JP2020131361A - 産業用機械の保守・診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドマウントディスプレイやＡＲ技術などを使って、より効率的、効果的に産業用機械の保守・診断を行える産業用機械の保守・診断システムを提供すること。【解決手段】産業用機械５の側から取得した情報に基づいて産業用機械５の保守又は診断を要する箇所を特定する保守・診断箇所特定部１０と、データベース１１に蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、産業用機械５の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャートを作成する保守・診断フローチャート作成部１２と、保守・診断情報特定部１０で特定した箇所と保守・診断フローチャート作成部１２で作成したフローチャートとを関連付けするフローチャート関連付け部１３と、フローチャートに従って保守又は診断に必要な情報を表示する表示部１、２とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、産業用機械の保守・診断システムに関する。

近年、産業用機械のアラーム診断（保守を含む）を行う際に、スマートグラス等のウェアラブルなＨＭＤ（Head Mounted Display；ヘッドマウントディスプレイ）、やＡＲ（Augmented Reality：仮想現実／拡張現実）技術を使い、機械の状態や診断等の操作の方法をスクリーンに現実画像と重状表示し、オペレータの保守、診断を支援するシステムが提案、実用化されている。

例えば、特許文献１には、ヘッドマウント装置と情報処理装置とを備えるシステムであって、情報処理装置が、ヘッドマウント装置との間で通信を行う第１の通信部と、ヘッドマウント装置に関連付けられた装置又は作業に関連して異常状態を示す情報が検出されたか否かを判定する判定部とを備え、第１の通信部が、判定部が検出した判定の結果を表す情報をヘッドマウント装置へ送信し、ヘッドマウント装置が、表示部と、情報処理装置との間で通信を行う第２の通信部とを備え、第２の通信部は、情報処理装置が送信した判定の結果を受信し、表示部は、第２の通信部が受信した判定の結果を表す情報を表示するように構成したシステムが開示されている。

特開２０１７−１８２４８７号公報

一方、上記のような従来の産業用機械の保守・診断システムにおいては、単にテーブルの参照表示を行うだけであったりするなど、参照するデータの作成方法や探索方法、ＡＲ装置などへの適用方法に関する技術が十分とは言えない。

また、各種産業用機械への保守・診断操作に適用するために、データベース、アラームの原因特定、保守の手法等を実用化レベルで構築することに、多大な時間と労力が必要であるなどの問題もあった。

このため、例えば、ヘッドマウントディスプレイやＡＲ技術などを使って、より効率的、効果的に産業用機械の保守・診断を行える手法、手段の開発が強く望まれていた。

本開示の一態様は、産業用機械の保守又は診断を行うためのシステムであって、前記産業用機械の側から取得した情報に基づいて前記産業用機械の保守又は診断を要する箇所を特定する保守・診断箇所特定部と、データベースに蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、前記産業用機械の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャートを作成する保守・診断フローチャート作成部と、前記保守・診断情報特定部で特定した箇所と前記保守・診断フローチャート作成部で作成したフローチャートとを関連付けするフローチャート関連付け部と、前記フローチャートに従って保守又は診断に必要な情報を表示する表示部とを備える。

本発明によれば、データベースに蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、産業用機械の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャートを作成し、保守又は診断を要する箇所に関連付けしたフローチャートに従って保守又は診断に必要な情報を表示することができる。

これにより、オペレータに対し、保守又は診断に必要な情報を容易に作成、表示することができ、オペレータがこの情報に基づいて（この情報を利用して）、効率的且つ効果的に産業用機械の保守・診断を行うことが可能になる。

一実施形態の産業用機械の保守・診断システムを示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムを示すブロック図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムで作成されるフローチャートの一例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムで作成されるフローチャートの一例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムの表示部で表示される情報の一例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムの表示部で表示される情報の一例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムで作成されるフローチャートの一例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムの変更例を示す図である。 一実施形態の産業用機械の保守・診断システムの変更例を示す図である。

以下、図１から図９を参照し、一実施形態に係る産業用機械の保守・診断システムについて説明する。

ここで、本実施形態は、例えば、ロボット、ＣＮＣ装置、ＣＮＣ工作機械などの産業用機械に対するオペレータなどによる保守、操作、アラーム診断を支援するための産業用機械の保守・診断システムに関するものである。

