JP2002006919A - Method and device for detecting position in work instruction device - Google Patents

Method and device for detecting position in work instruction device

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JP2002006919A
JP2002006919A JP2000184849A JP2000184849A JP2002006919A JP 2002006919 A JP2002006919 A JP 2002006919A JP 2000184849 A JP2000184849 A JP 2000184849A JP 2000184849 A JP2000184849 A JP 2000184849A JP 2002006919 A JP2002006919 A JP 2002006919A
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work
coordinate system
worker
orientation
detecting
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Japanese (ja)
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Nobuyuki Sudo
藤 信 幸 須
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem, where in a work instruction device utilizing composite real feeling, when detecting a relative positional relationship between a work conveyed at a constant speed and a worker, there is need to attach a sensor detecting the position and posture to all works up to now, thereby taking a cost of equipment and trouble. SOLUTION: The work W is detected at a conveyance starting side, and the position and posture of the work W in a coordinate system S} of a reference position are detected from conveyance speed and elapsed time. Then, the head position and posture of the worker H in the coordinate system S} of the reference position are detected. Based on these detected results, by detecting the position and posture of the work W in the coordinate system H} for the worker with the use of coordinate transformation, the sensor attached to the work W becomes unnecessary. Thus, there is precisely detected the relative positional relationship between the work W and the worker H without the cost of equipment and the trouble.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、現実空間の視野に
映像を提示する複合現実感により、ワークに対する部品
の取付け等の所定の作業を指示する装置において、一定
速度で搬送されるワークと作業者との相対的な位置関係
を検出するのに利用される位置検出方法および位置検出
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for instructing a predetermined work such as mounting of a part on a work by means of mixed reality for presenting an image in a visual field of a real space. The present invention relates to a position detecting method and a position detecting device used for detecting a relative positional relationship with a person.

【0002】[0002]

【従来の技術】作業指示装置は、従来より様々な製品生
産の場において開発されており、例えば、特開平5−1
01074号公報に開示されているように、予め被組立
体に部品等の情報を示すバーコードを設け、組立てライ
ンの各工程において、被組立体のバーコードをバーコー
ドリーダで読込むことにより、被組立体に取付けるべき
部品を収容した部品箱のLEDを点灯させるものや、特
開平8−305410号公報に開示されているように、
複数の工程を備えた生産ラインにおいて、各工程毎にソ
フトレジスタを設け、そのソフトレジスタを同ソフトレ
ジスタに対応する工程での作業終了に合わせて順送りす
るものがあった。
2. Description of the Related Art A work instructing device has been developed in various product production sites.
As disclosed in JP-A-01074, a bar code indicating information of parts and the like is provided in advance on an assembly target, and in each process of an assembly line, the bar code of the assembly target is read by a bar code reader. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-305410, a device for lighting an LED of a component box containing components to be attached to an assembly,
In a production line having a plurality of processes, a software register is provided for each process, and the software register is sequentially fed in accordance with the end of work in a process corresponding to the software register.

【0003】このような作業指示装置は、異部品の組付
け等の防止や、作業効率の向上などに非常に役立つもの
であって、とくに、複数の車種が混在する自動車の組立
てラインのように、順次搬送される車体に対して車種に
応じた多種類の部品を取付ける作業においてきわめて有
用なものとなっている。
[0003] Such a work instruction device is very useful for preventing assembly of different parts and improving work efficiency, and is particularly useful for an assembly line of an automobile in which a plurality of vehicle types are mixed. However, it is extremely useful in the operation of attaching various types of parts to a sequentially conveyed vehicle body according to the vehicle type.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
ワークが順次搬送される組立てラインにおいて、現実空
間の視野に映像を提示する複合現実感により、ワークに
対して部品取付けの作業を指示する装置が提案されてい
る。この作業指示装置は、作業者の頭部に装着して現実
空間の視野に映像を提示する手段、いわゆるヘッド・マ
ウント・ディスプレイを用い、ワークに取付ける部品の
情報を部品形状や文字として映像化し、実際のワークを
とらえた作業者の視野に部品の情報映像を提示するもの
である。
However, in recent years,
2. Description of the Related Art There has been proposed a device for instructing a work of attaching a component to a work based on a mixed reality that presents an image in a visual field of a real space in an assembly line in which the works are sequentially conveyed. This work instructing device uses means for wearing an image on the field of view of the real space by mounting it on the worker's head, a so-called head mounted display, and visualizes the information of the parts attached to the work as part shapes and characters, This is to present the information video of the part in the field of view of the worker who has captured the actual work.

【0005】ここで、複合現実感による作業指示装置で
は、その制御においてワークと作業者との相対的な位置
関係を検出することが重要である。ヘッド・マウント・
ディスプレイは、動作を検出するセンサを備えたものが
あり、作業者に装着すれば頭部の位置および姿勢(向
き)を検出することができ、作業者の視野を認識するこ
とが可能である。そこで、ワークにも同じく動作を検出
するセンサを取付け、そのセンサからの情報に基づいて
ワークの位置および姿勢を検出し、ワークの位置および
姿勢の情報と、ヘッド・マウント・ディスプレイのセン
サによる作業者の頭部の位置および姿勢の情報に基づい
て、ワークと作業者との相対的な位置関係を検出するこ
とが考えられていた。
Here, in a work instruction device based on mixed reality, it is important to detect a relative positional relationship between a work and a worker in control thereof. Head mount
Some displays include a sensor for detecting an operation. When the display is worn on an operator, the position and posture (orientation) of the head can be detected, and the operator's visual field can be recognized. Therefore, a sensor for detecting the movement is also attached to the work, and the position and posture of the work are detected based on the information from the sensor, and the information of the position and posture of the work and the worker by the sensor of the head mount display are used. It has been considered to detect the relative positional relationship between the work and the worker based on information on the position and posture of the head of the user.

