JP6625894B2 - 管理装置および管理システム - Google Patents

Description

本発明は、トルクレンチの締付作業を管理する管理装置および管理システムに関する。

特許文献１では、ワークに付設された原点マーカと、トルクレンチに付設された検査マーカとを撮像し、原点マーカの三次元位置に対する検査マーカの三次元位置を算出している。そして、検査マーカの三次元位置に基づいて、ねじ締め作業が正しい位置で行われているか否かを判別している。

特許文献２では、複数の識別手段が付されたアダプターを作業対象物に取り付けておき、この作業対象物に対してトルクレンチを用いた締付作業を行うときに、作業対象物を撮像する。締付作業を行うときには、１つの識別手段がトルクレンチによって隠れるため、撮像画像内において、トルクレンチによって隠れた識別手段を特定することにより、締付作業の位置を特定している。

特開２０１３−１３２７３６号公報 特開２０１４−０９６０６８号公報

特許文献１では、ねじ締め作業が正しい位置で行われているか否かを判別するために、ワークおよびトルクレンチの両方にマーカ（原点マーカおよび検査マーカ）を設けなければならない。また、特許文献２では、締付作業の位置毎に識別手段を設けなければならない。

本願第１の発明は、トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を所定の順序で締め付けるときの締付作業を管理する管理装置であり、トルクレンチに固定された撮像部が特徴部を含む所定領域を撮像したときの撮像画像に基づいて、締付作業が正常であるか否かを判別する判定部を有する。判定部は、撮像画像内で締結部材の締付位置に応じて設定された検出フレーム内に、特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、締付作業が正常であると判定する。

本発明によれば、ワークに設けられた特徴部を含む所定領域を撮像し、検出フレーム内に特徴部の少なくとも一部が位置していることを判定するだけで、トルクレンチの締付作業が正常であることを判定できる。また、検出フレームは、締付位置毎に設定されるため、各締付位置における上記判定を精度良く行うことができる。

判定部は、トルクレンチを所定の振り角の範囲内で操作する間、検出フレーム内に特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、締付作業が正常であると判定することができる。トルクレンチを操作している間、検出フレーム内に特徴部が位置していることを確認することにより、締付作業の正常判定の精度を向上させることができる。

判定部は、検出フレーム内に特徴部の少なくとも一部が位置していないとき、締付作業が異常であることを判定することができる。また、音および光の少なくとも一方を用いて、締付作業が正常又は異常であることを示す情報を通知する通知部を設けることができる。通知部の通知によって、トルクレンチの作業者は、締付作業が正常又は異常のいずれであるかを把握することができる。

本願第２の発明は、トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を締め付けるときの締付作業を管理する管理装置であり、トルクレンチに固定された撮像部が特徴部を含む所定領域を撮像したときの撮像画像に基づいて、締付作業の位置を判定する判定部を有する。判定部は、複数の締結部材の締付位置に対応した複数の検出フレームのいずれかを撮像画像内で設定し、この検出フレーム内に、特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、この検出フレームに対応した締付位置において締付作業が行われていることを判定する。

本願第２の発明によれば、ワークに設けられた特徴部を含む所定領域を撮像し、特徴部の少なくとも一部が検出フレーム内に位置していることを判定するだけで、締付作業が行われている位置（締付位置）を特定することができる。また、締付位置毎に検出フレームを設けているため、締付位置を容易に特定することができる。

判定部は、設定された検出フレーム内に特徴部の少なくとも一部が位置していないとき、検出フレームを変更する。これにより、複数の検出フレームにおいて、特徴部の少なくとも一部が位置する検出フレームを特定することができる。

複数の締付位置に対応した複数の検出フレームは、撮像画像内において互いに重ならない位置で設定することができる。これにより、締付位置毎に、特徴部が検出フレーム内に位置しているか否かを判別することができる。

特徴部は、複数の締付位置からの距離が互いに等しい位置に設けることができる。これにより、複数の締付位置における複数の撮像画像のいずれにも特徴部を含めることができ、上述した締付作業の正常判定を行いやすくなる。撮像部は管理装置に含めることができ、この管理装置は、トルクレンチに固定することができる。

