユニット90が緊急停止エリアY12で人物を認識したか否かにかかわらず、本体制御部PLCは、人物安全信号の入力が常時あると認識するようになっている。
また、画像処理ユニット90と、本体制御部PLCとの間には、停止解除スイッチ63に対応するスイッチSW4が介在されている。スイッチSW4は、通電ラインK10から分岐された通電ラインK13に介設されている。停止解除スイッチ63がオン操作されていない場合には、スイッチSW4がオフ状態になっており、本体制御部PLCには、信号が入力されないようになっている。一方、停止解除スイッチ63がオン操作された場合には、スイッチSW4がオン状態になり、画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力されているときに、通電ラインK10からの電圧が、停止解除のオン信号として本体制御部PLCに入力されるようになっている。
本体制御部PLCは、停止解除スイッチ63のオン信号を認識した場合、画像処理ユニット90からの人物安全信号の入力がなくなったとしてもそれを条件として塵芥積込装置20の塵芥積込動作の緊急停止を行わないようになっている。
画像処理ユニット90には、運転席周辺に配設されているパイロットランプ(図示省略)、塵芥投入口6の近傍に配設されている作動中ランプ12及び検出ランプ13が電気的に接続されており、それらの点灯制御が中央処理部CPUにより行われる。また、画像処理ユニット90には、後退警告音を出力するブザー91が接続されており、この制御についても中央制御部CPUにより行われる。作動中ランプ12、検出ランプ13及びブザー91、作動ランプPL16、検出オンランプPL17の低電位側は、通電ラインK14を介してグランドラインK1に接続されている。
ここで、作動中ランプ12及び検出ランプ13について詳しく説明する。
本実施形態では、カメラ11の撮像レンズ11aの左右両側に、作動中ランプ12及び検出ランプ13が配設されている(図4~図6参照)。作動中ランプ12は、原則として画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力されている場合にオンされる(点灯される)。検出ランプ13は、原則として画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力され、かつ、後述する人物認識処理によって塵芥投入口6近傍の人物検出エリアに人物が入っていると判定された場合にオンされる(点灯される)。
一方、作動中ランプ12及び検出ランプ13は、画像処理ユニット90に積込ライン信号が入力されている状態で画像処理ユニット90が塵芥投入口6近傍の人物検出エリアに人物が入っていると判定したとしても、例外として点灯されない場合がある。この例外とは、停止解除スイッチ63がオンされてから停止解除のオン信号が本体制御部PLCに入力されている場合である。この場合、本体制御部PLCがリレーコイルR2を励磁してリレースイッチr2が画像処理ユニット90から作動中ランプ12及び検出ランプ13への出力を遮断することにより、作動中ランプ12及び検出ランプ13は、強制的に消灯されるようになっている。これにより、作業者に対し、画像処理ユニット90の人物認識処理の機能が無効にされていることを、確実に知らせることができるようになっている。
また、図1、図9、図10に示すように、塵芥投入箱5の背面の上部、言い換えれば、塵芥投入口6の上方にはカメラ11が配設され、その撮像レンズ11aが後方の斜め下に向けられている。図9、図10には、塵芥投入口6の近傍に立った人物H(作業者)が両腕を前方に伸ばして、塵芥50(図9、図10では、ごみ袋)を積み込む様子が示されている。カメラ11は本来、塵芥収集車1の運転者が後方を監視するためのバックカメラとして用いられるものであり、図9、図10に一例を示すように塵芥投入口6及びその後方の所定範囲を撮影するようになっている。
カメラ11の撮像レンズ11aの光軸は、おおよそ図3の矢印IVに沿う方向に延びており、塵芥投入口7の後方を撮影するために、鉛直下向きから後方に振り向けられて、塵芥投入口6の近傍の人物H及び塵芥50を上方から撮影するようになっている。カメラ11は、出荷時、メンテナンス時などに、その撮影角度を調整できるようになっている。
-エリアメンテナンスモード-
図8及び図16に示すように、画像処理ユニット90は、メンテナンス装置としてのパーソナルコンピュータ(PC94)を接続可能に構成されており、出荷時、メンテナンス時などにPC94を接続できるようになっている。PC94は、画像処理ユニット90に接続されると共に、液晶表示部などの表示部96とキーボードなどの入力部95と共に、公知のCPU、メモリ、記憶装置等を備えている。メンテナンス装置が、例えば、タブレット端末の場合であれば、タッチパネルが表示部96と入力部95とを兼ねる。
上述したように、画像処理ユニット90は、カメラ11によって撮像された画像データに基づいて、塵芥投入口6の近傍の人物検出エリアY(通常検出エリアY11、緊急停止エリアY12、後退時検出エリアY2)に所定の人物形状が検出されたか否かを判定する人物検出部と、画像データに基づいて、塵芥投入口6の近傍の色彩検出エリアZに所定の色が検出されたか否かを判定する色彩検出部とを有している。
