JP2015179304A - 作業工程管理方法および工具位置測位システム - Google Patents

Abstract

【課題】工具の先端位置を精度良く検出して作業時の工具先端位置を効率良く管理する。
【解決手段】互いに同期させて取得された工具本体の位置情報Ｓ６と姿勢情報Ｓ７とに基づいて工具の先端位置情報を生成し、その生成した先端位置情報Ｓ９に基づいて、工具による作業工程を管理する。
【選択図】図３

Description

本発明は、工具の先端位置を測位する技術に係り、特に、生産ライン等で部品の締付工具などの工具の先端位置が作業に大きく寄与する作業工程の管理に好適な、作業工程管理方法、および、この種の作業工程での工具の先端位置を測位するための工具位置測位システムに関する。

機械装置の組み立て作業などの作業工程に用いられる工具においては、その工具による作業時の工具の位置の把握が必要になる場合がある。例えば、トルクレンチを用いたボルトの締め付け作業の場合、ボルトの締め付け位置によって対応するトルクが規定されている。そのため、工具を正しい位置に移動させてその位置に応じたトルクで締め付け作業を行わなければ、ボルトの締付不足や締付過多などが発生して不良品が生じてしまうおそれがある。

そこで、このような問題を回避するための取り組みとして、超音波や電波を用いた測位システムにより工具の位置を取得しようとする試みがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、ねじ締め工具に送信機を取り付け、その送信機から超音波を発信し、その超音波を３箇所以上の受信機で受信して三角測量によりねじ締め工具の位置を検知し、ねじ締め作業を監視するシステムが開示されている。

特開２００２−２６７７４０号公報

しかしながら、特許文献１記載の監視システムは、ねじ締め工具に取り付けられた送信機自体の位置を測位することになる。そのため、取得される位置情報は、厳密な工具先端の位置では無い。つまり、図５に一例を示すように、工具１０の工具本体１に対し、測位の妨げにならない箇所に送信機１１を取り付けた場合、特許文献１記載の監視システムは、この送信機１１の取り付け位置の座標値１１ａは取得できるものの、工具本体１の姿勢は取得することができない。よって、図６に示すように、送信機１１の取り付け位置の座標値１１ａが同じ位置に検出されたとしても、正しい工具先端位置１０ａに対し、先端位置が異なる工具先端位置１０ｂを区別することができない。場合によっては、測位位置データが同じであっても工具先端の向きが真逆の方向を向いている可能性もある。

ここで、工具先端そのものに送信機を取り付けるのは実用上困難である。また、工具先端部に可及的に送信機を近づけて取り付けることも考えられるものの、工具先端部の近傍は、測位時の締め付け作業が機械装置等の作業対象物の陰になり易い。そのため、正確な測位の妨げ、もしくは組み立て作業自体の妨げになるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、工具の先端位置を精度良く検出し得て、作業時の工具先端位置を効率良く管理できる作業工程管理方法、および、工具位置測位システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る作業工程管理方法は、作業者が携帯可能な工具を用いた作業工程を管理する方法であって、互いに同期させて取得された工具本体の位置情報と姿勢情報とに基づいて前記工具の先端位置情報を生成し、その生成した先端位置情報に基づいて、前記工具による作業工程を管理することを特徴とする。

ここで、本発明の一態様に係る作業工程管理方法において、前記生成した先端位置情報を、該工具による作業工程を管理する作業工程管理システムにフィードバックして前記工具による作業工程を管理すれば、工具による作業工程を集中管理する上で好適である。
また、本発明の一態様に係る作業工程管理方法において、前記生成した工具の先端位置情報を、前記工具に装備される作業情報提供装置にフィードバックし、該作業情報提供装置から必要に応じた工具の作業情報を作業者に提供して前記工具による作業工程を管理すれば、作業工程を作業者が管理する上で好適である。

本発明の一態様に係る作業工程管理方法によれば、互いに同期させて取得された工具本体の位置情報と姿勢情報とに基づいて工具の先端位置情報を生成するので、工具本体の位置を測位した瞬間の工具本体の位置と姿勢から工具先端位置を計算で求めることができる。よって、リアルタイムに工具の先端位置を精度良く検出して作業時の工具先端位置を効率良く管理することができる。

さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る工具位置測位システムは、作業者が携帯可能な工具による作業工程の管理に用いられる工具位置測位システムであって、工具本体に取り付けた発信機もしくは受信機の３次元の位置を電波または超音波を用いて三角測量で測位する位置取得ユニットと、前記工具本体に設けられて当該工具本体の３軸の姿勢を検出する姿勢検出センサと、前記位置取得ユニットで測位した３次元の位置情報と前記姿勢検出センサで検出した３軸の姿勢情報とを同期させて取得するとともに、該同期させて取得した３次元の位置情報と３軸の姿勢情報とに基づいて、前記工具の先端位置を演算する工具先端位置演算部とを有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る工具位置測位システムによれば、工具先端位置演算部は、位置取得ユニットと姿勢センサによる位置情報と姿勢情報とを互いに同期させて工具の先端位置情報を生成するので、工具本体の位置を測位した瞬間の工具本体の位置と姿勢から工具先端位置を計算で求めることができる。よって、リアルタイムに工具の先端位置を精度良く検出できる。そのため、これを作業工程管理に用いれば、作業時の工具先端位置を効率良く管理することができる。

ここで、工具本体上に送信機を二台設け、それら２点の取り付け位置の座標値を同時に測位できれば、その２点を通るベクトルから工具本体の姿勢を検出できるものの、電波や超音波を用いた送受信であると、送信機相互の相対的な位置精度の問題や送信機相互の干渉等の問題で同時に２か所を測定することは難しいという問題がある。
また、工具による作業工程の管理のために、カメラを組み合わせて、カメラで撮像した画像情報を用いて工程分析することも考えられるものの、カメラを用いる工程分析では、リアルタイム性に欠けるため実用性に乏しく、また、測位時の締め付け作業が作業対象物の陰になり易いため、カメラでは撮像が難しいという問題がある。さらに、カメラを向けられることによる、作業員の「撮影される」という心理的影響による作業効率低下が懸念されるという問題がある。

これに対し、本発明の一態様に係る工具位置測位システムであれば、本発明の一態様に係る工具位置測位システムを構成する発信機もしくは受信機については、工具先端付近への取り付けが不要なため、工具本体の測位しやすい任意の位置に取り付けることができる。また、姿勢情報（姿勢データ）を無線もしくは有線で工具先端位置演算部に送信することでリアルタイムに工具の先端位置を演算ができるため、カメラ等の撮像手段も不要であり、精度のよい工具測位システムとすることができる。

本発明の一態様に係る工具位置測位システムにおいて、前記３次元の位置情報と前記３軸の姿勢情報を、前記位置取得ユニットでの座標測位のタイミングに前記姿勢センサでの姿勢検出のタイミングを同期させて得ることは、正確な工具先端位置を計算する上で好ましい。この時、例えば、位置取得ユニットの座標測位タイミングをトリガとして、その前後数点の姿勢データを用いて工具の先端位置を計算すれば、外乱の影響の軽減やより精度の高い姿勢検出を行う上で好適である。

また、本発明の一態様に係る工具位置測位システムにおいて、前記位置取得ユニットは、前記工具本体に取り付けた発信機もしくは受信機の座標を測位しこれを前記３次元の位置情報として前記工具先端位置演算部に送信し、前記姿勢検出センサは、前記工具本体の各軸の回転角度を検出しこれを前記３軸の姿勢情報として前記工具先端位置演算部に送信し、前記工具先端位置演算部は、前記３次元の位置情報と前記３軸の姿勢情報を、前記位置取得ユニットでの座標測位のタイミングに前記姿勢センサでの姿勢検出のタイミングを同期して取得し、前記３次元の位置情報に基づき位置取得ユニットの座標系の原点からの位置ベクトルを生成し、さらに、前記３軸の姿勢情報から得られる各軸の回転角度に基づき前記位置取得ユニットの座標系に対する回転行列を生成するとともに、前記工具本体に取り付けた前記位置取得ユニットの発信機もしくは受信機の位置から工具先端位置を表すベクトルに前記回転行列を掛け合わせることで、前記位置取得ユニットの座標系における前記発信機もしくは受信機の位置からの工具先端位置ベクトルを得ることで、前記工具の先端位置を演算することは好ましい。