また、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡは、例えば、図１に示すように、スマートグラス等のウェアラブルなＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）（１）を表示部（２）として用い、さらに、ＡＲ（仮想現実／拡張現実）技術、ＡＲ装置を用いて機械の状態（仮想現実画像／映像３）や診断の操作方法など（符号４）をＨＭＤ（１）に実際の産業用機械（５）の現実画像／映像と重状表示し、オペレータ（使用者）Ｍによる保守や診断を支援するように構成されている。

具体的に、まず、実機のロボット（実ロボット：産業用機械）５と、実ロボット５を制御する制御装置６と、制御装置６に有線又は無線で接続され、実ロボット５を含むシーンを撮像して得た映像（画像）３を取り込んでリアルタイムに表示する機能を備えた表示装置（本実施形態では、仮想現実（ＡＲ）対応ディスプレイ）１、２とを備えている。

本実施形態の表示装置１は、前述の通り、オペレータＭが装着するＨＭＤであり、ＨＭＤに設けられたカメラを実ロボット５及び制御装置６に向けることにより、実ロボット５（及び制御装置６）を含むシーンを撮像し、このシーンの映像をリアルタイムで取得（キャプチャ）することができる。オペレータＭは、取得した映像を拡張現実化して表示部（ディスプレイ）２に表示した画像／映像を視認することができる。
なお、本実施形態では、ＨＭＤ、ＡＲを用いるものとして説明を行うが、必ずしもこれに限定する必要はない。また、産業用機械がロボットであるものとして説明を行うがこれも限定を必要としない。

一方、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡは、図１及び図２に示すように、例えば、実ロボット５（及び制御装置６）の側から取得した各種センサやインジケータなど情報に基づいて実ロボット５の保守又は診断を要する箇所（例えば、図１の符号Ｒ）を特定する保守・診断箇所特定部１０と、データベース１１に蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、実ロボット５の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャートを作成する保守・診断フローチャート作成部１２と、保守・診断情報特定部１０で特定した箇所Ｒと保守・診断フローチャート作成部１２で作成したフローチャートとを関連付けするフローチャート関連付け部１３と、フローチャートに従って保守又は診断に必要な情報を表示する表示部のＨＭＤ１、２とを備えている。

また、オペレータＭがＨＭＤ１、２に表示された保守又は診断に必要な情報に従って対話的に操作を行い、フローチャートに従って実ロボット５の保守又は診断を要する原因を特定する保守・診断原因特定部１４を備えている。

さらに、表示部のＨＭＤ１、２は、ＡＲ装置によって、オペラータＭが操作する実ロボット５の仮想現実映像（画像含む）３を表示し、仮想現実映像３に関連付けて、保守又は診断を要する箇所Ｒと保守又は診断に必要な情報４を表示する。

ここで、フローチャート１５は、例えば、図３に示すようなものであり、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡでは、保守・診断箇所特定部１０によって、各種センサやインジケータなどからアラーム情報が取得され、実ロボット５の保守又は診断を要する箇所Ｒがアラーム番号として特定されると、データベース１１に蓄積された保守又は診断に関する情報と照らし合わされ、保守・診断フローチャート作成部１２が、実ロボット５の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を判断するための判断要素（判断１、判断２）を設定する。

さらに、実ロボット５の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示す判断要素までのフローチャート１５を作成すると、フローチャート関連付け部１３が、保守・診断情報特定部１０で特定した箇所Ｒと保守・診断フローチャート作成部１２で作成したフローチャート１５とを関連付けし、保守・診断原因特定部１４がフローチャート１５の判断要素ごとに実ロボット５の保守又は診断を要する原因（原因１、原因２、原因３）を特定／設定する。

このとき、本実施形態では、オペレータＭがＨＭＤ１、２に表示された保守又は診断に必要な情報４に従って対話的に操作を行い、フローチャート１５の判断要素（判断１、判断２）、実ロボット５の保守又は診断を要する原因を特定／設定（原因１、原因２、原因３）する。

より具体的に、図４は、ブレーキ異常のアラーム情報が取得された場合に作成されるフローチャート１１及び要素対応テーブルの一例を示している。

保守・診断フローチャート作成部１２などによるこのフローチャート１５の作成時には、まず、ブレーキ異常のアラーム１の情報が取得されると（Ｓｔｅｐ１）、これに対応したデータベース１１の情報に基づいて、コネクタを抜く操作１の指示を出し（Ｓｔｅｐ２）、アラーム１が解消されたか否かの判断要素（判断１：Ｓｔｅｐ３）のフローが作成される。