【0006】しかしながら、ワークの位置および姿勢を
検出するには、例えばジャイロ等のセンサを採用するこ
とになるが、一般にこの種のセンサは高価であり、この
ようなセンサを全てのワークに取付けると、設備費が非
常に高価になるだけでなく、ワークに対してセンサを着
脱する手間がかかるという問題点があり、また、ワーク
に取付けたセンサと別の固定部位に設置した計測装置と
をケーブルで接続する構成の場合には、ケーブルの長さ
によってワークの搬送範囲が制限されるので、比較的長
い組立てラインに適用することが困難であるという問題
点があり、これらの問題点を解決することが課題となっ
ていた。
However, in order to detect the position and orientation of a work, a sensor such as a gyro is used, for example. However, this type of sensor is generally expensive, and if such a sensor is attached to all works. In addition to the equipment cost being extremely high, there is a problem that it takes time to attach and detach the sensor to and from the work, and a cable is required between the sensor attached to the work and the measuring device installed at another fixed part. In the case of the configuration in which the connection is made by the cable, the transfer range of the work is limited by the length of the cable, so that it is difficult to apply the method to a relatively long assembly line, and these problems are solved. That was an issue.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、現実空間の視野に映像を提示する複合現
実感により所定の作業を指示する装置において、一定速
度で搬送されるワークと作業者との相対的な位置関係を
検出するに際し、ワークにセンサ類を設ける必要がな
く、これにより多くの設備費や手間をかけることなく且
つワークの搬送範囲の長さに左右されることもなく、ワ
ークと作業者との相対的な位置関係を正確に検出するこ
とができる作業指示装置における位置検出方法および位
置検出装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is directed to a device for instructing a predetermined work by a mixed reality which presents an image in a visual field of a real space, and is conveyed at a constant speed. When detecting the relative positional relationship between the work and the worker, it is not necessary to provide sensors on the work, thereby eliminating much equipment cost and labor, and being affected by the length of the transfer range of the work. It is an object of the present invention to provide a position detection method and a position detection device in a work instruction device that can accurately detect a relative positional relationship between a work and an operator without any problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる作業指示
装置における位置検出方法は、請求項1として、現実空
間の視野に映像を提示する複合現実感により所定の作業
を指示する装置において、一定速度で搬送されるワーク
と作業者との相対的な位置関係を検出するに際し、ワー
ク搬送の開始側でワークを検出して搬送速度と検出後の
経過時間から基準位置の座標系におけるワークの位置お
よび姿勢を検出すると共に、基準位置の座標系における
作業者の頭部の位置および姿勢を検出し、基準位置の座
標系におけるワークの位置および姿勢と、基準位置の座
標系における作業者の頭部の位置および姿勢に基づい
て、座標変換により作業者の座標系におけるワークの位
置および姿勢を検出する構成とし、請求項2として、現
実空間の視野に映像を提示する複合現実感により所定の
作業を指示する装置において、一定速度で搬送されるワ
ークに取付ける部品と作業者との相対的な位置関係を検
出するに際し、ワーク搬送の開始側でワークを検出して
搬送速度と検出後の経過時間から基準位置の座標系にお
けるワークの位置および姿勢を検出すると共に、基準位
置の座標系における作業者の頭部の位置および姿勢を検
出し、ワークの座標系において予め設定した部品の位置
および姿勢と、基準位置の座標系におけるワークの位置
および姿勢と、基準位置の座標系における作業者の頭部
の位置および姿勢に基づいて、座標変換により作業者の
座標系における部品の位置および姿勢を検出する構成と
し、請求項3として、ワークの座標系において予め設定
した部品の位置および姿勢と、基準位置の座標系におけ
るワークの位置および姿勢と、基準位置の座標系におけ
る作業者の頭部の位置および姿勢に基づいて、座標変換
により作業者の座標系におけるワークおよび部品の各々
の位置および姿勢を検出する構成としており、上記の構
成をもって従来の課題を解決するための手段としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a position in a work instructing apparatus, comprising the steps of: When detecting the relative positional relationship between the work conveyed at a speed and the worker, the work is detected at the start side of the work conveyance, and the position of the work in the coordinate system of the reference position is determined from the conveyance speed and the elapsed time after the detection. And the posture of the worker in the coordinate system of the reference position, and the position and posture of the work in the coordinate system of the reference position, and the head of the worker in the coordinate system of the reference position. The position and posture of the work in the coordinate system of the worker are detected by coordinate transformation based on the position and posture of the image. In a device for instructing a predetermined work based on the presented mixed reality, when detecting the relative positional relationship between a part attached to the work conveyed at a constant speed and the worker, the work is detected at the start side of the work conveyance. In addition to detecting the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position from the transport speed and the elapsed time after the detection, the position and orientation of the worker's head in the coordinate system of the reference position are detected. Based on the position and orientation of the parts set in advance, the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position, and the position and orientation of the worker's head in the coordinate system of the reference position, the coordinate system of the operator is converted by coordinate conversion. And the position and orientation of the component set in advance in the coordinate system of the workpiece and the reference position. Based on the position and orientation of the workpiece in the coordinate system of, and the position and orientation of the worker's head in the coordinate system of the reference position, the position and orientation of each of the workpiece and the component in the operator's coordinate system are detected by coordinate transformation. The above configuration is used as means for solving the conventional problem.

【0009】また、本発明に係わる作業指示装置におけ
る位置検出装置は、請求項4として、現実空間の視野に
映像を提示する複合現実感により所定の作業を指示する
装置における位置検出装置であって、ワークの座標系に
おいて同ワークに取付ける部品の位置および姿勢を出力
する部品位置出力手段と、一定速度で搬送されるワーク
を搬送開始側で検出するワーク検出手段と、ワークの搬
送速度とワーク検出手段による検出後の経過時間から基
準位置の座標系におけるワークの位置および姿勢を検出
するワーク位置検出手段と、基準位置の座標系における
作業者の頭部の位置および姿勢を検出する作業者位置検
出手段を備えると共に、部品位置出力手段からのワーク
の座標系における部品の位置および姿勢と、ワーク位置
検出手段からの基準位置の座標系におけるワークの位置
および姿勢と、作業者位置検出手段からの基準位置の座
標系における作業者の頭部の位置および姿勢に基づい
て、座標変換により作業者の座標系における部品の位置
および姿勢を検出する座標変換手段を備えたことを特徴
としている。
The position detecting device in the work instructing device according to the present invention is a position detecting device in a device for instructing a predetermined work by mixed reality for presenting an image in a visual field of a real space. Component position output means for outputting the position and orientation of a component to be attached to the work in the coordinate system of the work, work detection means for detecting a work conveyed at a constant speed on the conveyance start side, work conveyance speed and work detection Means for detecting the position and posture of the work in the coordinate system of the reference position from the elapsed time after detection by the means, and worker position detection for detecting the position and posture of the head of the worker in the coordinate system of the reference position Means, and the position and orientation of the component in the coordinate system of the workpiece from the component position output means and the base position from the workpiece position detection means. Based on the position and orientation of the work in the coordinate system of the position and the position and orientation of the head of the worker in the coordinate system of the reference position from the worker position detecting means, the position of the component in the coordinate system of the worker by coordinate transformation. And coordinate conversion means for detecting the posture.

【0010】[0010]

【発明の作用】本発明の請求項1に係わる作業指示装置
における位置検出方法では、現実空間の視野に映像を提
示する複合現実感により所定の作業を指示する装置にお
いて、一定速度で搬送されるワークと作業者との相対的
な位置関係を検出するに際し、まず、ワーク搬送の開始
側でワークを検出して搬送速度と検出後の経過時間から
基準位置の座標系におけるワークの位置および姿勢を検
出する。なお、順次搬送されるワークはいずれも同一の
姿勢にセットされたものとする。
According to the position detecting method in the work instructing device according to the first aspect of the present invention, a device for instructing a predetermined work by mixed reality, which presents an image in a visual field of a real space, is conveyed at a constant speed. When detecting the relative positional relationship between the work and the worker, first, the work is detected on the work transfer start side, and the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position are determined from the transfer speed and the elapsed time after the detection. To detect. It is assumed that the works conveyed sequentially are all set in the same posture.

【0011】つまり、当該位置検出方法では、ワーク搬
送の開始側に設けたリミットスイッチ等の簡単なワーク
検出手段でワークを検出することにより、搬送速度V
と検出後の経過時間Tから、例えばワーク検出手段を設
けた基準位置の座標系{S}におけるワークの位置
および姿勢 Rを求める。このとき、ワークの位置
は3行×1列、姿勢 Rは3行×3列の行列で
表わされ、これらを含む同次変換行列 Tは次の式1
で表される。
In other words, according to the position detecting method, the work is detected by a simple work detecting means such as a limit switch provided on the start side of the work transfer, so that the transfer speed V W is obtained.
And from the elapsed time after detection T, for example, the position of the workpiece in the coordinate system of the reference position in which a workpiece detection means {S} S P
Determine the W and attitude S W R. At this time, the position of the work
S P W is 3 rows × 1 column, orientation S W R is represented by a matrix of 3 rows × 3 columns, homogeneous transformation matrices containing these S W T The following expression 1
It is represented by

【0012】[0012]

【式1】 (Equation 1)

【0013】また、上記のワークの位置および姿勢を検
出する一方で、基準位置の座標系における作業者の頭部
の位置および姿勢(向き)を検出する。この検出には、
例えばジャイロセンサが用いられる。ジャイロセンサ
は、所定の作業エリア内に磁界を発生させるトランスミ
ッタと、作業者の頭部に装着するヘッド・マウント・デ
ィスプレイに取付けたレシーバを備え、磁界中でレシー
バに電流を誘起させ、その電流の大きさから位置および
姿勢を検出する。このとき、トランスミッタを先のワー
ク検出手段とともに基準位置に設けた場合には、そのま
まで基準位置の座標系における作業者の頭部の位置およ
び姿勢が検出されることとなり、トランスミッタを別の
位置に設けた場合には、別の位置の座標系を基準位置の
座標系に変換すればよい。このようにして、基準位置の
座標系における作業者の頭部の位置および姿勢を検出す
れば、逆に、作業者の座標系{H}における基準位置
および姿勢 Rを求めることができ、これらを含
む同次変換行列 Tは、次の式2で表される。
Further, while detecting the position and posture of the work, the position and posture (direction) of the head of the worker in the coordinate system of the reference position are detected. For this detection,
For example, a gyro sensor is used. The gyro sensor includes a transmitter that generates a magnetic field in a predetermined work area, and a receiver mounted on a head-mounted display that is mounted on the worker's head. The position and orientation are detected from the size. At this time, if the transmitter is provided at the reference position together with the preceding work detection means, the position and posture of the worker's head in the coordinate system of the reference position are detected as it is, and the transmitter is moved to another position. If provided, the coordinate system of another position may be converted to the coordinate system of the reference position. If the position and orientation of the worker's head in the coordinate system of the reference position are detected in this manner, on the contrary, the reference position H in the worker's coordinate system {H} is detected.
P S and posture H S R can be obtained, and a homogeneous transformation matrix H S T including them can be expressed by the following equation (2).

