(57)【要約】  本開示は、引張試験機械又は他の材料試験機械内の、視覚ベースの単一カメラ侵入検知システムの三次元検知範囲を拡大させる方法に関する。照明光源は、カメラからオフセットされ、照明円錐を提供し、これらの照明円錐はカメラの円錐ビューイングゾーンに交わり、それによって検知ゾーンを定めるするする。物体がこれらの円錐領域に侵入すると、影が落とされる。その影はカメラによって検知される。侵入物の検知は、通常、材料試験機械の機能の少なくとも一部を停止する安全機能として用いられる。
2021505875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
侵入する物体を検知するシステムにおいて、
表面の少なくとも一部から取り込む写真又はビデオデバイスと、
前記表面に向けられる照明ゾーンを有する少なくとも１つの照明デバイスとを備え、
前記照明ゾーンの少なくとも一部に侵入する物体は、前記表面に影を落とし、該影は、前記写真又はビデオデバイスによって取り込まれた画像の少なくとも一部であり、前記照明ゾーンの少なくとも一部に侵入する前記物体の存在が検知されるシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの照明デバイスは、第１の照明ゾーンを定めるする第１の照明デバイス及び第２の照明ゾーンを定めるする第２の照明デバイスを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の照明ゾーンは第１の円錐を画定し、前記第２の照明ゾーンは第２の円錐を画定し、前記写真又はビデオデバイスの視野は第３の円錐を画定する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐は、その表面上で少なくとも部分的に交わり、それによって侵入検知ゾーンを定めるする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐が少なくとも部分的に交わる前記表面の少なくとも一部における対照的な境界パターンを更に含む請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記写真又はビデオデバイスの視野の少なくとも一部に侵入する物体の画像が前記写真又はビデオデバイスによって取り込まれ、視野に侵入する前記物体の存在が検知される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
第１の照明光源及び第２の照明光源は、赤外線照明光源である請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
侵入する物体を検知する方法において、
表面の少なくとも一部の画像を取り込む写真又はビデオデバイスを設けるステップと、
前記表面に向けられる照明ゾーンを有する少なくとも１つの照明デバイスを設けるステップと、
前記写真又はビデオデバイスによって取り込まれた、照明ゾーンの少なくとも一部に侵入する物体によって前記表面に落とされた影の画像を検知するステップとを含む方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの照明デバイスを設けるステップは、第１の照明ゾーンを定めるする第１の照明デバイス及び第２の照明ゾーンを定めるする第２の照明デバイスを設けるステップを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の照明ゾーンは第１の円錐を画定し、前記第２の照明ゾーンは第２の円錐を画定し、前記写真又はビデオデバイスの視野は第３の円錐を画定する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐の少なくとも部分的な交差部分によって、侵入検知ゾーンを定めるするステップを更に含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐が交わる前記表面の一部に、対照的な境界パターンを設けるステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の照明デバイス及び第２の照明デバイスを設けるステップは、第１の赤外線照明光源及び第２の赤外線照明光源を設けるステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記写真又はビデオデバイスによって取り込まれた、前記ビデオ又は写真デバイスの視野の少なくとも一部に侵入する物体の画像を検知するステップを更に含む請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
