JP4960025B2 - 作業管理システム - Google Patents

Description

本発明は、作業管理システムに係り、更に詳しく言えば、工具やワーク(以下、工具類という)の出し入れの管理を容易かつ正確に行うための作業管理システムに関するものである。

工場の加工作業においては、加工作業の内容に応じて種々の加工関係品が用いられる。通常、工具類は加工棚や箱に置かれており、作業者がそれを出し入れして作業に使用する。しかるに、工具類の管理は作業者任せになっていることも多い。そのため、加工時に誤った工具類を使用したり、加工後に工具類を誤った場所に戻して保管するという事態も発生するおそれがある。このような状態でワークを紛失すると、加工作業を最初からやり直さなければならず、作業の無駄となる。

加工作業において工具やワークを適正に管理し、それらの紛失を回避する技術として、例えば特開２００６−９９８０４号公報（特許文献１）に開示された加工作業管理支援システムが知られている。これは、工具やワークの識別するために、工具やワークにＲＦＩＤタグを貼り付けておき、所定の場所から工具類を出し入れする時にＲＦリーダライタによってＲＦＩＤタグの情報を識別して、管理するものである。

特開２００６−９９８０４号公報

上記公知例における加工作業管理システムはＲＦＩＤタグを使用している。このため、対象となる工具類全てにＲＦＩＤタグを貼り付ける作業が必要となり、そのための手間とコストがかかる。また、ＲＦＩＤリーダとそのタグ間の距離によっては、作業者が工具類を手にとったことが検知されない可能性もあり、検出範囲が環境により左右されやすい。また、ワーク自体の変更や更新、更にはワーク棚のレイアウト変更があると、その都度ＲＦＩＤタグを付け替えたり、ＲＦＩＤリーダの配置やアンテナの感度を考慮してその形状や向きを変更しなければならない。

本発明の目的は、作業工程に対して適正な工具類が出し入れされたかを、レーザ測距装置を用いて正確に検出し管理する作業管理システムを提供することにある。

本発明に係る作業管理管理システムは、好ましくは、複数に区切られる棚に置かれた作業具類を棚から取り出して作業を行う作業管理システムにおいて、棚の一面側に配置され、測距する面上を横切る作業者の手の輪郭を検出し、手が横切った座標を検出するレーザ測距装置と、複数に区切られた棚ごとに識別情報が付与され、識別情報に対応して手が横切る棚の座標範囲との関係を記憶する第１ＤＢと、複数の工程からなる作業のシーケンスと、工程で使用される作業具類が置かれた棚の識別情報との関係を記憶する第２ＤＢと、第２ＤＢを参照して、行われる作業シーケンスの工程に関連して使用され作業具類が置かれた棚の識別情報を算出する第１の算出手段と、作業者が手をのばして棚から作業具類を取り出すとき、第１ＤＢを参照してレーザ測距装置によって検出された手の座標から、棚の識別情報を求める第２の算出手段と、第１の算出手段及び第２の算出手段で求めれた棚の識別情報どおしを比較する手段と、比較手段の比較の結果を外部に通知する通知手段とを有する作業管理システムとして構成される。

好ましい例では、一面側に複数のレーザ測距装置が配置され、複数に区切られたそれぞれの棚に対する手の輪郭及び複数のレーザ測距装置からの距離を検出する。
また、好ましくは、前記第１ＤＢは、棚識別情報に対応して、棚に置かれる作業具類を識別する識別コードを記憶する。
また、好ましい例では、前記第１の算出手段と、前記第２の算出手段と、前記比較手段と、前記通知手段は、情報処理装置、例えばパーソナルコンピュータが有し、通知手段の出力によって警報ブザー等の警報手段を起動する。
また、好ましくは、前記第１ＤＢは、棚識別情報に対応して、棚に置かれた作業具類が取り出されたことを示す取出しフラグと、取り出された作業具類が棚に戻されたことを示す戻しフラグを記憶し、前記情報処理装置は、作業具類の取り出し又は戻す時におけるレーザ測距装置の検出に応じて、フラグをセットする。
また、好ましくは、作業管理システムは、情報を入力する入力装置を有し、入力装置からの入力に応じて第２ＤＢに記憶される、作業シーケンスの工程と作業具類が置かれた棚の識別情報の関係を変更できる。
また、好ましくは、前記第２ＤＢは、行われる作業の種類に応じて、作業のシーケンスと作業具類が置かれた棚の識別情報との関係を記憶する、複数の異なるテーブルを記憶する。