判断１でアラームが解消されない場合には、コネクタを抜く操作３の指示を出し（Ｓｔｅｐ４）、アラーム１が解消されたか否かの判断要素（判断２：Ｓｔｅｐ５）のフローが作成される。

判断１でアラームが解消された場合には、原因と考えられるアンプの交換の操作２の指示を出し（Ｓｔｅｐ６）、アラーム１が解消されたか否かの判断要素（判断３：Ｓｔｅｐ７）のフローが作成される。

判断２でアラームが解消された場合には、原因と考えられるモータの交換の操作４の指示を出し（Ｓｔｅｐ８）、判断２でアラームが解消されない場合には、原因と考えられるハーネスの交換の操作５の指示を出し（Ｓｔｅｐ９）、アラーム１が解消されたか否かの判断要素（判断３：Ｓｔｅｐ７）へのフローが作成される。

アラーム１が解消されたか否かの判断３（Ｓｔｅｐ７）でアラーム１が解消されない場合には、サービスへの連絡の操作６の指示を出し（Ｓｔｅｐ１０）、終了する（Ｓｔｅｐ１１）。アラーム１が解消された場合には、そのまま終了する（Ｓｔｅｐ１１）。

このようなフローチャート１５が作成され、本実施形態では、オペレータＭが、フローチャート１５の操作１の指示として、図５に示すような画像をＨＭＤ１、２で視認する。
また、オペレータＭは、フローチャート１５の判断１、操作２の判断／操作指示の際に、図６に示すような画像をＨＭＤ１、２で視認し、これらの情報に従って対話的に操作を行ってゆく。

したがって、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡにおいては、データベース１１に蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、ロボット５などの保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャート１５を作成し、保守又は診断を要する箇所Ｒに関連付けしたフローチャート１５に従って保守又は診断に必要な情報を表示することができる。

また、アラーム原因の探索を視覚的にわかりやすいフローチャート１５で簡単に記述でき、フローと表示画面及び視覚情報を簡単な操作で関連づけることができる。これにより、ロボット５などのアラーム探索や保守を行うデータベース１１を簡単に作成することが可能になる。

よって、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡによれば、オペレータＭなどに対し、保守又は診断に必要な情報を容易に作成、表示することができ、オペレータＭなどがこの情報に基づいて（この情報を利用して）、効率的且つ効果的にロボット５などの保守・診断を行うことが可能になる。

ここで、本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡにおいては、図２に示すように、保守又は診断の操作時の音と映像の情報を記録する操作時状況記録部１６と、データベース１１に音と映像の記録を関連付けるデータベース関連付け部１７と、操作時状況記録部１６で記録した音と映像の情報をフローチャート１５に関連づける操作時状況フローチャート関連付け部１８とを備え、保守・診断フローチャート作成部１２が、例えば、図７に示すように、音と映像の情報を関連付け、新たなフローを追加したフローチャート１５を作成するように構成してもよい。

この場合には、例えば、原因を特定して保守（メンテナンス）を行った後に操作してもアラームが解消されないような場合に、その保守、診断の操作時の音と映像の実際の操作記録をアラーム診断及び保守情報に追加し、診断情報の蓄積を行うことができる。そして、原因を特定して保守を行った後に操作してもアラームが解消されないような場合に、保守、診断の操作時の音と映像の情報を基にしたフローチャート１５を追加作成することで、アラームなどの原因をより正確に捉えることが可能になる。

本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡにおいては、図２、図８に示すように、表示部のＨＭＤ１、２で表示される画像及び／又は映像を遠隔地で同時に表示する遠隔表示部１９と、遠隔表示部１９で表示された画像及び／又は映像を見ながら、遠隔地の入力デバイスによって保守員Ｍ’などが画像及び／又は映像に表示の追加（例えば、図８の符号Ｒ’）を行う追加表示機能部２０とを備えてもよい。

この場合には、例えば、遠隔地にいる熟練技術者などの保守員Ｍ’も情報を共有でき、保守、診断に対して的確な指示、検討を行うことが可能になる。また、ネットワークに繋がっているロボット５など産業用機械の保守情報を複数の産業用機械の間で共有することも可能になる。

