TWI700567B - 產業工廠用畫像解析裝置及產業工廠監視控制系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種產業工廠用畫像解析裝置及產業工廠監視控制系統，係具備以下構成。動態畫像資料收集部(21)係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料之動態畫像資料。畫像加工處理部(22)係在每個一定周期從動態畫像資料抽出畫像，將指定顏色轉換為第一顏色，指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色，而對畫像進行二值化。畫像量化部(23)係依據轉換為第一顏色之畫素數來量化二值化的畫像。數值輸出部(24)係輸出量化的資料。

Description

產業工廠用畫像解析裝置及產業工廠監視控制系統

本發明係有關一種產業工廠用畫像解析裝置及產業工廠監視控制系統。

已知有生產工業活動所需之材料、資源的產業工廠(鋼鐵工廠、發電工廠、石油工廠、化學工廠等)。產業工廠的工廠監視控制系統係經由控制用網路具備連接有構成工廠之大量的現場設備(包含致動器、感測器)的輸出入裝置(I/O)、控制大量的現場設備之可編程邏輯控制器(以下稱為PLC)彼此連接的構成。

此外，做為PLC、輸出入裝置之輸出入信號的製程資料係被收集在具有資料收集功能和資料播放功能的資料收集裝置。資料收集裝置係顯示所收集的製程資料，操作者為掌握產業工廠的狀態而使用。

就輸出製程資料之感測器的一例而言，專利文獻1已揭示配置在鋼鐵工廠的HMD(Hot Metal Detector，熱金屬探測器)。該HMD係設置在軋輥下游之 輥道正上方的預定高度的位置，檢測的方向設定在與軋輥大致垂直之方向且朝向水平方向的方向。HMD為具有狹窄視野的雷射感測器，在視野中若檢測到熱質量就輸出ON信號，若沒有檢測到熱質量則輸出OFF信號。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2016-87652號公報

專利文獻2：國際公開第2014/002176號

如專利文獻1所述，藉由配置感測器可檢測熱質量(軋材)的向上翹曲。但是感測器價格昂貴，其設置地點亦有所限定。另外，感測器僅輸出ON信號或OFF信號，無法詳細掌握軋材的狀態(形狀、位置等)。

為解決上述缺點，本案發明人進行深入研究的結果，開發出將以一般的照相機拍攝之拍攝對象的動態畫像資料當作感測器而使用。藉由使用照相機可得到成本降低、相較於上述感測器拍攝範圍廣且設置地點的自由度高、資訊量比感測器輸出多等優點。

另一方面，在對以照相機拍攝之拍攝對象的狀態進行確認時，單純以肉眼觀察動態畫像資料也僅是以目測進行的判斷，確認的準確度低。因此期望提高確認的準確度的處理。

本發明係為解決上述課題而成者，目的在於提供一種產業工廠用畫像解析裝置，該裝置係使用動態畫像資料將拍攝對象的狀態即時量化解析，並可支援確認產業工廠之營運狀況的操作者。

又，本發明的另一目的在於提供一種產業工廠監視控制系統，該系統係使用藉由產業工廠用畫像解析裝置量化的資料，可實現依照拍攝對象的狀態進行之適當的控制。

為達成上述目的，本實施形態之產業工廠用畫像解析裝置係構成如下。產業工廠用畫像解析裝置係具備動態畫像資料收集部、畫像加工處理部、畫像量化部及數值輸出部。

動態畫像資料收集部係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料而得之動態畫像資料。即時不一定指拍攝的瞬間，包含因通訊路徑、資料處理而導致之會伴隨延遲的資料收集，或間隔一定周期的資料收集。

畫像加工處理部係在每個一定周期從前述動態畫像資料抽出畫像，將指定顏色轉換為第一顏色，該指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色，而對該畫像進行二值化。一定周期較佳為儘可能為短周期，較理想為即時。畫像係指從動態畫像資料抽出的1幀畫像。指定顏色不僅為單一顏色，亦包含所指定之顏色的範圍。

畫像量化部係依據轉換為前述第一顏色之 畫素數來量化前述二值化的畫像。在一形態中，畫像量化部係計算將前述二值化的畫像以與前述材料的搬運方向平行地分割而成之各帶狀區域中前述第一顏色所佔的比例。在其他形態中，畫像量化部係計算將前述二值化的畫像分割成格子狀的各格子狀區域中前述第一顏色所佔的比例。