材料試験のシステムにおいて、
材料が試験される領域と、前記材料が試験される領域に近接する表面とを含む材料試験デバイスと、
前記表面の少なくとも一部の画像を取り込む写真又はビデオデバイスと、
前記表面に向けられる照明ゾーンを含む少なくとも１つの照明デバイスとを備え、
照明ゾーンの少なくとも一部に侵入する物体は、前記表面に影を落とし、該影は、前記写真又はビデオデバイスによって取り込まれる前記画像の少なくとも一部であり、前記照明ゾーンの少なくとも一部に侵入する前記物体の存在が検知され、前記材料試験デバイスは、安全モードに入るシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの照明デバイスは、第１の照明ゾーンを定めるする第１の照明デバイス及び第２の照明ゾーンを定めるする第２の照明デバイスを含む請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の照明ゾーンは第１の円錐を画定し、前記第２の照明ゾーンは第２の円錐を画定し、前記写真又はビデオデバイスの視野は第３の円錐を画定する請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐は、その表面上で少なくとも部分的に交わり、それによって侵入検知ゾーンを定めるする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の円錐、前記第２の円錐及び前記第３の円錐が交わる前記表面の一部は、対照的な境界パターンを含む請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記写真又はビデオデバイスの視野の少なくとも一部に侵入する物体は、前記写真又はビデオデバイスによって検知され、前記材料試験デバイスは、安全モードに入る請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
このＰＣＴ出願は、２０１７年１２月６日に出願された米国仮特許出願第６２／５９５，１３４号の優先権を主張する２０１８年１２月５日に出願された米国特許出願第１６／２１０，５４７号の優先権を主張する。この開示の内容は、あらゆる目的で引用することにより本明細書の一部をなす。
【０００２】
本開示は、余分なコストの追加及び複数のカメラを使用する複雑さなしで、通常、材料試験デバイスとともに用いられる、視覚ベースの単一カメラ侵入検知システムの三次元検知範囲を拡大させる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
視覚ベースの侵入検知システムは、保護される領域を観察するビデオカメラを用いる。侵入検知ゾーンは、通常、例えば、黒線及び白線の隣接するペア等の、背景オブジェクトに対する可視の高コントラストをカメラに提示する境界によって画定される。カメラは、任意の変化について、この境界を継続的にモニタリングする。境界を横切る任意の物理的物体は、境界における可視のコントラストに対する局所的変化を引き起こし、侵入物体を、最小限の画像処理でカメラによって容易に検知することが可能になる。侵入検知システムの一例は、「Configurable User Detection System」と題した特許文献１に示されている。
【０００４】
図１は、従来技術の視覚ベースの侵入検知システム２００の簡略な一例を示している。２つの隣接する照明光源２０３、２０５を有するオーバーヘッドカメラ２０２は、システムのベースにおける検知平面２０４を見下ろす。侵入境界を表す高コントラスト境界パターン２０６は、例えば、検知平面２０４上にパターン２０６をプリントする（printing）こと等によって、検知平面２０４上で実施される。境界パターン２０６は、例えば、１つは黒色で１つは白色の薄い同心円弧の隣接するペアを含むことができ、それらはともに、境界パターンとカメラとの間の見通し線に交わる任意の侵入物体に対して、高い光学コントラストを提供する。任意の色の物体が、カメラ２０２と、湾曲した境界パターン２０６上の任意の点との間の直線の見通し線を遮ると、侵入が検知される。境界を横切る暗い物体は、弧の白色部分を横切ると検知される。なぜならば、物体のコントラストがカメラ２０２に対して視認性が高くなるからである。同様に、明るい物体は、黒色の弧によって強調され、中間色の物体は、両方の弧によって強調される。
【０００５】