ここで、前記姿勢検出センサが、加速度センサおよび地磁気センサを有し、前記工具本体の３軸の姿勢を方位を基準に検出する構成であれば、工具本体の姿勢を、方位を基準に検出することができる。そのため、測位シーケンス中のキャリブレーション作業が不要となり、工具測位の効率が良くなることが期待できる。

上述のように、本発明によれば、工具の先端位置を精度良く検出して作業時の工具先端位置を効率良く管理することができる。

本発明に係る工具位置測位システムに用いられる工具の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る工具位置測位システムの構成の一実施形態を説明するブロック図である。 本発明に係る工具位置測位システムの処理の一実施形態を説明するフローチャートである。 本発明に係る工具位置測位システムを用いた作業の一実施形態を示す斜視図である。 従来の工具位置監視システムを用いた工具の一例を示す斜視図である。 従来の工具位置監視システムにおける、工具の姿勢の変化を説明する斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この工具１０は、ボルトを用いた機械装置の組み立て作業などの作業工程に用いられ、作業者が携帯可能な電動式工具の例であって、不図示のモータ、減速機構およびトルククラッチ等を内蔵する箱型筐体の工具本体１を有する。工具本体１の下部には、作業者が手で保持するための把持部２が下方に張り出している。把持部２の基端部前側にはトリガ３が設けられている。工具本体１の前端面にはチャック４が設けられ、このチャック４に作業用ビット５が着脱可能に装着される。
ボルトの締め付け時には、工具本体１のトルク設定用の目盛り（不図示）を設定トルクに合わせる。そして、作業者がトリガ３を指で引くことにより工具本体１内のモータが駆動され、これにより、チャック４に保持された作業用ビット５が所定方向に回転して、作業用ビット５の先端形状５ａに応じたボルトを締め付け可能である。締め付けトルクが設定トルクに達するとトルククラッチが働いて自動的にチャック４が空転するようになっている。

ここで、工具本体１の上面には、工具位置測位システムを構成する、超音波を発信する発信機１２と、姿勢検出センサ１４とが取付けられている。この例では、発信機１２は、工具本体１の上面の後部中央の位置に固定され、勢検出センサ１４は、工具本体１の上面の前部中央の位置に固定されている。姿勢検出センサ１４は、加速度センサに加えて、北の方角を基準とできるような地磁気センサ（方位センサ）を組み合わせたものを使用しており、３軸の姿勢を検出可能になっている。

そして、この工具位置測位システムは、図２にブロック図を示すように、複数（但し３以上）の受信機１３と、測位用の制御部８とを備え、この制御部８、発信機１２および複数の受信機１３により、上記位置取得ユニットが構成されている。なお、複数の受信機１３は、三角測量での測位が可能なように、機械装置等の作業対象物の組み立て作業領域の適所に離隔して配置される。

さらに、この工具位置測位システムは、図２に示すように、コンピュータ等を含む演算装置９を備えており、この例では、この演算装置９が上記「工具先端位置演算部」に対応している。そして、この工具位置取得システムは、機械装置の組み立て作業などの作業工程が行われたときに、工具先端位置の算出処理を実行して、工具の先端位置情報を随時に生成可能とされている。

工具位置取得システムでの工具先端位置の算出処理のフローチャートを図３に示す。
この工具位置取得システムは、上記工具１０を用いて機械装置の組み立て作業などの作業工程が行われたときに、例えば工具１０のトリガ３の信号に応じて処理の開始および終了がなされる。つまり、演算装置９には、上記工具１０のトリガ３の信号が有線または無線により入力されるようになっており、トリガ３の信号が入力されると、演算装置９で工具の先端位置を演算する処理が開始される。

