JP2015061339A - 結線作業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】配電盤内の配線を結線あるいは解線する際に、配線の取り違え防止のためのタグ等を貼る手間やタグ等の脱落の虞がなく、配線認識の作業を支援する技術及び装置を提供することを課題とする。
【解決手段】作業者の視線を追跡する視線追跡装置と、作業対象の配線等を撮影する撮影装置と、作業者の目視範囲の画像処理によって文字や色を判読し、データ保存管理部に記憶された対象物の情報を作業者に案内する画像処理部を有するとともに、作業工具に設けられたリミットスイッチからの作業終了信号及び作業対象物の画像を保存する携帯型の作業管理装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電盤等の内部にある配線（ケーブル）の結線作業を支援するシステムに係り、特に作業者が配線を誤認識しないように画像認識装置を用いて作業者を支援する結線作業支援システムに関する。

従来、発電所の定期点検等の現場作業においては、現場作業が終了した後に作業者が作業報告書を作成し、確認担当者が当該作業報告書を参照して作業が適切に行われたか否かを確認している。作業内容に電気ケーブルの結線作業が含まれる場合には、作業報告書を作成する際、証拠として、作業前後それぞれで配線（ケーブル）やコネクタ台等の作業対象物を撮影し、作業報告書に貼り付けるなどして作業対象の確認に齟齬が生じないよう対策をしている。

しかしながら、同形の配電盤が多数並び、その中の配線も一見同じような配置で並んでいることも多く、作業員がうっかり配線を取り違えて作業を行ってしまう虞があった。

この対策として、特許文献１は端子やケーブルに取り付けたタグに格納された接続情報や部品情報をリーダで読み取り、その情報に基づいて接続状態の合否を判定するシステムが開示されている。この場合、タグの取付け作業が新たに必要となるほか、タグがケーブルから外れて端子間に脱落・混入すると相間短絡を起こす虞がある。
また、特許文献２には更に端子やケーブルに取付けたタグの情報を読み取るID入力手段が発生する信号を基にタグの位置を取得する技術が開示されている。しかし、前記と同様にタグを用いることに起因する作業増加や脱落・混入等の問題があることは同様である。

特許第４０６１９２２号 特開２０１２-１２８５４４号

上記の特許文献のようにタグを用いることによる手間の増加やタグの脱落や混入の虞がない新たな技術およびシステムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る結線作業支援システムは、作業者の目の動きを撮影して視線を追跡する視線追跡装置と、前記作業者に装着し前記作業者の視線方向を撮影する撮影装置と、前記視線追跡装置と前記撮影装置からの映像信号を取り込み、前記作業者が目視した対象物が含まれる映像に重畳して前記視線追跡装置から出力した前記作業者の目視範囲を示すマークを表示するとともに、前記マーク内の前記対象物の映像に対して画像処理を行い、前記画像中の文字を判読し、データ保存管理部Ａに記憶された前記対象物の情報と照合して前記作業者に該照合結果を案内する画像処理部を有するとともに、前記対象物に対して締付けまたは緩め作業を行う作業工具に設けられた前記作業のトルクに応じて信号を発するリミットスイッチからの作業終了信号を入力する制御部を備え、前記作業対象物の画像と前記作業終了信号を前記データ保存管理部Ａに保存するように構成した作業管理装置を有することを特徴とする。これにより、作業者は作業対象物を目視した段階で前記作業管理装置から目視した対象物に関する情報を得ながら対象物の確認が行えるとともに、対象物の画像と作業完了の記録を自動的に保存することができ、人手による対象物の写真の管理や作業履歴の記録などの作業を省くことができ作業性が向上する。

また、本発明に係る結線作業支援システムは、前記構成に加えて、前記作業管理装置内のデータ保存管理部Ａに対して作業対象物のデータの書き込みおよび、前記データ保存管理部Ａで保存されたデータの読み出しを行うとともに、データ管理用装置内において前記データの保存を行うデータ保存管理部Ｂを有し、該データ保存管理部Ｂで保存されたデータを出力する書類作成部と、前記データ保存管理部Ｂに対象物の情報を書き込むデータ入力部Ｂを備えたデータ管理用装置を有することを特徴とする。これにより、作業者が作業現場に携帯する前記作業管理装置は必要最小限の機能（インターフェース、メモリ、演算装置など）で済むため、軽量な装置にすることができ可搬性および作業性が向上する。

また、本発明に係る結線作業支援システムは、前記マーク内の前記対象物の映像に対して画像処理を行い、前記画像中の文字を判読するとともに、前記画像中の対象物の色を抽出し、前記データ保存管理部Ａから読み出した前記対象物の色情報と比較して前記対象物の確認を行うことを特徴とする。これにより、対象物の文字情報と色情報の２重チェックが行え、ケーブル確認作業の信頼性を向上させることができる。