數值輸出部係輸出前述量化的資料。

為達成上述目的，本實施形態之產業工廠監視控制系統係構成如下。產業工廠監視控制系統係具備上述之產業工廠用畫像解析裝置及控制前述機器的可編程邏輯控制器。

前述機器係包含軋製做為前述材料之軋材的一對軋輥。畫像加工處理部係將從寬度方向觀看前述軋材之前述畫像進行二值化。

在一形態中，畫像量化部和可編程邏輯控制器係構成如下。

畫像量化部係使前述二值化的畫像與前述軋材的搬運方向平行，至少分割成第1區域及相鄰於第1區域上方的第2區域，計算各區域中前述第一顏色所佔的比例。

可編程邏輯控制器係在第2區域中之前述第一顏色所佔的比例的增加量與第1區域中之前述第一顏色所佔的比例的減少量的差比臨界值大時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變前述一對軋輥之旋轉速度以抑制前述軋材向上翹曲。例如控制信號為 使前述一對軋輥停止的信號，或者為使下軋輥之旋轉速度比上軋輥之旋轉速度慢的信號。

在另一形態中，畫像量化部和可編程邏輯控制器係構成如下。

畫像量化部係將前述二值化的畫像至少分割成格子狀的第1區域、相鄰於第1區域橫向的第2區域、相鄰於第1區域上方的第3區域、相鄰於第2區域上方且相鄰於第3區域橫向的第4區域，並計算各區域中前述第一顏色所佔的比例。

可編程邏輯控制器係在前述第一顏色所佔的比例依第1區域、第2區域之順序增加，且第4區域中之前述第一顏色所佔的比例依據第3區域中之前述第一顏色所佔的比例的減少而增加時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變前述一對軋輥之旋轉速度以抑制前述軋材向上翹曲。例如控制信號為使前述一對軋輥停止的信號或者為使下軋輥之旋轉速度比上軋輥之旋轉速度慢的信號。

根據本發明之產業工廠用畫像解析裝置，可使用動態畫像資料將拍攝對象的狀態即時量化解析，並可支援確認產業工廠之營運狀況的操作者。又，根據本發明之產業工廠監視控制系統，使用藉由產業工廠用畫像解析裝置量化的資料，可實現適當的控制。