本願第３の発明は、トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を所定の順序で締め付けるときの締付作業を管理する管理システムであって、撮像装置および管理装置を有する。撮像装置は、トルクレンチに固定され、特徴部を含む所定領域を撮像する。管理装置は、撮像装置の撮像画像に基づいて、締付作業が正常であるか否かを判別する。ここで、管理装置は、撮像画像内で締結部材の締付位置に応じて設定された検出フレーム内に、特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、締付作業が正常であると判定する。本願第３の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

本願第４の発明は、トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を締め付けるときの締付作業を管理する管理システムであって、撮像装置および管理装置を有する。撮像装置は、トルクレンチに固定され、特徴部を含む所定領域を撮像する。管理装置は、撮像装置の撮像画像に基づいて、締付作業の位置を判定する。ここで、管理装置は、複数の締結部材の締付位置に対応した複数の検出フレームのいずれかを撮像画像内で設定し、この検出フレーム内に、特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、この検出フレームに対応した締付位置において締付作業が行われていることを判定する。本願第４の発明においても、本願第２の発明と同様の効果を得ることができる。

ワークの正面図である。 撮像装置が取り付けられたトルクレンチの側面図である。 トルクレンチの振り角を示す図である。 管理システムの構成を示すブロックズである。 管理装置の動作を示すフローチャートである。 撮像画像内の検出フレームの位置およびサイズを説明する図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれているときの撮像画像を示す図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれているときの撮像画像を示す図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれているときの撮像画像を示す図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれていないときの撮像画像を示す図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれていないときの撮像画像を示す図である。 検出フレーム内に特徴部が含まれていないときの撮像画像を示す図である。 変形例において、管理装置の動作を示すフローチャートである。 他の変形例において、管理装置の動作を示すフローチャートである。

本実施形態は、トルクレンチを用いて、ボルトやネジなどの締結部材をワークに締め付けるときの締付作業を管理するものである。

まず、ワークの構造について、図１を用いて説明する。

ワーク１０には、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄが取り付けられている。締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄは、互いに異なる位置に設けられている。

後述するトルクレンチを用いることにより、各締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄをワーク１０に締め付けることができる。各締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付けるときには、所定の順序において締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄが締め付けられる。例えば、締結ボルト１１Ａ、締結ボルト１１Ｂ、締結ボルト１１Ｃおよび締結ボルト１１Ｄの順で締め付けることができる。本実施形態では、この締付作業の順序を管理する。

本実施形態では、４つの締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄがワーク１０に設けられているが、締結ボルトの数（複数）は、適宜決めることができる。ここで、複数の締結ボルトは、互いに異なる位置に設けられていればよい。

ワーク１０の中央には、特徴部Ｍが設けられている。特徴部Ｍは、各締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄからの距離が互いに等しい位置に設けられている。言い換えれば、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄは、特徴部Ｍが設けられた位置を中心とした円上（仮想線上）に並んで配置されている。なお、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄは、互いに異なる位置に設けられていればよく、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを設ける位置は、適宜決めることができる。

特徴部Ｍは、第１特徴部Ｍａおよび第２特徴部Ｍｂを有する。本実施形態では、特徴部Ｍがシャフト（不図示）を連結する部分となっており、第１特徴部Ｍａは、シャフトを貫通させる貫通孔によって構成されている。また、第２特徴部Ｍｂは、シャフトに設けられたフランジ部と接触するシール部材によって構成されている。

本実施形態では、シャフトを連結する部分を特徴部Ｍとしているが、これに限るものではない。後述するように、特徴部Ｍを撮像したときに、特徴部Ｍの形状を判別できればよく、この点を考慮して、特徴部Ｍを決めることができる。特徴部Ｍは、ワーク１０と一体的に形成したり、ワーク１０に着脱可能に取り付けたりすることができる。

また、特徴部Ｍは、後述するように、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付けるときに撮像される撮像画像に含まれている必要がある。この点を考慮して、特徴部Ｍを設ける位置を決めることができる。本実施形態のように、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄからの距離が互いに等しい位置に特徴部Ｍを設けることにより、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付けるときに撮像される撮像画像内に特徴部Ｍを含めやすくなる。

