JP2018054439A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査作業中におけるウェアラブルカメラによる対象物の撮影を簡易かつ精度良く行うことができる検査装置を提供する。【解決手段】検査装置１は、作業員Ｈに装着され、ワーク３を撮影するウェアラブルカメラ２０と、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに提示する提示部としてのレーザポインタ１３と、を備える。レーザポインタ１３は、ウェアラブルカメラ２０の視線Ｃ１と平行な方向にレーザ光線Ｃ２が照射され、レーザ光線Ｃ２の光点１３Ａとウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄとの相対距離が、ワーク３との距離によらず一定となるよう、作業員Ｈに装着される。【選択図】図３

Description

本開示は、作業員による被検査物の検査に用いられる検査装置に関する。

製品の製造工程において、製造中間段階の生成物（以下「ワーク」という）や製品などの被検査物の良否が、作業員の目視により検査される場合がある。この場合に、作業員にウェアラブルカメラを装着させ、ウェアラブルカメラの撮像画像を利用して検査作業を支援する検査装置が知られている。

このような検査作業において、作業員に装着されるウェアラブルカメラを利用して、目視確認中の画像を作業記録として自動的に記録し、これにより作業負担を減らしたいというニーズがある。関連する技術として、例えば特許文献１には、録画ボタンやモード切替スイッチを片手で容易に操作でき、これにより現場で即座に撮影可能な操作モードにできるウェアラブルカメラの構成について記載されている。

特開２０１６−１２２１１５号公報

従来、カメラと撮影物の距離が固定されるような通常の検査では、タイミングさえ合えば焦点の合った高品質な撮影は可能である。しかし、目視確認中のウェアラブルカメラを用いた撮影では、ウェアラブルカメラと撮影物（被検査物）との距離や角度が、ウェアラブルカメラの取り付け位置によって変化する。このため、特許文献１に記載の従来技術では、自動撮影のタイミングを押さえることができる可能性はあるものの、ウェアラブルカメラの撮影範囲を作業員が正確に把握できず、作業記録に必要な対象物を適切に撮影できない場合がある。

本開示は、検査作業中におけるウェアラブルカメラによる対象物の撮影を簡易かつ精度良く行うことができる検査装置を提供することを目的とする。

本開示は、作業員（Ｈ）による被検査物（３）の検査に用いられる検査装置（１，１Ａ）であって、前記作業員に装着され、前記被検査物を撮影するウェアラブルカメラ（２０）と、前記ウェアラブルカメラの撮影範囲（Ｄ）を前記作業員に提示する提示部（１３，７０）と、を備える検査装置である。

この構成により、ウェアラブルカメラの撮影範囲を作業員に明確に提示できるので、作業員が検査作業の作業記録に必要な対象物をカメラの撮影範囲に入れるのを容易にでき、対象物を適切に撮影できる精度を上げることができる。この結果、検査作業中におけるウェアラブルカメラによる対象物の撮影を簡易かつ精度良く行うことができる。

本開示によれば、検査作業中におけるウェアラブルカメラによる対象物の撮影を簡易かつ精度良く行うことができる検査装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る検査装置の概略構成と、検査装置が適用される検査作業の一例とを模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係る検査装置におけるウェアラブルカメラ及びレーザポインタの設置を説明するための模式図である。 図４は、目視検査時の自動記録処理のフローチャートである。 図５は、第２実施形態に係る検査装置の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１〜図４を参照して第１実施形態を説明する。まず図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る検査装置１が適用される検査作業の一例と、検査装置１の概略構成について説明する。

第１実施形態に係る検査装置１は、熱交換器等の製品の製造工程において、製造中間段階のワーク３や完成後の製品などの被検査物が良品であるか否かを判定するための検査作業に用いられる。このような検査作業としては、例えば図１に示される構成が挙げられる。

検査作業の作業員Ｈは、搬送コンベア２で順次搬送されるワーク３が良品であるか否かを検査する。搬送コンベア２は、ワーク３と看板４からなる組の複数を載置され、各組が作業員Ｈの前方に順次配置されるようにこれらの複数の組を搬送する。看板４は、ワーク３ごとにこの近傍に配置されるもので、ワーク３の種類を示すコードが表示されている。

作業員Ｈは、上記の検査作業を、本実施形態の検査装置１を利用して実施することができる。図１及び図２に示されるように、検査装置１は、コードリーダ１０、ウェアラブルカメラ２０、バッテリ３０、及び、タブレット４０を具備する。