【0014】[0014]

【式2】 (Equation 2)

【0015】そして、当該位置検出方法では、基準位置
の座標系{S}におけるワークの位置および姿勢
Rと、基準位置の座標系における作業者の頭部の位
置および姿勢すなわち作業者の座標系{H}における基
準位置および姿勢 Rに基づいて、座標変換に
より作業者の座標系{H}におけるワークの位置
および姿勢 Rを検出する。つまり、基準位置の座標
系で見たワークの位置および姿勢を作業者の座標系で見
たワークの位置および姿勢に変換するのであって、この
ときの同次変換行列 Tは次の式3で表される。
In the position detecting method, the reference position
Position of workpiece in the coordinate system {S}SPWAnd posture
S WR and the position of the worker's head in the coordinate system of the reference position
Position and posture, that is, the base of the worker in the coordinate system {H}.
Sub-positionHPSAnd postureH SBased on R, coordinate transformation
The position of the work in the operator's coordinate system {H}HP W
And postureH WDetect R. That is, the coordinates of the reference position
The position and orientation of the workpiece as viewed in the
Is converted to the position and orientation of the workpiece
Homogeneous transformation matrixH WT is expressed by the following equation 3.

【0016】[0016]

【式3】 (Equation 3)

【0017】このようにして、当該作業指示装置におけ
る位置検出方法では、ワークに位置および姿勢を検出す
るためのセンサ類を設けることなく、ワークと作業者と
の相対的な位置関係が検出される。
As described above, in the position detecting method of the work instruction apparatus, the relative positional relationship between the work and the worker is detected without providing sensors for detecting the position and posture of the work. .

【0018】本発明の請求項2に係わる作業指示装置に
おける位置検出方法では、現実空間の視野に映像を提示
する複合現実感により所定の作業を指示する装置におい
て、一定速度で搬送されるワークに取付ける部品と作業
者との相対的な位置関係を検出するに際し、ワーク搬送
の開始側でワークを検出して搬送速度と検出後の経過時
間から基準位置の座標系におけるワークの位置および姿
勢を検出すると共に、基準位置の座標系における作業者
の頭部の位置および姿勢を検出する。ここで、基準位置
の座標系{S}におけるワークの位置および姿勢
Rならびに同次変換行列 Tは請求項1の式1で
表される。また、基準位置の座標系における作業者の頭
部の位置および姿勢は、作業者の座標系{H}における
基準位置 および姿勢 Rに置き換えられ、その
同次変換行列 Tは請求項1の式2で表される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a work instruction device.
In the position detection method, the image is presented in the visual field of the real space
Device that instructs a given task based on mixed reality
Parts and work to be attached to the workpiece conveyed at a constant speed
When detecting the relative positional relationship with the
The workpiece is detected on the start side of
Work position and shape in the coordinate system from the middle to the reference position
Force in the coordinate system of the reference position
The position and posture of the head of the user are detected. Where the reference position
Position of workpiece in the coordinate system {S}SPWAnd posture
S WR and homogeneous transformation matrixS WT is expressed by the formula 1 in claim 1.
expressed. In addition, the operator's head in the coordinate system of the reference position
The position and orientation of the part in the operator's coordinate system {H}
Reference position HPSAnd postureH SR
Homogeneous transformation matrixH ST is expressed by Expression 2 of Claim 1.

【0019】さらに、ワークに取付ける部品の位置およ
び姿勢は、ワークに対して予め決められているので、ワ
ークの座標系{W}における部品の位置および姿
Rとして表すことができ、その同次変換行列
Tは次の式4で表される。
Furthermore, the position and orientation of the components to be attached to the workpiece, so is predetermined with respect to the workpiece, can be represented as a position W P P and attitude W P R component in the coordinate system of the workpiece {W} , Its homogeneous transformation matrix W P
T is expressed by the following equation 4.

【0020】[0020]

【式4】 (Equation 4)

【0021】そして、当該位置検出方法では、ワークの
座標系{W}における部品の位置 P および姿勢
Rと、基準位置の座標系{S}におけるワークの位置
および姿勢 Rと、基準位置の座標系におけ
る作業者の頭部の位置および姿勢すなわち作業者の座標
系{H}における基準位置および姿勢 Rに基
づいて、座標変換により作業者の座標系{H}における
部品の位置および姿勢 Rを検出する。つま
り、ワークの座標系で見た部品の位置および姿勢を基準
位置の座標系で見た部品の位置および姿勢に変換し、こ
れを作業者の座標系で見た部品の位置および姿勢に変換
するのであって、このときの同次変換行列 Tは次の
式5で表される。
In the position detecting method, the position W P P and the posture W of the component in the workpiece coordinate system {W} are used.
PR and the position of the work in the coordinate system {S} of the reference position
Based on S P W and the posture S W R and a reference position in the position and orientation i.e. operator of the coordinate system of the worker's head in the coordinate system of the reference position {H} H P S and posture H S R, the coordinates detecting the position H P P and posture H P R component in the operator's coordinate system {H} by the conversion. That is, the position and orientation of the component as viewed in the coordinate system of the workpiece are converted into the position and orientation of the component as viewed in the coordinate system of the reference position, and are converted into the position and orientation of the component as viewed in the coordinate system of the worker. a than, homogeneous transformation matrix H P T at this time it is expressed by the following equation 5.

【0022】[0022]

【式5】 (Equation 5)

【0023】このようにして、当該作業指示装置におけ
る位置検出方法では、ワークに位置および姿勢を検出す
るためのセンサ類を設けることなく、ワークに取付ける
部品と作業者との相対的な位置関係が検出される。
As described above, according to the position detecting method in the work instructing device, the relative positional relationship between the parts attached to the work and the worker can be determined without providing sensors for detecting the position and posture of the work. Is detected.

【0024】本発明の請求項3に係わる作業指示装置に
おける位置検出方法では、請求項1と同様の手法により
ワークと作業者との相対的な位置関係が検出されると共
に、請求項2と同様の手法によりワークに取付ける部品
と作業者との相対的な位置関係も検出される。
According to the position detecting method of the work instructing device according to the third aspect of the present invention, the relative positional relationship between the work and the worker is detected by the same method as in the first aspect, and the same as in the second aspect. The relative positional relationship between the part attached to the work and the worker is also detected by the above method.

【0025】本発明の請求項4に係わる作業指示装置に
おける位置検出装置では、現実空間の視野に映像を提示
する複合現実感により所定の作業を指示する装置におい
て、リミットスイッチ等のワーク検出手段により、一定
速度で搬送されるワークを搬送開始側で検出し、ワーク
位置検出手段により、ワークの搬送速度とワーク検出手
段による検出後の経過時間から基準位置の座標系におけ
るワークの位置および姿勢を検出し、ジャイロセンサ等
の作業者位置検出手段により、基準位置の座標系におけ
る作業者の頭部の位置および姿勢を検出する。
According to the position detecting device of the work instructing device according to the fourth aspect of the present invention, in the device for instructing a predetermined work by mixed reality which presents an image in a visual field of a real space, a work detecting means such as a limit switch is used. Detects a work conveyed at a constant speed on the conveyance start side, and detects the position and orientation of the work in the reference position coordinate system from the work transfer speed and the elapsed time after detection by the work detection means by the work position detection means Then, the position and posture of the worker's head in the reference position coordinate system are detected by a worker position detecting means such as a gyro sensor.