次に、トルクレンチの構造について、図２を用いて説明する。

トルクレンチ２０は、この長手方向の一端に設けられたグリップ部２１と、長手方向の他端に設けられたヘッド部２２とを有する。グリップ部２１は、トルクレンチ２０を用いて締付作業を行う作業者によって保持される。ヘッド部２２には、ソケット２３の基端部２３ａが着脱可能に取り付けられる。ソケット２３の先端部２３ｂは、締結部材と係合する。

トルクレンチ２０の内部構造としては、トグル機構などを備えた公知の構造を採用することができる。このトルクレンチ２０では、締結部材の締付トルクが設定トルクに到達すると、トグル機構が作動することにより、リミットスイッチがオンになる。リミットスイッチがオンであることを確認することにより、締付作業が完了したことを判定することができる。

ヘッド部２２には、撮像装置３０が取り付けられている。撮像装置３０は、装着部３０ａおよびホルダ３０ｂを有する。装着部３０ａは、撮像装置３０をヘッド部２２に着脱可能に取り付けるために用いられる。なお、本実施形態では、撮像装置３０がヘッド部２２に着脱可能であるが、撮像装置３０およびヘッド部２２を一体的に構成することもできる。

本実施形態では、撮像装置３０をヘッド部２２に取り付けているが、トルクレンチ２０のうち、ヘッド部２２を除いた部分に、撮像装置３０を一体的又は着脱可能に取り付けることもできる。撮像装置３０をトルクレンチ２０に取り付ける位置は、後述するように、撮像装置３０が所定の撮像領域を撮像できることを考慮して、適宜決めることができる。

ワーク１０に締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付けるときには、図３に示すようにトルクレンチ２０が操作される。ヘッド部２２に取り付けられたソケット２３が締結部材と係合するため、締結部材を締め付けるときには、ヘッド部２２を中心として、トルクレンチ２０が回動する。

本実施形態において、締付作業時では、ヘッド部２２を中心として、グリップ部２１を位置Ｐ１および位置Ｐ２の間で移動させるものとする。ここで、グリップ部２１の移動範囲、すなわち、トルクレンチ２０の振り角を所定角θとして規定している。所定角θは、トルクレンチ２０が実際に操作されるときの最大の振り角（想定値）以下の範囲内で設定することができる。

位置Ｐ０は、ソケット２３を締結部材と係合させて、締結部材を締め付ける前の基準位置である。ここで、位置Ｐ０，Ｐ１の間におけるトルクレンチ２０の振り角は、位置Ｐ０，Ｐ２の間におけるトルクレンチ２０の振り角と等しい。なお、トルクレンチ２０の使い方によっては、締結部材を締め付ける前の基準位置が位置Ｐ０からずれることもあり、位置Ｐ０，Ｐ１の間におけるトルクレンチ２０の振り角と、位置Ｐ０，Ｐ２の間におけるトルクレンチ２０の振り角とが異なることもある。

次に、本実施形態である管理システムの構成について、図４を用いて説明する。本実施形態の管理システム５０は、撮像装置３０および管理装置４０を有する。

撮像装置３０は、撮像部３１および送信部３２を有する。撮像部３１は、光電変換素子および撮像光学系によって構成されている。撮像部３１は、静止画像を撮像したり、所定のフレームレートにおいて動画像を撮像したりすることができる。

撮像装置３０をヘッド部２２に取り付けたとき、撮像部３１は、ワーク１０における所定の撮像領域を撮像する。所定の撮像領域内に特徴部Ｍが含まれるように、撮像部３１の画角が設定されている。本実施形態では、撮像部３１の画角を固定しており、撮像領域は一定である。

送信部３２は、撮像装置３０から管理装置４０に対して、有線又は無線を介してデータを送信する。例えば、送信部３２は、撮像部３１によって生成された撮像画像のデータを管理装置４０に送信することができる。また、送信部３２は、トルクレンチ２０に設けられたリミットスイッチがオンであることを示す情報を管理装置４０に送信することができる。