具体的には、画像処理ユニット90は、エリアメンテナンスモードを有し、このエリアメンテナンスモードにおいて人物検出エリアYと色彩検出エリアZの広さ及び位置を個別に設定可能に構成されている。画像処理ユニット90に接続したPC94の表示部96には、例えば、図17に示すように、エリア設定表示画面を表示できるようになっている。この表示画面には、カメラ11で撮影された撮影画像表示部96aと、人物検出設定部96bと、色彩検出設定部96cとが表示されている。
このエリアメンテナンスモードにおける人物検出エリアYの設定後に、表示部96に表示された同期ボタン97を、入力部95を介して押すことで、人物検出エリアY(通常検出エリアY11や緊急停止エリアY12)の位置と大きさに色彩検出エリアZの位置と大きさが自動的に合わされるように構成されている。
図17には表示しないが、表示部96には、人物検出エリアYと色彩検出エリアZとを一括して車幅方向中心にセンタリングする第1センタリングボタンを表示してもよい。
そして、人物検出エリアYは、塵芥積込装置の作動時に人物を検出する積込時検出エリアY1(上記通常検出エリアY11と緊急停止エリアY12とを足し合わせたもの)と、車両後退時に人物を検出すると共に第1人物検出エリアよりも車両後方へ広い後退時検出エリアY2とを有する。詳しくは図示しないが、エリアメンテナンスモードにおいて、積込時検出エリアY1の設定後に自動生成ボタンを押すと、自動的に後退時検出エリアY2が設定されるように構成されていてもよい。この場合、平面視矩形状の後退時検出エリアY2の車幅方向の大きさ(長さ)は、平面視矩形状の積込時検出エリアY1の車幅方向の大きさ(長さ)と合わされ、後退時検出エリアY2の車両前後方向の大きさ(長さ)は、積込時検出エリアY1の車両方向前後方向の大きさ(長さ)よりも大きく設定される。また、平面視矩形状の後退時検出エリアY2の車両前方側の辺は、平面視矩形状の積込時検出エリアY1(緊急停止エリアY12)の車両前方側の辺と重なるように設定される。
また、表示部96には、通常検出エリアY11と緊急停止エリアY12とを一括してセンタリングする第2センタリングボタンが表示可能に構成されていてもよい。このように構成すれば、緊急停止エリアY12とそれよりも車両後方へ広い通常検出エリアY11とを設けることで、エリア毎に適切な制御を行える。またこれらのエリアのセンタリング作業を容易に行うことができる。
-カメラの角度調整方法-
ここで、カメラ11の角度調整方法について具体的に説明する。
まず、出荷時のシール貼付工程において、図15に示すように、塵芥収集車1のバック時にモニタ93に表示される一番下の赤色マーカ2つを結んだ線の中央に透明又は半透明の三角形状のシールなどのマーク部Mとして貼付部材30を貼り付けておく。カメラ11の撮像レンズ11aの特性によっては、画像がゆがんでいる場合もあるが、中央部分だと位置合わせしやすい。このように、マーク部Mをモニタ93の表示画面に貼り付けられた、シールなどの貼付部材30により構成すると、手作業での貼付作業にはなるが、簡単かつ安価にマーク部Mの位置指定ができる。出荷時に貼付部材30をモニタ93の表示画面に貼り付けた場合には、貼付部材30がその表示画面に常に存在することになる。したがって、出荷後のメンテナンス作業により再度カメラ11の撮像領域を調整する場合には、シール貼付工程は必要としない。
次に、モニタ93の表示画面上にマーク部Mを表示させた状態で、作業者は、塵芥積込装置20を位置調整モードにして、塵芥投入口6の内部の回転板21をモニタ93の表示画面において作業者(人物H)が視認しやすい位置に移動させる。本実施形態では、本体制御部PLCがこの位置調整モードを有しており、作業者が調整用スイッチSW8を操作することによって、回転板21を正転開始位置から180°回転させた状態にする(図3の仮想線Cで表す回転板21の回転軌跡上の最後端位置であり、この位置を調整用位置とする)。このとき、作業者が調整用スイッチSW8を1度押すと回転板21が調整用位置まで自動で移動するようにしてもよいし、作業者が調整用スイッチSW8を押し続けることにより回転板21を調整用位置まで手動で移動させるようにしてもよい。本体制御部PLCが回転板21を調整用位置まで自動で移動させる場合には、回転板21が調整用位置になったことを検出するセンサを別途設け、当該センサの検出結果に基づいて本体制御部PLCが回転板21を移動停止させるのが好ましい。また、作業者が回転板21を調整用位置まで手動で移動させる場合には、例えば、回転板21が調整用位置になったときに位置が合うような可動部材用マークを塵芥投入箱5の側壁内面に予め描いておき、作業者は、この可動部材用マークを目標に回転板21を移動させるのが好ましい。
回転板21を調整用位置に合わせることができたら、次に、例えば二人の作業者が協力してカメラ11の角度調整を行う。すなわち、一人がモニタ93を見ながら、もう一人が手動でカメラ11の角度調整をして、モニタ93の表示画面における貼付部材30の先端を回転板21の先端に合わせる。
本実施形態では、回転板21が調整用位置になった際には、緊急停止部(本体制御部PLC)によって緊急停止エリアY12における人物の検出の有無にかかわらず回転板21を動作させないように制御する。これにより、作業者がモニタ93のマーク部Mに合わせてカメラ11の角度を手作業で変更する際に、カメラ11の近くにある回転板21が急に動き出すことを規制できるので、作業者の安全が確保される。
このように、モニタ93の表示画面にマーク部Mがあるので、そのマーク部Mに合わせて容易かつ確実にカメラ11の角度調整が可能である。また、モニタ93上で調整するので、調整時のカメラ11の実際の取付状態に合わせて調整できる。