演算装置９で工具の先端位置を演算する処理が実行されると、同図に示すように、ステップＳ１でメモリ領域や座標系設定等の必要な初期処理を行ってからステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、上記位置取得ユニットの制御部８に計測開始命令が指令されてステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、位置取得ユニットの制御部８が発信機１２に呼び出し信号を電波により送信し、ステップＳ４に処理を移行する。ステップＳ４では、発信機１２が計測開始命令の受信の有無を判断し、計測開始命令が受信されたとき（Ｙｅｓ）はステップＳ５に移行し、そうでない（Ｎｏ）ときは待機する。
ステップＳ５では、発信機１２が同期信号を出力する。同期信号の出力により、これをトリガとして、ステップＳ６、ステップＳ７が同時並行して実行される。これにより、工具本体１の３次元の位置データに対する工具本体１の３軸の姿勢データの同期が演算装置９にてとられる。
ステップＳ６では、工具本体１の位置を測位する一連の処理が実行される。本実施形態では、発信機１２が上記同期信号を出力すると同時に所定の超音波を発信する。発信された超音波は複数の受信機１３でそれぞれ受信され、各受信機１３は受信情報を制御部８に送り、制御部８は、３以上の受信情報に基づき、三角測量の原理により発信機１２の３次元の位置情報（測位データ）を算出し、その測位データを演算装置９に返してステップＳ９に移行する。

一方、ステップＳ７では、姿勢検出センサ１４にて、工具本体１の３軸の姿勢を検出する一連の処理が実行される。本実施形態では、姿勢検出センサ１４が、発信機１２から出力される信号を受信して自身の計測開始命令とする。なお、発信機１２に向けて送られた電波を直接受信して自身の計測開始命令とすることもできる。

これにより、姿勢検出センサ１４は、上記同期タイミングを基準としてその前後数点の姿勢データを計測し、計測した姿勢データを用いて必要な補正をかける。例えば、工具を用いた作業においては作業者の動作が止まる瞬間があるところ、この場合、姿勢検出センサ１４の加速度センサへの重力以外の加速度がかかることのないタイミングが存在することになる。

これに対し、本実施形態では、姿勢検出センサ１４は、同期タイミングを基準として前後数点の姿勢データを計測し、これにより、同期タイミングの前後の工具姿勢のデータを利用して、補正をかけて同期タイミング時の工具姿勢のデータを生成する。そのため、この補正を加味した工具姿勢のデータを用い工具先端位置座標を演算することでより精度が良くなることが期待できる。
姿勢検出センサ１４は、検出した工具本体１の姿勢データを無線もしくは有線で演算装置９に返してステップＳ９に移行する。これにより、同一タイミングにおける工具本体の３次元の位置情報（測位データ）と３軸の姿勢情報（姿勢データ）が演算装置９に集められる。そして、ステップＳ９において、演算装置９は、互いに同期させて取得された工具本体の３次元の位置情報と３軸の姿勢情報とに基づいて工具１０の先端位置情報を生成する。本実施形態では、演算装置９は、姿勢データを回転行列に変換し、後述する工具先端位置座標の導出式を用いて工具の先端位置を演算し、種々の補正をかけることで工具先端位置を得る。

続くステップＳ１０に移行して、工具１０のトリガ３の信号の有無を監視する。例えばトリガ３の信号が所定時間入力されなければ、機械装置の組み立て作業などの作業工程が終了したと判断（Ｙｅｓ）して処理を終了する。所定時間内にトリガ３の信号が再度入力されたときは処理をステップＳ３に戻す。本実施形態の例では、トリガ３の信号が演算装置９に入力されたとき、つまり、作業者によって工具１０を用いてボルトを締め付け作業が行われている時が上記同期タイミングとなる。そのため、機械装置等の作業対象物に対するボルト締め付け作業時の工具先端位置を随時に測定可能になっている。

上記工具先端位置座標の導出方法について詳しく説明する。
ここで、図１において、発信機１２の位置に示された矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは工具上座標系Σ_Ｔを表し、符号１２ａは、工具上座標系Σ_Ｔでの発信機１２の座標原点（位置取得ユニットの測定点）を表す。つまり、位置取得ユニットで測位される座標は、工具上座標系Σ_Ｔの原点となる。また、姿勢検出センサ１４の位置に示された矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは姿勢検出センサ上での工具姿勢座標系Σ_Ｗを表す。また、符号^ＴＰ_ｎは、工具上座標系Σ_Ｔにおける工具１０の工具先端位置ｎに向かう工具先端位置ベクトルを表している（後述の図４参照）。