境界パターンの照明は、通常、例えば、照明光源をカメラに密接して配置することによって、シャドーイングを最小限にするようにセットアップされる。概して、目的は、境界パターン２０６の十分に均一な照明を提供することだけである。
【０００６】
従来技術のシステムでは、カメラ２０２によって直接観察可能な物体のみが、侵入物として検知され得る。潜在的な侵入物体をカメラ２０２が見ることができない場合、その物体を視覚システムによって検知することができない。特に、境界パターン２０６を横切る物体が観察されなければならない。その物体は、侵入物として検知されるには、境界パターン２０６のいくつかのセグメントのカメラ２０２のビューを遮らなければならない。
【０００７】
図１の構成によって画定される円境界パターン２０６に関して結果的にもたらされる侵入検知の円錐ゾーン２１０が図２に示されている。侵入検知ゾーン２１０は、オーバーヘッドカメラの位置における点から、ベース平面における円境界に沿った点に放射状に拡がる線によって画定される円錐である。
【０００８】
侵入検知の三次元ゾーン２１０の形状は、常に、カメラ２０２の位置における点に向かって縮む。ゾーン形状は、円境界の例示の場合では、円錐である。境界パターン２０６が長方形である場合、ゾーン形状は、角錐である。いずれの場合でも、検知ゾーンのサイズは、ベース平面２０４の上方の高さとともに線形的に低減する。カメラの高さの半分に等しいベースの上方の距離において、検知ゾーン２１０のサイズ、すなわちその検知範囲は、半減する。これは、ゾーン２１０のサイズがベース平面２０４の上方の高さに応じて変わらないことが理想的であるため、不利である。円境界パターンの場合、侵入検知の理想的なゾーンは、円柱である。
【０００９】
ベース２０４の上方の特定の設計高さにおける検知ゾーン２１０の縮小を低減する唯一の方法は、カメラ２０２の高さを増大させることである。これは多くの場合に実用的でなく、限定された利点しか提供しない。代替的には、更なるカメラを用いることができるが、これによって、視覚ベースの侵入検知システムに対するコスト及び複雑さが増える。また、カメラの各々から取り込まれた又は撮像された画像が侵入物を検知するのにリアルタイムで処理されなければならないので、結果的にもたらされる画像処理負荷は、追加されたカメラの数だけ倍増する。また、いずれの選択肢も、検知システムの物理的なサイズを増大させる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５０３５３号
【発明の概要】
【００１１】
本開示の目的は、材料試験又は同様の用途と併せて用いる、カメラが侵入物体を見ることができる範囲を超えて侵入検知ゾーンのサイズ及び形状を拡大する方法を提供し、視覚ベースの侵入検知システムに対して更なる構成要素を追加することなくこれを達成することである。これは、物体をカメラが見ることができない場合であっても、侵入物体によって生成される影を意図的に利用することによって達成される。照明光源は、侵入物が新しく拡大された検知ゾーンを遮ると、検知境界上への影の生成を最適化するように、計画的にカメラ位置から離れて動かされる。この手段によって、従来のように侵入物体が所与の境界を横切るのをカメラが直接見るとき、及び、更には物体によって生成された影が所与の境界を横切るときの両方の場合に、侵入物体が検知される。オペレーターの安全性を高めるために、侵入の検知を用いて、材料試験機械の機能の少なくとも一部を停止して安全モードに入る。
【００１２】
本開示の更なる目的及び利点は、以下の記載及び添付の図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】典型的な従来技術のビデオ侵入検知システムを示す図である。
【図２】典型的な従来技術の、単一のオーバーヘッドカメラからの円錐侵入検知ゾーンを示す図である。
【図３Ａ】照明光源を追加する前の、本開示の一実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】照明光源を追加する前の、本開示の一実施形態の正面図である。
【図４Ａ】本開示の図３Ａ、３Ｂの実施形態の検知ゾーンを示す図である。
【図４Ｂ】本開示の図３Ａ、３Ｂの実施形態の検知ゾーンを示す図である。
【図５】単一の照明光源を示すが、第２の照明光源の図示は省略して、本開示の一実施形態によって提供される侵入検知ゾーンを示す図である。
【図６Ａ】２つの照明光源を含む、陰影法（shadow method）を用いる、拡大された侵入検知シールドを示す図である。
【図６Ｂ】２つの照明光源を含む、陰影法を用いる、拡大された侵入検知シールドを示す図である。
【図７Ａ】侵入検知シールド、すなわち２つのＬＥＤ（２つの側方の円錐）及び中央のビデオカメラ（中央の円錐）から投影されている円錐の正面図である。