モニタ93の表示画面における貼付部材30の先端を回転板21の先端に合わせることができたら、カメラ11の角度調整ができたことになる。その後、作業者は、再度、調整用スイッチSW8を操作するか、又は積込スイッチSW5を操作して、回転板21を図3の実線の位置まで移動させる。そして、カメラ11による撮影と画像処理ユニット90による通常の人物認識をスタートさせる。
すなわち、カメラ11によって撮影され、画像処理ユニット90に入力された画像のデータに基づいて、画像処理ユニット90は、作業者などの人物Hや装着物Rが塵芥投入口6及びその後方における、積込時検出エリアY1又は色彩検出エリアZに存在するか否かを判定するようにしている。また、画像処理ユニット90が積込時検出エリアY1のうちの緊急停止エリアY12又は色彩検出エリアZに人物H又は装着物Rが存在すると判定すれば、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の作動を停止させるか否かを判定するようにしている。
具体的に説明すると、積込時検出エリアY1は、通常検出エリアY11(図10に破線で示す)と緊急停止エリアY12(図10に太い一点鎖線で示す)とに分かれている。緊急停止エリアY12は、通常検出エリアY11よりも塵芥投入口6の近傍に設けられ、侵入禁止エリアとしての機能を有している。また、色彩検出エリアZは、緊急停止エリアY12よりも塵芥投入口6側にエリア境界を有し、緊急停止エリアY12よりも車両前後方向の大きさ(長さ)が小さくなっている。この色彩検出エリアZも、侵入禁止エリアとしての機能を有している。
画像処理ユニット90は、積込時検出エリアY1に人物Hが存在するか否か、又は色彩検出エリアZに装着物Rが存在するか否かを判定し、侵入禁止エリアとしての緊急停止エリアY12(色彩検出エリアZ)に人物H(装着物R)が存在すると判定すれば停止信号を本体制御部PLCに送り、本体制御部PLCが塵芥積込装置20の作動を停止させるようにしている。例えば、通常検出エリアY11は、作業者が塵芥積込作業を行う際の通常エリアであり、塵芥投入口7の近傍の矩形のエリアに設定される。緊急停止エリアY12は、塵芥投入口6の前縁部6aと後縁部6b近傍との間の矩形のエリアに設定される。この緊急停止エリアY12は、少なくとも塵芥投入口6の前縁部6a、後縁部6b、左縁部6c、及び右縁部6dで囲まれた領域の一部を含むように設定される。
これに加え、車両の後退時、人物Hが塵芥投入口6の後方の後退時検出エリアY2(図9、図10に細い1点鎖線で示す)に存在するか否かが画像処理ユニット90により判定される。そして、後退時検出エリアY2に人物Hが存在すると判定すれば、画像処理ユニット90が運転者に報知して注意を喚起するようにしている。後退時検出エリアY2は、緊急停止エリアY12、通常検出エリアY11、及びその後方のエリアを含む矩形のエリアに設定される。なお、モニタ93上には、カメラ11で撮像された画像と共に、通常検出エリアY11の外縁に対応するライン(図10に破線で示す)、緊急停止エリア(侵入禁止エリア)Y12の外縁に対応するライン(図10に太い1点鎖線で示す)、後退時検出エリアY2の外縁に対応するライン(図10に細い1点鎖線で示す)が表示されている。
-エリアの設定方法-
次いで、エリアメンテナンスモードにおいて、人物検出エリアYと色彩検出エリアZの広さ及び位置を個別に設定する方法について説明する。
まず、図8及び図16に示すように、画像処理ユニット90にPC94を接続する。PC94には予め専用のアプリをインストールしておく。
次いで、PC94の入力部96を操作し、専用のプログラムを立ち上げる。
次いで、人物検出機能をオンにし、エリア表示を選択し、表示部96に例えば図17に示すように、エリア設定表示画面を表示させる。
次いで、パラメータを設定する。人物検出機能の検出パラメータは、デフォルト値が決まっているので、基本的には、図示しないデフォルト設定ボタンを押すことで設定は完了する。
次いで、人物検出設定部96bにおいて、エリア設定モードを選び、マウス等にて人物検出エリアYのうちの積込時検出エリアY1を設定する。このとき、例えば200cm程度のダミー人形を塵芥投入口6の近傍に立たせるとよい。 次いで、引き続きエリアメンテナンスモードにおいて、積込時検出エリアY1の設定後に、表示部96に現れた「自動生成」ボタンを押し、自動的に後退時検出エリアY2を設定する。通常は、積込時検出エリアY1が設定できれば、それよりも適度に広い範囲の後退時検出エリアY2を設定すればよいので、その設定を容易に行える。例えば、後退時検出エリアY2は、積込時検出エリアY1と幅は一緒で後方に延ばしただけとする。
次いで、色彩検出機能を設定する。
まず、色彩検出機能をオンにし、エリア表示を選択する。色候補を選択することで、各パラメータ値を一括設定する。例えば、装着物Rの赤色を検出色としたい場合、色候補のうち赤色を選択する。設定色として例えば、赤、青、緑のうちいずれかを選択できるようにしてもよい。
次いで、色彩検出設定部96cにおいて、エリア設定モードを選び、マウス等にて色彩検出エリアZを設定する。
本実施形態では、表示部96の色彩検出設定部96cに同期ボタン97が設けられている。この同期ボタン97を使用することで、色彩検出エリアZの自動設定も可能となっている。具体的には、エリアメンテナンスモードにおける積込時検出エリアY1(及び後退時検出エリアY2)の設定後に、表示部96に表示された積込時検出エリアY1との同期ボタン97を、入力部95を介して押す。すると、同期が行われ、積込時検出エリアY1に対応して色彩検出エリアZの位置と大きさが自動的に合わされる。