【0026】そして、作業指示装置における位置検出装
置は、部品位置出力手段により、ワークの座標系におい
て同ワークに取付ける部品の位置および姿勢を出力し、
座標変換手段において、部品位置出力手段からのワーク
の座標系における部品の位置および姿勢と、ワーク位置
検出手段からの基準位置の座標系におけるワークの位置
および姿勢と、作業者位置検出手段からの基準位置の座
標系における作業者の頭部の位置および姿勢に基づい
て、座標変換により作業者の座標系における部品の位置
および姿勢を検出する。
The position detecting device in the work instructing device outputs the position and orientation of the component to be attached to the work in the coordinate system of the work by the component position output means.
In the coordinate conversion means, the position and orientation of the component in the coordinate system of the work from the component position output means, the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position from the work position detection means, and the reference from the worker position detection means Based on the position and posture of the worker's head in the position coordinate system, the position and posture of the component in the worker's coordinate system are detected by coordinate transformation.

【0027】つまり、座標変換手段において、ワークの
座標系で見た部品の位置および姿勢を基準位置の座標系
で見た部品の位置および姿勢に変換し、これを作業者の
座標系で見た部品の位置および姿勢に変換する。これら
の位置および姿勢の検出ならびに座標変換は、請求項1
〜3と同様の手法により行われる。
That is, the coordinate conversion means converts the position and orientation of the component as viewed in the coordinate system of the workpiece into the position and orientation of the component as viewed in the coordinate system of the reference position, and views this in the coordinate system of the worker. Convert to the position and orientation of the part. The detection of the position and the posture and the coordinate conversion are performed according to claim 1.
3 is performed in the same manner as in the case of FIG.

【0028】このようにして、当該作業指示装置におけ
る位置検出装置では、ワークに位置および姿勢を検出す
るためのセンサ類を設けることなく、ワークに取付ける
部品と作業者との相対的な位置関係を検出する。
As described above, the position detecting device in the work instructing device does not provide sensors for detecting the position and the posture of the work, and determines the relative positional relationship between the parts attached to the work and the worker. To detect.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の請求項1に係わる作業指示装置
における位置検出方法によれば、現実空間の視野に映像
を提示する複合現実感により所定の作業を指示する装置
において、一定速度で搬送されるワークと作業者との相
対的な位置関係を検出するに際し、ワークにセンサ類を
設ける必要が全くなく、これにより多くの設備費や手間
をかけることなく且つワークの搬送範囲の長さに左右さ
れることもなく、ワークと作業者との相対的な位置関係
を正確に検出することができる。また、採用可能なセン
サ類としては、搬送開始側でワークの有無を検出するだ
けのきわめて簡単なものと、作業者の頭部の位置および
姿勢を検出するものがあれば良いので、作業指示装置の
構造の簡略化や設備費の低減を図ることができ、複合現
実感による高精度な作業指示装置を安価に実現すること
ができる。さらに、ワークと作業者との相対的な位置関
係を正確に検出できることから、実際のワークをとらえ
た作業者の視野に部品等の情報映像を提示する際に、そ
の制御を高精度に行うことが可能になる。
According to the position detecting method in the work instructing device according to the first aspect of the present invention, in a device for instructing a predetermined work by a mixed reality that presents an image in a visual field of a real space, the conveyance is performed at a constant speed. When detecting the relative positional relationship between the workpiece and the worker, there is no need to provide any sensors on the workpiece, thereby eliminating much equipment cost and labor, and reducing the length of the workpiece transfer range. The relative positional relationship between the workpiece and the worker can be accurately detected without being affected. In addition, as the sensors that can be employed, a very simple sensor that only detects the presence or absence of a work on the transport start side and a sensor that detects the position and posture of the worker's head can be used. Therefore, it is possible to simplify the structure and reduce the equipment cost, and to realize a highly accurate work instruction device based on mixed reality at low cost. Furthermore, since the relative positional relationship between the work and the worker can be accurately detected, when presenting the information video of parts and the like in the field of view of the worker who has captured the actual work, the control must be performed with high precision. Becomes possible.

【0030】本発明の請求項2に係わる作業指示装置に
おける位置検出方法によれば、現実空間の視野に映像を
提示する複合現実感により所定の作業を指示する装置に
おいて、一定速度で搬送されるワークに取付ける部品と
作業者との相対的な位置関係を検出するに際し、ワーク
にセンサ類を設ける必要が全くなく、これにより多くの
設備費や手間をかけることなく且つワークの搬送範囲の
長さに左右されることもなく、ワークに取付ける部品と
作業者との相対的な位置関係を正確に検出することがで
き、部品の形状やワークにおける部品の位置および姿勢
が様々に異なる場合でも正確な位置検出を行うことがで
きる。また、採用可能なセンサ類としては、搬送開始側
でワークの有無を検出するだけのきわめて簡単なもの
と、作業者の頭部の位置および姿勢を検出するものがあ
れば良いので、作業指示装置の構造の簡略化や設備費の
低減を図ることができ、複合現実感による高精度な作業
指示装置を安価に実現することができる。さらに、ワー
クに取付ける部品と作業者との相対的な位置関係を正確
に検出できることから、実際のワークをとらえた作業者
の視野に部品の映像を提示する際に、その制御を高精度
に行うことが可能になり、実際のワークに対して映像の
部品をあたかも取付けたように提示することができるの
で、作業者にとって作業指示が非常に理解しやすいもの
となる。
According to the position detecting method in the work instructing device according to the second aspect of the present invention, in the device for instructing a predetermined work by the mixed reality that presents an image in the visual field of the real space, the work is conveyed at a constant speed. When detecting the relative positional relationship between the part to be attached to the work and the worker, there is no need to provide sensors on the work, thereby eliminating much equipment cost and labor and the length of the work transfer range. It is possible to accurately detect the relative positional relationship between the part to be attached to the workpiece and the worker, regardless of the position of the part and the position and orientation of the part in the workpiece. Position detection can be performed. In addition, as the sensors that can be employed, a very simple sensor that only detects the presence or absence of a work on the transport start side and a sensor that detects the position and posture of the worker's head can be used. Therefore, it is possible to simplify the structure and reduce the equipment cost, and to realize a highly accurate work instruction device based on mixed reality at low cost. Furthermore, since the relative positional relationship between the component attached to the workpiece and the worker can be accurately detected, the control of the component is performed with high precision when presenting the video of the component in the field of view of the worker who has captured the actual workpiece. This makes it possible to present the video components as if they were attached to the actual work, so that the work instructions are very easy for the worker to understand.

【0031】本発明の請求項3に係わる作業指示装置に
おける位置検出方法によれば、請求項2と同様の効果を
得ることができるうえに、ワークおよび部品の両方の位
置および姿勢を検出することから、とくに、ワークに取
付ける部品と作業者との相対的な位置関係をより正確に
検出し得るものとなり、複合現実感による作業指示装置
のさらなる高精度化を実現することができる。
According to the position detecting method in the work instructing device according to the third aspect of the present invention, the same effect as in the second aspect can be obtained, and the position and orientation of both the work and the component can be detected. Therefore, in particular, it becomes possible to more accurately detect the relative positional relationship between the part attached to the work and the worker, and it is possible to realize the work instruction device with mixed reality with higher precision.

