JP2012048510A - 作業検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の負担を軽減させることができ、かつ作業の検査ミスが生じる可能性をなくすことができる作業検査システムを提供すること。
【解決手段】作業の対象となる作業領域１及び作業具６を撮影する撮影手段７と、撮影手段７により撮影された画像に基づいて作業領域１内の作業具６の作業位置を特定する作業位置特定手段８と、作業具６が作業したことを検出する作業状況検出手段８と、作業状況検出手段８が作業具６の作業を検出したときに作業位置特定手段８により特定された作業位置を作業完了位置として作業領域１の画像と対応付けて記録する記録手段８と、作業完了位置が対応付けられた作業領域１の画像を表示する画像表示手段８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業者が作業領域内で行う作業を検査する作業検査システムに関する。

従来、工場の組立ライン等において作業員が行う作業を、デジタルカメラを用いた静止画像で間欠的に撮影し、撮影された画像を検査員が確認することで、作業が適切に行われたか否かを検査できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、トルクレンチに接点スイッチを内蔵し、設定トルク値に達すると識別信号を発信するようにして、この識別信号を受信することでトルクレンチの稼働状況を記録し、ネジの締め付け作業を管理しているものもある（例えば、特許文献２及び３参照）。

特開２０００−１１１４５０号公報（第３頁、第４図） 特許第３２６０２５４号公報（第３頁、第１図） 特開２００７−２８３４５５号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の検査方法にあっては、検査員が目視で撮影された画像を確認しなければならず、検査員に負担が掛かるばかりか、検査員が作業の見落としをしてしまう虞があり、このような人手に頼った確認方法では、確認ミスが生じてしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載のトルクレンチにあっては、トルクレンチの稼働状況を把握できるが、そのトルクレンチがどの位置のネジを締め付けたかを把握することはできず、締め忘れの箇所があった場合にその作業ミスを把握できないという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、作業者の負担を軽減させることができ、かつ作業の検査ミスが生じる可能性をなくすことができる作業検査システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の作業検査システムは、
作業の対象となる作業領域及び作業具を撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された画像に基づいて前記作業領域内の前記作業具の作業位置を特定する作業位置特定手段と、前記作業具が作業したことを検出する作業状況検出手段と、該作業状況検出手段が前記作業具の作業を検出したときに前記作業位置特定手段により特定された前記作業位置を作業完了位置として前記作業領域の画像と対応付けて記録する記録手段と、前記作業完了位置が対応付けられた前記作業領域の画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、作業が適切に行われたか否かの記録作業が自動的に行われ、作業者は画像表示手段を確認することで作業完了位置を把握することができ、作業が未完了である位置がある場合には、この未完了位置の発見が容易に行えるようになり、作業者の負担を軽減させることができ、かつ作業の検査ミスが生じる可能性をなくすことができる。

本発明の作業検査システムは、
前記作業具に設けられて該作業具の位置の指標となる指標手段をさらに備え、前記作業位置特定手段は、前記撮影手段が撮影した前記指標手段の指標に基づいて前記作業領域内の前記作業位置を特定することを特徴としている。
この特徴によれば、作業具の形態や動作に係らず指標手段により作業具の位置が正確に把握され、この作業具の位置に基づいて作業位置特定手段が作業位置を特定することができる。

本発明の作業検査システムは、
前記指標手段は、前記作業具に設けられて前記指標となる発光信号を発する発光部となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、撮影手段により発光信号を発する発光部の撮影がし易くなり、作業具の位置を正確に把握することができる。

本発明の作業検査システムは、
前記撮影手段により撮影された前記作業領域の各部分の画像に基づいて前記作業領域の全体の画像を作成する領域画像作成手段をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば、撮影手段により同時に撮影できる撮影範囲が狭かったり、撮影手段が移動されたりしても、領域画像作成手段により作業領域の各部分の画像に基づいて作業領域の全体の画像を作成することができる。

