JP6399362B2 - 結線作業支援システム - Google Patents

Description

本発明は、配電盤等の内部にある配線（ケーブルともいう）の結線作業を支援するシステムに係り、特に複数の配線の解線前と結線後の正誤を判断して作業者を支援する結線作業支援システムに関する。

従来、発電所の定期点検等の現場作業においては、現場作業が終了した後に作業者が作業報告書を作成し、確認担当者が当該作業報告書を参照して作業が適切に行われたか否かを確認している。作業内容に電気ケーブルの結線作業が含まれる場合には、作業報告書を作成する際、証拠として、作業前後それぞれで配線やコネクタ台等の作業対象物を撮影し、作業報告書に貼り付けるなどして作業対象の確認に齟齬が生じないよう対策をしている。
しかしながら、同形の配電盤が多数並び、その中の配線も一見同じような配置で並んでいることも多く、作業員がうっかり配線を取り違えて作業を行ってしまうおそれがあった。

この対策として、特許文献１は端子やケーブルに取り付けたタグに格納された接続情報をリーダで読み取り、その情報に基づいて接続状態の合否を判定するシステムが開示されている。

また特許文献２は、作業者の目視範囲の画像処理によって文字や色を認識して、データベースにあらかじめ登録された配線の色情報と比較して確認作業を行いその作業結果を記録するシステムが開示されている。

特許第４０６１９２２号公報 特開２０１５−６１３３９号公報

しかしながら特許文献１によれば、あらかじめケーブルにタグを取り付ける作業が必要となるため手間がかかるほか、タグがケーブルから外れて端子間に脱落・混入すると相関短絡のおそれがあった。

また特許文献２によれば、あらかじめ作業対象の配線の色情報をデータベースに登録しておかなければならない。また作業者の目視範囲を示すマーク内の配線しか判別することができず、複数のケーブルを対象とする場合、一本ずつ判別しなければならない。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、特に作業対象物の色を認識する画像処理を行って複数の配線の解線前と結線後の正誤を判断して作業者を支援する結線作業支援システムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段として、本発明は、端子台に接続する複数の作業対象物の解線前と結線後を撮影する撮影部と、
前記撮影部からの解線前の映像信号を取り込み、前記映像信号中の前記作業対象物が接続する前記端子台に付された認識マークの基本色に基づいて、前記作業対象物のＲＧＢ平均値または中央値を生成し、前記作業対象物及び背景の判別式を算出し、前記判別式を用いて結線範囲のピクセル毎の色判別を行い、前記結線範囲の各作業対象物の順番を算出して色順を生成し、結線後の映像信号を取り込み、前記判別式を用いて結線範囲のピクセル毎の色判別を行い、前記結線範囲の各作業対象物の順番を算出して色順を生成する画像処理部と、
解線前と結線後の撮影画像中の前記色順の異なる箇所を判定する画像比較部と、
を有する現場処理装置を備えたことを特徴とする結線作業支援システムを提供することにある。
上記第１の手段によれば、作業対象物となる端子台に接続するすべての配線の色情報、色順を一括で認識することができる。また解線前と結線後の作業対象物の画像認識によって正誤を容易に判断し、人為的な配線ミスを無くすことができる。

上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、前記第１の手段において、データ保存管理部Ａに対して作業対象物のデータの書き込みおよび、前記データ保存管理部Ａで保存されたデータの読み出しを行うとともに、前記データの保存を行うデータ保存管理部Ｂを有し、該データ保存管理部Ｂで保存されたデータを出力する書類作成部を備えた事務所処理装置を有することを特徴とする結線作業支援システムを提供することにある。
上記第２の手段によれば、作業後の作業日報などの書類を容易に作成することができる。