このように本実施形態では、人物検出エリアYの積込時検出エリアY1と色彩検出エリアZの広さ及び位置を個別に設定できるので、状況に合わせた最適な安全対策を容易かつ確実に行える。しかも、同期ボタン97を操作すれば、設定後の人物検出エリアYの積込時検出エリアY1に対して手動で位置合わせする必要がなく、設定を極めて容易に行える。
なお、同期ボタン97を押さずに色彩検出エリアZを別途手動で設定する場合、微妙にセンターがずれたり作業者の加減で設定が変わってしまったりする。そこで、表示部96に現れた第1センタリングボタンを操作して人物検出エリアYの積込時検出エリアY1と色彩検出エリアZとを一括してセンタリングしてもよい。このように、人物検出エリアYと色彩検出エリアZは、通常は、車幅方向中心が一致するが、そのセンタリングが第1センタリングボタンを押すだけで容易に行える。
-画像処理のルーチン-
次に、図11、図12のフローチャートを参照して、塵芥収集車1で行われる画像処理に基づく制御のルーチンについて説明する。図11、図12では、便宜上、図11に示す本体制御部PLCが実行する制御と、図12に示す画像処理ユニット90が実行する制御とに分けて示している。
まず、本体制御部PLCが実行する制御の流れについて、図11のフローチャートを参照して説明する。図11に示すように、スタート後のステップS1において、イグニッションスイッチをオフからオンに切り替える操作が作業者により行われ、さらに、ステップS2において、PTOスイッチSWPをオフからオンに切り替える操作が作業者により行われると、本体制御部PLCの電源がオンになる。次に、ステップS3において、本体制御部PLCは、停止解除をリセットする。ここでは、停止解除フラグを0にリセットする。このように、PTOスイッチSWPのオンに伴って、停止解除フラグをリセットするようにしている。停止解除フラグは、停止解除スイッチ63の操作状況に基づいて設定されるもので、停止解除スイッチ63のオフからオンへの操作に伴って、停止解除フラグが1にセットされる。
次に、ステップS4において、本体制御部PLCは、切替スイッチSW6が積込側に切り替えられているか否かを判定する。そして、切替スイッチSW6が積込側に切り替えられている場合(YES)、ステップS5に進み、切替スイッチSW6が積込側ではなく排出側に切り替えられている場合(NO)、ステップS14に進む。
ステップS5において、本体制御部PLCは、停止解除フラグが1であるか否かを判定し、停止解除フラグが1である場合(YES)、ステップS8に進む。一方、停止解除フラグが0である場合(NO)、ステップS6に進み、本体制御部PLCは、停止解除スイッチ63をオフからオンに切り替える操作が作業者により行われたか否かを判定する。そして、停止解除スイッチ63がオフからオンに切り替えられた場合(YES)、ステップS7において、本体制御部PLCは、停止解除フラグを1にセットしてステップS8に進む。停止解除スイッチ63がオフからオンに切り替えられていない場合(NO)、ステップS10に進む。
ステップS8において、本体制御部PLCは、リレーコイルR2を励磁して、リレースイッチr2をオフに切り替える。これにより、ステップS9において、検出ランプ13及び作動中ランプ12が消灯される。
次に、ステップS10において、本体制御部PLCは、積込スイッチSW5がオンになったか否かを判定する。積込スイッチSW5がオンになった場合(YES)、ステップS11に進み、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の塵芥積込動作を実行する。一方、積込スイッチSW5がオフである場合(NO)、本体制御部PLCは、積込スイッチSW5がオンになるまで待機する。
次に、ステップS12において、本体制御部PLCは、緊急停止ボタン60,61がオンになったか否かを判定する。緊急停止ボタン60,61がオンになった場合(YES)、ステップS13に進み、緊急停止ボタン60,61がオフである場合(NO)、ステップS15に進む。
ステップS13において、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の緊急停止を実行する。そして、ステップS14において、本体制御部PLCは、本体制御部PLCの電源がオンのままである場合(NO)、ステップS4に戻り、再度ステップS4以降の処理を実行する。一方、ステップS14において、本体制御部PLCの電源がオフになった場合(YES)、このルーチンは終了される(エンド)。
上述したステップS12の判定で緊急停止ボタン60,61がオフである場合(NO)、ステップS15において、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の回転板21が、危険な角度範囲Z1(図3参照)にあるか否かを判定する。この判定は、スイッチLS4からの信号の有無に基づいて行われる。そして、スイッチLS4からの信号がオンであり、塵芥積込装置の回転板21が危険な角度範囲Z1にある場合(YES)、ステップS16に進む。一方、スイッチLS4からの信号がオフであり、回転板21が危険な角度範囲Z1にない場合(NO)、ステップS18に進む。