コードリーダ１０は、図２に示されるように、コードリーダ部１１、照明部１２、レーザポインタ部１３、及び無線部１４を備える。

コードリーダ部１１は、光を照射する光源を備え、この光源からレンズ１０ａを通して光を出射してから看板４で反射されてレンズ１０ａを通して受光される反射光によってコードを読み込むための周知の光学式コードリードである。ここで、本実施形態の看板４は、コードが表示されている表示板である。コードは、ワーク３の種類を示す識別指標である。コードとしては、ＱＲコード（登録商標）やバーコードなどの各種のコードが含まれる。

照明部１２は、レンズ１０ａを通してワーク３およびその周辺を照明する。

レーザポインタ部１３は、レンズ１０ａを通してレーザ光線をポインタ（光点）として照射する。レーザポインタ部１３は、これにより、コードリーダ部１１がコードを読み込む被読込領域を、作業員Ｈが認識することを補助する。本実施形態では、レーザポインタ部１３によりレーザ光線が照射される領域が、コードリーダ部１１の被読込領域に一致するように設定されている。

無線部１４は、アンテナや無線回路等から構成されて、タブレット４０の無線部４１との間で無線通信する。

ウェアラブルカメラ２０は、身体等に装着しハンズフリーで撮影する事を目的とした小型カメラである。ウェアラブルカメラ２０は、図２に示されるように、カメラ部２１及び無線部２２を備える。カメラ部２１は、レンズ２０ａを介して受光される光によって被撮影対象としてのワーク３を撮影する。無線部２２は、アンテナや無線回路等から構成されて、タブレット４０の無線部４２との間で無線通信する。

バッテリ３０は、ハーネス等３１を介してコードリーダ１０やカメラ２０に直流電力を供給する二次電池である。

本実施形態では、コードリーダ１０、ウェアラブルカメラ２０、バッテリ３０は、図１に示されるように、作業員Ｈが被る帽子５に装着されている。また、コードリーダ１０及びウェアラブルカメラ２０は、コードリーダ１０のレンズ１０ａと、ウェアラブルカメラ２０のレンズ２０ａとが作業員Ｈの前方に向いて配置されるように、作業員Ｈの帽子５上に設置されている。

タブレット４０は、作業員Ｈが携帯可能に構成されている携帯端末である。タブレット４０は、図２に示されるように、無線部４１，４２、アンプ４３、スピーカ４４、タッチパネル４５、及び制御装置５０を備える。

無線部４１，４２は、アンテナや無線回路等から構成される。無線部４１は、コードリーダ１０の無線部１４との間で無線通信する。無線部４２は、ウェアラブルカメラ２０の無線部２２との間で無線通信する。本実施形態において、各無線部間の無線通信には、各種の近距離無線通信が用いられる。近距離無線通信としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）を用いることができる。

アンプ４３は、制御装置５０から出力されるアナログ信号を電圧増幅して増幅信号を出力する。スピーカ４４は、アンプ４３から出力される増幅信号を音に変換して出力する。タッチパネル４５は、透明のキー入力操作部と表示パネルとを組み合わせた表示ディスプレイ装置である。

制御装置５０は、上記の検査作業に係る検査装置１の各部の動作を制御する装置である。制御装置５０は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、デジタル−アナログ変換回路などから構成されるマイクロコンピュータである。制御装置５０は、予めメモリに記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、検査処理を実行する。検査処理は、コードリーダ１０から取得するコード、及びウェアラブルカメラ２０により取得された撮影画像に基づいて、ワーク３が良品であるか否かを判定する判定処理である。

メモリには、複数種の基準画像が予め記憶されている。基準画像は、静止画、あるいは動画から成るもので、ワーク３が良品であるか否かを判別するために用いられる。１つの基準画像には、良品であるワーク３を示す良品画像と、不良品であるワーク３を示す不良品画像とが含まれる。デジタル−アナログ変換回路は、ＣＰＵの指令に基づいて音声を示すアナログ信号を出力する。

本実施形態では、タブレット４０は、例えば作業員Ｈのポケットに収納されるなど、作業員Ｈにより携帯されているか、または、作業員Ｈの近傍に載置されている。

このように構成される検査装置１を利用することにより、作業員Ｈが実施するワーク３の検査処理の標準的な作業（以下「標準作業」という）は、例えば以下のような手順になる。