上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、前記第１又は第２の手段において、前記現場処理装置に接続し、前記作業対象物の撮影時に照度を測定するセンサ装置と、前記センサ装置の測定値に基づいて所定照度に調整する照度装置を備えたことを特徴とする結線作業支援システムを提供することにある。
上記第３の手段によれば、撮影部による撮影を所定の照度で行うことにより日中又は夜間作業に係わらず照度を一定に保つことができ、色認識の精度を高めることができる

上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、前記第１ないし第３のいずれか１の手段において、前記画像処理部は、前記映像信号中の前記作業対象物が接続する端子台に付された認識マークの基本色に基づいて、前記作業対象物のＲＧＢ平均値または中央値を生成し、前記作業対象物及び背景の判別式を算出することを特徴とする結線作業支援システムを提供することにある。
上記第４の手段によれば、撮影信号中の作業対象物をあらかじめ求めた判別式によって、色情報を取得することができる。

本発明によれば、撮影した端子台に接続する複数のケーブルの色判別を一括で行って結線作業を短時間で行うことができる。
また、あらかじめ配線毎にタグを取り付けたり、端子台に複数接続する配線の色情報を登録するなど、作業前にデータ登録する必要がなく、結線作業前と作業後の作業対象物を画像撮影するだけでよく結線作業を簡易化することができる。

本発明の結線作業支援システムの概念図である。 本発明のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の現場作業端末の画面例を示す説明図である。 本発明の結線作業支援の処理フローを示すチャート図である。 配線写真撮影の処理フローを示すチャート図である。 ケーブル色順生成の処理フローを示すチャート図である。 色学習の処理フローを示すチャート図である。 色判別の処理フローを示すチャート図である。 結線図作成の処理フローを示すチャート図である。

本発明の結線作業支援システムの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。本発明の結線作業支援システムは、配電盤内で複数の配線がボルト締結により接続した既設端子台を新規端子台に交換する作業を一例として以下説明する。

図１は本発明の結線作業支援システムの概念図である。
本システム１０は、現場の作業者が携帯する現場処理装置２０と、現場から離れた事務所などに設置する事務所処理装置３０を主な基本構成としている。

作業員は現場処理装置２０を携帯して現場の作業を行う配電盤に向かう。作業者は交換作業を行う配電盤の内部の既設端子台を選択する。既設端子台にはＡＲコード（６）が付されている。ＡＲコード（６）は、端子台の型番、端子台枠（機器枠）、結線図などが記録された後述する事務所処理装置３０に登録されたデータとリンクしている。作業者は現場処理装置２０と電気的に接続する撮影装置を起動して、表示部の撮影画像枠３０４中の撮影用点３０５に端子台のＡＲコード（６）を重ね合わせてＡＲコードの認識処理を行う。

ＡＲコードに対応する端子台データが事務所処理装置３０から呼び出されて表示部の撮影画像枠３０４に端子台枠３０８、結線図枠３０９に結線図３１０が表示される。この端子台枠３０８に既設端子台を重ね合わせて撮影する。撮影画像は画像処理部の画像処理によって作業対象物である配線の色情報、色順を認識して登録される。登録後、既設端子台に接続するすべての配線を解線して、新規端子台と交換する。そして新規端子台にすべての配線を結線する。結線後の新規端子台に先ほどの端子台枠３０８を重ね合わせて撮影する。撮影画像は画像処理部の画像処理によって作業対象物である配線の色情報、色順を認識される。画像処理部による新規端子台の撮影画像を認識後、画像比較部による新規端子台と既設端子台の撮影画像の異なる箇所が判定される。判定結果が表示部に表示される。一連の作業終了後に事務所にて事務所処理装置３０に一連のデータを転送して作業に関する所定の書類を自動で作成することができる。

図２は本発明のシステム構成を示すブロック図である。現場処理装置２０は、撮影装置４０の撮影画像と、センサ装置５０の測定値を読み取る読取部２１と、撮影画像を画像処理する画像処理部２２を有している。
画像処理部２２は、複数の配線が接続する端子台の画像全体を一括で認識できる。
画像比較部２３は、解線前と結線後の配線の撮影画像中の配線の異なる箇所を判定する。判定結果は、表示部２４の結線図枠３０９に表示される。
そして解線前の撮影画像をデータ保存管理部Ａに保存するように構成されている。