管理装置４０は、受信部４１と、判定部４２と、メモリ４３と、通知部４４とを有する。受信部４１は、撮像装置３０の送信部３２から送信されたデータを受信する。判定部４２は、撮像装置３０から送信された撮像画像に基づいて、トルクレンチ２０の締付作業が正常であるか否かを判別する。判定部４２の具体的な処理内容については、後述する。

メモリ４３は、判定部４２が所定の処理を行うために必要な情報を記憶している。通知部４４は、管理装置４０の外部に対して、音および光の少なくとも一方を発する。音を発する場合には、通知部４４をスピーカによって構成すればよい。光を発する場合には、通知部４４を発光素子によって構成すればよい。

次に、トルクレンチ２０を用いて締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付けるときの管理システム５０の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５に示す処理を開始するときには、ソケット２３は、所定の締結ボルト（締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄのいずれか）と係合している。

ステップＳ１０１において、判定部４２は、トルクレンチ２０の締付作業が正常であるか否かを判別するために用いられる検出フレームＦを設定する。検出フレームＦは、撮像装置３０によって生成された撮像画像内において、ワーク１０に設けられた特徴部Ｍを検出するために用いられる。

上述したように、撮像装置３０がワーク１０を撮像したとき、撮像画像には、特徴部Ｍが含まれるようになっている。このため、検出フレームＦの内側に特徴部Ｍが位置しているときには、特徴部Ｍを検出することができる。

検出フレームＦは、トルクレンチ２０による締付作業を行う位置（締付位置）、言い換えれば、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｂの位置に応じて、予め決められている。具体的には、検出フレームＦとしては、図６に示す検出フレームＦＡ〜ＦＤが予め決められている。図６に示すように、撮像画像Ｉを規定する枠内には、４つの検出フレームＦＡ〜ＦＤの位置およびサイズが予め決められている。検出フレームＦＡ〜ＦＤは、撮像画像Ｉを規定する枠内で異なる位置に設けられている。また、４つの検出フレームＦＡ〜ＦＤには、サイズが互いに異なる複数の検出フレームが含まれている。

検出フレームＦＡは、締結ボルト１１Ａを締め付けるときに撮像画像Ｉ内で設定される。ここで、締結ボルト１１Ａを締め付けつけている間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＡ内に位置するようになっている。

図３を用いて説明したように、トルクレンチ２０が所定の振り角θで操作されると、撮像装置３０の撮像領域が移動し、撮像画像Ｉが変化する。このように撮像画像Ｉが変化しても、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＡ内に位置するように、撮像画像Ｉ内における検出フレームＦＡの位置およびサイズが予め決められている。検出フレームＦＡの位置およびサイズに関する情報は、メモリ４３に記憶しておくことができる。

図７〜図９は、トルクレンチ２０を用いて締結ボルト１１Ａを締め付けたときの撮像画像Ｉを示す。図７は、トルクレンチ２０が図３に示す位置Ｐ０にあるときの撮像画像Ｉである。図８は、トルクレンチ２０が図３に示す位置Ｐ１にあるときの撮像画像Ｉである。図９は、トルクレンチ２０が図３に示す位置Ｐ２にあるときの撮像画像Ｉである。

図７〜図９に示すように、トルクレンチ２０を振り角θの範囲内で操作しているとき、トルクレンチ２０の姿勢にかかわらず、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＡ内に位置している。なお、トルクレンチ２０の姿勢に応じて、検出フレームＦＡ内に位置する特徴部Ｍの形状は異なる。

図６に示す検出フレームＦＢは、締結ボルト１１Ｂを締め付けるときに撮像画像Ｉ内で設定される。ここで、締結ボルト１１Ｂを締め付けつけている間、言い換えれば、振り角θの範囲内でトルクレンチ２０を操作している間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＢ内に位置し続けるように、撮像画像Ｉ内における検出フレームＦＢの位置およびサイズが予め決められている。検出フレームＦＢの位置およびサイズに関する情報は、メモリ４３に記憶しておくことができる。

図６に示す検出フレームＦＣは、締結ボルト１１Ｃを締め付けるときに撮像画像Ｉ内で設定される。ここで、締結ボルト１１Ｃを締め付けつけている間、言い換えれば、振り角θの範囲内でトルクレンチ２０を操作している間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＣ内に位置し続けるように、撮像画像Ｉ内における検出フレームＦＣの位置およびサイズが予め決められている。検出フレームＦＣの位置およびサイズに関する情報は、メモリ４３に記憶しておくことができる。