【図７Ｂ】侵入検知シールド、すなわち２つのＬＥＤ（２つの側方の円錐）及び中央のビデオカメラ（中央の円錐）から投影されている円錐の背面図である。
【図８】ベースマット上にプリントされた楕円形上への共通の遮蔽（intercept）を示す、侵入検知円錐の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで、詳細に図を参照すると、いくつかの図を通して、同様の符号は同様の要素を示している。図３Ａ、３Ｂは、他の材料引張試験を実行する等、機械が動作しているときにオペレーターが害を受けないようにする、本開示の視覚ベースの侵入検知システムの一実施形態によって保護される引張試験機械１００の斜視図及び正面図を示していることが見て取れる。図３Ａ、３Ｂは、後続の図に開示されている照明光源の図示が省略されている。検知ゾーン１０６の所望の形状は、オペレーターが検体把持部（図示の下部把持部１０２）の領域内に到達しようと試みるのを検知するように、機械の正面を囲むような円弧状である。そのような侵入が検知されると、クロスヘッド１０４及び把持部１０２の移動が停止される。
【００１５】
この場合、対照的な境界パターン１１０は、円形、半円形又は楕円形とすることができる。このパターン１１０は、図４Ａ、４Ｂに示される機械１００のベース１１３において、通常、平坦又は実質的に平坦であるベースパッド（ゴムマット）１１２にプリントされる。図示の円錐侵入検知ゾーン１０６は、カメラ１１６の点の正面から、ベースパッド１１２にプリントされた対照的な楕円形境界パターン１１０に放射状に拡がる、視野又は三次元侵入検知境界を表している。これは、侵入物体をカメラ１１６が直接見ることができる場合に生成される非拡大保護ゾーン１０６である。円錐侵入検知ゾーン１０６は、機械１００の正面を均一に保護しないことに留意されたい。オペレーターは、機械１００の円錐侵入検知ゾーン１０６と、垂直柱との間にかなりの隙間が存在する場所に、より高く入り込むことによって、荷重ストリング領域（load string area）１２０（図４Ｂを参照）へ検知されずに到達する可能性がある。
【００１６】
影の検知
図５は、影の検知のみに基づいて侵入検知ゾーンを生成する一例を提供する。この図は、引張試験機械１００の左側枠柱１２２の構造を示しているが、後続の図における右側枠柱１２３の構造の図示は省略されている。赤外線（ＩＲ）ＬＥＤ（発光ダイオード）照明光源１２４は、左側枠柱１２２の高い位置に取り付けられる。同様の赤外線照明光源１２５は、後続の図と一貫して、右側枠柱１２３に示されている。本開示の実施形態は、赤外線照明を用いるが、他の実施形態は、可視光を含む異なる光の波長を用いることができると想定される。照明光源１２４は、左側枠柱１２２に接して取り付けられ、薄い白色楕円形境界パターン１２８を含む、ベースパッド１２２に向かって直接降りる照明の円錐１２６を投影するように向けられる。光源１２４からの重要な光線は、白色楕円形境界パターン１２８を直接遮蔽し、そのパターンを照らす光線である。光源１２４から投影されるこれらの光線は、図示されるように円錐三次元侵入検知ゾーン１２６を形成する。この光線の円錐を遮蔽する任意の不透明な侵入物体（図５における要素３００等）は、境界１２８に直接暗い影３０２を落とす。従って、その侵入物体は、楕円形境界パターン１２８から反射又は散乱する光を観察するオーバーヘッドカメラ１１６によって容易に検知される。楕円形上の影３０２の位置は、照明光源１２４から（３００の）侵入点を通って楕円形境界パターン１２８に続く直線を投影することによって画定される。物体３００が照明光源１２４から楕円形境界パターン１２８まで直接及ぶ光線を分断させる（breaks）場合にのみ、侵入が検知されることに留意されたい。（機械１００のベース１１３によって支持される）パッド１１２上の他のいずれの場所に影が落とされても無視される。
【００１７】
図５に示される陰影法によって提供される三次元侵入検知ゾーンは、物体３００のカメラ１１６による直視とは完全に独立して動作する。照明光源１２４（及び同様に１２５）並びに境界パターン１２８の配置のみが、影検知ゾーンを定めるする。カメラ１１６が見る必要があるのは、境界１２８自体のみである。カメラ１１６は、境界１２８から散乱する光を検知することによって、又は、境界１２８からの反射光線をカメラ１１６に向けるように最適化される、より鏡のような境界パターン１２８によって生成される直線の光反射を受けることによって、境界１２８を検知することができる。いずれの場合でも、不透明な物体の影によって引き起こされる照明光線の遮断は、他の場所では鮮明な境界上の暗いセグメントとしてカメラ１１６によって見られる。影３０２によって生成された暗いセグメントを検知するのに通常必要なのは、境界１２８の長さに沿って受ける光度のプロファイルをモニタリングする、取り込まれた又は撮像された画像の単純なカメラ処理のみである。本開示のレビューの後、当業者は、本方法及び装置の等価な画像処理技法の範囲を認識するであろう。