制御部２５は、データ保存管理部Ａで保存されたデータを表示部２４に表示し、また読取部２１を介して入力されたセンサ装置５０の照度測定値に基づいて、出力部２６を介して作業対象物が所定の照度となるように照明装置６０へ制御信号を出力することができる。
入力部２７は作業データなどを入力するキーボード等である。

撮影部となる撮影装置４０は、カメラ又は現場処理装置２０に内蔵されたカメラなどを用いることができ、作業対象物を撮影した映像を現場処理装置２０の読取部２１へ出力している。
センサ装置５０は、照度計であり、作業対象物の照度を測定し現場処理装置２０の読取部２１へ出力している。
照明装置６０は、例えばＬＥＤライトなどであり、現場処理装置２０の出力部２６からの制御信号によって作業対象物の照度を任意の照度に調整することができる。

事務所処理装置３０は、現場処理装置２０のデータ保存管理部Ａに対して保存されたデータの読み出しを行う読取部３１を有するとともに、配線等のデータの保存を行うデータ保存管理部Ｂを有している。このデータ保存管理部Ｂには、端子台の型番、端子台枠、結線図なども記録されている。制御部３２によりデータ保存管理部Ｂで保存されたデータは書類作成部３３で所定のフォーマットで書類が作成され、出力部３４を介して書類出力端末７０（プリンター）から印刷物として出力することができる。

また事務所処理装置３０は外部連携部３５を介してデータベース８０（ＤＢ）に接続して前記データの書き込み又は読み取り処理を行うことができる。
またキー入力、記録媒体、通信ケーブルなどにより入力部３６からデータ保存管理部Ｂに端子台等の情報を事務所処理装置に書き込むように構成されている。

図３は本発明の現場作業端末の画面例を示す説明図である。作業対象物となる複数の配線が接続した既設端子台（機器番号Ｈ１）の場合を一例として説明する。作業者は機器番号３０１、機器名称３０２、作業担当者３０３を入力した後、現場処理装置２０と電気的に接続する撮影装置４０を起動して、表示部２４の撮影画像枠３０４中の撮影用点３０５に端子台のＡＲコード（同図中の６）を重ね合わせてＡＲコードの認識処理を行う。ＡＲコードが認識されるとＡＲ認識済３０６が表示される。そして、図面検索３０７を押下すると撮影画像枠３０４に端子台枠３０８が表示されると共に、結線図枠３０９に結線図３１０が表示される。撮影画像枠３０４の端子台枠３０８に既設端子台を重ね合わせてカメラ取込３１１を押下すると、画像認識処理によって既設端子台に接続された６本の配線の色順を認識し、結線図枠３１０の配線の色と、配置順が表示される。同図に示す配線は、１（Ｒ１：赤色）、２（Ｒ２：赤色）、３（Ｒ３：赤色）、４（Ｂ：黒色）、５（Ｒ：赤色）、６（Ｙ：黄色）と認識された結果を示している。
その後、既設端子台に複数接続する配線を解線し、新規端子台に交換する。この新規端子台に先ほどの複数の配線を結線する。結線後、作業対象物を撮影する。

図４は本発明の結線作業支援の処理フローを示すチャート図である。
作業者はあらかじめケーブル色を判別するための色学習を行う。
図７は色学習の処理フローを示すチャート図である。
撮影部が撮影した作業対象物の撮影画像を選択し現場処理装置の読取部で読み込む（Ｓ７０１）。