【0032】本発明の請求項4に係わる作業指示装置に
おける位置検出装置によれば、現実空間の視野に映像を
提示する複合現実感により所定の作業を指示する装置に
おいて、ワークにセンサ類を設ける必要が全くなく、こ
れにより多くの設備費や手間をかけることなく且つワー
クの搬送範囲の長さに左右されることもなく、ワークに
取付ける部品と作業者との相対的な位置関係を正確に検
出することができ、部品の形状やワークにおける部品の
位置および姿勢が様々に異なる場合でも正確な位置検出
を行うことができる。また、ワークにセンサ類が一切不
要であるのに加えて、ワーク検出手段には、搬送開始側
でワークの有無を検出するだけのきわめて簡単な手段を
採用することができるので、構造の簡略化や設備費の低
減を実現することができ、複合現実感による高精度な作
業指示装置を安価に実現することができる。さらに、ワ
ークに取付ける部品と作業者との相対的な位置関係を正
確に検出できるので、実際のワークをとらえた作業者の
視野に部品の映像を提示する際に、その制御を高精度に
行うことが可能になり、実際のワークに対して映像の部
品をあたかも取付けたように提示することができるの
で、作業者にとって作業指示が非常に理解しやすいもの
となる。
According to the position detecting device in the work instructing device according to the fourth aspect of the present invention, in the device for instructing a predetermined work by a mixed reality that presents an image in the visual field of the real space, sensors are provided on the work. There is no need for this, and the relative positional relationship between the parts attached to the workpiece and the worker can be accurately determined without much equipment cost and labor, and without being affected by the length of the transport range of the workpiece. Thus, accurate position detection can be performed even when the shape of the component and the position and orientation of the component on the workpiece are variously different. In addition to the fact that no sensors are required for the work, in addition to the work detection means, a very simple means for detecting the presence or absence of the work on the transfer start side can be employed, thus simplifying the structure. And a reduction in equipment cost, and a highly accurate work instruction device based on mixed reality can be realized at low cost. Further, since the relative positional relationship between the part to be attached to the work and the worker can be accurately detected, the control of the part can be performed with high precision when presenting the image of the part in the field of view of the worker who has captured the actual work. This makes it possible to present the video components as if they were attached to the actual work, so that the work instructions are very easy for the worker to understand.

【0033】[0033]

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる作業
指示装置における位置検出方法および位置検出装置の一
実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a position detecting method and a position detecting device in a work instruction device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】この実施例の作業指示装置は、図1に示す
ように、作業者Hの頭部に装着して現実空間の視野に映
像を提示する手段、いわゆるヘッド・マウント・ディス
プレイ1を用いたものであって、複数の車種が混在する
自動車の組立てラインにおいて、順次搬送されるワーク
(車体)Wに対して車種に対応した様々な部品を取付け
るに際し、作業者Hが見た実際のワークWに映像の部品
Pを車載状態で重ね合わせて提示するものである。した
がって、作業者Hは、提示された部品Pを部品収容手段
から取出して、映像と同じ様に取付ければ良い。この作
業指示装置は、組立てラインを構成する各工程毎に設け
てある。また、ワークWは、走行姿勢の状態にしてコン
ベア等の搬送手段2により一定速度で搬送される。
As shown in FIG. 1, the work instructing apparatus of this embodiment uses a so-called head mounted display 1 which is mounted on the head of the worker H and presents an image in the visual field of the real space. In the assembly line of an automobile in which a plurality of vehicle types coexist, when mounting various parts corresponding to the vehicle type on a work (body) W to be sequentially conveyed, the actual work W viewed by the worker H Are superimposed and presented in a vehicle-mounted state. Therefore, the worker H may take out the presented component P from the component storage means and attach it in the same manner as the image. The work instructing device is provided for each process constituting the assembly line. The workpiece W is transported at a constant speed by the transporting means 2 such as a conveyor in a running posture.

【0035】図2に示す作業指示装置における位置検出
装置は、概略として、作業者Hの頭部に装着して所定の
視野を形成するヘッド・マウント・ディスプレイ1と、
一定速度で搬送されるワークWを搬送開始側で検出する
ワーク検出手段3と、搬送手段2の駆動源であるモータ
4の回転を検出することでワークWの搬送速度(移動速
度)を検出する速度検出手段5と、作業者Hの頭部の位
置および姿勢(向き)を検出する作業者位置検出手段6
と、搬送されてきたワークWに対する部品Pの種類、形
状、取付け位置および姿勢等のデータを出力する部品指
示手段7を備えると共に、ワーク検出手段3、速度検出
手段5、作業者位置検出手段6および部品指示手段7か
らの各信号を処理してヘッド・マウント・ディスプレイ
1に映像の部品を提示する作業指示制御手段8を備えて
いる。
The position detecting device in the work instruction device shown in FIG. 2 is, as a general rule, a head mount display 1 mounted on the head of an operator H to form a predetermined visual field,
A work detection means 3 for detecting a work W conveyed at a constant speed on the conveyance start side, and a conveyance speed (movement speed) of the work W is detected by detecting rotation of a motor 4 which is a driving source of the conveyance means 2. Speed detecting means 5 and worker position detecting means 6 for detecting the position and posture (direction) of the head of worker H
And a part instructing means 7 for outputting data such as the type, shape, mounting position, and attitude of the part P with respect to the conveyed work W, the work detecting means 3, the speed detecting means 5, the worker position detecting means 6 And a work instruction control means 8 for processing each signal from the part instruction means 7 and presenting a video component to the head mounted display 1.

【0036】ヘッド・マウント・ディスプレイ1は、公
知の技術であるため詳細な説明は省略するが、例えば、
作業者Hの目を覆うハーフミラーに光学系を介してCR
Tからの映像を映し出す構造になっている。ワーク検出
手段3は、所定の作業エリアのワーク搬入位置において
ワークWの有無を検出し得る簡単なもので充分であり、
例えば、接触式あるいは非接触式のリミットスイッチを
用いることができる。速度検出手段4は、モータ4に設
けたエンコーダ等からの回転信号を増幅回路9で増幅
し、制御回路10において回転信号から搬送速度を検出
する。
The head mounted display 1 is a well-known technique, and therefore detailed description is omitted.
CR through an optical system to a half mirror that covers the eyes of worker H
It has a structure to project the image from T. The work detecting means 3 should be a simple one capable of detecting the presence or absence of the work W at a work loading position in a predetermined work area.
For example, a contact type or non-contact type limit switch can be used. The speed detection means 4 amplifies a rotation signal from an encoder or the like provided in the motor 4 by an amplifier circuit 9 and controls a control circuit 10 to detect a transport speed from the rotation signal.

【0037】作業者位置検出手段6は、ジャイロセンサ
であって、ジャイロコントロールユニット11と、ドラ
イブ回路12の作動により作業エリア内に磁界を発生さ
せるトランスミッタ(直流コイル)13と、ヘッド・マ
ウント・ディスプレイ1に取付けられるレシーバ(直流
コイル)14を備えている。この作業者位置検出手段6
は、トランスミッタ13で発生させた磁界中でレシーバ
14に電流を誘起し、ジャイロコントロールユニット1
1において、レシーバ14の電流の大きさを検出するこ
とによりレシーバ14の位置および姿勢すなわちヘッド
・マウント・ディスプレイ1を装着した作業者Hの頭部
の位置および姿勢を検出するのであるが、これについて
も公知の技術であるので、詳細な構造の説明は省略す
る。
The worker position detecting means 6 is a gyro sensor, and includes a gyro control unit 11, a transmitter (DC coil) 13 for generating a magnetic field in the work area by the operation of the drive circuit 12, and a head mount display. 1 is provided with a receiver (DC coil) 14 attached to the receiver 1. This worker position detecting means 6
Induces a current in the receiver 14 in the magnetic field generated by the transmitter 13, and the gyro control unit 1
1, the position and posture of the receiver 14, that is, the position and posture of the head of the worker H wearing the head mount display 1 are detected by detecting the magnitude of the current of the receiver 14. Is also a known technique, and a detailed description of the structure will be omitted.