1‧‧‧畫像解析裝置

2‧‧‧第1監視照相機

3‧‧‧第2監視照相機

4‧‧‧畫像資料轉換器

5‧‧‧畫像用信號線

6‧‧‧動態畫像用網路

7‧‧‧資料收集裝置

8‧‧‧人機界面

9‧‧‧可編程邏輯控制器

10‧‧‧控制用網路

21‧‧‧動態畫像資料收集部

22‧‧‧畫像加工處理部

23‧‧‧畫像量化部

24‧‧‧數值輸出部

31‧‧‧左視窗

32‧‧‧中央視窗

33‧‧‧右視窗

41‧‧‧濾色器部

42‧‧‧二值化部

43‧‧‧映像加工部

50‧‧‧帶狀量化處理部

51‧‧‧帶狀區域A

52‧‧‧帶狀區域B

53‧‧‧帶狀區域C

54‧‧‧帶狀區域D

60‧‧‧格子狀量化處理部

61‧‧‧格子狀區域A

62‧‧‧格子狀區域B

63‧‧‧格子狀區域C

64‧‧‧格子狀區域D

65‧‧‧格子狀區域E

66‧‧‧格子狀區域F

67‧‧‧格子狀區域G

68‧‧‧格子狀區域H

69‧‧‧格子狀區域I

70‧‧‧格子狀區域J

71‧‧‧格子狀區域K

72‧‧‧格子狀區域L

111‧‧‧CPU

112‧‧‧記憶體

113‧‧‧儲存器

113a‧‧‧程式記憶部

113b‧‧‧資料記憶部

114‧‧‧外部機器界面部

115a‧‧‧控制用網路界面部

115b‧‧‧動態畫像用網路界面部

116‧‧‧內部匯流排

117‧‧‧顯示器

118‧‧‧鍵盤

119‧‧‧滑鼠

311‧‧‧軋材

312‧‧‧軋輥

313‧‧‧搬運輥

321‧‧‧表示軋材的部分

322‧‧‧其他的部分

第1圖係顯示實施形態1之產業工廠的工廠監視控制系統的構成的示意圖。

第2圖係實施形態1之畫像解析裝置的方塊圖。

第3圖係實施形態1之畫像解析裝置的畫面顯示例。

第4圖係顯示畫像解析裝置所具有之處理電路的硬體構成例的方塊圖。

第5圖係實施形態2之畫像解析裝置的方塊圖。

第6圖係實施形態2之畫像解析裝置的解析例。

第7圖係實施形態3之畫像解析裝置的方塊圖。

第8圖係實施形態3之畫像解析裝置的解析例。

以下，參照圖面詳細說明本發明之實施形態。另外，對於各圖中的共同元件係賦予同樣的符號並省略重複說明。

實施形態1

(系統構成)

第1圖係顯示實施形態1之產業工廠的工廠監視控制系統的構成的示意圖。

鋼鐵工廠為生產工業活動所需之材料、資源的一種產業工廠。在熱軋中，以加熱爐加熱之高溫的板坯(軋材)係藉由搬運輥搬運，用粗軋機和精軋機薄薄地延伸至所需的厚度，同時加工成所需的寬度，最後用捲取機捲繞。

工廠監視控制系統係連接畫像解析裝置1、第1監視照相機2、第2監視照相機3、資料收集裝置7、HMI(HUMAN MACHINE INTERFACE，人機界面)8、PLC 9及構成產業工廠之機器(省略圖示)等而構成。

第1監視照相機2及第2監視照相機3係配置成將構成產業工廠之機器及在機器加工之材料包含於拍攝範圍。第1監視照相機2係經由畫像用信號線5連接在畫像資料轉換器4。第1監視照相機2的影像輸出係藉由畫像資料轉換器4轉換為能夠進行網路通訊的信號，並經由動態畫像用網路6傳送至畫像解析裝置1。第2監視照相機3為網路照相機，所拍攝的動態畫像資料經由動態畫像用網路6傳送至畫像解析裝置1。

畫像解析裝置1係經由控制用網路10連接控制構成產業工廠之機器(包含致動器、感測器)的可編程邏輯控制器(PLC)9、做為操作者在產業工廠的一般操作或監視中使用之監視控制裝置的人機界面(HMI)8及資料收集裝置7。此外，也有畫像解析裝置1組裝到資料收集裝置7的情況。

控制用網路10具備複數個具有公用記憶體的節點，藉由在複數個節點間周期性廣播傳輸使公用記憶體上的資料同步。藉此，在畫像解析裝置1、PLC 9、HMI 8之間共有虛擬的同一個記憶體空間。在公用記憶體分配有各資料的記憶區域(位址)。連接在各節點的裝置可藉由對公用記憶體的寫入、讀取來傳送及接收資料。

(畫像解析裝置)

畫像解析裝置1係具備動態畫像資料收集部21、畫像加工處理部22、畫像量化部23及數值輸出部24。

動態畫像資料收集部21係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料之動態畫像資料。即時不一定指拍攝的瞬間，亦包含因通訊路徑、資料處理而導致伴隨著延遲的資料收集或間隔一定周期的資料收集。具體而言，動態畫像資料收集部21係經由動態畫像用網路6從第1監視照相機2、第2監視照相機3間隔一定周期收集動態畫像資料。動態畫像資料收集部21係將動態畫像資料輸出至畫像加工處理部22。動態畫像資料收集部21係將所收集的動態畫像儲存在儲存器113的資料記憶部113b。

畫像加工處理部22係在每個一定周期從動態畫像資料抽出畫像，將指定顏色轉換為第一顏色，該指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色，而對該畫像進行二值化。一定周期較佳為儘可能為短周期，較理想為即時。畫像係指從動態畫像資料抽出的1幀畫像。指定顏色不僅為單一顏色，亦包含所指定之顏色的範圍。

具體而言，畫像加工處理部22係使用第2圖所示的濾色器部41、二值化部42、映像加工部43將畫像加工，再將已加工的畫像輸出至畫像量化部23。

濾色器部41係抽出與畫像中的機器、材料相關的指定顏色。就指定顏色而言，例如預先設定熾熱之 材料的顏色、顯示機器或材料的溫度異常的顏色等。

二值化部42係將指定顏色轉換為第一顏色(例如：白色)，該指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色(例如：黑色)，而對該畫像進行二值化。藉此可以縮小資料量，減少畫像加工處理、量化處理的計算負荷，並可確保即時性。