まず、作業員Ｈは、頭を看板４側に向け、帽子５に装着されているコードリーダ１０に看板４からコードを読み取らせる。次いで、頭をワーク３に向け、同じく帽子５に装着されているウェアラブルカメラ２０にワーク３を撮影させ、撮影画像を取得させる。つまり、コードリーダ１０が看板４からコードを読み込むことをトリガとして、ウェアラブルカメラ２０によってワーク３の撮影画像を取得することになる。タブレット４０は、無線通信を介してコードリーダ１０からコードを受信し、ウェアラブルカメラ２０から撮影画像を受信する。

タブレット４０内の制御装置５０は、上述のとおりメモリに予め記憶された複数種の基準画像のうちから、受信したコードに対応する基準画像を選択する。制御装置５０は、ワーク３の撮影画像をこの基準画像と照合させることで、ワーク３が良品であるか否かを判定する。また、制御装置５０は、タブレット４０のスピーカ４４やタッチパネル４５を介して、音情報や視覚情報によってワーク３の良否判定結果を作業員Ｈに報知する。

作業員Ｈは、タブレット４０から出力された判定結果の情報に基づき、次の作業に移行する。例えば、ワーク３が良品と判定された場合には、搬送コンベア２上の次のワーク３の検査を行う。

以上のように構成される検査装置１は、ウェアラブル装置として、作業員Ｈの両手が自由になるように、作業員Ｈに携帯されている。検査装置１は、上記構成により、作業員Ｈの両手を使う操作を要せずに被検査物の検査作業を自動的に実施することを可能とし、作業員Ｈの検査作業を支援して作業員Ｈの負担を軽減させることができる。また、作業員Ｈは検査作業中にハンズフリーの状態であるので、作業員Ｈはワーク３の検査作業を行いながら、検査以外の他の作業（例えばネジ締めなど）も行うことができ、作業効率を向上できる。

ところで、上記の検査作業の一種として、例えばワーク３の表面の一部に記載されている製造番号等の情報の良否を、作業員Ｈが目視により確認する目視確認作業がある。このような目視確認作業を伴う目視検査において、作業員Ｈに装着されるウェアラブルカメラ２０を利用して、目視確認の対象物３Ａ（図３参照）を含む画像を作業記録として自動的に記録し、これにより作業員Ｈの作業負担を減らしたいというニーズがある。そこで本実施形態では、上述した検査装置１を利用して、目視検査中に作業員Ｈに装着されるウェアラブルカメラ２０に自動的に撮影を行わせるタスクも実施できるよう構成されている。

第１実施形態の検査装置１ではこのタスクに関連して、図３に示されるように、ウェアラブルカメラ２０の視線Ｃ１と平行な方向にレーザポインタ１３のレーザ光線Ｃ２が照射されるよう、レーザポインタ１３が作業員Ｈに装着されている。これにより、レーザ光線Ｃ２がワーク３の表面に照射されたときの光点１３Ａと、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄとの相対距離が、レーザポインタ１３及びウェアラブルカメラ２０とワーク３との距離によらず一定となる。なお、図３では、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄの枠を、目視確認の対象物３Ａの周囲に点線で仮想的に図示している。

このようにレーザポインタ１３及びウェアラブルカメラ２０を設置することにより、目視検査において作業員Ｈは、レーザポインタ１３の光点１３Ａを基準としてウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄの位置を正確に把握できるので、対象物３Ａを撮影範囲Ｄに収めることを容易にできる。すなわち、第１実施形態では、レーザポインタ１３は、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに提示する提示部としても機能するものである。

また、検査装置１の制御装置５０は、目視検査の自動検査のタスクにおいて、ウェアラブルカメラ２０から取得した画像を、タブレット４０のタッチパネル４５に表示する他に、外部モニタ６０に表示させることもできる。

図４を参照して、目視検査の自動記録処理の手順について説明する。図４に示すフローチャートの処理は、検査装置１の制御装置５０により、例えば所定周期ごとに実行される。

ステップＳ０１では、レーザポインタ１３の点滅が開始され、また、ウェアラブルカメラ２０が始動される。ステップＳ０２では、作業員Ｈにより目視検査が開始される。レーザポインタ１３は、ワーク３の目視検査の実施中には、所定周期で点灯状態と消灯状態とを繰り返す。また、ウェアラブルカメラ２０は、目視検査の実施中には、撮影画像を常時制御装置５０に出力する。ステップＳ０１，Ｓ０２の処理が完了するとステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３では、作業員Ｈにより、ワーク３上の対象物３Ａの目視確認作業が行われると共に、レーザポインタ１３の光点１３Ａの位置を基準として、目視確認の対象物３Ａがウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄに収まるように、ウェアラブルカメラ２０の位置合わせが行われる。上述のように、本実施形態では、レーザポインタ１３の光点１３Ａの位置と、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄとの相対距離は一定となるよう構成されている。例えば図３に示されるように、光点１３Ａの位置の直下に撮影範囲Ｄが配置されるように設定することができる。これにより、作業員Ｈは、光点１３Ａと撮影範囲Ｄとの位置関係を予め把握しておけば、視認できるレーザポインタ１３の光点１３Ａの位置を対象物３Ａの真上に調整することで、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄに対象物３Ａの全体を容易に含めることができる。ステップＳ０３の処理が完了するとステップＳ０４に進む。