更に、本発明に係る作業具類の管理方法は、好ましくは、複数に区切られる棚に置かれた作業具類を棚から取り出して作業を行う作業管理システムにおける作業具類の管理方法において、棚の一面側に配置されたレーザ測距装置を用いて、測距する面上を横切る作業者の手の輪郭を検出し座標を検出するステップと、複数に区切られた棚ごとに識別情報が付与され、識別情報に対応して手が横切る棚の座標範囲との関係を記憶する第１ＤＢを用意するステップと、複数の工程からなる作業のシーケンスと、工程で使用される作業具類が置かれた棚の識別情報との関係を記憶する第２ＤＢを用意するステップと、第２ＤＢを参照して、行われる作業シーケンスの工程に関連して使用され作業具類が置かれた棚の識別情報を算出する第１の算出ステップと、作業者が手をのばして棚から作業具類を取り出すとき、第１ＤＢを参照してレーザ測距装置によって検出された手の座標から、棚の識別情報を求める第２の算出ステップと、第１の算出ステップ及び第２の算出ステップで求めれた棚の識別情報どおしを比較するステップと、比較の結果に応じて外部に通知するステップと、を有する作業具類の管理方法として把握される。

本発明によれば、レーザ測距装置を用いることにより手間やコストをかけずに工具類の管理を正確に行うことができる。また、作業シーケンスの作業工程における工具類の出し入れを正確に検出して管理することができる。また、レーザ測距装置を用いているので、工具類の保管棚のレイアウト変更にも容易に対応できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施例による加工作業管理システムの一例を示す。
この例は、工具類の収納棚１に収納された工具類への作業者のアクセスを検出し、工具類が作業手順に従って正しく取り出され、正しく戻されたかを管理のための、加工作業の工程における工具類の出し入れ管理システムである。
収納棚１の一面側、即ち作業者が手を伸ばして工具類を出し入れする側（前面側）には、作業者の手のアクセス状態つまり距離データを検出するための２台のレーザ測距装置２１，２２が配置され、このレーザ測距装置２１，２２で検出された距離データを入力して情報処理するためのＰＣ（パーソナルコンピュータ）１４を有する。

収納棚１は、複数の棚（ｍ×ｎ）に仕切られ、各棚を識別するために異なる棚番号１１〜３３が付与される。各仕切られた棚にそれぞれ工具類９が収納される。棚のある範囲をそのまま調査範囲Ｗとし、調査範囲Ｗの左上の頂点を原点（ＸＹ座標の（０，０））としている。なお、座標の原点位置の設定は、このシステムの起動時にＰＣ６によって行う。
レーザ測距装置２１，２２は収納棚１にアクセスする作業者の手との距離を測定することで、アクセス先の棚の座標を検出し、その測定結果である距離データ２３をＰＣ６へ送る。

図２にレーザ測距装置による距離測定の原理を示す。
レーザ測距装置は、回転するレーザにより１つの平面を連続的に測距する装置である。本実施例では、２台のレーザ測距装置２１，２２が同じ収納棚を互いに別の角度から測距するように配置され、収納棚１を包含する範囲を調査範囲Ｗとしている。前方１８０°の範囲を０．５°刻みで角度を変えながら各棚までの距離を連続的に測定し、距離データ２３を出力する。距離データは、０．５°ずつの角度と距離を１８０°分纏めたデータである。

レーザ測距装置２１，２２が測距する平面（レーザ検出面）を作業者の手や工具類が横切ると、測距されたデータの近接する点を結ぶことで、手や工具類（対象物）の輪郭を抽出することができる。この対象物の輪郭の大きさが一定の範囲（一定以上かつ一定以下の範囲）である場合に、人の手でありかつその手がレーザ検出面を横切ったと判断し、その手の輪郭Ｈとその手の中心座標を求める。レーザ測距装置による対象物の検出は、一定時間間隔ごとに連続的に行われており、求められた距離データ２３は逐次ＰＣ６へ送られる。これによって、工具類への作業者のアクセスが時系列に検出され、収納棚１に対する手の動きが把握される。また、手の大きさ（輪郭）も検出されるので、作業者が工具類を取ったか否かも検出できる。

