JP2022082983A - 天びんの水平調整作業補助用携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡張現実（ＡＲ）を利用して、作業者の熟練度に依存せず、初心者でも容易に、短時間で、天びんの水平調整作業を終了することができるように補助するスマートフォンなどの携帯端末装置を提供する。【解決手段】スマートフォン３１は、カメラ部３２と、操作部３３と、表示部３６と、記憶領域部３４と、演算処理部３５と、通信部３７と、を備え、カメラ部３２は、天びんに表示された二次元コードと水準器を撮像して得た画像データを演算処理部３５に送り、演算処理部３５は、記憶領域部３４に格納してあるＡＲデータ３９と機種特定データ４０を含むアプリケーションソフト３８に基づいて、画像データから天びんの機種を特定し、特定した機種がＡＲ表示の対象であれば、画像データの水準器の傾斜表示状態に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲデータ３９を選択して、このＡＲデータ３９を表示部３６に送って表示する。【選択図】 図４

Description

本発明は、天びんを水平に設置するための水平調整作業を補助する携帯端末装置に関する。

計量装置である天びんは、重量加速度方向が一定のときに質量と重力の績を力として検出し、基準分銅の質量を基準に基準分銅に加わる重力と同じ重力が被計量物に加わることを前提として、質量を検出する。したがって、正確な計量を行うために、天びんを設置するときは、重力ベクトルを合わせるための水平調整を行う必要がある。

従来、この水平調整は、例えば、天びんの質量センサを収容するケースに設けた複数の足コマのうち適宜な足コマの高さ調節を、回転体の所定方向への回転によって前記足コマを昇降動することで行っている（特許文献１）。そして、前記回転体の所定方向への回転操作は、天びんのケースに設けた水準器が示す水平状態からのズレを確認しながら行うことになる。また、天びんの機種によって足コマの数や回転体の構造が異なるため、作業者が不慣れな場合は当該機種の取扱説明書を参照しながら作業を行う必要がある。このため、水平調整作業は、作業者の熟練度に依存するところが大きく、初心者の場合は調整作業が終了するまでに長時間を要している。

ところで、従来、はんだ印刷機、基板検査機などの基板に生産作業を施す基板生産機等の設備機械を床面に設置する際に、水平度の調整作業を作業者の熟練度によらず短時間で終了させるための支援装置が知られている（特許文献２）。この水平度調整支援装置は、底面部に複数の高さ調整機構を有する設備機械に水準器を設置し、この水準器を撮像して得た画像データを処理して、調整すべき高さ調整機構を特定し、この高さ調整機構およびその調整量を表示モニタに表示することで、調整作業を指示するものである。したがって、初心者であっても、前記表示モニタに表示された指示にしたがって作業することにより、短時間で調整作業を終了することができる。

特許第５８４３９９９号公報 特開２０１２－２２０４４４号公報

特許文献２の水平度調整支援装置は、大型機械の水平度調整作業を支援するものであり、支援装置自体も大型になるため、広い作業空間が必要である。このため、クリーンルームなどの比較的狭い空間で行われる天びんの水平調整作業に使用するには、前記水平度調整支援装置は適していない。このように、従来においては、天びんの水平調整作業を作業者の熟練度に依存せず、初心者でも容易に、短時間で終了することができる水平調整装置が存在しないので、その開発が要望されている。

本発明は、上述の要望に応えるためになされたもので、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、以下「ＡＲ」という。）を利用して、作業者の熟練度に依存せず、初心者でも容易に、短時間で、天びんの水平調整作業を終了することができるように補助する携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る天びんの水平調整作業補助用携帯端末装置は、質量センサを収容したケーシングに、回転体の回転方向及び回転量に応じて昇降動する足コマを備えて高さ調整を行う複数の高さ調整機構と、機種特定データをコード化した二次元コードと、ＡＲマーカーたる水準器と、を備えてなる天びんにおける水平調整作業を補助する携帯端末装置であって、この携帯端末装置は、カメラ部と、操作部と、表示部と、記憶領域部と、演算処理部と、通信部と、を備え、前記カメラ部は、前記二次元コードと前記水準器を撮像して得た画像データを前記演算処理部に送るものであり、前記操作部は、操作内容を入力するもので、入力された操作内容は前記演算処理部に送られるものであり、前記記憶領域部は、前記通信部を介して外部から得た水準器の傾斜状態に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲデータとＡＲデータの表示対象となる機種を特定する機種特定データとを含むアプリケーションソフト（以下「アプリ」という。）を格納するものであり、前記演算処理部は、前記アプリに基づいて、前記カメラ部から得た画像データから天びんの機種を特定し、特定した機種がＡＲデータの表示対象であれば、前記画像データの水準器の傾斜表示状態に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲデータを選択して、このＡＲデータを前記表示部に送るものであり、前記表示部は、前記演算処理部から送られたＡＲデータを表示するものである。