本発明の作業検査システムは、
前記撮影手段は、作業者に取り付けるための取付手段と、該撮影手段の移動状況を検出する移動検出手段と、を有し、前記作業位置特定手段は、前記撮影手段により撮影された画像と前記移動検出手段により検出された撮影手段の移動状況とに基づいて前記作業位置を特定することを特徴としている。
この特徴によれば、撮影手段が取付手段により作業者に取り付けられて、作業者とともに撮影手段が移動できるため、撮影手段の取り扱いが容易になり、かつ移動検出手段により撮影手段と作業領域との相対的な位置関係を把握することができ、作業者とともに撮影手段が移動されても、作業位置特定手段が作業位置を正確に特定することができる。

本発明の作業検査システムは、
前記作業領域は、配線用の複数の螺合部材が設けられた領域となっているとともに、前記作業具は、前記螺合部材の増し締めを行う道具となっており、前記作業状況検出手段は、前記作業具が前記螺合部材の増し締めを行ったときに、該増し締めのトルクが所定のトルク値で行われたことを検出するトルク検出部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、制御盤等の配線用の複数の螺合部材が設けられた作業領域の増し締め作業を行う際に、作業具による増し締めのトルクが所定のトルク値で行われたことをトルク検出部により検出できるため、作業者は作業検査システムを意識することなく作業を行えるようになり、作業者の負担を軽減させることができる。

実施例１における作業検査システムを示す側面図である。 固定カメラを示す側面図である。 電動ドライバーを示す斜視図である。 管理コンピュータの表示画面を示す図である。 実施例２における作業検査システムを示す側面図である。 制御盤を示す正面図である。 変形例におけるトルクレンチを示す斜視図である。 変形例におけるグローブを示す斜視図である。

本発明に係る作業検査システムを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る作業検査システムにつき、図１から図４を参照して説明する。図１の符号１は、本発明の適用された作業検査システムの対象となっている制御盤である。この制御盤１は、金属製の筐体２内に多数の配線用の端子台３が設けられている。これらの端子台３は、筐体２内で略平面状に配置されており、各端子台３には、電気線４がネジ５（螺合部材）によって接続されている。尚、制御盤１内部が本実施例において増し締め作業の対象となる作業領域となっている。

図１に示すように、作業者Ｕは、電動ドライバー６（作業具）を用いて各端子台３のネジ５の増し締め作業を行う。尚、締め忘れのネジ５があった場合に、そのネジ５を発見できるように本発明の作業検査システムが適用される。作業検査システムは、固定カメラ７（撮影手段）と電動ドライバー６と管理コンピュータ８とで構成される。

図２に示すように、固定カメラ７は、小型のＣＣＤカメラ９を有しており、このＣＣＤカメラ９を制御盤１の筐体２の上端縁に取り付けるためのクランプ１０が設けられる。更に、ＣＣＤカメラ９の正面側には、凸面鏡１１が設けられており、ＣＣＤカメラ９は、この凸面鏡１１を介して制御盤１全体を撮影するようになっている。尚、固定カメラ７は、管理コンピュータ８により無線を介して制御されている。

また、固定カメラ７は、制御盤１の筐体２の上端縁に取り付けられて、ＣＣＤカメラ９によって制御盤１全体を斜め前上方から撮影された画像を無線によって管理コンピュータ８に送信するようになっている。更に、固定カメラ７は、制御盤１を撮影すると同時に、制御盤１の増し締め作業を行う際に、筐体２内に配置される電動ドライバー６も撮影された画像に含まれるようになっている。

図４に示すように、管理コンピュータ８は、固定カメラ７が撮影した画像を画像処理することで、制御盤１の正面画像を作成するようになっている。この制御盤１の正面画像が管理コンピュータ８に表示される。この制御盤１の正面画像は、原点（０）と横軸（Ｘ１〜Ｘ７）と縦軸（Ｙ１〜Ｙ７）とで構成される平面座標軸が対応付けられた状態で、管理コンピュータ８の記録部（記録手段）に記録される。尚、管理コンピュータ８は、制御盤１の正面画像を確認する作業者Ｕの理解を助けるために、ＣＧ等で作成した制御盤１の部分的な画像を補足的に追加して表示させるようにしてもよい。