次に、ステップS16において、本体制御部PLCは、画像処理ユニット90から人物安全信号の入力がなかったか否かを判定する。人物安全信号は、後述するステップS8~S14、S16~S19の画像処理ユニット90の処理に基づいて、画像処理ユニット90から本体制御部PLCに出力される。具体的には、作動スイッチSWSがオンであって、塵芥積込装置の塵芥積込動作の際に人物が積込時検出エリアY1の通常検出エリアY12に入っている場合には、画像処理ユニット90から人物安全信号が出力されず、本体制御部PLCに人物安全信号が入力されない(ステップS14)。
一方、作動スイッチSWSがオフの場合と、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の際に人物が積込時検出エリアY1及び色彩検出エリアZで検出されなかった場合と、積込時検出エリアYの通常検出エリアY11のみで人物が検出された場合には、本体制御部PLCに人物安全信号が入力される(ステップS17、S19)。そして、人物安全信号の入力がなかった場合(YES)、ステップS17に進み、人物安全信号の入力があった場合(NO)、ステップS18に進む。
ステップS17において、本体制御部PLCは、停止解除フラグが0であるか否かを判定し、停止解除フラグが0である場合(YES)、ステップS13に進み、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の塵芥積込動作の緊急停止を実行する。一方、停止解除フラグが1である場合(NO)、ステップS18に進む。
ステップS18において、本体制御部PLCは、塵芥積込装置20の回転板21が、塵芥積込動作を停止する際の停止位置(1サイクル停止位置)にあるか否かを判定する。そして、塵芥積込装置20の回転板21が、1サイクル停止位置にある場合(YES)、ステップS19に進み、塵芥積込装置20の塵芥積込動作を通常停止する。一方、塵芥積込装置20の回転板21が、1サイクル停止位置にない場合(NO)、ステップS11に戻り、再度ステップS11以降の処理を実行する。
続いて、画像処理ユニット90が実行する制御の流れについて、図12のフローチャートを参照して説明する。図12に示すように、スタート後のステップT1において、イグニッションスイッチSWKをオフからオンに切り替える操作が作業者により行われると、画像処理ユニット90の電源がオフからオンになる。ステップT2において、画像処理ユニット90の初期化処理(起動処理)が行われる。
この初期化処理(起動処理)は、少なくとも数秒の時間がかかるものである。この初期化処理が終了するまで、すなわち起動中において、画像処理ユニット90は人物安全信号を出力することがなく、また、作動中ランプ12及び検出ランプ13へのオン信号を出力することがない(画像処理ユニット90が作動中ランプ12及び検出ランプ13を作動させないように制御する)。
仮に、この画像処理ユニット90の起動中に作業者がPTOスイッチSWPをオンにした場合には、本体制御部PLCが画像処理ユニット90から人物安全信号の入力がないと認識することができ、作業者がPTOスイッチSWPのオンに引き続き積込ボタン64を押したとしても、本体制御部PLCは人物安全信号の入力がないことに基づき塵芥積込装置20を駆動させないように制御する。
ステップT3において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、画像処理ユニット90全体が正常に作動しているか否かを判定する。そして、画像処理ユニット90が正常に作動している場合(YES)、ステップT4に進み、画像処理ユニット90が正常に作動していない場合(NO)、ステップT20に進む。ステップT20、T21において、画像処理ユニット90は、作動中ランプ12を点灯させない一方、基板上に設けられたエラー表示灯を点灯させ、ステップT15に進む。
次に、ステップT4において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、車両の運転操作に基づく後退信号が入力されていないか否かを判定する。後退信号は、車両の後退操作があった場合に通電ラインK8を介して画像処理ユニット90に入力され、この後退信号の有無に基づいて、ステップT4の判定が行われる。そして、後退信号の入力がなかった場合(YES)、ステップT5に進み、後退信号の入力があった場合(NO)、ステップT22に進む。
次に、ステップT5において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、積込ライン信号が入力されたか否かを判定する。積込ライン信号は、PTOスイッチSWPがオンであって、切替スイッチSW6が積込側に切り替えられている場合に、通電ラインK10を介して画像処理ユニット90に入力される。この積込ライン信号の有無に基づいて、ステップT5の判定が行われる。そして、積込ライン信号の入力があった場合(YES)、ステップT6に進み、積込ライン信号の入力がなかった場合(NO)、ステップT4に戻り、再度ステップT4、T5の判定を行う。