読み込んだ撮影画像に対して、ケーブル色順を判別するエリア、換言するとケーブルの解線範囲を指定する（Ｓ７０２）。
ＡＲコードを選択して拡大し、ＡＲコードの基本色（黒色、白色、灰色）の領域を指定する（Ｓ７０３）。
指定した黒色、白色、灰色の領域のＲＧＢ平均値または中央値に基づいて、各撮影画像の色合いを統一するガンマ補正処理を行う（Ｓ７０４）。ガンマ補正は、選択した黒色、白色、灰色の領域のＲＧＢ平均値または中央値を事前に設定した黒色、白色、灰色の領域のＲＧＢ平均値または中央値に近づけるように補正することができる。

ケーブル色順を判別するエリアからケーブル領域と背景領域を指定する（Ｓ７０５）。
ケーブル領域と背景領域を選択することで、各領域のＲＧＢ平均値または中央値を学習するテーブルに生成して登録する（Ｓ７０６）。
生成した各領域のＲＧＢ平均値または中央値に基づいて、ケーブル領域と背景領域のそれぞれの判別式を算出する（Ｓ７０７）。例えば、ケーブルが赤色、黒色、白色で、背景が青色の場合、赤色、黒色、白色、青色の判別式を求める必要がある。
以上がケーブル色を判別するための色学習となる。

次に作業者は現場処理装置の作業項目の選択を行う（Ｓ４０１）。ついで作業関連者の登録を行う（Ｓ４０２）。
撮影装置４０により既設端子台の配線写真撮影を行う（Ｓ４０３）。
図５は配線写真撮影の処理フローを示すチャート図である。
撮影の開始はまず、撮影装置４０を起動して撮影画面を立ち上げる（Ｓ５０１）。既設端子台のＡＲコードを確認する（Ｓ５０２）。
既設端子台にＡＲコードがある場合は、コード認識を行う（Ｓ５０３）。

既設端子台にＡＲコードがない場合は、該当機器（端子台）枠を選択する（Ｓ５０４）。具体的にはあらかじめ登録されている複数の既設端子台の外形図の中から実物と同じ外形図を選択する。
そして作業者は手動で写真撮影を行う（Ｓ５０５）。
既設端子台のＡＲコードが認識されると、該当機器（端子台枠３０８）枠と撮影用点３０５が表示される（Ｓ５０６）。

撮影用点３０５とＡＲコード（６）を重ね合わせる（Ｓ５０７）。
既設端子台に接続する各配線の座標位置が検出される（Ｓ５０８）。
撮影位置が適合しているかの判断を行う（Ｓ５０９）。
撮影位置が不適合の場合、以下のガイダンスが表示される（Ｓ５１０）。具体的には、「指示に従って写真撮影する」が画面に表示される。「撮影用点をＡＲコードに合わせる」が画面に表示される。「写真撮影まで１秒間待つ」が画面に表示される。作業員が現場処理装置の位置姿勢を保持し、撮影装置の自動シャッターを行うまで待機する。その後シャッター音が鳴り「写真撮影済」が画面に表示される。

位置合わせを行い（Ｓ５１１）、再度座標位置の検出を行う（Ｓ５０８）。
撮影位置が適合の場合、色合検出を行う（Ｓ５１２）。
配線写真撮影は、所定の照度で行うことにより色認識の精度を高めることができるため、本実施形態では、所定の照度の閾値を設定している。この閾値と同じか否かの判断を行う（Ｓ５１３）。
閾値を満たさない場合は、明暗度を自動調整し（Ｓ５１４）、再度色合の検出を行う（Ｓ５１２）。
閾値と同じ場合には、自動写真撮影を行い（Ｓ５１５）、撮影が終了する。
画像認識処理部によりケーブル色順を生成する（Ｓ４０４）。