ステップＳ０４では、ステップＳ０３にて位置合わせされた後にウェアラブルカメラ２０から取得された画像が、所定のマスタ画像と一致するか否かが判定される。マスタ画像とは、例えば、目視確認の対象物３Ａの外観に関する特徴量を含む画像である。本ステップでは、必ずしも取得画像がマスタ画像と完全一致する必要はなく、例えば取得画像内にマスタ画像に含まれる対象物３Ａの外枠が完全に収まっている場合など、部分的な一致の場合でもマスタ画像と一致すると判定してもよい。ステップＳ０４の判定の結果、取得画像がマスタ画像と一致する場合（ステップＳ０４のＹｅｓ）にはステップＳ０５に進む。取得画像がマスタ画像と不一致の場合（ステップＳ０４のＮｏ）には、ステップＳ０３に戻り、作業員Ｈの再度の位置調整によって、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄに対象物３Ａが収まるまでステップＳ０３，Ｓ０４を繰り返す。

ステップＳ０５では、ステップＳ０４の判定の結果、ウェアラブルカメラ２０から取得された画像が、所定のマスタ画像と一致しており、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄに対象物３Ａが収まっている状態であるので、スピーカ４４を介して音で作業員Ｈにその旨が報知される。ステップＳ０５の処理が完了するとステップＳ０６に進む。

ステップＳ０６では、ウェアラブルカメラ２０から取得された画像が保存される。制御装置５０は、取得画像を内部のメモリに保存してもよいし、外部の他の装置に保存してもよい。また、制御装置５０は、記録した画像をタブレット４０のタッチパネル４５に表示するか、または、外部モニタ６０に表示することもできる。ステップＳ０６の処理が完了すると、ステップＳ３に戻り、目視検査が終了するまでステップＳ０３〜Ｓ０６処理を繰り返す。

次に、第１実施形態に係る検査装置１の効果について説明する。第１実施形態の検査装置１は、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに提示する提示部としてのレーザポインタ１３を備える。これにより、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに明確に提示できるので、作業員Ｈが検査作業の作業記録に必要な対象物３Ａをカメラの撮影範囲Ｄに入れるのを容易にでき、対象物３Ａを適切に撮影できる精度を上げることができる。この結果、検査作業中におけるウェアラブルカメラ２０による対象物３Ａの撮影を簡易かつ精度良く行うことができる。

また、第１実施形態に係る検査装置１では、提示部としてのレーザポインタ１３は、ウェアラブルカメラ２０の視線Ｃ１と平行な方向にレーザ光線Ｃ２が照射され、レーザ光線Ｃ２の光点１３Ａとウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄとの相対距離が、ワーク３との距離によらず一定となるよう、作業員Ｈに装着される。

この構成により、レーザポインタ１３の光点１３Ａの位置をガイドとして、作業員Ｈにウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを容易に把握させることができる。また、目視検査の作業環境の差異によってレーザポインタ１３及びウェアラブルカメラ２０と、目視確認の対象物３Ａを含むワーク３との距離が変わったとしても、レーザポインタ１３の光点１３Ａとウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄとの相対距離が一定なので、作業精度を低下させることなく検査作業を実施できるので、汎用性を向上できる。

また、第１実施形態に係る検査装置１では、レーザポインタ１３は、ワーク３の検査作業（例えば上記の目視検査）の実施中に所定周期で点灯状態と消灯状態とを繰り返す。これにより、例えばレーザポインタ１３の消灯時の画像データを記録することで、レーザポインタ１３の光点１３Ａによる反射の映り込みを防止でき、記録画像の品質を向上できる。

また、第１実施形態に係る検査装置１は、ウェアラブルカメラ２０による撮影画像を表示する外部モニタ６０を備えることにより、作業員Ｈ以外の人員にも検査作業の状況を提供でき、例えば目視確認のダブルチェックを行うなど、検査作業の精度をさらに向上させることが可能となる。