次に、ステップT6において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、作動中ランプ12を点灯させる。そして、ステップT7において、中央処理部CPUは、人物認識処理に用いる特徴データ(辞書データ)を積込用特徴データに設定し、また、人物検出判定に用いる検出エリアを積込時検出エリアY1に設定する。積込用特徴データは、後述する人物認識処理(ステップT8)の際に参照されるものであって、画像処理ユニット90のメモリMに格納されている。積込用特徴データは、予め多くの(例えば数万の)人物の頭部の画像を撮影して、その大きさや形状などの特徴を抽出したものである。積込用特徴データとして抽出される特徴については、人物を上方から見たときの頭部形状を主体としている。積込時検出エリアY1は、人物検出判定の際に用いられるものであって、画像処理ユニット90のメモリMに格納されている。上述したように、積込時検出エリアY1は、作業者が塵芥積込作業を行う際の通常エリアとして設定された通常検出エリアY11と、塵芥積込装置20を緊急停止させる緊急停止エリアY12とに分かれており、それぞれのエリアがメモリMに格納されている。
-人物認識処理-
次に、ステップT8において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、画像処理部DSPに人物認識処理を実行させる。画像処理ユニット90の画像処理部DSPが実行する人物認識処理の詳細について、図13のフローチャートを参照して説明する。まず、スタート後のステップS81において、カメラ11によって撮影され、画像処理ユニット90に入力される画像のデータ(入力画像データ)に対する二値化処理が、画像処理部DSPによって行われる。この二値化処理は、例えば、入力画像データについて各画素の輝度値が予め設定された閾値以上である場合に最大輝度値とし、閾値未満であれば最小輝度値とする処理である。生成される二値化画像データは、ノイズや光量変化の影響の多くが除去されたものとなる。
次に、ステップS82において、画像処理部DSPによってラベリング処理が行われる。このラベリング処理は、二値化画像データにおいて互いに近接する各画素を領域化するものであり、例えば同じ輝度値に属すると共に、所定距離内で密接する複数の画素について1つの領域とみなす処理である。ラベリング処理は画像平面全体について行われ、これにより1つの領域とされたものが、それぞれ物体像として認識される。
そして、ステップS83~S85において、画像処理部DSPによって、上述した通常検出エリアY11又は緊急停止エリアY12内で検出されたそれぞれの物体像についての人物識別処理が行われる。本実施形態では、塵芥投入口6の上方にカメラ11を配設し、下方の塵芥投入口6近傍をほぼ真上から撮影するようにしている。このため、その画像には、図10に一例を示すように人物Hの頭部が大きく表示されると共に、上方から見た顔の一部も表示されることになる。そこで、ステップS83では、予め設定されている積込用特徴データを参照し、この積込用特徴データの条件を満たすような物体像を、仮に人物Hの頭部と判定する。
次に、頭部と仮判定した物体像について、それ以外の物体像と識別する処理をステップS84,S85で行う。まず、ステップS84において、カメラ11から時系列に入力される複数の画像データの差分処理(各画素毎の輝度値の差を求める処理)によって、物体像の位置の変化を検出する。この位置の変化、つまり、物体像の移動距離を、それに要した時間(画像データを取得する時間間隔)で除算して、物体像の移動速度を算出する。
次に、ステップS85において、ステップS84で算出された移動速度が予め設定した閾値以下であるか否かを判定する。この閾値は、塵芥投入口6に塵芥を投入する作業者の頭部の移動速度と、投入される塵芥の移動速度とを区別できるように、予め実験などによって設定されている。そして、算出された移動速度が閾値よりも高ければ、動作が速すぎるので人物Hの頭部ではないと識別し、否定判定して(NO)、ルーチンを終了する(エンド)。
一方、ステップS85において、算出された移動速度が閾値以下であると肯定判定すれば(YES)、物体像は人物Hの頭部であると判定(本判定)して、ステップS86に進み、人物検出信号を出力する。
次に、ステップS87において、人物Hの頭部であると判定された物体像が、上述した緊急停止エリアY12に入っているか否かを判定する。ステップS87の判定は、物体像を形成する領域の外形をなす画素の位置座標が、緊急停止エリアY12に一部分でも含まれているか否かによって判定することが可能である。
そして、人物Hの頭部と識別した物体像が、緊急停止エリアY12に入っていると肯定判定すれば(YES)、ステップS88に進んで塵芥積込装置20の作動を停止させるべく、中央処理部CPUへ停止信号を出力し、ルーチンを終了する(エンド)。一方、物体像が緊急停止エリアY12に入っていないと否定判定すれば(NO)、停止信号は出力せずにルーチンを終了する(エンド)。
-装着物認識処理-
図12のフローチャートに戻って、次いで、ステップT30において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、画像処理部DSPに装着物認識処理を実行させる。画像処理ユニット90の画像処理部DSPが実行する装着物認識処理の詳細について、図14のフローチャートを参照して説明する。まず、スタート後のステップS31において、カメラ11によって撮影され、画像処理ユニット90に入力される画像のデータ(入力画像データ)に対する二値化処理が、上記人物認識処理と同様に画像処理部DSPによって行われる。
次に、ステップS32において、上記人物認識処理と同様に画像処理部DSPによってラベリング処理が行われる。