上記のような特徴を有する結線作業支援システムによれば、配線などの作業対象物にタグを張り付ける必要が無いため作業量の大幅な増加を招くことなく作業対象物確認の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施状況を示す概念図。 本発明のシステム構成を示すブロック図。 本発明の作業管理装置の画面例を示す平面図。 本発明のシステムの作業者による処理フローを示すチャート図。 本発明のシステムの監督者による処理フローを示すチャート図。 本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例１を示すチャート図。 本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例２を示すチャート図。 本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例３を示すチャート図。 本発明の変形例３のシステム構成を示すブロック図。

図１は本発明に係る結線作業支援システムの実施状況を示す概念図である。作業員は視線追跡装置３０と撮影装置４０をヘルメットに装着するとともに、作業管理装置１０を携行して作業を行う配電盤６０に向かう。なお、作業管理装置１０には事前に作業対象の配線（ケーブル）に関する情報をデータ管理用装置２０から読み込んでおく。通常、作業員は配電盤６０内部を見ながら該当する機器番号、機器名称、配線番号、配線や端子の色の順番に視線を移しながら作業対象の配線を探していく。作業管理装置１０は撮影装置４０で撮影した映像を視線追跡情報枠１７に表示し、視線追跡装置３０はその映像中のどこに作業者の視線があるかをマーク１９（図３）によって表示する。さらに、作業管理装置１０は作業者の目視範囲の画像に対して文字や色に関する情報を抽出するとともに、データ管理用装置２０から読み込んでおいた作業対象の配線等に関する情報を読み出してケーブル情報枠１５やケーブル作業情報枠１６を表示する（図３）。これにより、作業者は配線（ケーブル）の確認が行えるため、配線（ケーブル）の取り違えを防止することができる。

作業員は作業対象の配線（ケーブル）の締め付け作業または緩め作業（取り外し作業）を行う際に、作業時の設定トルクに応じてリミットスイッチから信号を発する作業工具５０を使用し、この信号を作業管理装置１０で受信・記録することで作業終了のチェックが完了する。作業管理装置１０は、前記作業終了のチェックと同時にその際の画像も内部のメモリ（データ保存管理部Ａ１４０）に保存することで、一連の作業終了後に事務所にてデータ管理用装置２０に一連のデータすべてを転送し、作業に関する所定の書類を自動で作成することが可能となる。

図２は本発明のシステム構成を示すブロック図である。視線追跡装置３０と撮影装置４０からの映像信号を取り込み画像処理する画像処理部１２０を有し、作業者が目視した対象物が含まれる映像に重畳して視線追跡装置３０から出力した作業者の目視範囲を示すマーク１９（図３）を表示するとともに、その映像から抽出した画像を処理して前記マーク１９内の画像中の文字や色を判読する。これにより、画像処理の領域が目視範囲の画像（マーク１９内の画像）に限られるため画像全体を処理するのに比べて処理時間も短くて済み、また、限定された領域では照度やコントラストなどの幅も比較的狭いため、文字や色を抽出するための浮動二値化処理などの画像処理条件も比較的容易に設定可能となる。

また、画像処理部１２０はデータ保存管理部Ａ１４０に記憶された対象物の情報と照合して作業者にその照合結果を案内するとともに、対象物に対して締付けまたは緩め作業を行うための作業工具５０に設けられたリミットスイッチからの信号（作業終了信号）を制御部１３０に取り込み、作業対象物の画像と作業終了信号をデータ保存管理部Ａ１４０に保存するよう構成されている。これにより、締付けまたは緩め作業が行われたことのエビデンスとなる作業終了信号が確実に作業履歴として保存されるため、作業履歴の信頼性が確保される。

また、データ管理用装置２０は、作業管理装置１０の読取部Ａ１５０を通してデータ保存管理部Ａ１４０に対して作業対象物のデータを書き込み、また作業管理装置１０のデータ保存管理部Ａ１４０で保存されたデータの読み出しを行う読取部Ｂ２１０を有するとともに、配線（ケーブル）等のデータの保存を行うデータ保存管理部Ｂ２３０を有している。このデータ保存管理部Ｂ２３０には、配線（ケーブル）の名称、色のほか、過去の作業情報（作業内容、作業者、監督者、画像など）も蓄積されている。データ保存管理部Ｂ２３０で保存されたデータは書類作成部２２０で所定のフォーマットで書類が作成され印刷物として出力することができる。

また、キー入力、記録媒体、通信ケーブルなどによりデータ入力部Ｂ２４０からデータ保存管理部Ｂ２３０に配線（ケーブル）等の対象物の情報をデータ管理用装置２０に書き込むように構成されている。なお、視線追跡装置３０は赤外線照明による角膜反射点を利用した市販のモバイル視線追跡システムやウェブカメラとオープンソースの視線追跡ソフトを用いた簡易型のシステム等が使用できる。