図６に示す検出フレームＦＤは、締結ボルト１１Ｄを締め付けるときに撮像画像Ｉ内で設定される。ここで、締結ボルト１１Ｄを締め付けつけている間、言い換えれば、振り角θの範囲内でトルクレンチ２０を操作している間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＤ内に位置し続けるように、撮像画像Ｉ内における検出フレームＦＤの位置およびサイズが予め決められている。検出フレームＦＤの位置およびサイズに関する情報は、メモリ４３に記憶しておくことができる。

図１０〜図１２に示すように、締結ボルト１１Ａを締め付けるときには、検出フレームＦＢ，ＦＣ，ＦＤのいずれにも特徴部Ｍが含まれていない。ここで、図１０〜図１２に示す撮像画像Ｉは、図７〜９に示す撮像画像Ｉにそれぞれ相当する。このように、締結ボルト１１Ａを締め付けるときには、検出フレームＦＡ内だけに特徴部Ｍが含まれることになる。

上述したように、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄは、所定の順序で締め付けられる。このため、この順序に沿って、図６に示す検出フレームＦＡ〜ＦＤが設定される。検出フレームＦＡ〜ＦＤを設定する順序に関する情報は、メモリ４３に予め記憶しておくことができる。締結ボルト１１Ａ、１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの順で締付作業を行う場合であって、最初に締付作業を行うとき、判定部４２は、検出フレームＦＡを設定する。

上述したように、図５に示すステップＳ１０１の処理において、検出フレームＦの設定が行われると、判定部４２は、ステップＳ１０２において、撮像装置３０によって生成された撮像画像Ｉを取得する。

トルクレンチ２０の締付作業を行っている間、撮像装置３０は、複数の静止画像を撮像したり、動画像を撮像したりすることができる。撮像装置３０が複数の静止画像を撮像するとき、判定部４２は、ステップＳ１０２において、各静止画像を撮像画像Ｉとして取得することができる。また、撮像装置３０が動画像を撮像するとき、判定部４２は、ステップＳ１０２において、動画像を構成する任意の静止画像を撮像画像Ｉとして取得することができる。

ステップＳ１０３において、判定部４２は、ステップＳ１０２の処理で取得した撮像画像Ｉにおいて、特徴部Ｍの少なくとも一部が、ステップＳ１０１の処理で設定された検出フレームＦ内に位置しているか否かを判別する。

具体的には、判定部４２は、撮像画像Ｉにおいて、検出フレームＦ内に位置する画像を抽出する。そして、判定部４２は、抽出した画像（抽出画像という）と、特徴部Ｍの全体画像とを比較し、抽出画像が全体画像の少なくとも一部と一致するか否かを判別する。この判別処理としては、公知のマッチング処理を行うことができる。

ここで、特徴部Ｍの全体画像は、締付位置毎に用意しておくことが好ましい。これは、締付位置が異なると、特徴部Ｍを撮像する方向が異なり、締付位置に応じて、特徴部Ｍの全体画像が変化するためである。例えば、締結ボルト１１Ａを締め付けるときには、検出フレームＦＡ内での抽出画像と、締結ボルト１１Ａの締付位置に応じた特徴部Ｍの全体画像とを比較し、抽出画像が全体画像の少なくとも一部と一致するか否かを判別することができる。

抽出画像が全体画像の少なくとも一部と一致しているとき、判定部４２は、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していると判定する。また、抽出画像が全体画像の少なくとも一部と一致していないとき、判定部４２は、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していないと判定する。

特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているとき、判定部４２は、ステップＳ１０４の処理を行う。ステップＳ１０４において、判定部４２は、トルクレンチ２０に設けられたリミットスイッチがオンであるか否かを判別する。リミットスイッチがオンではないとき、判定部４２は、ステップＳ１０２の処理に戻る。

