JP5175916B2 - 部品検索システム - Google Patents

Description

本発明は部品検索システムに係り、特に、パーソナル・コンピュータなどの部品検索装置によって部品情報を入力することで、その部品情報に該当する部品をデータベースから検索することができる部品検索システムに関する。

従来から、大容量の部品データをデータベースから検索できる部品検索システムや部品検索装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。このような部品検索システムや部品検索装置は、大容量の部品データをデータベースから検索するために、例えばパーソナル・コンピュータの入力デバイスで部品の品番や形式のテキスト情報を入力したり、部品の３次元形状の情報を入力したりして、その情報を検索対象である部品に関するキーワードとして利用している。

特開２０１０−１２８６８２号公報 特開２００８−２３４１０１号公報 特開２００７−１４０８１０号公報

しかしながら、背景技術に記載した部品検索システムや部品検索装置では、例え検索対象である部品の現物があっても、その部品をデータ検索するためのキーワードを入力デバイスで一つ一つ入力しなければならないので、検索する事前段階においてキーワードを構築する作業が必要になったり、検索対象である部品のキーワードが判らない場合には部品検索を行なうことができなかったりする難点があった。また、パーソナル・コンピュータを操作できない者の場合には、部品のデータ検索自体を行なうことができなかった。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、部品のデータ検索時のキーワードとなる品番、品名などのテキスト情報や、部品の３次元形状の情報を事前に調べることなく、現物から必要な情報を得ることで部品のデータ検索を短時間で容易に行なうことができる部品検索システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成する第１の態様である部品検索システムは、被検索対象物を設置するテーブルと、テーブルに設置された被検索対象物の重量を計測する重量計と、テーブルに設置された被検索対象物に光を照射する光源と、光源から光を照射することによって被検索対象物が投影される透視可能な透過型スクリーンと、被検索対象物が光によって透過型スクリーンに投影されることで当該透過型スクリーンの裏側に映し出される被検索対象物の投影像を、当該透過型スクリーンを挟んで光源とは反対側から撮像するカメラと、光源、透過型スクリーン及びカメラが固定されている計測用アームと、計測用アームを移動させるロボットと、カメラで撮像された被検索対象物の投影像に基づき被検索対象物の３次元形状を得るために、ロボットを制御して計測用アームを移動することでカメラによる撮像方向を変えてその都度、投影像を当該カメラで撮像する制御部と、制御部でカメラの撮像方向が変えられた回数だけカメラで撮像した被検索対象物の投影像の２次元画像データを画像処理して３次元形状データを生成する３次元形状データ生成部と、３次元形状データ生成部で生成された３次元形状データに基づき被検索対象物の体積を算出し、且つ重量計で計測された被検索対象物の重量を質量に換算して、体積及び質量に基づき被検索対象物の密度を算出して当該被検索対象物の材質を判別する材質判別部と、データベースを有し、複数の部品それぞれの３次元形状データ、質量データ及び材質データがデータベースに格納され、部品の３次元形状データ及び質量データにはそれぞれ、複数の部品から被検索対象物と類似する部品を検索するための閾値が設定され当該閾値がデータベースに格納されている記憶部と、被検索対象物の３次元形状データがデータベースに格納された３次元形状データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第１の部品検索機能と、第１の部品検索機能で検索された部品群の中から、被検索対象物の材質の材質データと同一のデータベースに格納された材質データを有する部品群を当該データベースから検索する第２の部品検索機能とを有する部品検索部とを備えたものである。

このような第１の態様である部品検索システムは、被検索対象物をテーブルに設置して、制御部で、カメラで撮像された被検索対象物の投影像に基づき被検索対象物の３次元形状を得るために、ロボットを制御して計測用アームを移動することでカメラによる撮像方向を変えてその都度、投影像を当該カメラで撮像すると、３次元形状データ生成部は、制御部でカメラの撮像方向が変えられた回数だけカメラで撮像した被検索対象物の投影像の２次元画像データを画像処理して３次元形状データを生成することができ、材質判別部は、３次元形状データ生成部で生成された３次元形状データに基づき被検索対象物の体積を算出し、且つ重量計で計測された被検索対象物の重量を質量に換算して、体積及び質量に基づき被検索対象物の密度を算出して当該被検索対象物の材質を判別することができる。そして、部品検索部は第１の部品検索機能によって、被検索対象物の３次元形状データがデータベースに格納された３次元形状データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索し、第２の部品検索機能によって、第１の部品検索機能で検索された部品群の中から、被検索対象物の材質の材質データと同一のデータベースに格納された材質データを有する部品群を当該データベースから検索することができる。したがって、第１の態様である部品検索システムは、被検索対象物の情報を現物から短時間で容易に得ることができるようになる。