【0038】ここで、本発明に係わる位置検出方法を行
う作業指示制御手段8では、ワークWにおける部品Pと
作業者Hとの相対的な位置関係を座標変換によって検出
することから、各々の位置に座標系を設定している。
Here, the work instruction control means 8 for performing the position detecting method according to the present invention detects the relative positional relationship between the component P and the worker H on the work W by coordinate transformation. Is set to the coordinate system.

【0039】すなわち、ワークWにおける部品Pの位置
および姿勢は、予め決定しているものであるから、ワー
クWの座標系{W}において表される。ワークWの位置
および姿勢は、ワーク検出手段3を設けた位置を基準位
置として、基準位置の座標系{S}において表される。
作業者Hの位置および姿勢は、作業者位置検出手段6の
トランスミッタ13を設けた位置を基準位置とするが、
この実施例では図1に示す如くワーク検出手段3とトラ
ンスミッタ13を設けた位置が同一であるとして、共通
の基準位置の座標系{S}において表される。このと
き、基準位置の座標系{S}における作業者Hの頭部の
位置および姿勢は、逆に、作業者Hの座標系{H}にお
ける基準位置および姿勢として表すことができる。な
お、ワーク検出手段3とトランスミッタ13を設けた位
置が別である場合には、後の処理過程でトランスミッタ
13の座標系を基準位置の座標系に変換すれば良い。
That is, since the position and orientation of the component P on the work W are determined in advance, they are expressed in the coordinate system {W} of the work W. The position and orientation of the work W are represented in the reference position coordinate system {S}, with the position where the work detection means 3 is provided as the reference position.
The position and posture of the worker H are based on the position where the transmitter 13 of the worker position detecting means 6 is provided as a reference position.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that the positions where the work detecting means 3 and the transmitter 13 are provided are the same, and are expressed in a coordinate system {S} of a common reference position. At this time, the position and posture of the head of the worker H in the coordinate system {S} of the reference position can be expressed as the reference position and posture of the worker H in the coordinate system {H}. When the position where the work detecting means 3 and the transmitter 13 are provided is different, the coordinate system of the transmitter 13 may be converted to the coordinate system of the reference position in a later process.

【0040】そして、作業指示制御手段8は、部品指示
手段7からの信号により、ワークWの座標系{W}にお
いて同ワークWに取付ける部品Pの位置および姿勢を出
力する部品位置出力手段15と、ワーク検出手段3から
の信号および速度検出手段5からの信号を入力して、ワ
ークWの搬送速度と検出後の経過時間とから基準位置の
座標系{S}におけるワークWの位置および姿勢を検出
するワーク位置検出手段16と、部品位置出力手段15
からの信号、ワーク位置検出手段16からの信号、およ
び作業者位置検出手段6からの信号に基づいて、座標変
換により作業者Hの座標系{H}における部品Pの位置
および姿勢を検出する座標変換手段17を備えると共
に、部品位置出力手段15からの信号および座標変換手
段17からの信号に基づいて、ヘッド・マウント・ディ
スプレイ1に対して部品Pの画像を生成する部品画像生
成手段18を備えている。
The work instruction control means 8 includes a component position output means 15 for outputting the position and orientation of the component P to be mounted on the work W in the coordinate system {W} of the work W based on a signal from the component instruction means 7. , The signal from the work detection means 3 and the signal from the speed detection means 5 are input, and the position and orientation of the work W in the coordinate system {S} of the reference position are determined from the conveyance speed of the work W and the elapsed time after the detection. Work position detecting means 16 for detecting and component position output means 15
Coordinates for detecting the position and orientation of the component P of the worker H in the coordinate system {H} by coordinate transformation based on the signal from the workpiece position detecting means 16 and the signal from the worker position detecting means 6. It has a conversion unit 17 and a component image generation unit 18 that generates an image of the component P with respect to the head mounted display 1 based on the signal from the component position output unit 15 and the signal from the coordinate conversion unit 17. ing.

【0041】次に、本発明に係わる作業指示装置におけ
る位置検出方法を図3および図4に示すフローチャート
に基づいて説明する。
Next, a position detecting method in the work instruction apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.

【0042】作業指示制御手段8のワーク位置検出手段
16では、図3に示すように、ステップS1でワーク到
着のフラグがOFFであることを確認したのち、ステッ
プS2でワーク検出手段3からの信号の有無を判定し、
信号が入力された場合(Yes)にはステップS3でワ
ーク到着のフラグをONにする。その後、ステップS4
でワーク通過時刻tsを記憶して、ステップS5で速度
検出手段5からの搬送速度Vを取り込んだのち、搬送
速度Vと検出後の経過時間TからステップS6でワー
クWの移動距離を演算し、ステップS7で基準位置の座
標系{S}におけるワークWの位置および姿勢
Rを検出する。このとき、ワークWの姿勢
は、いずれのワークWも搬送手段2に対して走行姿勢に
セットしてあるので一定である。
As shown in FIG. 3, the work position detection means 16 of the work instruction control means 8 confirms that the work arrival flag is OFF in step S1, and then outputs a signal from the work detection means 3 in step S2. Judge the presence or absence of
If a signal has been input (Yes), the work arrival flag is turned on in step S3. Then, step S4
In stores workpiece passage time ts, after incorporating the transport speed V W from the speed detecting means 5 in Step S5, calculates the movement distance of the workpiece W at step S6 from the elapsed time T after detecting the conveying speed V W and, the position S P W and the orientation S of the workpiece W in the coordinate system of the reference position {S} in step S7
WR is detected. At this time, the posture S WR of the work W
Is constant since all the works W are set in the running posture with respect to the transporting means 2.

【0043】その後、ステップS8で処理が終了したか
否かを判定し、処理が終了していない場合(No)には
ステップS2に戻る。また、ステップS2でワーク検出
手段3からの信号が入力されていない場合(No)に
は、ステップS9でワーク到着のフラグがONであるか
否かを判定し、ONである場合(Yes)にはステップ
S5に進み、ONで無い場合(No)にはステップS2
に戻る。
Thereafter, it is determined in step S8 whether or not the processing has been completed. If the processing has not been completed (No), the flow returns to step S2. If the signal from the work detecting means 3 is not input in step S2 (No), it is determined in step S9 whether or not the work arrival flag is ON, and if it is ON (Yes). Proceeds to step S5, and if not ON (No), step S2
Return to

【0044】次に、作業指示制御手段8の座標変換手段
17では、図4に示すように、ステップ11で部品指示
手段15からのワークWの座標系{W}における部品P
の位置および姿勢 Rを取り込み、ステップS
12で同次変換行列 Tを作成する。ここで、部品P
の位置は3行×1列、姿勢 Rは3行×3列の
行列で表わされ、これらを含む同次変換行列 Tは次
の式6で表される。
Next, in the coordinate conversion means 17 of the work instruction control means 8, as shown in FIG.
Takes the position W P P and attitude W P R of, step S
To create a homogeneous transformation matrix W P T at 12. Where component P
Position W P P 3 rows × 1 column, the posture W P R is represented by a matrix of 3 rows × 3 columns, homogeneous transformation matrix W P T containing these is represented by the following formula 6.

【0045】[0045]

【式6】 (Equation 6)

【0046】次に、ステップS13で先のワーク位置検
出手段16からの基準位置の座標系{S}におけるワー
クWの位置および姿勢 R(一定)を取り込
み、ステップS14で同次変換行列 Tを作成する。
この同次変換行列 Tは次の式7で表される。
Next, captures the position of the workpiece W in the coordinate system of the reference position from the previous work position detecting means 16 {S} S P W and the posture S W R (constant) at step S13, the next in step S14 to create a transformation matrix S W T.
The homogeneous transformation matrix S W T is expressed by the following equation 7.