リミットスイッチがオンであるとき、判定部４２は、トルクレンチ２０の締付作業が正常に終了したことを判定し、ステップＳ１０５の処理を行う。ステップＳ１０５において、判定部４２は、通知部４４を動作させて音や光を発することにより、トルクレンチ２０の締付作業が正常に終了したことを、トルクレンチの作業者に知らせる。

図５に示すステップＳ１０３の処理において、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していないとき、判定部４２は、トルクレンチ２０の締付作業が異常であると判定し、ステップＳ１０６の処理を行う。ステップＳ１０６において、判定部４２は、通知部４４を動作させて音や光を発することにより、現在の締付作業が異常であることをトルクレンチの作業者に知らせる。

締付作業が正常および異常の両方において通知部４４を動作させるときには、音や光の内容を異ならせる必要がある。また、締付作業が異常である場合に限り、通知部４４を動作させることもできる。

締結ボルト１１Ａの正常な締付作業が終了したときには、締結ボルト１１Ｂの締付作業が行われることになり、図５に示す処理が繰り返される。このとき、図５に示すステップＳ１０１において、判定部４２は、検出フレームＦＢを設定する。そして、判定部４２は、締結ボルト１１Ｂの締付作業が正常又は異常であるかを判定する。

締結ボルト１１Ｂの正常な締付作業が終了したときには、締結ボルト１１Ｃの締付作業が行われることになり、図５に示す処理が繰り返される。このとき、図５に示すステップＳ１０１において、判定部４２は、検出フレームＦＣを設定する。そして、判定部４２は、締結ボルト１１Ｃの締付作業が正常又は異常であるかを判定する。

締結ボルト１１Ｃの正常な締付作業が終了したときには、締結ボルト１１Ｄの締付作業が行われることになり、図５に示す処理が繰り返される。このとき、図５に示すステップＳ１０１において、判定部４２は、検出フレームＦＤを設定する。そして、判定部４２は、締結ボルト１１Ｄの締付作業が正常又は異常であるかを判定する。

上述した処理を行うことにより、すべての締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを、予め定められた順序において締め付けることができる。すべての締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを正常に締め付けたとき、判定部４２は、通知部４４を動作させることにより、すべての締付作業が終了したことをトルクレンチの作業者に知らせることができる。作業者は、すべての締付作業が終了するまで、締付作業を継続する。締付作業が異常であることを通知された作業者は、締付作業を変更することにより、正常な締付作業を再開することができる。

締付作業が正常に終了したときには、締付位置の情報や、締結部材の締付トルクの情報をメモリ４３に記憶することができる。締付位置の情報をメモリ４３に記憶すれば、締付作業が正常に行われた位置を管理することができる。締付トルクの情報をメモリ４３に記憶するときには、締付位置の情報と対応づけてメモリ４３に記憶することが好ましい。

本実施形態によれば、特徴部Ｍを含む撮像画像Ｉを取得し、検出フレームＦ内に特徴部Ｍの少なくとも一部が位置していることを判定するだけで、トルクレンチの締付作業が正常であることを判定できる。また、検出フレームＦＡ〜ＦＤは、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄの位置（すなわち、締付位置）毎に設定されるため、各締付位置における上記判定を精度良く行うことができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

図５に示す処理では、リミットスイッチがオンになるまでの間、撮像画像Ｉを取得し、この撮像画像Ｉに基づいて、締付作業が正常又は異常であるかを判定している。本変形例では、リミットスイッチがオンとなったときに、撮像画像Ｉを取得し、この撮像画像Ｉに基づいて、締付作業が正常又は異常であるかを判定する。この判定処理について、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２０１において、判定部４２は、トルクレンチ２０に設けられたリミットスイッチがオンであるか否かを判別する。判定部４２は、リミットスイッチがオンになるまで待機し、リミットスイッチがオンであるとき、ステップＳ２０２の処理を行う。

ステップＳ２０２において、判定部４２は、撮像装置３０によって生成された撮像画像Ｉを取得する。ステップＳ２０３において、判定部４２は、締付位置に応じた検出フレームＦを設定する。上述したように、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄは、所定の順序で締め付けられるため、この順序に沿って、図６に示す検出フレームＦＡ〜ＦＤが設定される。