そして、図４に示すように、機械装置等の作業対象物７の組み立て作業領域について、座標系を上記位置取得ユニットの座標系に合わせるものとし、本実施例では座標系を左手系とし、位置取得ユニット座標系Σ_Ｓ、ワールド座標系Σ_Ｗ、工具上座標系Σ_Ｔとする。なお、ワールド座標系Σ_Ｗは、姿勢検出センサ１４上での工具姿勢座標系（ワールド座標系）と考えることもできる。
このとき、姿勢検出センサ１４によって検出される工具の姿勢は、ワールド座標系Σ_Ｗにおける３軸の姿勢であり、各軸の角度から回転行列に変換したものを^ＷＲ_Ｔと表記することにする。演算に必要な情報は、位置取得ユニット座標系Σ_Ｓに対する工具の傾きであり^ＳＲ_Ｔと表現できる。^ＳＲ_Ｔを、位置取得ユニット座標系Σ_Ｓから見たワールド座標系Σ_Ｗの回転行列^ＳＲ_Ｗを用いて下記（式１）と定義する。
^ＳＲ_Ｔ＝^ＳＲ_Ｗ・^ＷＲ_Ｔ （式１）

また、上記位置取得ユニットによって測定される位置取得ユニット座標系Σ_Ｓ上の工具本体１の位置１２ａを^ＳＰ_Ｔと表し、工具上座標系Σ_Ｔにおいて位置取得ユニットの測定点から工具先端位置ｎの工具先端位置ベクトルを^ＴＰ_ｎとする。なお、工具先端位置ベクトル^ＴＰ_ｎは工具本体１や使用する作業用ビット５のサイズ、および位置取得ユニットの発信機１２の取り付け位置によって一意に決まる。これらを用いると、位置取得ユニット座標系Σ_Ｓにおける工具先端位置座標^ＳＰ_ｎは、下記（式２）で算出することができる。
^ＳＰ_ｎ＝^ＳＰ_Ｔ＋^ＳＲ_Ｔ・^ＴＰ_ｎ （式２）

なお、工具位置測位システムの座標系について、北の方角を基準としたワールド座標系Σ_Ｗからのずれを回転行列として予め求めておくことにより、計算上で、位置取得ユニット座標系Σ_Ｓ・工具姿勢座標系（ワールド座標系）Σ_Ｗ・工具上座標系Σ_Ｔを合わせることができる。

次に、上記工具位置測位システムによる作業工程管理方法、および作用効果について説明する。
作業者が工具１０を用いて機械装置の組み立て作業を行うとき、作業者は、例えばボルトの締め付け時に工具１０のトリガ３を指で引く。これにより、トリガ３の信号が上記演算装置９に入力され、上記工具位置測位システムが起動するので、上述した工具先端位置座標の算出処理が実行され、ボルトの締め付け時に対応する工具１０の先端位置情報を随時に生成することができる。
そして、トリガ３の信号が演算装置９に入力されたときは、作業者が工具１０を用いてボルトの締め付け作業を行っているときであるから、この工具位置測位システムによれば、ボルトの締め付け時を上記同期タイミングとして、機械装置等の作業対象物に対するボルト締め付け作業時の工具先端位置を自動的に対応させつつ随時に測定することができる。工具位置測位システムにより得られた工具先端位置の情報は、演算装置９から、工具１０に装備した作業情報提供装置（不図示）や、工具１０による作業工程を管理する作業工程管理システム（不図示）等の外部装置に出力され、ポカよけの作業情報提供装置の表示や作業者情報の管理用データとして扱うことができる。

このように、上記工具位置測位システムによれば、互いに同期させて取得された工具本体の３次元の位置情報と３軸の姿勢情報とに基づいて工具の先端位置情報を生成するので、工具本体の位置を測位した瞬間の工具本体の位置と姿勢から工具先端位置を計算で求めることができる。
そのため、工具位置測位システムを構成する発信機１２もしくは受信機１３については、工具先端付近への取り付けが不要なため、工具本体１の測位しやすい任意の位置に取り付けることができる。また、カメラは不要であり、リアルタイムに工具１０の先端位置ｎの座標を精度良く検出することができる。よって、上記工具位置測位システムを用いて作業工程を管理すれば、作業時の工具先端位置を効率良く管理することができる。