映像加工部43係在第1監視照相機2或第2監視照相機3從對角線拍攝拍攝對象時，藉由進行映像轉換，轉換成從旁邊或上方觀看的畫像。藉此，照相機設置的靈活度高，不僅在拍攝對象的上方或旁邊無法設置照相機的情況，在拍攝對象的附近難以設置感測器的環境亦可應對。另外。能夠在拍攝對象的上方或旁邊設置照相機時，不一定要執行映像加工部43的處理。

畫像量化部23係依據轉換為第一顏色之畫素數來量化前述二值化的畫像。例如依據藉由畫像加工處理部22轉換為第一顏色(例如：白色)之畫素數來算出第一顏色在畫像中所佔的比例。畫像量化部23係將已量化的資料輸出至數值輸出部24。

數值輸出部24係將已量化的資料經由控制用網路10輸出至資料收集裝置7、HMI 8、PLC 9。

第3圖係顯示畫像解析裝置1顯示在顯示器117(參照第4圖)的顯示例的圖。畫像解析裝置1係在左視窗31即時顯示所收集的動態畫像資料。在第3圖的例子中係顯示拍攝範圍包含軋製做為材料的軋材311的一對軋 輥312(粗軋機或精軋機)及搬運輥313，軋材311從左向右搬運並被一對軋輥312軋製的狀態。此外，畫像解析裝置1係在中央視窗32顯示將左視窗31顯示中的畫像二值化的畫像。表示軋材的部分321以白色顯示，其他的部分322以黑色顯示。又，畫像解析裝置1係在右視窗33顯示在二值化的畫像中表示白色所佔的比例之時間變化的圖表。在第6圖的例子中係顯示表示沿水平方向分割之各區域中白色所佔的比例之時間變化的圖表。

資料收集裝置7係從PLC 9、HMI 8收集製程資料。製程資料係包含與構成產業工廠的機器以及在機器加工之材料相關的各種資料。例如包含致動器的控制值、感測器的檢測值、材料規格等。在鋼鐵工廠等的大規模工廠有多達數千、數萬的輸出入點，並存在有各式各樣的製程資料。該等製程資料係被收集在具有資料收集功能、資料播放功能的資料收集裝置7，並使用於測試時、調整時、操作時、故障時的資料分析。

另外，資料收集裝置7係從畫像解析裝置1接收量化的資料，且與製程資料同步並同時收集而予以儲存。又，資料收集裝置7係從畫像解析裝置1接收必要的資料，可實現與第3圖同樣的顯示。

HMI 8係將從PLC 9接收之製程資料以數值、文字以及燈號顯示。此外，HMI 8係具備發送按鈕輸入信號、數值輸入信號的操作按鈕，依據押下操作按鈕輸出用來控制PLC 9的信號。又，HMI 8係從畫像解析裝置 1接收量化的資料，並可顯示其數值，或可在其數值超過預定的臨界值時發出警報。

PLC 9係依據來自產業工廠的感測器的輸入進行計算，並輸出信號至閥門、馬達等致動器藉以控制產業工廠。此外，以與來自感測器的輸入相同的方式接收從畫像解析裝置1輸出的資料進行計算，並輸出信號至閥門、馬達等致動器藉以控制產業工廠。又，在計算結果超過臨界值時發出警報。

如上述說明，根據實施形態1的畫像解析裝置1，藉由將從監視照相機即時收集的動態畫像予以量化，可以掌握拍攝對象進入拍攝範圍內的程度。因此，畫像解析裝置1可即時以量化方式解析機器及材料的位置和形狀，並可支援操作者對於營運狀態的確認作業。又，由於未使用特別的感測器故成本較低。例如可降低進行檢測熱軋帶鋼和厚板的翹曲時的感測器的設置費用。又，相較於感測器，拍攝範圍廣且設置場所的自由度高，故可在各種環境下掌握拍攝對象的狀態。

在上述的實施形態1中，係針對整體畫像計算轉換為第一顏色的畫素數，但並不限於此。亦可指定畫像的部分區域，計算該區域中轉換為第一顏色的畫素數。藉由規定在畫像內應注意的區域，可減少雜訊並提高檢測準確度。