【００１８】
図５における左側枠柱１２２のＬＥＤ照明光源１２４の配置は、図４Ａ、４Ｂの直接的なカメラビューの方法によって検知できない影による侵入の検知を提供する。これらは、例えば、柱１２２、１２３に近い侵入、又はカメラ１１６によって見ることができないほどパッド１１２から高い位置の侵入を含む。侵入影検知及び侵入物体３００の直接的なカメラビューの２つの方法は、ともに動作して、カメラの高さのおよそ７０％の高さまで、左側枠柱１２２と右側枠柱１２３との間の完全に囲まれた侵入検知ゾーンを提供する。
【００１９】
影検知方法を加えた引張試験機械例
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ及び図５に示される例示の引張試験機械の場合、ＬＥＤ照明光源１２４、１２５を２つの枠柱１２２、１２３の各々に配置することによって、２つの影ベースの侵入検知ゾーンを加えることができる。
【００２０】
図６Ａ、６Ｂは、同じ単一のカメラ検知システムの拡大された構成を示している。ここで、２つのＩＲ  ＬＥＤ照明光源１２４、１２５である照明光源は、ベースパッド１１２に向かって下方に面する、それぞれの柱１２２、１２３の各々に１つずつ光源を配置することによって、カメラ１１６から離れて位置し、従って、それぞれの円錐１２６、１２７をもたらす。各ＩＲ  ＬＥＤ１２４、１２５とカメラ１１６との間のより大きい水平隔離距離は、物体自体が新しく拡大された検知ゾーンを横切ると、侵入物体（図５の要素３００を参照）が生成する影が楕円形の検知ゾーンに投影されるようにすることによって、その影を強調する。本開示の安全システムの動作を示すインジケーターライトを含むことができる、オペレーターパネル１３１を含む第２の柱１２３が示されている。赤外線ＬＥＤ照明光源１２４、１２５のその使用に起因して、本開示の安全システムの動作は、別の方法ではオペレーターにとって明らかでない場合がある。
【００２１】
カメラ１１６は、侵入物体が見られる場合にその物体を直視するだけでなく、物体自体がカメラ１１６によって見られない場合にその影を検知することによって、侵入物体を検知する。すなわち、カメラ１１６は、カメラ１１６の視野（すなわち、第３の円錐１０６）の少なくとも一部に直接侵入する物体の画像を検知することができ、同様に、第１の円錐１２６及び第２の円錐１２７における物体３００の侵入によって生成された影３０２を検知することができる。影を検知するか又は侵入物体を直接検知するかのいずれかによる侵入の検知を用いて、オペレーターの安全性を高めるために、材料試験機械１００の機能の少なくとも一部を停止して、機械１００を安全モード（通常、少なくとも顎部の把持機能及びクロスヘッドの移動の停止を含む）にする。
【００２２】
陰影法の実施態様は、ベースパッド１１２から３つの円錐１０６、１２６、１２７が分かれ、互いに交わらなくなる直前の高さまでの範囲の侵入高さについて、２つの柱１２２、１２３の間を保護する連続的な半円形シールドを提供する。連続的な保護ゾーン高さは、カメラ／ＬＥＤの高さのおよそ６８％である。この領域では、場合によっては検知されることなくオペレーターが到達する、三次元侵入検知ゾーンの隙間はもはや存在しない。さらに、三次元侵入検知ゾーンのサイズは、およそ２倍増大している。
【００２３】
図７Ａ、７Ｂは、結果的にもたらされる結合された三次元侵入検知ゾーンの正面図及び背面図を示している。これは、ベースパッド１１２の楕円形への３つの円錐１０６、１２６、１２７、すなわち、カメラ１１６からの中央ゾーン１０６、並びにＩＲ  ＬＥＤ照明光源１２４からの第１の側方ゾーン１２６及びＩＲ  ＬＥＤ照明光源１２５からの第２の側方ゾーン１２７を投影することによって示される。全ての３つの円錐１０６、１２６、１２７の形状は、侵入境界を表すようにベースパッド１１２にプリントされた同じ楕円形パターン１２８によって画定される。カメラ１１６からの中央円錐１０６は、楕円形境界１２８を横切る侵入物体の直視のみを用いる、三次元検知ゾーンを表している。第１の側方円錐１２６及び第２の側方円錐１２７は、ＩＲ  ＬＥＤ照明光源１２４、１２５の各々からもたらされる影検知によって提供される更なる三次元ゾーンを示している。側方円錐１２６、１２７のいずれかが侵入物体３００（図５を参照）によって遮蔽される場合、侵入物体３００は楕円形境界１２８に影３０２を落とし、これがカメラ１１６によって検知される。影３０２は、可視の暗い物体がベースパッド１１２上の楕円形境界１２８の白線を横切って検知される場合と同じように検知される。