図８は色判別の処理フローを示すチャート図である。
撮影部が撮影した作業対象物の撮影画像を選択して現場処理装置の読取部で読み込む（Ｓ８０１）。
読み込んだ撮影画像に対して、手動選択またはマッチング処理を用いてケーブル色順を判別するエリア、換言すると解線範囲を選択する（Ｓ８０２）。
ＡＲコードを自動検出して、ＡＲコードの基本色（黒色、白色、灰色）の領域を自動検出する（Ｓ８０３）。
自動検出した黒色、白色、灰色の領域のＲＧＢ平均値または中央値に基づいて、撮影画像の色合いを統一するガンマ補正処理を行う（Ｓ８０４）。

判別式によるクラスリング処理を行う（Ｓ８０５）。色学習で求めた判別式を用いて、ケーブル色順を判別するエリアのピクセル毎の色を判別する。
図６はケーブル色順生成の処理フローを示すチャート図である。Ｓ８０５は、以下Ｓ６０１からＳ６０７までの工程となる。
色学習はあらかじめ行われており、判別式が登録されている（Ｓ６０１）。
エリアの色判別を行う（Ｓ６０２）。
赤色と同じ否か判断する（Ｓ６０３）。例えば、あるピクセルのＲＧＢ値を色学習で求めた判別式に代入して、赤色判別式を計算する際に算出した数字が０より大きい場合、このピクセルを赤色領域として判別する。赤色であれば色情報を自動登録する（Ｓ６０５）。

赤色でない場合、黒色と同じか否か判断する（Ｓ６０４）。黒色であれば色情報を自動登録する（Ｓ６０５）。
黒色でない場合、白色と同じか否か判断する（Ｓ６０６）。白色であれば色情報を自動登録する（Ｓ６０５）。
白色でない場合、手動で登録する（Ｓ６０７）。
次にケーブル及び背景色を検出する（Ｓ８０６）。Ｓ８０５を用いて、ピクセル毎の色を分け、同じ色のピクセルを同じ領域として認識する。これにより、ケーブル領域と背景領域を分けることができる。また各ケーブル領域の色ではクラスタリングの最短距離法を用いて、学習テーブルのケーブルのＲＧＢ平均値または中央値との類似性を計算し、各ケーブル領域に対して最も近いケーブルのＲＧＢ平均値または中央値を選別する。そのもっとも近いケーブルの基本色はそのケーブル領域の色とする。

検出結果を出力する（Ｓ８０７）。Ｓ８０７はＳ６０８からＳ６１０までの工程となる。
具体的に各ケーブル領域の中心座標を検出する（Ｓ６０８）。
色認識エリア中の各領域を上から下までの順番で配列し順番を算出する（Ｓ６０９）。
ケーブル色順情報の生成を行う（Ｓ６１０）。
これにより生成作業が終了する。
次に既設端子台の結線図を作成する（Ｓ４０５）。

図９は結線図作成の処理フローを示すチャート図である。
機器枠内のボルトを検出する（Ｓ９０１）。
枠内のケーブルを検出する（Ｓ９０２）。ケーブルありか否かの判断で（Ｓ９０３）、ケーブルが検出された場合、ボルトとの接続を判定する（Ｓ９０４）。一方、ケーブルが検出されない場合、機器枠内のボルトを再度検出する（Ｓ９０１）。
ボルトとの接続があるか否かの判断で（Ｓ９０５）、接続がある場合、ケーブル情報を抽出する（Ｓ９０６）。接続がない場合、図面情報を検出する（Ｓ９０７）。

図面情報を検出する（Ｓ９０７）。図面情報と同じか否かの判断で（Ｓ９０８）、図面情報と同じ場合、結線図を自動作成する（Ｓ９０９）。
図面情報と異なる箇所が検出された場合（Ｓ９１０）、図面を手動で作成する（Ｓ９１１）。
現品確認を行う（Ｓ９１２）。確認数と作成数が一致するかの判定で（Ｓ９１３）、確認数と作成数が一致した場合には作成作業が終了する。
一方、確認数と作成数が一致しない場合、異なる箇所を検出し（Ｓ９１４）、再度現品確認を行う（Ｓ９１２）。