また、固定カメラ７で撮影する画像や、管理コンピュータ８に表示される制御盤１の正面画像は、動画であってもよいし、間欠的に撮影された静止画像であってもよい。本実施例では、固定カメラ７で撮影された動画が画像処理された状態で、リアルタイムで管理コンピュータ８に表示されるようになっている。尚、管理コンピュータ８が本発明の画像表示手段を構成している。

図３に示すように、増し締め作業に用いる電動ドライバー６の上端部には、平面視で略三角形状をなすマーカー部１２（指標手段）が設けられる。マーカー部１２の３つの角部には、ＬＥＤランプ１３（発光部）が設けられている。これら３つのＬＥＤランプ１３は、赤、緑、青のそれぞれ異なる色に発光するようになっている。尚、このＬＥＤランプ１３の発光が本発明の発光信号を構成している。そして、互いのＬＥＤランプ１３の離間幅Ｓは、固定された同一距離となっている。また、本実施例の電動ドライバー６では、マーカー部１２から工具１４の先端までの距離Ｄは予め設定されており、工具１４を違う工具１４に交換しても、マーカー部１２から工具１４の先端までの距離Ｄは変化しないように各工具１４の寸法が特定されている。

固定カメラ７は、制御盤１を撮影すると同時に電動ドライバー６を撮影し、撮影された画像には、電動ドライバー６のマーカー部１２が含まれる。マーカー部１２のＬＥＤランプ１３は、電動ドライバー６の電源ケーブル１５から電力が供給されると常時点灯されるようになっている。尚、バッテリ内蔵型の電動ドライバー６の場合には、電源が入れられた時点でＬＥＤランプ１３が常時点灯となる。このＬＥＤランプ１３が点灯することで、管理コンピュータ８によるマーカー部１２の画像認識が正確に行われるようになっている。そして、管理コンピュータ８は、このマーカー部１２の軌跡によって電動ドライバー６の移動状況が把握できるようになっている。

管理コンピュータ８は、撮影された画像上において、３つのＬＥＤランプ１３の位置関係及び距離関係に基づいて、電動ドライバー６の制御盤１内における位置や、電動ドライバー６の傾き等を把握することができる。更に、このマーカー部１２から予め設定された距離Ｄにある工具１４の先端の位置を把握できるようになっている。尚、マーカー部１２にＬＥＤランプ１３が設けられることで、固定カメラ７によるＬＥＤランプ１３の撮影がし易くなり、管理コンピュータ８は、電動ドライバー６の位置を正確に把握することができる。

電動ドライバー６は、作業者Ｕによって作動スイッチ１６が押されると、所定のトルク値で工具１４が回転するようになっている。電動ドライバー６は、増し締めを所定のトルク値で行ったことを検出するトルク検出部（作業状況検出手段）を有している。このトルク検出部が増し締め作業を検知すると、増し締めが完了したことを示す作業完了信号が無線によって管理コンピュータ８に送信されるようになっている。

尚、制御盤１等の配線用の複数の螺合部材が設けられた制御盤１の増し締め作業を行う際に、電動ドライバー６による増し締めのトルクが所定のトルク値で行われたことをトルク検出部により検出できるため、作業者Ｕは作業検査システムを意識することなく作業を行えるようになり、作業者Ｕの負担を軽減させることができる。

管理コンピュータ８は、電動ドライバー６から作業完了信号を受信したときに、固定カメラ７で撮影された画像上の３つのＬＥＤランプ１３の位置関係及び距離関係に基づいて、電動ドライバー６の工具１４の先端の座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。そして、制御盤１の平面座標軸上における工具１４の先端の座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）にあるネジ５を、増し締めが完了したネジ５として把握し、このネジ５の位置を作業完了位置とする円形状のマークＭを表示させる（図４参照）。尚、管理コンピュータ８が本発明の作業位置特定手段を構成している。