携帯端末装置の表示部に表示された、天びんの機種に応じた水平調整作業に係るＡＲデータを見ながら作業を行えるので、作業者の熟練度に依存せず、効率よく水平調整作業を行える。

また、前記演算処理部を、水平調整作業が完了したと判断すると、表示部に、作業者にキャリブレーションの実行を求める表示を指示するよう構成すると、天びんの水平状態での使用前に必要な較正を、作業者が忘れることなく行うことができ、正確な計量につながる。

本発明によれば、作業者の熟練度に依存することなく、短時間で確実に、水平調整作業を終了することができる。

本発明の対象となる天びんの一実施形態を示す斜視図。 同じく高さ調整機構を示す分解斜視図。 同じく高さ調整機構の縦断面図。 本発明に係る携帯端末装置の一実施形態の内部構成を示すブロック図。 同じく機種特定動作を示すフローチャート。 同じくＡＲ表示動作を示すフローチャート。 同じく表示部のＡＲ表示状態を示す平面図。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて説明する。はじめに、本発明の対象となる天びんについて説明する。

図１に示すように、天びん１は、電磁平衡式やロードセル式などの質量センサ（図示省略）が収容されたケーシング２と、前記質量センサと連結されて試料が載置される秤量皿３とを有する。前記ケーシング２は、上ケーシング２ａと下ケーシング２ｂが篏合されてなり、上ケーシング２ａの前方傾斜部には表示パネル４とＡＲマーカーである水準器５が設けられ、また、前記天びん１の機種特定情報である型番と製造番号をコード化して示す二次元コード２１が設けられている。前記水準器５は、透視可能な球面形容器の中に密閉した液体中を移動する気泡（以下「水平玉」という。）の位置で、ケーシング２の水平状態に対する傾斜方向及び傾斜量を示すものであり、容器中央部に表示された円に水平玉５ａが対応すると、ケーシング２、すなわち天びん１が水平状態にあることを示す（図７参照）。

天びん１は、後方中央部に上ケース２ａから下方に突出形成してなる固定足（図示せず）と、前方傾斜部の左右両側にそれぞれ設けた高さ調整機構である足コマユニット６，６（図７参照）とによって、設置面に三点支持されている。そして、各足コマユニット６，６により高さ調整され、この高さ調整によって水平調整する。各足コマユニット６，６は、下ケース２ｂの両側部にそれぞれ形成した凹入部７（一方のみ図示）に対応位置して、上ケース２ａに固定されている。

ここで、一方の足コマユニット６について説明するが、他方の足コマユニット６も同一構成である。図２に示すように、足コマユニット６は、足コマ８と、回転体９と、ハウジング１０とからなる。

図２で理解できるように、足コマ８は、設置面に当接する足部１１と、この足部１１から上方に延出する足コマ軸１２からなる。前記足部１１はほぼ円柱状で、下端部は徐々に縮径する円錐台状に形成し、周面の対向する部分に一対の平面部１１ａ，１１ａを設けている。また、足コマ軸１２の周面には、図では明らかでないが、雄ねじ部を形成するとともに、前記足部１１の平面部１１ａ，１１ａと周方向に９０度ずれた位置に一対の平面部１２ａ，１２ａを設けている。図３に示すように、足部１１には下面から篏合穴が形成され、この篏合穴に設置面との摩擦抵抗を高めるためにゴム栓１３を篏合している。