本発明の第２の態様は第１の態様である部品検索システムにおいて、部品検索部は、第２の部品検索機能で検索された部品群の中から、被検索対象物の質量の質量データがデータベースに格納された質量データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第３の部品検索機能を有するものである。

このような第２の態様である部品検索システムによれば、さらに、被検索対象物に該当する部品群を絞り込むことができる。

本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様である部品検索システムにおいて、部品検索部で質量に基づき検索された部品群を表示するための表示部を備えたものである。

このような第３の態様である部品検索システムによれば、部品検索を行っている作業者は最適な部品を容易に選択することができるようになる。

本発明の第４の態様は第１の態様から第３の態様のうち何れか１つの態様である部品検索システムにおいて、テーブルは被検索対象物を設置する部位が透明の材質から成るものである。

このような第４の態様である部品検索システムを適用するのは、光源で被検索対象物に光を照射する際に、被検索対象物を設置する部位によって影ができることを防ぐためで、この影がカメラの撮像位置によっては当該カメラの撮像に悪影響を及ぼす虞があるからである。

本発明の第５の態様は第１の態様から第４の態様のうち何れか１つの態様である部品検索システムにおいて、ロボットは、多関節型の産業用ロボットである。

このような第５の態様である部品検索システムによれば、光源、透過型スクリーン及びカメラが固定されている計測用アームを最適な最小軌跡で移動させることができるようになる。

本発明の部品検索システムによれば、部品のデータ検索時のキーワードとなる品番、品名などのテキスト情報や、部品の３次元形状の情報を事前に調べることなく、現物から必要な情報を得ることで部品のデータ検索を短時間で容易に行なうことができるようになる。

本発明の部品検索システムの好ましい実施の形態例を示す説明図である。 本発明の部品検索システムの構成要素であるロボットの具体例である産業用ロボットを示す図で、（Ａ）は産業用ロボットを示す全体斜視図、（Ｂ）、（Ｃ）は産業用ロボットの先端のアームと、このアームに設けられた固定部とを示す部分斜視図である。 本発明の部品検索システムの構成要素である光源、透過型スクリーン及びカメラが固定されている計測用アームの動作説明図で、（Ａ）はロボットを起動した時に計測用アームが水平方向の所定位置に停止した図、（Ｂ）は計測用アームが（Ａ）の位置から水平方向において９０度回転して停止した図、（Ｃ）は計測用アームが（Ｂ）の位置から垂直方向において９０度回転して停止した図である。 本発明の部品検索システムの動作を示すフローチャート図である。

以下、本発明の部品検索システムを実施するための形態例について、図面を参照して説明する。

本発明の部品検索システムは図１に示すように、被検索対象物である部品Ｐを設置するテーブル２と、テーブル２に設置された部品Ｐの重量を計測する重量計３と、テーブル２に設置された部品Ｐに光を照射する光源４と、光源４から光を照射することによって部品Ｐが投影される透視可能な透過型スクリーン５と、部品Ｐが光によって透過型スクリーン５に投影されることで当該透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩを、当該透過型スクリーン５を挟んで光源４とは反対側から撮像するカメラ６と、光源４、透過型スクリーン５及びカメラ６が固定されている計測用アーム７と、計測用アーム７を移動させるロボット８と、重量計３、カメラ６及びロボット８と電気的に接続されている部品検索装置９とを備えている。

重量計３は、テーブル２と共に部品Ｐの重量を計測する場合には、テーブル２の重量を差し引いた値でデータ信号を出力してもよいが、後述する部品検索装置９でテーブル２の重量を差し引くようにしてもよい。透過型スクリーン５は、光源４の光によって投影された部品Ｐの投影像ＰＩを、透過型スクリーン５を挟んで光源４とは反対側から視認することができる。カメラ６は、後述する部品検索装置９で透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩを画像処理するために、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を用いてデジタル画像データを生成するデジタルカメラが好適である。このように、透過型スクリーン５に光源４の光によって投影された部品Ｐの投影像ＰＩをカメラ６で撮像することができるように、光源４、透過型スクリーン５及びカメラ６は計測用アーム７に配置されている。例えば、光源４が単独で計測用アーム７に固定され、透過型スクリーン５及びカメラ６が計測用アーム７に固定されたフレーム１０にそれぞれ固定されている。