そして、これらの処理を繰り返し、作業者Ｕが増し締めを行ったネジ５の位置にマークＭが付与され、制御盤１の正面画像と対応付けられて管理コンピュータ８に記録される。また、電動ドライバー６のマーカー部１２を設けることで、電動ドライバー６の形態や動作に係らずマーカー部１２により電動ドライバー６の位置が正確に把握され、この電動ドライバー６の位置に基づいて、管理コンピュータ８は、増し締めが完了したネジ５の位置を特定することができる。尚、管理コンピュータ８は、電動ドライバー６から作業完了信号を受信したときに、固定カメラ７で撮影された画像上に３つのＬＥＤランプ１３が含まれて居ない場合には、アラームなどを発生させて作業者Ｕに再度増し締めを行うように報知するようにしてもよい。

図４に示すように、作業が適切に行われたか否かの記録作業が自動的に行われ、作業者Ｕは増し締め作業終了後に、管理コンピュータ８に表示される制御盤１の正面画像を見ることで、制御盤１の全てのネジ５にマークＭがついているか否かを確認する。そして、作業者Ｕは管理コンピュータ８の表示画面を確認することで作業完了のネジ５を把握することができ、マークＭがされていないネジ５、即ち増し締め作業が未完了であるネジ５がある場合には、この未完了のネジ５の発見が容易に行えるようになり、作業者Ｕの負担を軽減させることができ、かつ作業の検査ミスが生じる可能性をなくすことができる。

次に、実施例２に係る作業検査システムにつき、図５から図６を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示すように、実施例２では、作業者Ｕのヘルメット１７（取付手段）にＣＣＤカメラ１８を装着したヘッドマウントカメラ１９（撮影手段）が用いられる。このように、ＣＣＤカメラ１８がヘルメット１７により作業者Ｕに取り付けられて、作業者ＵとともにＣＣＤカメラ１８が移動できるため、ＣＣＤカメラ１８の取り扱いが容易になっている。

また、ヘルメット１７には、ジャイロ及び加速度センサによって、ヘッドマウントカメラ１９の移動状況及びＣＣＤカメラ１８の撮影方向を検出する移動検出器２０（移動検出手段）が装着されている。ＣＣＤカメラ１８で撮影された画像や、移動検出器２０により検出された移動検出情報は、無線によって管理コンピュータ８に送信されるようになっている。

また、ヘッドマウントカメラ１９による撮影範囲は、実施例１の固定カメラ７と比べて狭くなっており、作業者Ｕの手元の周囲の制御盤１を部分的に撮影するようになっている。そして、ヘッドマウントカメラ１９で撮影された制御盤１の部分画像Ｇは、作業者Ｕの移動とともに複数撮影されるようになっている。これら複数の部分画像Ｇ及び移動検出器２０により検出された移動検出情報に基づいて、管理コンピュータ８は、制御盤１全体の正面画像を作成するようになっている（実施例１の図４参照）。尚、管理コンピュータ８が本発明の領域画像作成手段を構成している。更に尚、作業者Ｕは増し締め作業の開始時に、ヘッドマウントカメラ１９で制御盤１全体を流し撮影をして、各部分画像Ｇを取得するようにしてもよい。

また、制御盤１全体の正面画像の作成は、増し締め作業中にリアルタイムで作成してもよいし、増し締め作業後に作業者Ｕが管理コンピュータ８を確認する際に作成してもよい。このように、ＣＣＤカメラ１８により同時に撮影できる撮影範囲が狭かったり、ＣＣＤカメラ１８が移動されたりしても、管理コンピュータ８により制御盤１の各部分の画像に基づいて制御盤１の全体の画像を作成することができる。