ＰＣ６は、工具類へのアクセスを管理するための情報を処理する処理装置としてのＣＰＵ６１と、それら種々の情報を記憶する管理データベース（ＤＢ）を有する。管理ＤＢとしては、複数に区切られた棚ごとに付された棚識別情報（即ち棚番号）に対応して、棚の座標範囲と、棚に置かれる工具類を識別する工具識別コードとの関係を記憶する工具収納管理ＤＢ３と、作業シーケンスと工具が収納された棚番号との関係を記憶する作業シーケンス管理ＤＢ４を有する。なお、これらのＤＢ３，４の記憶フォーマットについては、図３，４を参照して後述する。

ＣＰＵ６１は、作業工程と各工程で使用される工具類を管理しており、上記の管理ＤＢ３，４、を参照することで、ある作業工程で作業者の手がアクセスした棚の位置と、その作業工程が正しくないと判断した場合には、不適切な棚（即ち不適切な工具類）にアクセスしたと判断して、アラーム信号６４を発して警報ブザー６６を鳴動する。なお、ＰＣ６は入力装置や表示装置を持つが、それらの図示は省略している。

図３は、工具収納管理ＤＢ３の記憶フォーマットを示す。
工具収納管理ＤＢ３は、収納棚１と各棚の座標範囲、及びそこに収納される工具類との関係を登録するＤＢである。棚を識別する棚番号３１に対応して、その棚の座標範囲３２、各棚に収納される工具類を識別する工具識別コード３３の各情報を記憶する。この例では、収納棚１は９個に区分され、夫々の棚の範囲を示す座標範囲が登録されている。レーザ測距装置２１，２２で検出された距離データ２３が何れの座標範囲に属するかを、ＣＰＵ６１で判定することで、作業者の手が何れの棚の工具類をアクセスするかを判定することができる。

なお、工具収納管理ＤＢ３の内容は、ＰＣ１４の入力装置からの操作により変更できる。例えば、ある棚にある工具類を他の棚へ移したり、又はある棚の工具類を他の工具類と入れ替えたりした場合、管理者は入力装置から棚番号と工具識別コードの対応関係を変更する。
また、棚のレイアウトを変更する場合、例えば棚番号１１と２１の壁を取って１つの棚とし、そこに他の工具類を収納することも可能である。この場合には、入力装置を操作して、棚番号２１も棚番号１１とし両方の棚に共通の工具類コードを記憶させるようなことも可能である。

図４の作業シーケンス管理ＤＢは、作業のシーケンス番号４１と棚番号４２との関係を登録する。このＤＢ４を参照することで、作業のシーケンス番号（即ち作業工程の進行）に従って、各工程で必要とされる工具類（即ちそれが置かれた棚番号）が正しくアクセスされたかを判断することができる。なお、棚番号に‘終了コード’が記憶されている場合は、その工程で作業が終了することを示す。

次に、図５のフローチャートを参照して、加工作業の工程において使用される工具類の管理の処理動作について説明する。この処理は、主としてＰＣ６のＣＵＰ６１による処理である。
まず、ＣＰＵ６１は、作業シーケンスを‘１’にセットとする（Ｓ１）。そして、作業シーケンス管理ＤＢ４を参照して、当該シーケンス‘１’に対応する棚番号４２の記憶内容を求める（Ｓ２）。求めた棚番号に‘終了コード’が記憶されているかを判定する（Ｓ３）。判定の結果、終了コードが検出されたら、終了する。この例では、シーケンス‘１’に対応する棚番号は‘終了コード’ではなく、‘１１’である。

一方、‘終了コード’が検出されなければ、ＣＰＵ６１は、レーザ測距装置２１，２２から受信した距離データを座標データに変換して、対象物の輪郭を求める（Ｓ４）。求めた対象物の輪郭が一定範囲にあり、かつそれが人の手の輪郭を検出したかを判断する（Ｓ５）。その判断の結果、人の手であることを検出した場合、その手の中心座標を求める（Ｓ６）。その後、ＣＰＵ６１は、算出した手の中心座標が調査範囲（即ち当初設定したＷの範囲内）にあるかを判断する（Ｓ７）。その結果、調査範囲にあれば、次に手の中心座標と各棚の座標範囲３２を逐次比較し、範囲内に入った場合の該当する棚番号３１を求める（Ｓ８）。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２で求めたＤＢ４の棚番号（シーケンス番号１に対応した）と、ステップＳ８で求めたＤＢ３の棚番号（工具識別コード‘００００１’が記憶されている）とを比較する（Ｓ９）。その結果、両者が一致すれば、作業者がシーケンス１で手に取った工具類は正しいと判断する。そして、シーケンス番号をＡ＝Ａ＋１に更新して（Ｓ１１）、ステップＳ２からの処理を繰り返す。一方、比較判断の結果、両者が一致しなければ、作業者は、当該作業シーケンスで不適当な工具類を手に取ったと判断して、アラームを発し、警報ブザー６６を鳴動する（Ｓ１０）。以上の処理動作を繰り返し行い、ステップＳ３で‘終了コード’が検出されると、終了する。
このように、この実施例によれば、作業シーケンスに応じて収納棚１に作業者が正しくアクセスしたか、即ち正しい工具類を手にしたかを判断することができ、工具類の管理を正確に行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、更に種々変形して実施し得る。
例えば、他の実施例として、図６に示すように、工具識別コード８１と工具名８２の関係を管理するＤＢ８を用意しておき、警報時に当該ＤＢ８を参照することで、作業者が誤って手にした工具名を音声又は表示によって出力して知らせるようにしてもよい。