図２及び図３に示すように、回転体９は、底面が開放された中空円盤状であり、図では明らかでないが、上部内周面に足コマ軸１２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を設けている。また、前記回転体９の外周面には、指がかりをよくするために周方向に等間隔を置いて上下に伸びる凹部９ａを設けている。そして、前記回転体９を時計方向に回転すると天びん１の前記回転体９と同一側は上昇し、前記回転体９を反時計方向に回転すると天びん１の前記回転体９と同一側は下降するものである。

同じく図２及び３に示すように、ハウジング１０は、螺合した状態の足コマ８と回転体９をケーシング２に取り付けるためのものであり、本体部１４と、上リブ１５と、下リブ１６とからなる。本体部１４は、水平方向断面がほぼ楕円形状に形成され、回転体９を収容する中央スペース１７を有している。中央スペース１７の裏側開口部１７ｂは、表側開口部１７ａよりも大きく形成され、裏側開口部１７ｂから回転体９を中央スペース１７内に配置し、表側開口部１７ａから露出する回転体９の外周面を作業者の指で操作して、この回転体９を所定方向に回転する。上リブ１５と下リブ１６は、本体部１４のほぼ中心部に形成され、足コマ８を挿通するガイド孔として機能する。

上リブ１５の内周面には、周方向に等間隔に一対の平面部が形成され、これら平面部は足コマ軸１２の各平面部１２ａ，１２ａと一致して回り止めとして機能する。また、下リブ１６の内周面には、周方向に等間隔に一対の平面部が形成され、これら平面部は足部１１の各平面部１１ａ，１１ａと一致して回り止めとして機能する。

ハウジング１０の上面には、ネジ挿通孔１８，１８が設けられ、これらネジ挿通孔１８，１８に対応してハウジング１０内には左右のネジスペース１９，１９が形成されている。これらネジスペース１９，１９から固定ネジ２０，２０がネジ挿通孔１８，１８を挿通して上ケーシング２ａの図示していないネジ穴に螺合することで、ハウジング１０は上ケーシング２ａに固定される。なお、図３に示すように、足コマ軸１２の頂部端には、回転体９の回し過ぎで足コマ８がハウジング１０から離脱するという万一の場合を防ぐために、抜け止め用のワッシャー２２を設けている。

続いて、本発明に係る携帯端末装置であるスマートフォンの一実施形態を図４に基づいて説明する。スマートフォン（以下「スマホ」という。）３１は、カメラ部３２と、操作部３３と、記憶領域部３４と、演算処理部３５と、表示部３６と、通信部３７と、を備えている。

カメラ部３２は、例えばＣＣＤ等の光電変換素子と、その制御回路等からなり、天びん１の上ケーシング２ａに設けた二次元コード２１と水準器５を撮像して得た画像データを演算処理部３５に送るものである。

操作部３３は、例えば電源キー、数字キー、文字キー、発信キー等のキースイッチが表示されたタッチパネルからなり、所望のキースイッチにタッチして操作内容を入力するものでる。この入力された操作内容は演算処理部３５に送られる。

記憶領域部３４は、通信部３７を介して外部、例えばアプリストアから得たＡＲ表示用のアプリ３８を格納する。このアプリ３８は、特定機種の天びんの水準器５の傾斜状態、すなわち水平玉５ａの位置に応じた水平調整作業に対応付けて用意されたＡＲデータ３９と、天びんの機種を特定するための機種特定データ４０を含んでいる。前記機種特定データ４０は、ＡＲ表示の対象となる機種を示すデータであり、前記機種は複数の場合と、一種類の場合とがある。また、機種によって高さ調整機構の構造や設置位置、あるいは設置数が異なるため、前記ＡＲデータ３９は前記機種に合わせた内容になっている。

演算処理部３５は、アプリ３８に基づいて、カメラ部３２から得た二次元コード２１の画像データから、天びん１の機種を特定して、この機種がＡＲ表示の対象であるか否かを機種特定データ４０に含まれているか否かにより判断する一方、表示対象の機種であれば、画像データの水準器５の傾斜表示状態、すなわち水平玉５ａの位置に応じた水平調整作業に対応付けて用意されたＡＲデータ３９を選択して、このＡＲデータ３９を表示部３６に送るものである。