実施例２における電動ドライバー６には、実施例１と同様にマーカー部１２とＬＥＤランプ１３が設けられている（実施例１の図３参照）。しかし、実施例２におけるＬＥＤランプ１３は、電動ドライバー６の電源が入っても消灯されている。トルク検出部（作業状況検出手段）が増し締め作業を検知したときに、ＬＥＤランプ１３が一瞬点灯されるようになっている。管理コンピュータ８は、ヘッドマウントカメラ１９で撮影された画像にＬＥＤランプ１３の発光信号が含まれている場合に、増し締めが完了したこと把握するようになっている。即ち実施例２における電動ドライバー６は、作業完了信号をＬＥＤランプ１３の点灯によって管理コンピュータ８に送信するようになっている。

管理コンピュータ８は、電動ドライバー６のＬＥＤランプ１３が点灯したときに、ヘッドマウントカメラ１９で撮影された画像と、この画像上の３つのＬＥＤランプ１３の位置関係及び距離関係と、移動検出器２０により検出された移動検出情報と、に基づいて、電動ドライバー６の工具１４の先端の座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。そして、制御盤１の平面座標軸上における工具１４の先端の座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ）にあるネジ５を、増し締めが完了したネジ５として把握する。移動検出器２０によりヘッドマウントカメラ１９と制御盤１との相対的な位置関係を把握することができ、作業者Ｕとともにヘッドマウントカメラ１９が移動されても、管理コンピュータ８が作業位置を正確に特定することができる。

尚、制御盤１全体の正面画像の作成が増し締め作業中にリアルタイムで行われる場合には、管理コンピュータ８は増し締めが完了したネジ５の位置を作業完了位置とする円形状のマークＭを表示させる（実施例１の図４参照）。また、制御盤１全体の正面画像の作成が増し締め作業後に行われる場合には、管理コンピュータ８はマークＭの表示を制御盤１全体の正面画像の作成とともに行うようになっている。

図７は、変形例におけるトルクレンチ２１を示している。このトルクレンチ２１は、予め設定されたトルク値でクリック音が発生するシグナル式トルクレンチとなっている。また、トルクレンチ２１には、予め設定されたトルク値でボルト等の螺合部材を増し締めしたときに、そのトルクを検出するトルク検出部（作業状況検出手段）が設けられている。そして、トルクレンチ２１の頭部には、トルク検出部が所定のトルク値を検出したときに発光するＬＥＤランプ２２が設けられている。

管理コンピュータ８は、トルクレンチ２１のＬＥＤランプ２２が点灯したときに、固定カメラ（実施例１の図１参照）で撮影された画像と、この画像上のＬＥＤランプ２２の位置に基づいて、トルクレンチ２１の頭部の座標位置を算出する。そして、管理コンピュータ８は、制御盤１の平面座標軸上におけるトルクレンチ２１の頭部の座標位置にあるネジ５を、増し締めが完了したネジ５として把握する。

図８は、変形例におけるグローブ２３を示している。このグローブ２３には、手の甲の部位に設けられた矩形状のマーカー部２４（指標手段）と、このマーカー部２４の４つの角部に設けられたＬＥＤランプ２５（発光部）が設けられている。更に、各指の部位には、作業者Ｕの指の動き検出する検出センサ２６（作業状況検出手段）が設けられている。この検出センサ２６により作業者Ｕの指が屈曲されたことを検出したときに、ＬＥＤランプ２５が発光するようになっている。

このグローブ２３は、部品の製造工場等において出荷作業を行う際に、多数の部品収納箱（図示略）が設けられた荷棚（図示略）から荷である部品（図示略）を出荷用コンテナ（図示略）に投入するピッキング作業のときに用いられる。作業者Ｕは、グローブ２３を装着して荷棚の荷を掴むようにする。固定カメラ（実施例１の図１参照）は、荷棚の近傍に設けられており、管理コンピュータ８により予め荷棚の正面画像が作成されている。この荷棚の正面画像には、実施例１の制御盤１と同様に、平面座標軸が対応付けられた状態となっている。