この計測用アーム７が固定されるロボット８は、カメラ６で撮像された部品Ｐの投影像ＰＩに基づき部品Ｐの３次元形状を得ることができるように計測用アーム７を移動させる。即ち、部品Ｐを少なくとも３方向から２次元画像として捉えることができるように、透過型スクリーン５に投影される部品Ｐの投影像ＰＩをカメラ６で撮像しなければ部品Ｐの３次元形状を得ることができないので、ロボット８は３軸以上の自由度を持つ自動制御、プログラム可能なマニピュレータが好ましい。したがって、カメラ６による撮像方向が多いほど、複雑な形状の物品の３次元形状を正確に得ることができる。このようなロボット８は、複数のアームがそれぞれ関節部にて連結され先端のアームには、計測用アーム７を固定するための固定部が回動可能に設けられた多関節型の産業用ロボットが該当する。このような多関節型の産業用ロボットを使用することで、光源４、透過型スクリーン５及びカメラ６が固定されている計測用アーム７を最適な最小軌跡で移動させることができるようになる。

産業用ロボット８は例えば図２に示すように、６軸ロボットで基台８１上に１軸を中心にして水平方向で回動する回転台８２と、１軸に直交する２軸で回転台８２の先端に連結され当該２軸を中心にして回動する第１のアーム８３と、２軸と平行な３軸で第１のアーム８３の先端に連結され当該３軸を中心にして回動する第２のアーム８４と、第２のアーム８４に回動可能に設けられ３軸に直交する４軸と、４軸の先端に固定された第３のアーム８５と、４軸と直交する５軸で第３のアーム８５の先端に連結され当該５軸を中心にして回動する第４のアーム８６と、５軸に直交する６軸で第４のアーム８６の先端に連結され当該６軸を中心にして回動する固定部８７とから構成され、固定部８７に計測用アーム７が固定される。

部品検索装置９は、制御部９１、３次元形状データ生成部９２、材質判別部９３、記憶部９４、部品検索部９５、操作部９６及び表示部９７を備え、制御部９１はロボット８に電気信号を伝送できるように電気的に接続され、制御部９１には３次元形状データ生成部９２、材質判別部９３、記憶部９４、部品検索部９５、操作部９６及び表示部９７がそれぞれ電気信号を伝送できるように電気的に接続され、さらに、３次元形状データ生成部９２はカメラ６に電気信号を伝送できるように電気的に接続され、材質判別部９３は重量計３に電気信号を伝送できるように電気的に接続されている。

制御部９１は、カメラ６で撮像された部品Ｐの投影像ＰＩに基づき部品Ｐの３次元形状を得るために、ロボット８を制御して計測用アーム７を移動することでカメラ６による撮像方向を変えてその都度、投影像ＰＩを当該カメラ６で撮像する制御処理機能を有している。

３次元形状データ生成部９２は、制御部９１でカメラ６の撮像方向が変えられた回数だけカメラ６で撮像した部品Ｐの投影像ＰＩの２次元画像データを画像処理して３次元形状データを生成する画像処理機能を有している。

材質判別部９３は、３次元形状データ生成部９２で生成された３次元形状データに基づき部品Ｐの体積を算出し、且つ重量計３で計測された部品Ｐの重量を質量に換算して、これら体積及び質量に基づき部品Ｐの密度を算出して当該部品Ｐの材質を判別する演算処理機能を有している。この演算処理機能は、３次元形状データから３次元形状の体積（ｃｍ^３）を求め、質量を体積で除算することで密度（ｇ／ｃｍ^３）を求めるものである。なお、密度と材質との関係を示すデータベースは後述する記憶部９４に予め登録され、そのデータベースに基づき材質判別部９３は部品Ｐの材質を判別することができる。

記憶部９４はデータベースを有し、そのデータベースには複数の部品それぞれの３次元形状データ、質量データ及び材質データが格納され、部品の３次元形状データ及び質量データにはそれぞれ、複数の部品から被検索対象物である部品Ｐと類似する部品を検索するための閾値が設定され当該閾値もデータベースに格納されている。３次元形状データの閾値は、形状が実質的に同一で大きさが異なるものを選択できるような値に設定されている。この３次元形状データの閾値は例えば、入力された２次元形状データによる輪郭形状の特徴を数値化した形状特徴パラメータである。質量データの閾値は、質量で該当する部品を絞り込むことができるような値に設定されている。この質量データの閾値としては例えば、自動車業界や社内で規格化された部品の技術標準書に記載されている当該部品の許容誤差が用いられる。