【0047】[0047]

【式7】 (Equation 7)

【0048】次に、ステップS15において、基準位置
の座標系{S}における作業者Hの頭部の位置および姿
勢を作業者Hの座標系{H}における基準位置
よび姿勢 Rとして取り込み、ステップS16で同次
変換行列 Tを作成する。この同次変換行列 Tは
次の式8で表される。
Next, in step S15, the reference position in the position and orientation of the head of the worker H in the coordinate system of the reference position {S} worker coordinate system H {H} H P S and posture H S R as uptake, creating a homogeneous transformation matrix H S T at step S16. The homogeneous transformation matrix H S T is expressed by the following equation 8.

【0049】[0049]

【式8】 (Equation 8)

【0050】そして、ステップS17において、上記式
A〜Cに基づいて作業者Hの座標系{H}における部品
Pの位置および姿勢の同次変換行列 Tを作成する。
この同次変換行列 Tは次の式9で表される。
[0050] Then, in step S17, to create a homogeneous transformation matrix H P T of the position and orientation of the parts P in the coordinate system {H} of the operator H, based on the equation A through C.
The homogeneous transformation matrix H P T is expressed by the following equation 9.

【0051】[0051]

【式9】 [Equation 9]

【0052】これにより、ステップS18で作業者Hの
座標系{H}における部品Pの位置 および姿勢
Rが検出される。つまり、座標変換手段17では、ワ
ークWの座標系{W}で見た部品Pの位置および姿勢を
基準位置の座標系{S}で見た部品Pの位置および姿勢
に変換し、これを作業者Hの座標系{H}で見た部品P
の位置および姿勢に変換する。そして、ステップS19
で処理が終了したか否かを判定し、終了していない場合
(No)はステップS11に戻る。
Thus, in step S18, the worker H
Position of part P in coordinate system {H} HPPAnd postureH
PR is detected. That is, the coordinate conversion means 17
The position and orientation of the part P viewed in the coordinate system {W}
Position and orientation of component P viewed in reference position coordinate system {S}
To the part P viewed in the coordinate system {H} of the worker H
To the position and orientation of Then, step S19
To determine if the process has been completed, and if not
(No) returns to step S11.

【0053】また、作業指示装置における位置検出装置
は、上記の如く作業者Hと部品Pとの相対的な位置関係
を検出すると、その検出結果と部品位置出力手段15か
らの部品形状データに基づいて部品画像生成手段18で
部品Pの画像を生成し、その画像をヘッド・マウント・
ディスプレイ1に提示する。これにより、ヘッド・マウ
ント・ディスプレイ1を装着した作業者Hが搬送されて
きた実際のワークWを見ると、そのワークWに映像の部
品Pがあたかも取付けられているように提示されること
となり、作業者Hはその映像を見ながら部品Pの選択や
取付け等の作業を行えば良いことになる。なお、映像
は、作業の適当な段階において自動的に消したり、作業
者Hの意思で消したりすることが可能である。
When the position detecting device in the work instructing device detects the relative positional relationship between the worker H and the component P as described above, the position detecting device based on the detection result and the component shape data from the component position output means 15. The component image generation means 18 generates an image of the component P, and the image is
It is presented on the display 1. As a result, when the worker H wearing the head mount display 1 sees the actual work W being transported, it is presented as if the image part P is attached to the work W, The operator H only has to perform operations such as selection and mounting of the parts P while watching the image. The video can be automatically erased at an appropriate stage of the operation, or can be erased by the worker H.

【0054】このように、上記実施例で説明した作業指
示装置における位置検出方法および位置検出装置は、現
実空間の視野に映像を提示する複合現実感により所定の
作業を指示する装置において、一定速度で搬送されるワ
ークWに取付ける部品Pと作業者Hとの相対的な位置関
係を検出するに際し、順次搬送されるワークWにセンサ
類を設ける必要が全く無いので、当然のことながらセン
サ類に要する費用がきわめて少なくなると共に、ワーク
Wに対してセンサ類を着脱する手間が不要であり、ま
た、搬送開始側で簡単なワーク検出手段によりワークW
の有無を検出すれば良いので、ワークWの搬送範囲の長
さに何ら左右されることもなく、簡単で且つ比較的安価
な装置を用いて部品Pと作業者Hとの相対的な位置関係
を正確に検出することができると共に、実際のワークW
をとらえた作業者Hの視野に映像の部品Pを提示する際
に、その制御を高精度に行い得るものとなっている。
As described above, the position detecting method and the position detecting device in the work instructing device described in the above embodiment are a device for instructing a predetermined work by a mixed reality that presents an image in a visual field of a real space. When detecting the relative positional relationship between the part P attached to the workpiece W conveyed by the operator and the worker H, there is no need to provide any sensors for the workpiece W sequentially conveyed. The required cost is extremely reduced, and the trouble of attaching and detaching sensors to and from the work W is not required.
The relative positional relationship between the component P and the worker H using a simple and relatively inexpensive device without being influenced by the length of the transfer range of the workpiece W. Can be detected accurately and the actual work W
When presenting the image part P in the field of view of the worker H who has captured the image, the control can be performed with high accuracy.

【0055】なお、上記実施例では、部品Pと作業者H
の相対的な位置関係を検出するものとしたが、ワークW
と作業者Hとの相対的な位置関係を検出することも当然
可能である。この場合には、基準位置の座標系{S}に
おけるワークWの位置および姿勢を Rを作
業者Hの座標系{H}におけるワークWの位置
よび姿勢 Rに変換すれば良い。このときの同次変
換行列 Tは次の式10で表される。
In the above embodiment, the parts P and the workers H
The relative position of the workpiece W is detected.
It is of course possible to detect the relative positional relationship between the user and the worker H. In this case, the position of the position S P W and posture S W coordinate system R the operator H workpiece in {H} W of the workpiece W in the coordinate system of the reference position {S} H P W and the posture H W R You can convert it to The homogeneous transformation matrix H WT at this time is expressed by the following equation (10).

【0056】[0056]

【式10】 (Equation 10)

【0057】この場合、ヘッド・マウント・ディスプレ
イ1にワークWの形状が提示されるわけではないが、作
業者Hに対して部品PおよびワークWの両方の位置関係
を検出すれば、作業者Hと部品Pとの相対的な位置関係
の検出をより高精度に行い得るものとなる。
In this case, the shape of the work W is not presented on the head mount display 1. However, if the positional relationship between both the component P and the work W is detected with respect to the worker H, the worker H is detected. The detection of the relative positional relationship between the component and the component P can be performed with higher accuracy.

【0058】また、上記実施例では、ワークWが搬送手
段2により一定速度で搬送されるものとしたが、ワーク
Wが間欠的に工程送りされ、作業エリアで停止する場合
にも適用することが可能であり、この場合には、基準位
置の座標系を作業者の座標系に変換する際にワークWの
位置が一定であると考えれば良い。
In the above embodiment, the work W is conveyed at a constant speed by the conveying means 2. However, the present invention can also be applied to a case where the work W is intermittently fed into the process and stopped in the work area. In this case, it is possible to consider that the position of the work W is constant when the coordinate system of the reference position is converted into the coordinate system of the worker.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる作業指示装置における位置検出
方法の原理を説明する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating the principle of a position detection method in a work instruction device according to the present invention.

【図2】本発明に係わる作業指示装置における位置検出
装置を説明するブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a position detection device in the work instruction device according to the present invention.

【図3】作業指示制御装置のワーク位置検出手段におけ
る処理過程を説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process performed by a work position detecting unit of the work instruction control device.