［第２実施形態］
図５を参照して第２実施形態を説明する。図５に示されるように、第２実施形態の検査装置１Ａは、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに提示する提示部として、ヘッドマウントディスプレイ７０を適用する点で、第１実施形態の検査装置１と異なる。

ヘッドマウントディスプレイ７０は、作業員Ｈに装着される。検査装置１Ａの制御装置５０Ａは、ウェアラブルカメラ２０が撮影した画像をヘッドマウントディスプレイ７０に表示させる。これにより、作業員Ｈは、目視確認作業を行うのと併せて、ヘッドマウントディスプレイ７０に表示される画像を見ながら、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄに目視確認の対象物３Ａが収まるように、ウェアラブルカメラ２０の方向を調整できる。

第２実施形態の構成の場合、図４のステップＳ０３では、作業員Ｈはこのようにヘッドマウントディスプレイ７０を利用することによって、ウェアラブルカメラ２０の位置合わせを行うことができる。また、制御装置５０Ａは、ウェアラブルカメラ２０による撮影画像を外部モニタ６０にも出力することもできる。

第２実施形態に係る検査装置１Ａは、ウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを作業員Ｈに提示する提示部（ヘッドマウントディスプレイ７０）を備える点で第１実施形態の検査装置１と共通するので、第１実施形態と同様に、検査作業中におけるウェアラブルカメラ２０による対象物３Ａの撮影を簡易かつ精度良く行うことができる、という効果を奏することができる。さらに、ヘッドマウントディスプレイ７０を介してウェアラブルカメラ２０の撮影画像を作業員Ｈに直接提示できるので、より直観的にウェアラブルカメラ２０の位置調整を行うことが可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

図１及び図２を参照して説明した、実施形態に係る検査装置１，１Ａが適用される検査作業の内容や、検査装置１，１Ａの具体的な構成は、あくまで一例であって図１及び図２に示されるものに限定されない。例えば、上記実施形態では、良否判定の被検査物は製造中間段階の生成物であるワーク３であったが、完成後の製品も含めることができる。

また、上記実施形態では、図３及び図４を参照して説明した目視確認作業の対象物３Ａは、ワーク３の表面の一部に記載されている製造番号等の情報を一例として示したが、対象物３Ａはこれに限られず、例えばワーク３の形状や表面性状でもよいし、または、工場内の保守点検を行う計器類などであってもよい。

また、図３及び図４を参照して説明した目視確認作業は、作業員Ｈにウェアラブルカメラ２０の撮影範囲Ｄを提示する提示部（レーザポインタ１３、ヘッドマウントディスプレイ７０）の作用を説明するための一例であって、提示部が適用される検査作業はこれに限られない。

また、上記実施形態では、ウェアラブルカメラ２０が作業員Ｈの頭部に設置される構成を例示したが、ウェアラブルカメラ２０の設置位置は頭部に限らず、作業員Ｈの腕部、手部、体幹部など、作業員Ｈの体の任意の部位に装着してもよい。

１，１Ａ：検査装置
３：ワーク（被検査物）
１３：レーザポインタ（提示部）
１３Ａ：光点
２０：ウェアラブルカメラ
６０：外部モニタ
７０：ヘッドマウントディスプレイ（提示部）
Ｈ：作業員

Claims (5)

1. 作業員（Ｈ）による被検査物（３）の検査に用いられる検査装置（１，１Ａ）であって、
   前記作業員に装着され、前記被検査物を撮影するウェアラブルカメラ（２０）と、
   前記ウェアラブルカメラの撮影範囲（Ｄ）を前記作業員に提示する提示部（１３，７０）と、
   を備える検査装置。
2. 前記提示部はレーザポインタ（１３）を含み、
   前記レーザポインタは、前記ウェアラブルカメラの視線（Ｃ１）と平行な方向にレーザ光線（Ｃ２）が照射され、前記レーザ光線の光点（１３Ａ）と前記ウェアラブルカメラの撮影範囲との相対距離が、前記被検査物との距離によらず一定となるよう、前記作業員に装着される、
   請求項１に記載の検査装置（１）。
3. 前記レーザポインタは、被検査物の検査作業の実施中に所定周期で点灯状態と消灯状態とを繰り返す、
   請求項２に記載の検査装置。
4. 前記提示部は、前記作業員に装着されるヘッドマウントディスプレイ（７０）を含む、
   請求項１に記載の検査装置（１Ａ）。
5. 前記ウェアラブルカメラによる撮影画像を表示する外部モニタ（６０）を備える、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置（１，１Ａ）。

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