部品検索部９５は、部品Ｐの３次元形状データがデータベースに格納された３次元形状データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第１の部品検索機能を有するものである。また、部品検索部９５は、第１の部品検索機能で検索された部品群の中から、部品Ｐの材質データと同一のデータベースに格納された材質データを有する部品群を当該データベースから検索する第２の部品検索機能を有するものである。さらに、部品検索部９５は、第２の部品検索機能で検索された部品群の中から、部品Ｐの質量データがデータベースに格納された質量データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第３の部品検索機能を有するものである。

表示部９７は、部品検索部９５で質量に基づき検索された部品群を表示するものである。部品検索部９５で質量に基づき検索された部品群を表示部９７に表示させることで、部品検索を行っている作業者は最適な部品を容易に選択することができるようになる。

このように構成された部品検索装置９は、内部にＣＰＵ等の演算処理装置を備えると共に、液晶ディスプレイ等の表示画面を有する表示装置や、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイス、さらに、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成されているパーソナル・コンピュータが好ましい。

このような光源４、透過型スクリーン５及びカメラ６が固定された計測用アーム７と、ロボット８と、部品検索装置９とを備えた部品検索システム１の動作について、図３に示す計測用アーム７の動作説明図、図４に示すフローチャート図に基づき説明する。

被検索対象物である対象部品ＰＩをテーブル２に設置すると（ステップ１０１）、重量計３が部品Ｐの重量を計測する（ステップ１０２）。ここで、部品検索装置９の操作部９６で部品検索を開始する操作を行うと、部品検索装置９の制御部９１は図２（Ａ）に示すように、水平方向Ｌ方向において部品Ｐを光源４と透過型スクリーン５との間に位置するように計測用アーム７をロボット８で移動させる（ステップ１０３）。

この位置において、制御部９１は部品Ｐが光によって透過型スクリーン５に投影されることで当該透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩを撮像する（ステップ１０４）。この位置での撮像が終了すると、制御部９１は図２（Ｂ）に示すように、水平方向Ｌに対して水平面において直交する水平方向Ｗにおいて部品Ｐを光源４と透過型スクリーン５との間に位置するように計測用アーム７をロボット８で移動させる（ステップ１０５）。この位置において、制御部９１は部品Ｐが光によって透過型スクリーン５に投影されることで当該透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩを撮像する（ステップ１０４）。この位置での撮像が終了すると、制御部９１は図２（Ｃ）に示すように、水平方向Ｗに対して垂直面において直交する垂直方向Ｈにおいて部品Ｐを光源４と透過型スクリーン５との間に位置するように計測用アーム７をロボット８で移動させる（ステップ１０５）。この位置において、制御部９１は部品Ｐが光によって透過型スクリーン５に投影されることで当該透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩを撮像する（ステップ１０４）。これら３つの位置で透過型スクリーン５の裏側に映し出される部品Ｐの投影像ＰＩをカメラ６で撮像することで、部品Ｐの３次元形状を得ることができる３方向からの２次元画像データを部品検索装置９の３次元形状データ生成部９２は取得する（ステップ１０６）。なお、テーブル２の部品Ｐを設置する部位は、透明の材質から成るものが好ましい。これは、光源４で部品Ｐに光を照射する際に、部品Ｐを設置する部位によって影ができることを防ぐためで、この影がカメラ６の撮像位置によっては当該カメラ６の撮像に悪影響を及ぼす虞があるからである。

３次元形状データ生成部９２は部品Ｐの３次元形状を得ることができる３方向からの２次元画像データを取得すると、その３つの２次元画像データを画像処理して３次元形状を形成し（ステップ１０７、１０８）、この３次元形状から３次元形状データを生成する（ステップ１０９）。この画像処理としては、２値化処理及びエッジ検出処理が好適で、エッジを強調するように検出処理することで、部品Ｐの２次元形状を精度よく検出することができる。

３次元形状データ生成部９２で部品Ｐの３次元形状データを生成されると、部品検索装置９の部品検索部９５は、第１の部品検索機能で部品Ｐの３次元形状データが記憶部９４が有するデータベースに格納された３次元形状データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する（ステップ１１０）。これにより、データベースに格納された複数の部品の中から部品Ｐに形状において類似している部品群に絞り込むことができる。