【００２４】
陰影法の利点は、同じ楕円形境界１２８が両方の方法でモニタリングされるので、通常、陰影法を加えるのに必要な、取り込まれた又は撮像された画像の更なる処理を必要としないということである。検知システムは、白色境界を横切ったものが影であるか、又は、直視された物体であるかを区別する必要がない。いずれの場合でも、侵入が起きたものとされる。
【００２５】
図８は、図７Ａ、７Ｂにおける３つの検知円錐１０６、１２６、１２７の拡大背面図を示している。これは、ベースパッド１１２上への円錐１０６、１２６、１２７の共通の遮蔽の弧を示すとともに、侵入検知境界１２８を含むベースパッド１１２上の高コントラストな楕円形の線を示している。ビューは、ベースパッド１１２から、引張試験機械１００の垂直柱１２２、１２３の間の連続的な（すなわち、隙間のない）範囲の最大高さまで拡張する。中央円錐１０６を遮蔽する任意の侵入物体３００（図５）は、楕円形境界１２８を横切ると、カメラ１１６によって直接観察され、従って侵入として検知される。側部又は側方円錐１２６、１２７のうちの１つを遮蔽する任意の侵入物体３００（図５）は、楕円形境界１２８上に影３０２を落とし、従って、侵入として検知され、これによって、材料試験機械１００の機能（限定はしないが、把持の動作等）の少なくとも一部の停止をもたらし、安全モードに入る。
【００２６】
目的は、侵入物体３００（図５）が、引張試験機械１００の正面から（図８の右の方向から）入るときを検知することである。従って、侵入検知境界の完全な三次元形状は、正面から見られるように、結合された円錐１０６、１２６、１２７のセットの最外部のセグメントによって表される。例えば、結合された円錐１０６、１２６、１２７の上部断面図に示される輪郭は、その高さにおけるシールドの外側形状を示している。
【００２７】
更なる実施形態
引張試験機械１００について示される陰影法の構成は、本開示の多くの可能な実施形態のうちの１つにすぎない。他の実施形態及び変形形態は、以下のものを含む。
【００２８】
Ａ．境界の代替的な形状及び位置。
【００２９】
Ｂ．影検知に用いられる照明光源１２４、１２５の数及び位置。
【００３０】
Ｃ．複数の独立した検知境界、例えば、各照明光源の固有の境界、又は、直接的なカメラビューとは異なる影検知の境界。
【００３１】
Ｄ．重要な構成要素の向き、すなわち、照明光源１２４、１２５、カメラ１１６、及び境界１２８は、検知シールドの任意の形状及び向きを生成するように適合することができる。
【００３２】
Ｅ．カメラ１１６による直視又は影の検知に用いられる境界パターン又は形状のタイプは、多くの形態をとることができる。
【００３３】
１．表面上の高コントラストのマーク、すなわち、プリントされ、埋め込まれた材料又は繊維、エンボス加工された形状、再帰反射テープ。
【００３４】
２．１つの三次元形状の反射材、例えば、光を照明領域の長いセグメントからカメラ１１６に直接戻るように反射させる反射材。その場合、反射材の形状は、境界線の形状を定める。
【００３５】
３．或る表面上の局所濃淡の変化を評価するコンピューターメモリに記憶されるプログラム可能な境界。表面は、例えば、取り込まれた又は撮像された画像上に任意の境界を実施するのに必要な位置情報をカメラに提供するために、格子線等の或る形態の規則的なコントラスト変調を含むことができる。
【００３６】
４．所与の照明器によって生成される濃淡効果の分離を促進するために、照明は、変調するか、又は他の照明光源に対し固有の波長を有することができ、例えば、単一のカメラ１１６が、いずれの照明光源が所与の影効果を生成したのかを決定すること、又は例えば、他の照明光源１２４、１２５が影３０２をウォッシュアウトする傾向にあることを防ぐことが可能になる。
【００３７】