また、姿勢検出センサ１４は、位置取得ユニットの座標測位タイミングをトリガとして、その前後数点の姿勢データを用いて補正した姿勢データを生成し、演算装置９は、補正した姿勢データに基づき工具１０の先端位置を計算するようにしたので、外乱の影響の軽減やより精度の高い姿勢検出が可能である。また、工具の姿勢の基準をワールド座標系ΣＷに持っていることから、キャリブレーションを行う必要がなく、連続して測位を行うことができる。

そして、工具１０による作業工程管理にあたっては、随時取得した工具先端位置の情報を作業情報提供装置にフィードバックすれば、該作業情報提供装置から必要に応じた工具の作業情報を作業者に提供して工具１０による作業工程を作業者が管理することができる。また、作業工程管理システムに工具先端位置の情報をフィードバックすれば、工具１０による作業工程を集中管理することができる。

以上説明したように、この工具位置測位システム、およびこれを用いた作業工程管理方法によれば、工具の先端位置座標を精度良く検出し得て、作業時の工具先端位置を効率良く管理することができる。
なお、本発明に係る作業工程管理方法および工具位置測位システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、工具本体１に設けた３軸の姿勢検出センサ１４と、工具本体１に設けた発信機１２を有して三角測量の原理に基づいて測位する位置取得ユニットとにより取得された工具本体の位置情報と姿勢情報とに基づいて前記工具の先端位置情報を生成する例で説明したが、これに限らず、例えば、工具本体上に送信機を二台設け、それら２点の取り付け位置の座標値を同時に測位できれば、その２点を通るベクトルから工具本体の姿勢を検出することができる。また、カメラで撮像した画像情報を用いて工具本体の姿勢を検出することもできる。
しかし、電波や超音波を用いた送受信であると、送信機相互の相対的な位置精度の問題や送信機相互の干渉等の問題で同時に２か所を測定することは難しいという問題があり、また、カメラでは対象物の陰になり易いため撮像が困難であったり、カメラを向けられることによる、作業員の「撮影される」という心理的影響による作業効率低下が懸念されるという問題があるため、送信機相互の干渉等の問題やカメラでの上記問題の懸念を不要とする上では、上記実施形態のように、工具本体１に設けた３軸の姿勢検出センサ１４と、工具本体１に設けた発信機１２を有して三角測量の原理に基づいて測位する位置取得ユニットとにより取得された工具本体の位置情報と姿勢情報とに基づいて前記工具の先端位置情報を生成することが好ましい。

また、例えば上記実施形態では、位置取得ユニットは、工具本体１に発信機１２を取り付け、複数の受信機１３を組み立て作業領域の適所に配置した例で説明したが、これに限定されず、工具本体１に受信機１３を取り付け、複数の発信機１２を組み立て作業領域の適所に配置する構成であっても、三角測量の原理に基づいて測位することができる。また、発信機１２から受信機１３に超音波が発信される例で説明したが、電波を用いてもよい。

また、例えば上記実施形態では、姿勢検出センサ１４として、加速度センサに地磁気センサ（方位センサ）を組み合わせた例で説明したが、これに限らず、３軸の姿勢を検出可能であれば種々のセンサを採用することができる。
例えば、姿勢検出センサとして、加速度と角加速度に基づいて姿勢を取得するセンサ（例えばジャイロセンサと加速度センサ）を採用することも当然可能である。但し、このようなセンサであると、測位のシーケンス中にキャリブレーション作業を入れる必要がある。そのため、姿勢検出センサ１４として、加速度センサに地磁気センサ（方位センサ）を組み合わせたものを用いれば、工具本体１の姿勢を、方位を基準に検出できるため、測位シーケンス中のキャリブレーション作業が不要となり、工具測位の効率が良くなることが期待できる。