既設端子台に接続している複数の配線の解線作業を行う（Ｓ４０６）。
既設端子台に関する一部書類を作成する（Ｓ４０７）。このとき、図３に示す結線図枠３０９の作業対象物（１〜６）のボックスに、結線確認後のレ点チェックを入れる。すべてのボックスにレ点チャックがなされると、「現品確認漏れがなし 合格」と表示される。
既設端子台を取り外して、新規端子台を取り付け交換する。
現場処理装置の作業項目の再選択を行う（Ｓ４０８）。

ついで作業関連者の再登録を行う（Ｓ４０９）。
新規端子台へ複数の配線を結線する復旧作業を行う（Ｓ４１０）。
撮影部により新規端子台の配線写真撮影を行う（Ｓ４１１）。既設端子台の配線写真と同様の工程（Ｓ４０３）を行う。
画像比較部によりケーブル色順判定を行う（Ｓ４１２）。まず既設端子台のケーブル色順生成と同様の工程（Ｓ４０４）を行う。
色順が同じか否かの判定で（Ｓ４１３）、色順が同じ場合は、残りの書類作成を行う（Ｓ４１４）。このとき、図３に示す結線図枠３０９の作業対象物（１〜６）のボックスに、結線確認後のレ点チェックを入れる。すべてのボックスにレ点チャックがなされると、「現品確認漏れがなし 合格」と表示される。
一方、色順が異なる場合は異なる箇所を検出する（Ｓ４１５）。そして手動で判定を行う（Ｓ４１６）。そして残りの書類作業を行う（Ｓ４１６）。

このような本発明の結線作業支援システムによれば、撮影した端子台に接続する複数のケーブルの色判別を一括で行って結線作業を短時間で行うことができる。

本発明の結線作業支援システムは、特にメンテナンスなどで結線作業が必要な各種プラント設備において産業上利用することができる。

１０………結線作業支援システム、２０………現場処理装置、２１………読取部、２２………画像処理部、２３………画像比較部、２４………表示部、２５………制御部、２６………出力部、２７………入力部、３０………事務所処理装置、３１………読取部、３２………制御部、３３………書類作成部、３４………出力部、３５………外部連携部、３６………入力部、４０………撮影装置、５０………センサ装置、６０………照明装置、７０………書類出力端末、８０………データベース。

Claims (3)

1. 端子台に接続する複数の作業対象物の解線前と結線後を撮影する撮影部と、
   前記撮影部からの解線前の映像信号を取り込み、前記映像信号中の前記作業対象物が接続する前記端子台に付された認識マークの基本色に基づいて、前記作業対象物のＲＧＢ平均値または中央値を生成し、前記作業対象物及び背景の判別式を算出し、前記判別式を用いて結線範囲のピクセル毎の色判別を行い、前記結線範囲の各作業対象物の順番を算出して色順を生成し、結線後の映像信号を取り込み、前記判別式を用いて結線範囲のピクセル毎の色判別を行い、前記結線範囲の各作業対象物の順番を算出して色順を生成する画像処理部と、
   解線前と結線後の撮影画像中の前記色順の異なる箇所を判定する画像比較部と、
   を有する現場処理装置を備えたことを特徴とする結線作業支援システム。
2. データ保存管理部Ａに対して作業対象物のデータの書き込みおよび、前記データ保存管理部Ａで保存されたデータの読み出しを行うとともに、前記データの保存を行うデータ保存管理部Ｂを有し、該データ保存管理部Ｂで保存されたデータを出力する書類作成部を備えた事務所処理装置を有することを特徴とする請求項１に記載の結線作業支援システム。
3. 前記現場処理装置に接続し、前記作業対象物の撮影時に照度を測定するセンサ装置と、前記センサ装置の測定値に基づいて所定照度に調整する照明装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の結線作業支援システム。