更なる変形形態は、パターン化した二次元パッド１１２の代わりに、ベース１１３の境界１２８を画定する三次元形状の反射材を用いることである。反射材は、依然として、ｚ軸（目標のベース１１３とカメラ１１６との間の高さ軸）において比較的薄いものであり、所望の境界１２８の形状を守るように、ベース１１３のｘｙ平面において任意の屈曲物体として延在する。反射材は、例えば、各々が楕円形の２つの焦点のうちの１つとなるように、カメラ及び照明光源の両方を囲む、より大きな三次元楕円形表面体積から切り取った狭いセグメントである場合がある。このようにして、選択された光源からの光は、常に、カメラに直接戻るように反射する。三次元の楕円形のサイズは、その外形表面が、境界１２８が位置するベース１１３の表面に略一致するように、拡大縮小される。このとき、形成される反射材の形状は、境界の所望のｘｙ平面形状になるように切り取った、ベース平面の付近における楕円形表面の狭いセグメントによって画定される。一般に、三次元反射材のｚ軸高さは、そのｘ軸及びｙ軸の範囲と比較して最小である。反射材の上面（反射面）に沿った任意の点のベクトルを指すｚ軸高さ及び表面は、それがモデル化された楕円形の反射材によって画定される。所望の場合、反射材の曲率高さは、略平らな反射材物体を生成するために、フレネルレンズ設計と同様、階段状（鋸歯状）に、反射材の長さに沿って高さを調整することによって更に低減することができる、
【００３８】
結果として、選択された光源からの光が、境界線の中心に沿った任意の点からカメラまで直接戻るように常に反射する、非常に効率的な境界反射材がもたらされた。この方法の重要な利点は、その反射材は、例えば、非境界領域から反射若しくは散乱する光、このシステムにおける他の光源からの光、又は干渉する照明光源等、全ての他の光源からの光を有効に拒絶することである。この拒絶は、他の焦点を当てていない照明光源と比較した、選択された光源の高い集光効率（collection efficiency）に起因している。
【００３９】
上述した例として、選択された照明光源１２４、１２５からの光線セグメントが境界反射材に到達するのを直接塞ぐ任意の不透明な物体は、鮮明な境界にかかる暗い影を生成するので、容易に検知される。これは、物体３００（図５）自体がカメラ１１６の視野の外部にあり、見ることができないというシナリオである。同様に、境界から反射した鮮明な光線を遮蔽する任意の不透明な物体３００（図５）は、境界１２８のカメラビューにおける暗いセグメントを生成するので、従って、同様に容易に検知される。これは、物体がカメラ１１６の視野内にあるシナリオである。
【００４０】
本開示の方法及び装置の概要
本開示の概念は、別の方法ではシステムに更なるビデオカメラを加えることでしか達成し得ない方式で、視覚ベースの侵入検知システムの性能を高める、制御された影生成を用いる。
【００４１】
Ａ．更なるビデオカメラ１１６を加えるコスト及び画像処理負荷なしで、侵入検知ゾーンのサイズ／範囲を増大させる。
【００４２】
Ｂ．カメラの視野の外部にあり、従ってカメラ１１６に見えない侵入物体３００の検知が可能になる。
【００４３】
Ｃ．侵入検知のカメラ画像処理は、本開示の実施形態、すなわち、侵入検知の両方の形態に用いられる本質的に同じアルゴリズムを組み込むことによって最小限の影響を受ける。
【００４４】
Ｄ．主に、可視の境界パターンを実施する手段等、より低いコストの受動素子に対してのみの変更を用いて改良が達成される。
【００４５】
Ｅ．照明の変更は、照明光源１２４、１２５の位置を単に変更することとすることができる。
【００４６】
Ｆ．任意の形成された検知ゾーンは、照明光源１２４、１２５及びカメラ１１６の適切な配置により達成することができる。
【００４７】
Ｇ．また、方法を複数のカメラ視覚システムに適用して、侵入検知ゾーンのサイズ／範囲を２倍以上に増大させることができる。
【００４８】
従って、いくつかの上述した目的及び利点が、最も効果的に達成される。本発明の好ましい実施形態は、本明細書において詳細に開示及び記載されるが、この発明はそれらによって限定されないということを理解されたい。
【符号の説明】
【００４９】
１００    材料試験機械
１０２    下部把持部
１０４    クロスヘッド
１０６    第３の円錐
１１０    楕円形境界パターン
１１２    ベースパッド
１１３    ベース
１１６    カメラ
１２０    荷重ストリング領域
１２２    左側枠柱
１２３    右側枠柱
１２４    赤外線ＬＥＤ照明光源
１２５    赤外線ＬＥＤ照明光源
１２６    第１の円錐
１２７    第２の円錐
１２８    楕円形境界
１３１    オペレーターパネル
２００    侵入検知システム
２０２    カメラ
２０３    照明光源
２０４    検知平面
２０５    照明光源
２０６    境界パターン
２１０    検知ゾーン
３００    侵入物体
３０２    影
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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