また、例えば上記実施形態では、工具位置取得システムは、工具１０のトリガ３の信号の有無を監視し、トリガ３の信号に応じて工具位置の測位処理の開始および終了がなされる例で説明したが、これに限定されず、必要とする工具位置測位が可能であれば、種々の信号をトリガ信号としたり、所定サンプリング時間に応じたタイミングに基づいて処理を実行したりしてもよい。
例えば、作業者が工具１０を用いてボルトの締め付け作業を行う場合において、ボルトの締め付けトルク情報を例えば電圧等により監視し、トルクが所定のとき（例えば規定トルクで締め上げが終了したとき）に工具位置の測位処理を実行するように構成することができる。単にトリガ３の信号に基づく場合、例えば作業者が空打ちしたときであってもそのときの工具位置測位が実行されるところ、ボルトの締め付けトルク情報を監視すれば、実作業状態のときに限って工具位置測位が実行される点で好ましい。
なお、これらの処理の開始や終了のための情報は、工具１０のトリガ３の信号の有無を直に監視してもよいし、また、上位に位置する工程管理コンピュータ等の他の情報処理システムから取得するように構成してもよい。

１ 工具本体
２ 把持部
３ トリガ
４ チャック
５ 作業用ビット
７ 作業対象物
８ 制御部
９ 演算装置
１０ 工具
１２ 発信機
１３ 受信機
１４ 姿勢検出センサ
ｎ 工具先端位置
^ＳＰ_ｎ 工具先端位置座標
^ＴＰ_ｎ 工具先端位置ベクトル
Σ_Ｓ 位置取得ユニット座標系
Σ_Ｔ 工具上座標系
Σ_Ｗ ワールド座標系（工具姿勢座標系）

Claims (4)

1. 作業者が携帯可能な工具を用いた作業工程を管理する方法であって、
   互いに同期させて取得された工具本体の位置情報と姿勢情報とに基づいて前記工具の先端位置情報を生成し、その生成した先端位置情報に基づいて、前記工具による作業工程を管理することを特徴とする作業工程管理方法。
2. 作業者が携帯可能な工具による作業工程の管理に用いられる工具位置測位システムであって、
   工具本体に取り付けた発信機もしくは受信機の３次元の位置を電波または超音波を用いて三角測量で測位する位置取得ユニットと、前記工具本体に設けられて当該工具本体の３軸の姿勢を検出する姿勢検出センサと、前記位置取得ユニットで測位した３次元の位置情報と前記姿勢検出センサで検出した３軸の姿勢情報とを同期させて取得するとともに、該同期させて取得した３次元の位置情報と３軸の姿勢情報とに基づいて、前記工具の先端位置を演算する工具先端位置演算部とを有することを特徴とする工具位置測位システム。
3. 前記位置取得ユニットは、前記工具本体に取り付けた発信機もしくは受信機の座標を測位しこれを前記３次元の位置情報として前記工具先端位置演算部に送信し、前記姿勢検出センサは、前記工具本体の各軸の回転角度を検出しこれを前記３軸の姿勢情報として前記工具先端位置演算部に送信し、
   前記工具先端位置演算部は、前記３次元の位置情報と前記３軸の姿勢情報を、前記位置取得ユニットでの座標測位のタイミングに前記姿勢センサでの姿勢検出のタイミングを同期して取得し、前記３次元の位置情報に基づき前記位置取得ユニットの座標系の原点からの位置ベクトルを生成し、さらに、前記３軸の姿勢情報から得られる各軸の回転角度に基づき前記位置取得ユニットの座標系に対する回転行列を生成するとともに、前記工具本体に取り付けた位置取得ユニットの発信機もしくは受信機の位置から工具先端位置を表すベクトルに、前記回転行列を掛け合わせることで、前記位置取得ユニットの座標系における発信機もしくは受信機の位置からの工具先端位置ベクトルを得ることで、前記工具の先端位置を演算することを特徴とする請求項２に記載の工具位置測位システム。
4. 前記姿勢検出センサは、加速度センサおよび地磁気センサを有し、前記工具本体の３軸の姿勢を方位を基準に検出することを特徴とする請求項２または３に記載の工具位置測位システム。

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