ステップＳ２０４において、判定部４２は、ステップＳ２０２の処理で取得した撮像画像Ｉにおいて、特徴部Ｍの少なくとも一部が、ステップＳ２０３の処理で設定された検出フレームＦ内に位置しているか否かを判別する。

特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているとき、判定部４２は、トルクレンチ２０の締付作業が正常であることを判定し、ステップＳ２０５の処理を行う。ステップＳ２０５において、判定部４２は、通知部４４を動作させて音や光を発することにより、トルクレンチ２０の締付作業が正常に終了したことを、トルクレンチの作業者に知らせる。

一方、ステップＳ２０４の処理において、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していないとき、判定部４２は、トルクレンチ２０の締付作業が異常であると判定し、ステップＳ２０６の処理を行う。ステップＳ２０６において、判定部４２は、通知部４４を動作させて音や光を発することにより、現在の締付作業が異常であることをトルクレンチの作業者に知らせる。

本変形例によれば、リミットスイッチがオンになった後に撮像画像Ｉを取得すればよく、本実施形態のように、リミットスイッチがオンになるまでの間、撮像画像Ｉを取得する必要が無い。これにより、撮像画像Ｉにおいて、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているか否かを判別する処理の回数を減らすことができ、判定部４２の演算負荷を低減することができる。

図５および図１３で説明した処理では、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを所定の順序で締め付けることを前提とし、この順序に沿って図６に示す検出フレームＦＡ〜ＦＤを設定している。本発明は、このような検出フレームＦＡ〜ＦＤの設定に限るものではない。

以下、検出フレームＦＡ〜ＦＤの他の設定方法について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。図１４に示す処理は、検出フレームＦＡ〜ＦＤを変更しながら、現在の締付位置を特定するものである。

ステップＳ３０１において、判定部４２は、撮像装置３０によって生成された撮像画像Ｉを取得する。ステップＳ３０２において、判定部４２は、検出フレームＦＡ〜ＦＤのうちのいずれか１つを設定する。

ステップＳ３０３において、判定部４２は、ステップＳ３０１の処理で取得した撮像画像Ｉにおいて、特徴部Ｍの少なくとも一部が、ステップＳ３０２の処理で設定された検出フレームＦ内に位置しているか否かを判別する。特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していないとき、判定部４２は、ステップＳ３０４の処理を行う。特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているとき、判定部４２は、ステップＳ３０５の処理を行う。

ステップＳ３０４において、判定部４２は、検出フレームＦを変更する。具体的には、判定部４２は、ステップＳ３０２の処理で設定された検出フレームＦとは異なる検出フレームＦを設定する。検出フレームＦを変更した後、ステップＳ３０３の処理が行われる。

ステップＳ３０５において、判定部４２は、特徴部Ｍの少なくとも一部が位置する検出フレームＦに対応した締付位置を特定する。図６を用いて説明したように、各検出フレームＦＡ〜ＦＤは、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄの締付位置毎に設定されているため、特徴部Ｍの少なくとも一部が位置する検出フレームＦを特定することにより、この検出フレームＦに対応した締付位置を特定することができる。

図１４に示す処理によれば、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄを締め付ける順序が任意であっても、特徴部Ｍを含む撮像画像Ｉを取得し、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していることを判定するだけで、現在の締付位置を特定することができる。ここで、検出フレームＦＡ〜ＦＤは、締結ボルト１１Ａ〜１１Ｄの締付位置毎に設けられているため、締付位置を容易に特定することができる。

なお、本実施形態では、図３に示すように、撮像装置３０および管理装置４０を別々に用意しているが、これに限るものではない。例えば、撮像装置３０および管理装置４０を一体的に構成することができる。この場合には、撮像装置３０および管理装置４０が一体的に構成された装置を、トルクレンチ２０に取り付けることができる。また、撮像装置３０、管理装置４０およびトルクレンチ２０を一体的に構成することもできる。

本実施形態では、リミットスイッチがオンになったときに、締付作業の終了を判定しているが、これに限るものではない。シグナル式のトルクレンチ２０では、操作時の感触や音に基づいて、締結部材の締付トルクが設定トルクに到達したことを判断できる。また、歪ゲージを使用したトルクレンチ２０では、締結部材の締付トルクが設定トルクに到達したことを光や音によって作業者に通知している。これらのトルクレンチ２０を用いた場合には、作業者が管理装置４０に対して締付作業の終了を示す情報を入力することができる。