図３は本発明の作業管理装置１０の画面例を示す平面図である。今、作業対象となる配線（ケーブル）が機器番号ＮＳ００１Ｔのブレーカに接続される場合を例に説明する。配線（ケーブル）の番号がＰ４で色が白だとする。作業員は配電盤の中を見回して該当番号のブレーカを見つけ、その後、ブレーカに接続されている複数の配線の番号を順次読みながら該当の配線を確認する。この時、前記の視線追跡装置３０によって視線追跡情報枠１７に作業者の目視範囲を示すマーク１９が表示される。作業管理装置１０はマーク１９で囲われた画像領域に対してフィルタ等のノイズ除去、浮動二値化処理、連結線処理、パターン認識による文字抽出などによる画像処理を行い配線番号がＰ４であることをケーブル認識情報１８に表示する。前記したように、画像処理の領域が目視範囲の画像（マーク１９内の画像）に限られるため画像全体を処理するのに比べて処理時間も短くて済み、また、限定された領域では照度やコントラストなどの幅も比較的狭いため、前記の画像処理条件も比較的容易に設定可能となるメリットがある。

この配線番号が作業指示書の情報と一致するとチェックインボタン１３をクリックして次のステップに移る。ケーブル情報枠１５には前回の作業時の画像と使用した作業工具５０の番号、及び作業履歴が表示され、また、ケーブル作業情報枠１６において今作業をしている箇所の表示と、作業がどの作業者によるものか、作業班長、あるいは監督によるチェックであるかなどの作業段階の選択を入力するとともに、使用する作業工具５０を確認したことを記録するチェックを入力する。配線の締め付け作業あるいは緩め作業が終了すると作業工具５０からの作業終了信号が作業管理装置１０に入力される。その後、作業管理装置１０のチェックアウトボタン１４をクリックし、次の配線を対象に同様の作業を行う。

図４は本発明のシステムの作業者による処理フローを示すチャート図である。作業者が作業対象の配電盤に向かい作業開始（Ｓ１）となるが、まず、作業管理装置１０の作業のチェックインボタン１３（図３）を押し（Ｓ２）、ケーブル作業情報枠１６の作業者枠（図３）にチェックを入れ、併せて作業者コード（図示なし）を入力する（Ｓ３）。作業者に装着された視線追跡装置３０は作業者の目視範囲（図３のマーク１９で示すエリア）の画像処理を行いケーブル番号や色を抽出する（Ｓ５）。図４右の詳細フローに示すように、まず、画像処理で抽出したケーブル番号はデータベースに登録されたものであるかチェックされ（Ｓ５３）、該当がある場合は色のチェックに移る（Ｓ５５）。

一方、抽出したケーブル番号がデータベースに登録されたものと一致しない場合は、更に作業者がケーブルに近づくか、撮影の角度を変えるなどして目視範囲を調整してから再度、画像処理と文字抽出を行い、同様にデータベースに登録されたものとの比較を行う。それでも一致しない場合は、ケーブルが作業対象のものではない可能性があるため、可能性のありそうな別ケーブルに視線を移して、再度同様の処理を行うが、この回数（記憶回数）が設定回数を超えると手動入力によってケーブル作業情報枠１６のケーブル画像を目視で確認した上で配線の画像中にチェックマーク（黒丸）を入れて（Ｓ６１）、ケーブル色の認識（Ｓ５４）のステップに移る。色の認識（Ｓ５４）のステップでは、前記画像処理で抽出したケーブル番号の場合も、前記の手動入力の場合も、該当するケーブル番号の色情報が読み出され、画像から抽出された色情報との比較が行われる（Ｓ５５）。ケーブル番号、色情報とも画像抽出による情報とデータベースの情報が一致した場合、端子の締め付け作業を行い（Ｓ５６）、リミットスイッチ付きの作業工具５０から作業終了信号が作業管理装置１０の制御部１３０に入力されたら（Ｓ５７）、データベースから読み込まれた端子数だけ締付作業を繰り返してこのケーブルに対する作業を終える（Ｓ５９）。

次いで、作業者職務（作業したケーブル数）が所定職務（作業予定のケーブル数）に一致するまで、別ケーブルに対して上記の作業（ステップ）を繰り返し（Ｓ８）、すべての作業が完了したら作業管理装置１０のチェックアウトボタン１４（図３）を押して作業終了（Ｓ１０）となる。