表示部３６は、例えば液晶パネルからなり、演算処理部３５から送られたＡＲデータ３９を表示するものである。

通信部３７は、無線通信システムを捕捉し、通信ネットワークを介して、外部に各種データを送信し、外部から各種データを受信するものである。アプリ３８は水平調整を行う作業者が、この通信部３７を介してあらかじめアップロードされている既知のアプリストアからダウンロードする。

続いて、ＡＲを利用した水平調整作業について説明する。まず、天びん１がＡＲ表示の対象となる機種か識別する動作を図５のフローチャートを参照して説明する。作業者はスマホ３１にあらかじめダウンロードしておいたアプリ３８を起動し（ステップ１０１）、カメラ部３２で二次元コード２１を撮像する。撮像された二次元コード２１は、画像データとして演算処理部３５に送られ、演算処理部３５は、この画像データから天びん１の機種と製造番号を識別する（ステップ１０２）。次いで演算処理部３５は、記憶領域部３４から機種特定データ４０を呼び出して、機種特定データ４０に含まれている機種と前記識別した機種が一致するか判断し、不一致であればＡＲ表示の対象ではないので処理動作を終了する（ステップ１０３）。一方、ステップ１０３で一致すると判断すれば、ＡＲ処理動作に移る（ステップ１０４）。

続いて、ＡＲ処理動作及びこれにともなう水平調整作業を、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の一連の動作は演算処理部３５の制御によってなされるものである。作業者が、カメラ部３２で水平玉の状態が解かるように真上から水準器５を撮像すると、撮像された水準器５は画像データとして演算処理部３５に送られる。演算処理部３５は、画像データから水平玉５ａの位置を識別して（ステップ２０１）、特定された機種の前記水平玉５ａの位置に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲデータ３９を記憶領域部３４から選択して呼び出し、このＡＲデータを表示部３６に送って表示する（ステップ２０２）。

ここで例えば、水平玉５ａの位置が中央からまっすぐ左側にある場合のＡＲ表示は、図７に示すように、天びん１の水準器５が写った表示部３６であるスマホ画面３６ａに、水平玉５１ａが中央からまっすぐ左側に位置する水準器拡大表示５１と、足コマ８の位置表示８１，８２と、操作すべき足コマ８の位置表示８１の近傍で回転方向を示す矢印表示９１と、「手前右側の足コマを時計方向に回します。」という指示表示９２と、機種を特定する型番及び製造番号からなる機種特定表示９３が表示される。

作業者がスマホ画面３６ａの指示表示９２にしたがって、天びん１の手前右側の足コマ８の回転体９を時計方向に回すと、天びん１の右側が上昇し、水平玉５ａは水準器５の中央に向けて移動する。この水平玉５ａの位置変化を検出すると（ステップ２０３）、スマホ画面３６ａのＡＲ表示を切り替える必要があるか否か判断する（ステップ２０４）。水平玉５ａが移動しても、依然として中央から左側に位置している場合は、ＡＲ表示を切り替えないでステップ２０３に戻る。一方、水平玉５ａが移動して、中央、あるいは中央から右側に位置している場合は、ステップ２０４でＡＲ表示を切り替える必要があると判断し、前記水平玉５ａの位置に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲデータ３９を記憶領域部３４から選択して呼び出し、この選択したＡＲデータ３９を表示部３６に送って（ステップ２０５）、今までの表示に変えて新たに表示する（ステップ２０６）。

この新たなＡＲ表示としては、図示していないが、水平玉５ａが中央から右に位置している場合は、水平玉５１ａが中央から右側に位置する水準器拡大表示５１と、足コマ８の位置表示８１，８２と、操作すべき足コマ８の位置表示８１の近傍で回転方向（図７の矢印表示９１と反対方向）を示す矢印表示と、「手前右側の足コマを反時計方向に回します。」という指示表示９２と、機種特定表示９３が表示される。なお、このＡＲ表示は、操作すべき足コマ８を上述とは異なる手前左側の足コマ８２とし、回転方向を時計方向として矢印表示するとともに、「手前左側の足コマを時計方向に回します。」という指示表示９２と、機種特定表示９３を表示するものでもよい。そして、ステップ２０７で水平調整が終わっていないと判断されると、ステップ２０３に戻り、上述したステップ２０７までの各ステップの動作を繰り返す。したがって、作業者は、スマホ画面３６ａの指示にしたがい、操作すべき足コマ８の回転体９を回転して、水平玉５ａが中央に位置するようにすればよい。