【図4】作業指示制御装置の座標変換手段における処理
過程を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process performed by a coordinate conversion unit of the work instruction control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

H 作業者 P 部品 W ワーク 3 ワーク検出手段 6 作業者位置検出手段 15 部品位置出力手段 16 ワーク位置検出手段 17 座標変換手段 H worker P part W work 3 work detection means 6 worker position detection means 15 part position output means 16 work position detection means 17 coordinate conversion means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 現実空間の視野に映像を提示する複合現
実感により所定の作業を指示する装置において、一定速
度で搬送されるワークと作業者との相対的な位置関係を
検出するに際し、ワーク搬送の開始側でワークを検出し
て搬送速度と検出後の経過時間から基準位置の座標系に
おけるワークの位置および姿勢を検出すると共に、基準
位置の座標系における作業者の頭部の位置および姿勢を
検出し、基準位置の座標系におけるワークの位置および
姿勢と、基準位置の座標系における作業者の頭部の位置
および姿勢に基づいて、座標変換により作業者の座標系
におけるワークの位置および姿勢を検出することを特徴
とする作業指示装置における位置検出方法。
In a device for instructing a predetermined work based on mixed reality for presenting an image in a visual field of a real space, when detecting a relative positional relationship between a work conveyed at a constant speed and a worker, Detects the work on the start side of transfer, detects the position and posture of the work in the coordinate system of the reference position from the transfer speed and the elapsed time after detection, and the position and posture of the worker's head in the coordinate system of the reference position Based on the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position and the position and orientation of the head of the worker in the coordinate system of the reference position, and by performing coordinate transformation, the position and orientation of the work in the coordinate system of the worker. A position detection method in a work instruction device, characterized by detecting a position.
【請求項2】 現実空間の視野に映像を提示する複合現
実感により所定の作業を指示する装置において、一定速
度で搬送されるワークに取付ける部品と作業者との相対
的な位置関係を検出するに際し、ワーク搬送の開始側で
ワークを検出して搬送速度と検出後の経過時間から基準
位置の座標系におけるワークの位置および姿勢を検出す
ると共に、基準位置の座標系における作業者の頭部の位
置および姿勢を検出し、ワークの座標系において予め設
定した部品の位置および姿勢と、基準位置の座標系にお
けるワークの位置および姿勢と、基準位置の座標系にお
ける作業者の頭部の位置および姿勢に基づいて、座標変
換により作業者の座標系における部品の位置および姿勢
を検出することを特徴とする作業指示装置における位置
検出方法。
2. A device for instructing a predetermined work based on mixed reality for presenting an image in a visual field of a real space detects a relative positional relationship between a part attached to a work conveyed at a constant speed and an operator. At this time, the work is detected on the work transfer start side, and the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position are detected from the transfer speed and the elapsed time after the detection, and the head of the worker in the coordinate system of the reference position is detected. The position and orientation are detected, and the position and orientation of the component set in advance in the coordinate system of the work, the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position, and the position and orientation of the head of the worker in the coordinate system of the reference position A position detection method in a work instruction device, comprising detecting a position and a posture of a part in a coordinate system of a worker by coordinate conversion based on the information.
【請求項3】 ワークの座標系において予め設定した部
品の位置および姿勢と、基準位置の座標系におけるワー
クの位置および姿勢と、基準位置の座標系における作業
者の頭部の位置および姿勢に基づいて、座標変換により
作業者の座標系におけるワークおよび部品の各々の位置
および姿勢を検出することを特徴とする請求項2に記載
の作業指示装置における位置検出方法。
3. The position and orientation of a component set in advance in the coordinate system of the work, the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position, and the position and orientation of the head of the worker in the coordinate system of the reference position. 3. The position detecting method according to claim 2, wherein the position and orientation of each of the workpiece and the component in the worker's coordinate system are detected by coordinate transformation.
【請求項4】 現実空間の視野に映像を提示する複合現
実感により所定の作業を指示する装置における位置検出
装置であって、ワークの座標系において同ワークに取付
ける部品の位置および姿勢を出力する部品位置出力手段
と、一定速度で搬送されるワークを搬送開始側で検出す
るワーク検出手段と、ワークの搬送速度とワーク検出手
段による検出後の経過時間から基準位置の座標系におけ
るワークの位置および姿勢を検出するワーク位置検出手
段と、基準位置の座標系における作業者の頭部の位置お
よび姿勢を検出する作業者位置検出手段を備えると共
に、部品位置出力手段からのワークの座標系における部
品の位置および姿勢と、ワーク位置検出手段からの基準
位置の座標系におけるワークの位置および姿勢と、作業
者位置検出手段からの基準位置の座標系における作業者
の頭部の位置および姿勢に基づいて、座標変換により作
業者の座標系における部品の位置および姿勢を検出する
座標変換手段を備えたことを特徴とする作業指示装置に
おける位置検出装置。
4. A position detecting device in a device for instructing a predetermined work based on mixed reality for presenting an image in a visual field of a real space, and outputs a position and a posture of a component attached to the work in a coordinate system of the work. Component position output means, work detection means for detecting the work conveyed at a constant speed on the conveyance start side, and the position of the work in the coordinate system of the reference position based on the work conveyance speed and the elapsed time after detection by the work detection means; Work position detection means for detecting the posture, and worker position detection means for detecting the position and posture of the worker's head in the coordinate system of the reference position, and the position of the part in the work coordinate system from the part position output means. The position and orientation, the position and orientation of the work in the coordinate system of the reference position from the work position detection means, and the position and orientation from the worker position detection means. A work instruction device comprising: a coordinate conversion unit configured to detect a position and an orientation of a component in a coordinate system of the worker by performing coordinate conversion based on a position and an orientation of the worker's head in a coordinate system of a reference position. Position detection device.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007501132A (en) * 2003-05-13 2007-01-25 テレズィゴロジー インク Improved assembly and disassembly methods, systems and components
JP2010271928A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Kanto Auto Works Ltd Work assist system, work assist method, and recording medium recording the same
JP2013114455A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Fuji Mach Mfg Co Ltd Member information acquisition apparatus
WO2014175323A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 川崎重工業株式会社 Part attachment work support system and part attachment method
WO2014175324A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 川崎重工業株式会社 Workpiece machining work support system and workpiece machining method
WO2014188836A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 川崎重工業株式会社 Component assembly operation assist system, and component assembly method
CN106493728A (en) * 2015-09-03 2017-03-15 发那科株式会社 Coordinate Setting method, Coordinate Setting device and robot system
KR101739312B1 (en) * 2016-02-01 2017-05-24 와파시스템 주식회사 Parts displaying system, parts displaying method and recording medium

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4778900B2 (en) * 2003-05-13 2011-09-21 テレズィゴロジー インク Improved assembly and disassembly methods, systems and components
JP2007501132A (en) * 2003-05-13 2007-01-25 テレズィゴロジー インク Improved assembly and disassembly methods, systems and components
JP2010271928A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Kanto Auto Works Ltd Work assist system, work assist method, and recording medium recording the same
JP2013114455A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Fuji Mach Mfg Co Ltd Member information acquisition apparatus
KR101800949B1 (en) * 2013-04-24 2017-11-23 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤 Workpiece machining work support system and workpiece machining method
WO2014175323A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 川崎重工業株式会社 Part attachment work support system and part attachment method
WO2014175324A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 川崎重工業株式会社 Workpiece machining work support system and workpiece machining method
JP2014215748A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 川崎重工業株式会社 Component mounting work supporting system, and component mounting method
US10140767B2 (en) 2013-04-24 2018-11-27 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Workpiece machining work support system and workpiece machining method
CN105190705A (en) * 2013-04-24 2015-12-23 川崎重工业株式会社 Workpiece machining work support system and workpiece machining method
JPWO2014175324A1 (en) * 2013-04-24 2017-02-23 川崎重工業株式会社 Work processing support system and work processing method
JP2014229057A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 川崎重工業株式会社 Component assembly work support system and component assembly method
WO2014188836A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 川崎重工業株式会社 Component assembly operation assist system, and component assembly method
US10229539B2 (en) 2013-05-22 2019-03-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Component assembly work support system and component assembly method
CN106493728A (en) * 2015-09-03 2017-03-15 发那科株式会社 Coordinate Setting method, Coordinate Setting device and robot system
DE102016115987B4 (en) 2015-09-03 2019-10-10 Fanuc Corporation Coordinate system setting method, coordinate system setting apparatus, and robot system with coordinate system setting apparatus
KR101739312B1 (en) * 2016-02-01 2017-05-24 와파시스템 주식회사 Parts displaying system, parts displaying method and recording medium

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