また他の実施例として、作業シーケンスＤＢ４に登録される作業シーケンスと棚番号の関係は、作業対象や加工対象物が変わると変わる。そのため、作業シーケンスＤＢ４には、作業対象や加工対象物に応じて複数のテーブルを登録しておくことが好ましい。例えば、図４に示す作業シーケンステーブルｎの他に、図７に示す作業シーケンステーブルｍ、その他多数の作業シーケンステーブルを登録しておくのがよい。それら作業シーケンステーブルの内容は、作業シーケンスの各工程で使用される工具類や最終工程数が異なる。

また、他の実施例として、図８に示すように、取出しフラグ３４及び戻しフラグ３５の記憶欄を設けてもよい。これは、図５のフローチャートにおいて、作業者が工具類をある棚から取り出したときに、ＣＰＵ６１はその棚に対応する取出しフラグ３４を‘１’にセットする。一方、工具類を棚に戻したときにＣＰＵ６１はその棚に対応する戻しフラグ３５を‘１’にセットする。図示の例では、棚番号‘１１’‘１２’‘１３’から工具類が取り出されており、棚番号‘１１’にそれが戻されている状態を示している。なお、工具類を棚に戻すときのレーザ測距装置２１，２２による手及び距離の検出原理は、前述した図２ないし図５に示す動作と同じである。このように、取出しフラグ３４と戻しフラグ３５によって棚から工具類の出し入れを正しく管理することができる。

更に、他の例として、レーザ測距装置は２台である必然性はなく、１台または３台以上でもよい。また、警報ブザー１６に代わって表示ランプでもよい。また、管理者用にＰＣを設置し、アラーム信号によって管理者のＰＣにアラーム表示を行うようにしてもよい。
なお、上記実施例において使用された用語は一例であり、上記表現に限定されない。例えば、ＤＢはテーブルと呼んでもよい。またＤＢに記憶される情報及びその呼び名は一例である。
また、本発明は加工作業の工具類の管理に限定されない。例えば、事務用品の出し入れ管理や、在庫管理にも応用できる。

本実施例によれば、レーザ測距装置を用いて、作業シーケンス毎に作業者が工具類へ正しくアクセスしたかを検出することができる。従来技術のように、工具類にＲＦＩＤタグを貼付する等の作業が不要となる。また、レーザ測距装置を利用するため、ＲＦＩＤタグに比べ、電波伝搬環境に左右されずに安定で高精度な検知が可能となり、工具類の配置場所の管理及びそれへのアクセスを正確に検出できる。

一実施例による加工作業管理システムの構成例を示す図、 レーザ測距装置による手の輪郭及び距離の検出の原理を示す図、 一実施例における工具収納管理ＤＢ３の記憶フォーマットを示す図、 一実施例における作業シーケンス管理ＤＢ４の記憶フォーマットを示す図、 一実施例における工具類の出し入れ管理動作の処理フローを示す図、 他の実施例に供する工具識別コードと工具名を管理するＤＢ８の記憶フォーマットを示す図、 他の実施例による作業シーケンス管理ＤＢ４の記憶フォーマットを示す図、 他の実施例による工具収納管理ＤＢ３の記憶フォーマットを示す図。

符号の説明

１：収納棚 ２１，２２：レーザ測距装置 ２３：距離データ ６：ＰＣ ６１：ＣＰＵ ６２：工具収納管理ＤＢ ６３：作業シーケンス管理ＤＢ ６４：アラーム信号 ６６：警報ブザー ３：工具収納管理ＤＢ ４：作業シーケンス管理ＤＢ ９：工具類。