一方、ステップ２０６で水平玉５ａが中央に位置している場合のＡＲ表示としては、図示していないが、水平玉５１ａが中央に位置する水準器拡大表示５１と、足コマ８の位置表示８１，８２と、「水平調整が完了しました。」という指示表示９２と、機種特定表示９３が表示される。そして、ステップ２０７で水平調整が完了したと判断されると、ステップ２０８に進み、「キャリブレーションを実行して下さい。」という指示表示をスマホ画面３６ａに表示して処理動作を終了する。作業者はスマホ画面３６ａの前記指示表示にしたがい、水平調整が終了した天びん１のキャリブレーション作業を行う。天びん１が傾いていると、本来の質量値よりも表示値が軽くなるため、傾斜状態でキャリブレーション作業をしても、適正な値が表示されない。このため、天びん１を水平調整した後に、キャリブレーション作業を行う必要があり、作業者がこれを失念しないよう指示して、正確な計量を目指すものである。

上述したように、演算処理部３５は、天びん１の機種を特定したうえ、水平玉５ａの位置に応じた水平調整作業に対応付けて用意したＡＲ表示をＡＲデータ３９から選択して、スマホ画面３６ａに表示するので、作業者はこのスマホ画面３６ａに表示されたＡＲ表示を見ることで、熟練度にかかわらず確実で効率的な水平調整作業を行うことができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、携帯端末装置としては、スマホ３１のほか、
カメラ機能を備えたタブレット型コンピュータでもよい。また、天びん１の足コマユニット６の数や、設置位置は上述した例に限らず種々変更可能である。さらに、ＡＲ表示としては、回転体９の回転方向に加えて、回転量を表示してもよく、この場合は、指示した回転量だけ回転された時点でＡＲ表示を切り替えるよう構成してもよい。

１ 天びん
２ ケーシング
５ 水準器
６ 足コマユニット
８ 足コマ
９ 回転体
１０ ハウジング
２１ 二次元コード
３１ スマートフォン
３２ カメラ部
３３ 操作部
３４ 記憶領域部
３５ 演算処理部
３６ 表示部
３６ａ 表示画面
３７ 通信部
３８ アプリケーションソフト
３９ ＡＲデータ
４０ 機種特定データ

Claims (2)

1. 質量センサを収容したケーシングに、回転体の回転方向及び回転量に応じて昇降動する足コマを備えて高さ調整を行う複数の高さ調整機構と、機種特定情報をコード化した二次元コードと、ＡＲマーカーたる水準器と、を備えてなる天びんにおける水平調整作業を補助する携帯端末装置であって、
   この携帯端末装置は、カメラ部と、操作部と、表示部と、記憶領域部と、演算処理部と、通信部と、を備え、
   前記カメラ部は、前記二次元コードと前記水準器を撮像して得た画像データを前記演算処理部に送るものであり、
   前記操作部は、操作内容を入力するもので、入力された操作内容は前記演算処理部に送られるものであり、
   前記記憶領域部は、前記通信部を介して外部から得た天びんの水準器の傾斜表示状態に応じた水平調整作業に対応付けて用意した拡張現実データとこの拡張現実データの表示対象となる天びんの機種を特定する機種特定データとを含むアプリケーションソフトを格納するものであり、
   前記演算処理部は、前記アプリケーションソフトに基づいて、前記カメラ部から得た画像データから、天びんの機種を特定し、特定した機種が拡張現実データの表示対象であれば、前記画像データの水準器の傾斜表示状態に応じた水平調整作業に対応付けて用意した拡張現実データを選択して、この拡張現実データを前記表示部に送るものであり、
   前記表示部は、前記演算処理部から送られた前記拡張現実データを表示するものである、
   天びんの水平調整作業補助用携帯端末装置。
2. 前記演算処理部は、水平調整作業が完了したと判断すると、表示部に、作業者にキャリブレーションの実行を求める表示を指示する
   請求項１に記載の天びんの水平調整作業補助用携帯端末装置。

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