図５は本発明のシステムの監督者による処理フローを示すチャート図である。監督者が作業指示書の情報を基に該当の配電盤に向かい、作業管理装置１０のチェックインボタン１３を押し（Ｓ２）、作業関連者の登録（Ｓ３）においてケーブル作業情報枠１６の監督ボタンをチェックする（Ｓ３）。監督者が装着した視線追跡装置３０によって前記の作業者の場合と同様にケーブル番号や色による確認を行い（Ｓ４,Ｓ５）、ケーブル作業情報枠１６（図３）中の端子締付判定のチェックマーク(黒丸)を確認し、次いで目視によってケーブルの状況を確認する（Ｓ８）。ケーブルがチェック対象のものと異なる場合は、再度視線追跡開始（Ｓ４）に戻るが、一致する場合は、チェックデータ確認（Ｓ１３）に移り、端子のレ点チェック（Ｓ１２２）、ケーブルのレ点チェック（Ｓ１２３）、機器のレ点チェック（Ｓ１２４）、図面データのチェック（Ｓ１２５）を終えて一連のチェック作業が完了する。上記チェック作業を作業者職務（作業したケーブル数）が所定職務（作業予定のケーブル数）に一致するまで行い（Ｓ９）、すべての回数が終了したら作業管理装置１０のチェックアウトボタン１４を押してチェックアウトし（Ｓ１０）作業を終了する（Ｓ１１）。

図６は本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例１を示すチャート図である。前記の図４右に示したケーブル結線判定フローにおいて画像処理によってケーブル番号や色の抽出を行う際、作業者の目視範囲（マーク１９の領域）を確定するタイミングとして作業管理装置１０に画像を固定するための信号を入力するステップ（Ｓ３、Ｓ６）を追加したものである。この信号は、作業管理装置１０にマウスを接続してクリックを行うか、あるいはタッチパネル式のパソコンを用いた作業管理装置１０であればその画面のタッチによるものであっても良い。

図７は本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例２を示すチャート図である。前記の画像を固定するための信号を入力するステップ（Ｓ３、Ｓ６）として、作業者の目視範囲（マーク１９の領域）があらかじめ設定された時間固定された場合、その時の画像を処理対象とするものであり、作業者が意識的に視線を留めることで実行される。この場合は、特に信号入力のための装置が要らないため、取扱いが容易である。

図８は本発明のシステムの作業者による処理フローの変形例３を示すチャート図である。
上記の画像を固定するための信号を入力するステップ（Ｓ３、Ｓ６）として、図９に示すように作業管理装置１０に音声入力装置７０（例えばマイクロフォン）を備えている。音声入力装置７０から入力された音声はパターン認識で特定の言語を判断することでも良いし、単に音が入力されたことを判断することでも良い。

１０………作業管理装置、１１………機器番号枠、１２………機器名称枠、１３………チェックインボタン、１４………チェックアウトボタン、１５………ケーブル情報枠、１６………ケーブル作業情報枠、１７………視線追跡情報枠、１８………ケーブル認識情報枠、１９………マーク、２０………データ管理用装置、２１………サイト名枠、２２………定検回数枠、２３………号機情報枠、２４………グループ名枠、２５………作業者名枠、２６………取込ボタン、２７………詳細情報枠、２８………データ参照ボタン、２９………書類作成ボタン、３０………視線追跡装置、４０………撮影装置、５０………作業工具、６０………配電盤、７０………音声入力装置。

Claims (3)

1. 作業者の目の動きを撮影して視線を追跡する視線追跡装置と、前記作業者に装着し前記作業者の視線方向を撮影する撮影装置と、前記視線追跡装置と前記撮影装置からの映像信号を取り込み、前記作業者が目視した対象物が含まれる映像に重畳して前記視線追跡装置から出力した前記作業者の目視範囲を示すマークを表示するとともに、前記マーク内の前記対象物の映像に対して画像処理を行い、前記画像中の文字を判読し、データ保存管理部Ａに記憶された前記対象物の情報と照合して前記作業者に該照合結果を案内する画像処理部を有するとともに、前記対象物に対して締付けまたは緩め作業を行う作業工具に設けられた前記作業のトルクに応じて信号を発するリミットスイッチからの作業終了信号を入力する制御部を備え、前記作業対象物の画像と前記作業終了信号を前記データ保存管理部Ａに保存するよう構成した作業管理装置を有することを特徴とする結線作業支援システム。
2. 前記データ保存管理部Ａに対して作業対象物のデータの書き込みおよび、前記データ保存管理部Ａで保存されたデータの読み出しを行うとともに、前記データの保存を行うデータ保存管理部Ｂを有し、該データ保存管理部Ｂで保存されたデータを出力する書類作成部と、前記データ保存管理部Ｂに対象物の情報を書き込むデータ入力部Ｂを備えたデータ管理用装置を有することを特徴とする請求項１に記載の結線作業支援システム。
3. 前記マーク内の前記対象物の映像に対して画像処理を行い、前記画像中の文字を判読するとともに、前記画像中の対象物の色を抽出し、前記データ保存管理部Ａから読み出した前記対象物の色情報と比較して前記対象物の確認を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の結線作業支援システム。

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