此外，藉由使用上述實施形態1的畫像解析裝置1和資料收集裝置7，可以在資料收集裝置7上即 時顯示動態畫像資料，亦可從任意的指定時刻在資料收集裝置7上播放存儲在資料收集裝置7的動態畫像資料。使掌握過去現象的位置和尺寸變得容易，而可提高位置和尺寸的確認準確度。另外，亦可進行動態畫像的停止、快進、快退。又，上述內容在以下的實施形態亦相同。

此外，在上述實施形態1的畫像解析裝置1雖未包含後述之第4圖所示的顯示器117、鍵盤118、滑鼠119，在畫像解析裝置1亦可包含該等配備。又，上述內容在以下的實施形態亦相同。

另外，在上述實施形態1中雖以鋼鐵工廠為例說明產業系統，但並不限於此。產業系統亦包含發電工廠、石油工廠、化學工廠等。

(硬體構成例)

參照第4圖說明畫像解析裝置1的硬體構成。第4圖係顯示畫像解析裝置1所具有之處理電路的硬體構成例的方塊圖。第2圖所示之畫像解析裝置1的各部位係表示畫像解析裝置1所具有之功能的一部分，各功能藉由處理電路實現。例如：處理電路係經由內部匯流排116連接CPU111、記憶體112、HDD或大容量記憶體等的儲存器113、外部機器界面(I/F)部114、控制用網路界面部115a、動態畫像用網路界面部115b而構成。又，資料收集裝置7亦為同樣構成。

CPU111係藉由執行儲存在儲存器113之程式記憶部113a的各種程式來實現畫像解析裝置1之各部位 的功能。

記憶體112係在CPU111執行各種程式時做為暫時儲存或展開資料的運算區域部來使用。

儲存器113係具有程式記憶部113a及資料記憶部113b。程式記憶部113a係儲存OS(OPERATING SYSTEM，操作系統)、各種程式。又，資料記憶部113b係記憶所收集之各時刻的製程資料、動態畫像資料。

又，在第4圖所示的例子中，雖在一個儲存器113中設置程式記憶部113a與資料記憶部113b，惟亦可在複數個儲存器分開設置程式記憶部113a與資料記憶部113b。

外部機器界面部114係用來連接顯示器117、鍵盤118、滑鼠119等的外部機器與畫像解析裝置1的界面。

控制用網路界面部115a係用來連接控制用網路10與畫像解析裝置1的界面。又，動態畫像用網路界面部115b係用來連接動態畫像用網路6與畫像解析裝置1的界面。

實施形態2

接著，參照第5圖和第6圖說明實施形態2。在上述的實施形態1中，係算出第一顏色佔整體畫像的比例。相對於此，在實施形態2中，係算出將畫像分割成帶狀之各帶狀區域中第一顏色所佔的比例，比較第一顏色在各帶狀區域所佔的比例的變化，更詳細地解析拍攝對象的狀態。

第5圖係實施形態2之畫像解析裝置1的方塊圖。第5圖所示的構成除了畫像量化部23具備帶狀量化處理部50之外，其餘與第2圖相同，故省略或簡略共通之構成的說明。

畫像加工處理部22係將從寬度方向觀看材料的畫像進行二值化。

帶狀量化處理部50係對於將藉由畫像加工處理部22進行二值化的畫像以與材料的搬運方向平行地分割而得各帶狀區域，算出第一顏色(例如：白色)所佔的比例。在第5圖的例子中，二值化的畫像係沿水平方向分割為4個區域。該分割的4個區域係由下而上稱為帶狀區域A51、帶狀區域B52、帶狀區域C53、帶狀區域D54。帶狀量化處理部50係算出在各帶狀區域中白色之畫素數的比例。

即時算出將畫像分割為層狀而成的各帶狀區域中第一顏色所佔的比例(以下稱為第一顏色比例)，藉由確認第一顏色比例的變化可定量地掌握拍攝對象的位置、形狀的變化。

例如會有做為材料的軋材311(參照第3圖)在鋼鐵工廠的搬運輥313(參照第3圖)上跳動的情況。此時，拍攝對象(軋材)係從帶狀區域A51平行移動至帶狀區域B52。因此，藉由確認帶狀區域B52之第一顏色比例的增加量等於帶狀區域A51之第一顏色比例的減少量，可確認拍攝對象為進行了平行移動。