そして、ステップS33~S35において、画像処理部DSPによって、上述した色彩検出エリアZ内で検出されたそれぞれの物体像についての装着物認識処理が行われる。図10に一例を示すように装着物Rが大きく表示されると共に、上方から見た装着物Rの色彩も表示される。そこで、ステップS33では、予め設定されている色彩データを参照し、この色彩データの条件を満たすような物体像を、仮に装着物Rと判定する。
次に、装着物Rと仮判定した物体像について、それ以外の物体像と識別する処理をステップS34,S35で行う。まず、ステップS34において、カメラ11から時系列に入力される複数の画像データの差分処理(各画素毎の輝度値の差を求める処理)によって、物体像の位置の変化を検出する。この位置の変化、つまり、物体像の移動距離を、それに要した時間(画像データを取得する時間間隔)で除算して、物体像の移動速度を算出する。
次に、ステップS35において、ステップS34で算出された移動速度が予め設定した閾値以下であるか否かを判定する。この閾値は、塵芥投入口6に塵芥を投入する作業者の装着物Rの移動速度と、投入される塵芥の移動速度とを区別できるように、予め実験などによって設定されている。そして、算出された移動速度が閾値よりも高ければ、動作が速すぎるので装着物Rではないと識別し、否定判定して(NO)、ルーチンを終了する(エンド)。
一方、ステップS35において、算出された移動速度が閾値以下であると肯定判定すれば(YES)、物体像は装着物Rであると判定(本判定)して、ステップS36に進み、装着物検出信号を出力する。
次に、ステップS37において、装着物Rであると判定された物体像が、上述した色彩検出エリアZに入っているか否かを判定する。ステップS37の判定は、物体像を形成する領域の外形をなす画素の位置座標が、色彩検出エリアZに一部分でも含まれているか否かによって判定することが可能である。
そして、装着物Rと識別した物体像が、色彩検出エリアZに入っていると肯定判定すれば(YES)、ステップS38に進んで塵芥積込装置20の作動を停止させるべく、中央処理部CPUへ停止信号を出力し、ルーチンを終了する(エンド)。一方、物体像が色彩検出エリアZに入っていないと否定判定すれば(NO)、停止信号は出力せずにルーチンを終了する(エンド)。
再び、図12のフローチャートに戻って、ステップT9において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、作動スイッチSWSがオンか否かを判定する。作動スイッチSWSがオンの場合(YES)、ステップT10に進み、作動スイッチSWSがオフの場合(NO)、ステップS16に進む。
そして、ステップT10において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、上述したステップT8の人物認識処理及びステップT30の装着物認識処理の処理結果(ログ)をメモリMに保存する。具体的には、人物検出信号の出力の有無(ステップS86)若しくは停止信号の出力の有無(ステップS88)又は装着物検出信号の出力の有無(ステップS36)若しくは停止信号の出力の有無(ステップS38)が、画像処理ユニット90のメモリMに保存される。
次に、ステップT11において、画像処理ユニット90の中央制御部CPUは、ステップT8の人物認識処理/ステップT30の装着物認識処理によって積込時検出エリアY1又は色彩検出エリアZ内に人物が検出されたか否かを判定する。この際、画像処理ユニット90のメモリMを参照して、人物検出信号又は装着物検出信号の出力があったか否かが判定される。そして、人物検出信号又は装着物検出信号の出力があった場合(YES)、ステップT12に進み、人物検出信号又は装着物検出信号の出力がなかった場合(NO)、ステップT16に進む。
次に、ステップT12において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、ステップT8の人物認識処理/ステップT30の装着物認識処理によって侵入禁止エリアとしての緊急停止エリアY12又は色彩検出エリアZ内に人物が侵入したか否かを判定する。この際、画像処理ユニット90のメモリMを参照して、停止信号の出力があったか否かが判定される。そして、停止信号の出力があった場合(YES)、ステップT13に進み、停止信号の出力がなかった場合(NO)、ステップT18に進む。
次に、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、ステップT13において、検出ランプ13のオン信号を出力し、ステップT14において、人物安全信号を本体制御部PLCに出力せず、その後、ステップT15に進む。また、中央処理部CPUは、ステップT16において、検出ランプ13のオン信号を出力せず、ステップT17において、人物安全信号を本体制御部PLCに出力し、その後、ステップT15に進む。さらに、中央処理部CPUは、ステップT18において、検出ランプ13のオン信号を出力し、ステップT19において、人物安全信号を本体制御部PLCに出力し、その後、ステップT15に進む。
そして、ステップT15において、画像処理ユニット90は、画像処理ユニット90の電源がオンのままである場合(NO)、ステップT3に戻り、再度ステップT3以降の処理を実行する。一方、ステップT15において、画像処理ユニット90の電源がオフになった場合(YES)、このルーチンは終了される(エンド)。