管理コンピュータ８は、グローブ２３のＬＥＤランプ２５が点灯したときに、固定カメラ（実施例１の図１参照）で撮影された画像と、この画像上のＬＥＤランプ２５の位置に基づいて、グローブ２３の座標位置を算出する。そして、管理コンピュータ８は、荷棚の平面座標軸上におけるグローブ２３の座標位置にある部品収納箱から部品が取り出されたものとして把握する。これらの処理を繰り返し記録することで、作業者Ｕの部品の取り忘れ等を、管理コンピュータ８で確認できるようにしている。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例１及び２では、管理コンピュータ８に表示される制御盤１の正面画像において、増し締めの完了後に該当するネジ５の位置にマークＭを表示させているが、増し締め作業の開始前に、予め作業者Ｕが管理コンピュータ８に表示された制御盤１の正面画像を確認し、作業をする予定のネジ５の位置を指定してマークＭを表示させ、増し締めが行われると、該当するネジ５の位置のマークＭが消滅するようにしてもよい。尚、この場合に全てのマークＭが消滅しない場合には、管理コンピュータ８が未完了のネジ５があることを報知するようにしてもよい。

また、前記実施例１では、固定カメラ７で撮影された画像や、電動ドライバー６の作業完了信号が無線によって管理コンピュータ８に送信されるが、固定カメラ７や電動ドライバー６を管理コンピュータ８に有線接続し、固定カメラ７で撮影された画像や、電動ドライバー６の作業完了信号が有線によって管理コンピュータ８に送信されるようにしてもよい。

１ 制御盤
２ 筐体
３ 端子台
４ 電気線
５ ネジ
６ 電動ドライバー
７ 固定カメラ
８ 管理コンピュータ
９ ＣＣＤカメラ
１０ クランプ
１１ 凸面鏡
１２ マーカー部
１３ ＬＥＤランプ
１４ 工具
１５ 電源ケーブル
１６ 作動スイッチ
１７ ヘルメット
１８ ＣＣＤカメラ
１９ ヘッドマウントカメラ
２０ 移動検出器
２１ トルクレンチ
２２ ＬＥＤランプ
２３ グローブ
２４ マーカー部
２５ ＬＥＤランプ
２６ 検出センサ

Claims (6)

1. 作業の対象となる作業領域及び作業具を撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された画像に基づいて前記作業領域内の前記作業具の作業位置を特定する作業位置特定手段と、前記作業具が作業したことを検出する作業状況検出手段と、該作業状況検出手段が前記作業具の作業を検出したときに前記作業位置特定手段により特定された前記作業位置を作業完了位置として前記作業領域の画像と対応付けて記録する記録手段と、前記作業完了位置が対応付けられた前記作業領域の画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする作業検査システム。
2. 前記作業具に設けられて該作業具の位置の指標となる指標手段をさらに備え、前記作業位置特定手段は、前記撮影手段が撮影した前記指標手段の指標に基づいて前記作業領域内の前記作業位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の作業検査システム。
3. 前記指標手段は、前記作業具に設けられて前記指標となる発光信号を発する発光部となっていることを特徴とする請求項２に記載の作業検査システム。
4. 前記撮影手段により撮影された前記作業領域の各部分の画像に基づいて前記作業領域の全体の画像を作成する領域画像作成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の作業検査システム。
5. 前記撮影手段は、作業者に取り付けるための取付手段と、該撮影手段の移動状況を検出する移動検出手段と、を有し、前記作業位置特定手段は、前記撮影手段により撮影された画像と前記移動検出手段により検出された撮影手段の移動状況とに基づいて前記作業位置を特定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の作業検査システム。
6. 前記作業領域は、配線用の複数の螺合部材が設けられた領域となっているとともに、前記作業具は、前記螺合部材の増し締めを行う道具となっており、前記作業状況検出手段は、前記作業具が前記螺合部材の増し締めを行ったときに、該増し締めのトルクが所定のトルク値で行われたことを検出するトルク検出部を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の作業検査システム。

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