另一方面，會有拍攝對象的形狀變形的情況。例如在鋼鐵工廠的熱軋線、厚板線會有因軋製而在軋材311(參照第3圖)發生向上翹曲的情況。參照第6圖來說明畫像解析的例子。t1係前一周期之軋材的形狀，t2係現在周期之軋材的形狀。帶狀量化處理部50係使二值化的畫像以與軋材的搬運方向平行地，至少分割為帶狀區域A51和與帶狀區域A51上方相鄰的帶狀區域B52，算出各區域之第一顏色比例。帶狀區域A51和帶狀區域B52的邊界設定在軋材的上面和下面之間。

操作者確認伴隨t1至t2的變化之各帶狀區域中的第一顏色比例的變化。藉由確認帶狀區域B52中的第一顏色比例的增加量與帶狀區域A51中的第一顏色比例的減少量的差的大小可定量地掌握軋材的向上翹曲。

畫像解析裝置1係藉由顯示如第3圖的右視窗33所例示之表示各帶狀區域中的第一顏色比例的時間變化的圖表而可支援操作者的確認作業。

PLC9係接收由數值輸出部24所輸出的資料(各帶狀區域中的第一顏色比例)。PLC9可從各帶狀區域中的第一顏色比例來進行依據拍攝對象的位置之控制、依據拍攝對象的變化移動量之控制、依據拍攝對象的形狀之控制(例如依據向上翹曲量的控制)。

參照上述的第6圖說明依據向上翹曲量的控制。PLC9在帶狀區域B52中的第一顏色比例的增加量與帶狀區域A51中的第一顏色比例的減少量的差比臨界值 大時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變一對軋輥312之旋轉速度以抑制軋材向上翹曲。例如控制信號為使一對軋輥312停止的信號，或者為使下軋輥之旋轉速度比上軋輥之旋轉速度慢的信號。

另外，PLC9在帶狀區域B52中的第一顏色比例的增加量與帶狀區域A51中的第一顏色比例的減少量的差比第一臨界值大時，輸出使下軋輥之旋轉速度比上軋輥之旋轉速度慢的信號，當該差比第二臨界值(比第一臨界值大)大時，亦可輸出使一對軋輥312停止的信號。

又，PLC9在該差愈大時，亦可輸出緊急性高的警告信號。

如上述說明，根據具備帶狀量化處理部50之本實施形態的系統，相較於實施形態1可更準確支援操作者對於機械、材料的位置或尺寸的確認作業。此外，PLC9使用藉由帶狀量化處理部50量化的資料可實現依據拍攝對象的狀態之適當的控制。例如改變控制值使做為拍攝對象的機器能夠移動到適當的位置，或是改變控制值以防止拍攝對象的軋材與感測器、機械碰撞。

又，上述之實施形態2的系統可與實施形態1的系統組合。這一點在以下的實施形態亦相同。

此外，上述之實施形態2的帶狀量化處理部50雖沿水平方向設定帶狀區域，惟亦可在垂直方向或傾斜方向設定帶狀區域。

另外，上述之實施形態2的帶狀量化處理 部50係將畫面分割為4個，惟亦可分割為2個、3個或5個以上。

實施形態3

接著，參照第7圖和第8圖說明實施形態3。在上述的實施形態1中，係算出第一顏色佔整體畫像的比例。相對於此，在實施形態3中，係算出將畫像分割成格子狀之各格子狀區域中第一顏色所佔的比例，比較第一顏色在各格子狀區域所佔的比例的變化，更詳細地解析拍攝對象的狀態。

第7圖係實施形態3之畫像解析裝置1的方塊圖。第7圖所示的構成除了畫像量化部23具備格子狀量化處理部60之外，其餘與第2圖或第5圖相同，故省略或簡略共通之構成的說明。

畫像加工處理部22係將從材料的寬度方向觀看的畫像進行二值化。

格子狀量化處理部60係算出將藉由畫像加工處理部22進行二值化而得的畫像分割為格子狀而成的各格子狀區域中，第一顏色(例如：白色)所佔的比例。在第7圖的例子中，二值化的畫像係在水平方向分割為4個區域、在垂直方向分割為3個區域，合計分割為12個區域。分割的區域稱為格子狀區域A61、格子狀區域B62、格子狀區域C63、格子狀區域D64、格子狀區域E65、格子狀區域F66、格子狀區域G67、格子狀區域H68、格子狀區域I69、格子狀區域J70、格子狀區域K71、格子狀區域 L72。格子狀量化處理部60係算出在各格子狀區域中白色之畫素數的比例。