また、ステップ１０２において重量計３が部品Ｐの重量を計測すると、部品検索装置９の材質判別部９３は、部品Ｐの重量を質量に換算し（ステップ１１１）、且つ３次元形状データ生成部９２で生成された３次元形状データに基づき部品Ｐの体積を算出して、これら質量及び体積に基づき部品Ｐの密度を算出して当該部品Ｐの材質を判別する（ステップ１１２、１１３）。

材質判別部９３で部品Ｐの材質が判別されると部品検索部９５は、第２の部品検索機能で、第１の部品検索機能で検索された部品群の中から、部品Ｐの材質データと同一の記憶部９４が有するデータベースに格納された材質データを有する部品群を当該データベースから検索する（ステップ１１４）。これにより、第１の部品検索機能で部品Ｐに形状において類似している部品群に絞り込まれた部品群の中から、部品Ｐと材質が同一である部品群に絞り込むことができる。

また、部品Ｐと材質が同一である部品群に絞り込まれると、部品検索部９５は、第３の部品検索機能で、第２の部品検索機能で検索された部品群の中から、材質判別部９３で得られた部品Ｐの質量データが、記憶部９４が有するデータベースに格納された質量データの閾値内にある部品群を当該データベースから検索する（ステップ１１５）。これにより、第２の部品検索機能で部品Ｐと材質が同一である部品群に絞り込まれた部品群の中から、さらに、部品Ｐに質量において類似している部品群に絞り込むことができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１……部品検索システム
２……テーブル
３……重量計
４……光源
５……透過型スクリーン
６……カメラ
７……計測用アーム
８……ロボット
９１……制御部
９２……３次元形状データ生成部
９３……材質判別部
９４……記憶部
９５……部品検索部
９７……表示部
Ｐ……部品（被検索対象物）
ＰＩ……投影像

Claims (5)

1. 被検索対象物を設置するテーブルと、
   前記テーブルに設置された前記被検索対象物の重量を計測する重量計と、
   前記テーブルに設置された被検索対象物に光を照射する光源と、
   前記光源から前記光を照射することによって前記被検索対象物が投影される透視可能な透過型スクリーンと、
   前記被検索対象物が前記光によって前記透過型スクリーンに投影されることで当該透過型スクリーンの裏側に映し出される前記被検索対象物の投影像を、当該透過型スクリーンを挟んで前記光源とは反対側から撮像するカメラと、
   前記光源、前記透過型スクリーン及び前記カメラが固定されている計測用アームと、
   前記計測用アームを移動させるロボットと、
   前記カメラで撮像された前記被検索対象物の前記投影像に基づき前記被検索対象物の３次元形状を得るために、前記ロボットを制御して前記計測用アームを移動することで前記カメラによる撮像方向を変えてその都度、前記投影像を当該カメラで撮像する制御部と、
   前記制御部で前記カメラの撮像方向が変えられた回数だけ前記カメラで撮像した前記被検索対象物の前記投影像の２次元画像データを画像処理して３次元形状データを生成する３次元形状データ生成部と、
   前記３次元形状データ生成部で生成された前記３次元形状データに基づき前記被検索対象物の体積を算出し、且つ前記重量計で計測された前記被検索対象物の重量を質量に換算して、前記体積及び前記質量に基づき前記被検索対象物の密度を算出して当該被検索対象物の材質を判別する材質判別部と、
   データベースを有し、複数の部品それぞれの３次元形状データ、質量データ及び材質データが前記データベースに格納され、前記部品の前記３次元形状データ及び前記質量データにはそれぞれ、前記複数の部品から前記被検索対象物と類似する部品を検索するための閾値が設定され当該閾値が前記データベースに格納されている記憶部と、
   前記被検索対象物の前記３次元形状データが前記データベースに格納された前記３次元形状データの前記閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第１の部品検索機能と、前記第１の部品検索機能で検索された前記部品群の中から、前記被検索対象物の前記材質の材質データと同一の前記データベースに格納された前記材質データを有する部品群を当該データベースから検索する第２の部品検索機能とを有する部品検索部とを備えたことを特徴とする部品検索システム。
2. 前記部品検索部は、前記第２の部品検索機能で検索された前記部品群の中から、前記被検索対象物の前記質量の質量データが前記データベースに格納された前記質量データの前記閾値内にある部品群を当該データベースから検索する第３の部品検索機能を有することを特徴とする請求項１記載の部品検索システム。
3. 前記部品検索部で検索された前記部品群を表示するための表示部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の部品検索システム。
4. 前記テーブルは前記被検索対象物を設置する部位が透明の材質から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の部品検索システム。
5. 前記ロボットは、多関節型の産業用ロボットであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の部品検索システム。

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