Claims (6)

1. 複数に区切られる棚に置かれた作業具類を棚から取り出して作業を行う作業管理システムにおいて、
   該棚の一面側に配置され、レーザを一定角度ごとに連続的に照射しながら、測距する面上を横切る作業者の手や作業具類（対象物という）の輪郭を検出し、該対象物が横切った座標を検出するレーザ測距装置と、
   複数に区切られた棚ごとに付与された棚識別情報に対応して、該棚の座標範囲と、該棚に格納される作業具を識別する識別コードを記憶する第１ＤＢと、
   複数の工程からなる作業のシーケンスと、該工程で使用される作業具類が置かれた棚の識別情報との関係を記憶する第２ＤＢと、
   該第２ＤＢを参照して、行われる作業シーケンスの工程に関連して使用される作業具類が置かれた棚の識別情報を算出する第１の算出手段と、
   作業者が手をのばして該棚から作業具類を取り出すとき、該レーザ測距装置によって検出された該対象物の座標から、該第１ＤＢを参照して該棚識別情報を求める第２の算出手段と、
   該第１の算出手段及び該第２の算出手段で求めれた棚の識別情報どうしを比較する手段と、
   該比較手段の比較の結果を外部に通知する通知手段とを有することを特徴とする作業管理システム。
2. 一面側に複数のレーザ測距装置が配置され、複数に区切られたそれぞれの棚に対する手の輪郭及び該複数のレーザ測距装置からの距離を検出することを特徴とする請求項１の作業管理システム。
3. 前記第２の算出手段は、前記レーザ測距装置により取得された、該対象物に対する距離データから変換された座標データを用いて該対象物の輪郭を求め、求めた該対象物の輪郭が一定範囲にあり、かつそれが人の手の輪郭を検出したかを判断し、人の手であることを検出した場合、該手の中心座標を求め、
   その後、前記第１ＤＢを参照して、該中心座標が該第１ＤＢに記憶された座標範囲内にある場合、対応する棚識別情報を求める
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の作業管理システム。
4. 前記第１ＤＢは、棚識別情報に対応して、該棚に置かれた作業具類が取り出されたことを示す取出しフラグと、取り出された作業具類が棚に戻されたことを示す戻しフラグを記憶し、
   前記第２の算出手段は、作業具類の取り出し又は戻す時における該レーザ測距装置の検出に応じて、該フラグをセットすることを特徴とする請求項４の作業管理システム。
5. 複数に区切られる棚に置かれた作業具類を棚から取り出して作業を行う作業管理システムにおける作業具類の管理方法において、
   該棚の一面側に配置され、レーザを一定角度ごとに連続的に照射しながら、測距する面上を横切る作業者の手や作業具類（対象物という）の輪郭を検出し、該対象物が横切った座標を検出するステップと、
   複数に区切られた棚ごとに付与された棚識別情報に対応して、該棚の座標範囲と、該棚に格納される作業具を識別する識別コードを記憶する第１ＤＢを用意するステップと、
   複数の工程からなる作業のシーケンスと、該工程で使用される作業具類が置かれた棚の識別情報との関係を記憶する第２ＤＢを用意するステップと、
   該第２ＤＢを参照して、行われる作業シーケンスの工程に関連して使用され作業具類が置かれた棚の識別情報を算出する第１の算出ステップと、
   作業者が手をのばして該棚から作業具類を取り出すとき、該レーザ測距装置によって検出された該対象物の座標から、該第１ＤＢを参照して該棚識別情報を求める第２の算出ステップと、
   該第１の算出ステップ及び該第２の算出ステップで求めれた棚の識別情報どおしを比較するステップと、
   該比較の結果に応じて外部に通知するステップと、を有することを特徴とする作業具類の管理方法。
6. 前記第２の算出ステップにおいて、前記レーザ測距装置により取得された、該対象物に対する距離データから変換された座標データを用いて該対象物の輪郭を求め、求めた該対象物の輪郭が一定範囲にあり、かつそれが人の手の輪郭を検出したかを判断し、人の手であることを検出した場合、該手の中心座標を求め、
   その後、前記第１ＤＢを参照して、該中心座標が該第１ＤＢに記憶された座標範囲内にある場合、対応する棚識別情報を求める
   ことを特徴とする請求項５の作業具類の管理方法。

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