即時算出將畫像分割為格子狀而成的各格子狀區域中第一顏色所佔的比例(以下稱為第一顏色比例)，藉由確認第一顏色比例的變化可以量化方式掌握拍攝對象的位置、形狀的變化。

例如：會有做為材料的軋材311(參照第3圖)在鋼鐵工廠的搬運輥313(參照第3圖)上跳動的情況。此時，拍攝對象(軋材)係從格子狀區域A61平行移動至格子狀區域B62。因此，藉由確認格子狀區域A61之第一顏色比例的增加量等於格子狀區域B62之第一顏色比例的減少量，可確認拍攝對象平行移動。

又，拍攝對象傾斜延伸而從格子狀區域A61延伸至格子狀區域F66時，格子狀區域A61的第一顏色比例飽和，格子狀區域F66的第一顏色比例會增加。由相鄰之格子狀區域B62之第一顏色比例的增減量與格子狀區域E65之第一顏色比例的增減量可確認拍攝對象是否未水平搖動而延伸。

此外，會有拍攝對象的形狀變形的情況。例如在鋼鐵工廠的熱軋線、厚板線會有因軋製而在軋材311(參照第3圖)發生向上翹曲的情況。參照第8圖來說明畫像解析的例子。t3係前一周期之軋材的形狀，t4係現在周期之軋材的形狀。格子狀量化處理部60係將二值化的畫像至少分割為格子狀的格子狀區域F66、相鄰於格子狀區 域F66橫向的格子狀區域J70、相鄰於格子狀區域F66上方的格子狀區域G67、相鄰於格子狀區域J70上方且相鄰於格子狀區域G67橫向的格子狀區域K71，並算出各區域之第一顏色比例。格子狀區域F66和格子狀區域G67的邊界設定在軋材的上方。

操作者確認伴隨t3至t4的變化之各格子狀區域中的第一顏色比例的變化。藉由確認到第一顏色比例依格子狀區域F66、格子狀區域J70之順序增加，且格子狀區域K71中第一顏色比例依據格子狀區域G67中第一顏色比例的減少而增加，能夠以量化方式掌握軋材的向上翹曲。

PLC9係接收由數值輸出部24所輸出的資料(各格子狀區域中的第一顏色比例)。PLC9可從各格子狀區域中的第一顏色比例來進行依據拍攝對象的位置之控制、依據拍攝對象的變化移動量之控制、依據拍攝對象的形狀之控制(例如依據向上翹曲量的控制)。

參照上述的第8圖說明依據向上翹曲量的控制。PLC9係在第一顏色比例依格子狀區域F66、格子狀區域J70之順序而增加，且格子狀區域K71中第一顏色比例依據格子狀區域G67中第一顏色比例的減少來增加時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變一對軋輥312之旋轉速度以抑制軋材向上翹曲。例如控制信號為使一對軋輥312停止的信號，或者為使下軋輥之旋轉速度比上軋輥之旋轉速度慢的信號。

如上述說明，根據具備格子狀量化處理部60之本實施形態的系統，相較於實施形態1可更準確支援操作者對於機械、材料的位置或尺寸的確認作業。此外，PLC9使用藉由格子狀量化處理部60量化的資料而可實現依據拍攝對象的狀態進行之適當的控制。

又，上述之實施形態3的系統可與實施形態1的系統及實施形態2的系統組合。

此外，上述之實施形態3的格子狀量化處理部60係依水平方向及垂直方向將區域定義成格子狀，惟亦可在傾斜方向設定格子狀區域。

另外，上述之實施形態3的格子狀量化處理部60係將畫面分割為12個，若為等分割則不限制分割數量。尤其是從傾斜的角度拍攝拍攝對象時，藉由映像轉換加工成從旁邊或上方拍攝的畫像。此時，會有拍攝對象的移動量、變形量變小的情況。在這種情況時，藉由增加格子狀的分割數量可檢測變小的移動量、變形量。