本実施形態の産業用機械の保守・診断システムＡにおいては、図２、図９に示すように、ＨＭＤ１、２などの表示部で表示されるロボット５などの姿勢に合わせ、このロボット５などの内部構造５ａをＨＭＤ１、２などの表示部で表示させる内部構造追加表示機能部２１を備えてもよい。

この場合には、ロボット５などの内部構造５ａを仮想現実画像／映像３に投影するなどしてオペレータＭなどが判断等を行うことが可能になる。これにより、例えば、ロボット５などの姿勢によって保守、診断位置が変わる場所や見えない場所などであっても、より的確に保守、診断を要する箇所Ｒを特定／設定することが可能になる。また、内部構造５ａと照らし合わせながら保守、診断を行えるため、保守、診断の精度、保守、診断を要する箇所の特定精度を大幅に向上させることが可能になる。

１ ＨＭＤ（表示装置：表示部）
２ 表示部（表示装置）
３ 仮想現実画像／映像
４ 保守又は診断に必要な情報
５ ロボット（産業用機械）
５ａ 内部構造
６ 制御装置
１０ 保守・診断箇所特定部
１１ データベース
１２ 保守・診断フローチャート作成部
１３ フローチャート関連付け部
１４ 保守・診断原因特定部
１５ フローチャート
１６ 操作時状況記録部
１７ データベース関連付け部
１８ 操作時状況フローチャート関連付け部
１９ 遠隔表示部
２０ 追加表示機能部
２１ 内部構造追加表示機能部
Ａ 産業用機械の保守・診断システム
Ｍ オペレータ（使用者）
Ｍ’ 保守員
Ｒ 保守又は診断を要する箇所
Ｒ’ 保守又は診断を要する箇所

Claims (6)

1. 産業用機械の保守又は診断を行うためのシステムであって、
   前記産業用機械の側から取得した情報に基づいて前記産業用機械の保守又は診断を要する箇所を特定する保守・診断箇所特定部と、
   データベースに蓄積された保守又は診断に関する情報に基づき、前記産業用機械の保守手順、又はアラームが発生した際の診断・解決手順を示すフローチャートを作成する保守・診断フローチャート作成部と、
   前記保守・診断情報特定部で特定した箇所と前記保守・診断フローチャート作成部で作成したフローチャートとを関連付けするフローチャート関連付け部と、
   前記フローチャートに従って保守又は診断に必要な情報を表示する表示部とを備える、産業用機械の保守・診断システム。
2. オペレータが前記表示部に表示された前記保守又は診断に必要な情報に従って対話的に操作を行い、前記フローチャートに従って前記産業用機械の保守又は診断を要する原因を特定する保守・診断原因特定部を備える、請求項１に記載の産業用機械の保守・診断システム。
3. ＡＲ装置を備え、
   前記表示部は、前記ＡＲ装置によって、オペラータが操作する実際の産業用機械の仮想現実映像を表示し、前記仮想現実映像に関連付けて、前記保守又は診断を要する箇所と前記保守又は診断に必要な情報を表示する、請求項１または請求項２に記載の産業用機械の保守・診断システム。
4. 保守又は診断の操作時の音と映像の情報を記録する操作時状況記録部と、
   前記データベースに前記音と映像の記録を関連付けるデータベース関連付け部と、
   前記操作時状況記録部で記録した前記音と映像の情報を前記フローチャートに関連づける操作時状況フローチャート関連付け部とを備え、
   前記保守・診断フローチャート作成部が、前記音と映像の情報を関連付け、新たなフローを追加したフローチャートを作成する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の産業用機械の保守・診断システム。
5. 前記表示部で表示される画像及び／又は映像を遠隔地で同時に表示する遠隔表示部と、
   前記遠隔表示部で表示された画像及び／又は映像を見ながら、遠隔地の入力デバイスによって前記表示部の画像及び／又は映像に表示の追加を行う追加表示機能部とを備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の産業用機械の保守・診断システム。
6. 前記表示部で表示される前記産業用機械の姿勢に合わせ、該産業用機械の内部構造を前記表示部で表示させる内部構造追加表示機能部を備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の産業用機械の保守・診断システム。

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