上述したステップT4の判定で後退信号の入力があった場合(NO)、画像処理ユニット90は、ステップT22において、作動中ランプ12のオン信号を出力せず、ステップT23において、人物安全信号を本体制御部PLCに出力せず、その後、ステップT24に進む。
そして、ステップT24において、人物認識処理に用いる特徴データ(辞書データ)を後退用特徴データに設定し、また、人物検出判定に用いる検出エリアを後退用の後退時検出エリアY2に設定する。後退用特徴データは、後述する人物認識処理(ステップT25)の際に参照されるものであって、画像処理ユニット90のメモリMに格納されている。後退用特徴データは、予め多くの人物の頭部の画像を撮影して、頭部の大きさや形状などの特徴を抽出したものである。後退用特徴データとして抽出される特徴については、人物を上述した積込用特徴データよりも前方寄りの斜め上方から見たときの頭部形状を主体としている。第3の検出エリアY2は、人物検出判定の際に用いられるものであって、画像処理ユニット90のメモリMに格納されている。上述したように、後退時検出エリアY2には積込用の積込時検出エリアY1、及びその後方のエリアが含まれている。
次に、ステップT25において、画像処理部DSPによって人物認識処理が行われる。ステップT25の人物認識処理は、上述したステップT8の人物認識処理(図13参照)と略同様であって、二値化処理、ラベリング処理、人物識別処理等を含んでいる。なお、人物識別処理では、ステップT24で設定された後退用特徴データが用いられる、この後退用特徴データの条件を満たすような物体像を、人物Hと判定する。なお、人物Hの認識については、頭部形状を識別することに限定されず、例えば手や足などを識別するようにしてもよい。
そして、ステップT26において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、上述したステップT25の人物認識処理の処理結果(ログ)をメモリMに保存する。次に、ステップT27において、画像処理ユニット90の中央処理部CPUは、ステップT25の人物認識処理によって後退時検出エリアY2内に人物が検出されたか否かを判定する。この際、画像処理ユニット90のメモリMを参照して、人物検出信号の出力があったか否かが判定される。そして、人物検出信号の出力があった場合(YES)、ステップT28において、画像処理ユニット90は、ブザー91を作動させて後退警告音を出力し、その後、ステップT15に進む。一方、人物検出信号の出力がなかった場合(NO)、ステップT29において、画像処理ユニット90は、ブザー91を作動させず、その後、ステップT15に進む。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、複数の検出エリア(通常検出エリアY11、緊急停止エリアY12、後退時検出エリアY2、色彩検出エリアZ)の位置及び範囲を容易かつ適切に設定できる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
上述した人物検出エリアY(通常検出エリアY11、緊急停止エリアY12、後退時検出エリアY2)は一例であって、上記以外のエリアを採用してもよい。例えば、塵芥投入口6の後縁部6bよりも前方側のエリア全体を緊急停止エリアY12として設定してもよい。この場合、ステップS87の判定で、上述した物体像を形成する領域の外形をなす画素の位置座標が、塵芥投入口6の後縁部6bよりも前方側に含まれている場合には、緊急停止エリアY12に人物であると識別された物体像が検出されたと判定すればよい。
上記実施形態では、色彩検出エリアZの全体が侵入禁止エリアとしての機能を有していたが、本発明はこれに限らず色彩検出エリアを、通常検出エリアと、侵入禁止エリアとしての緊急停止エリアとの2種類に分けてもよい。
上記実施形態では、塵芥収集車1における画像処理制御(図11~図14参照)を緊急停止部としての本体制御部PLC及び人物検出部としての画像処理ユニット90が分担して実行したが、単一の制御装置のみによって塵芥収集車1における画像処理制御を実行してもよい。例えば、本体制御部PLCに画像処理ユニット90の機能も備えさせ、本体制御部PLCのみによって、図11~図14のフローチャートを実行させるようにしてもよい。
上記実施形態では、カメラユニット10の支持部材9が、塵芥投入箱5の傾斜後面部5bの左右両端部に基端部を有する枠状となっていたが、本発明はこれに限らず、支持部材9が、塵芥投入箱の傾斜後面部の左右中央から後方に直線状に突出する一本の部材であってもよい。
上記実施形態では、いわゆる回転式の塵芥積込装置20を装備した塵芥収集車1として本発明を具現化した場合について説明しており、塵芥積込装置20の主要部は回転板21及び押込板25により構成されている。詳しくは図示しないが、塵芥積込装置20は、上下方向に摺動する摺動板と、この摺動板の下端部に車体前後方向に揺動可能に取り付けられる可動部材としての圧縮板とを有していてもよい。この場合、摺動板を下降位置にすると共に圧縮板の先端を車両後方へ延ばした位置が圧縮板の調整用位置に設定される。例えば、圧縮板にゴムがあるときは、ゴムの部分をめくり、金属部分の先端にマーク部Mを合わせて調整するとよい。この場合も、作業者に最も近付く圧縮板の先端の位置を把握できるので、侵入禁止エリアの設定が容易となる。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。