以上說明本發明的實施形態，惟本發明並不限於上述的實施形態，在不脫離本發明之目的的範圍內可進行各種變更。

1‧‧‧畫像解析裝置

2‧‧‧第1監視照相機

3‧‧‧第2監視照相機

4‧‧‧畫像資料轉換器

5‧‧‧畫像用信號線

6‧‧‧動態畫像用網路

7‧‧‧資料收集裝置

8‧‧‧人機界面(HMI)

9‧‧‧可編程邏輯控制器(PLC)

10‧‧‧控制用網路

21‧‧‧動態畫像資料收集部

22‧‧‧畫像加工處理部

23‧‧‧畫像量化部

24‧‧‧數值輸出部

Claims (4)

1. 一種產業工廠用畫像解析裝置，係具備：動態畫像資料收集部，係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料之動態畫像資料；畫像加工處理部，係在每個一定周期從前述動態畫像資料抽出畫像，將指定顏色轉換為第一顏色，該指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色，而對該畫像進行二值化；畫像量化部，係依據轉換為前述第一顏色之畫素數來量化前述二值化的畫像；以及數值輸出部，係輸出前述量化的資料；前述畫像量化部係計算將前述二值化的畫像以與前述材料的搬運方向平行地分割而成之各帶狀區域中前述第一顏色所佔的比例。
2. 如申請專利範圍第1項所述之產業工廠用畫像解析裝置，其中，前述畫像量化部係計算將前述二值化的畫像分割成格子狀而成的各格子狀區域中前述第一顏色所佔的比例。
3. 一種產業工廠監視控制系統，係具備：產業工廠用畫像解析裝置，係具備：動態畫像資料收集部，係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料之動態畫像資料；畫像加工處理部，係在每個一定周期從前述動態畫像資料抽出畫像，將指定顏色轉換為第一顏色，該指定顏色以外的顏色轉換 為第二顏色，而對該畫像進行二值化；畫像量化部，係依據轉換為前述第一顏色之畫素數來量化前述二值化的畫像；以及數值輸出部，係輸出前述量化的資料；以及控制前述機器的可編程邏輯控制器；前述機器係包含軋製做為前述材料之軋材的一對軋輥；前述畫像加工處理部係將從寬度方向觀看前述軋材之前述畫像進行二值化；前述畫像量化部係使前述二值化的畫像以與前述軋材的搬運方向平行地，至少分割成第1區域及相鄰於第1區域上方的第2區域，並計算各區域中前述第一顏色所佔的比例；前述可編程邏輯控制器係在前述第2區域中之前述第一顏色所佔的比例的增加量與前述第1區域中之前述第一顏色所佔的比例的減少量的差比臨界值大時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變前述一對軋輥之旋轉速度以抑制前述軋材向上翹曲。
4. 一種產業工廠監視控制系統，係具備：產業工廠用畫像解析裝置，係具備：動態畫像資料收集部，係即時收集拍攝構成產業工廠的機器及在該機器加工的材料之動態畫像資料；畫像加工處理部，係在每個一定周期從前述動態畫像資料抽出畫像，將指 定顏色轉換為第一顏色，該指定顏色以外的顏色轉換為第二顏色，而對該畫像進行二值化；畫像量化部，係依據轉換為前述第一顏色之畫素數來量化前述二值化的畫像；以及數值輸出部，係輸出前述量化的資料；以及控制前述機器的可編程邏輯控制器；前述機器係包含軋製做為前述材料之軋材的一對軋輥；前述畫像加工處理部係將從寬度方向觀看前述軋材之前述畫像進行二值化；前述畫像量化部係將前述二值化的畫像至少分割成格子狀的第1區域、相鄰於前述第1區域橫向的第2區域、相鄰於前述第1區域上方的第3區域、相鄰於前述第2區域上方且相鄰於前述第3區域橫向的第4區域，並計算各區域中前述第一顏色所佔的比例；前述可編程邏輯控制器係在前述第一顏色所佔的比例依前述第1區域、前述第2區域之順序而增加，且前述第4區域中之前述第一顏色所佔的比例依據前述第3區域中之前述第一顏色所佔的比例的減少而增加時，輸出警告信號及控制信號中的至少一個，該控制信號係改變前述一對軋輥之旋轉速度以抑制前述軋材向上翹曲。

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