本実施形態では、撮像部３１の画角を固定していたが、画角を変更することもできる。画角を変更するときには、この変更に応じて、図６に示す検出フレームＦＡ〜ＦＤの位置やサイズを変更する必要がある。具体的には、画角を狭めるとき（撮像画像の拡大時）には、図６に示す位置関係を変えずに、各検出フレームＦＡ〜ＦＤのサイズを拡大することができる。また、画角を広げるとき（撮像画像の縮小時）には、図６に示す位置関係を変えずに、各検出フレームＦＡ〜ＦＤのサイズを縮小することができる。

本実施形態では、締結部材の締め付けを開始してからリミットスイッチがオンになるまでの間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているときに、締付作業が正常であると判定しているが、これに限るものではない。すなわち、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置しているときに、締付作業が正常であることを判定することができる。この場合には、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していることを判定するだけでよく、締付作業が正常又は異常であることの判定を素早く行うことができる。

一方、複数の締付位置に応じて複数の検出フレームＦの位置およびサイズを設定したとき、締結部材を締め付けるときのトルクレンチ２０の姿勢によっては、締付作業が異常であるにもかかわらず、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に一時的に位置してしまうおそれがある。この場合には、締付作業の正常／異常の判定を誤ってしまうおそれがある。

例えば、検出フレームＦＢが設定されたときであって、締結ボルト１１Ｄを締め付けようとしているとき、検出フレームＦＢ内に特徴部Ｍの少なくとも一部が位置してしまうおそれがある。このように、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＢ内に位置したことだけを判定すると、締付作業が誤っているにもかかわらず、締付作業が正常であると判定されてしまうことがある。

本実施形態のように、締結部材の締め付けを開始してからリミットスイッチがオンになるまでの間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していることを確認すれば、上述したような誤った判定が行われてしまうことを防止できる。検出フレームＦＢが設定されたときであって、締結ボルト１１Ｄを締め付けようとしているとき、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦＢ内に一時的に位置しても、トルクレンチ２０の姿勢を変化させることにより、特徴部Ｍが検出フレームＦＢから外れることになる。したがって、トルクレンチ２０を振り角θの範囲内で操作している間、特徴部Ｍの少なくとも一部が検出フレームＦ内に位置していることを確認すれば、締付作業の判定を精度良く行うことができる。

１０：ワーク、１１Ａ〜１１Ｄ：締結ボルト、２０：トルクレンチ、２１：グリップ部、
２２：ヘッド部、２３：ソケット、３０：撮像装置、３１：撮像部、３２：送信部、
４０：管理装置、４１：受信部、４２：判定部、４３：メモリ、４４：通知部、
５０：管理システム、Ｍ：特徴部、Ｉ：撮像画像、Ｆ１〜Ｆ４：検出フレーム

Claims (11)

1. トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を所定の順序で締め付けるときの締付作業を管理する管理装置であって、
   前記トルクレンチに固定された撮像部が前記特徴部を含む所定領域を撮像したときの撮像画像に基づいて、前記締付作業が正常であるか否かを判別する判定部を有し、
   前記判定部は、前記撮像画像内で前記締結部材の締付位置に応じて設定された検出フレーム内に、前記特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、前記締付作業が正常であると判定することを特徴とする管理装置。
2. 前記判定部は、前記トルクレンチを所定の振り角の範囲内で操作する間、前記検出フレーム内に前記特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、前記締付作業が正常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. 前記判定部は、前記検出フレーム内に前記特徴部の少なくとも一部が位置していないとき、前記締付作業が異常であることを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の管理装置。
4. 音および光の少なくとも一方を用いて、前記締付作業が正常又は異常であることを示す情報を通知する通知部を有することを特徴とする請求項３に記載の管理装置。
5. トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を締め付けるときの締付作業を管理する管理装置であって、
   前記トルクレンチに固定された撮像部が前記特徴部を含む所定領域を撮像したときの撮像画像に基づいて、前記締付作業の位置を判定する判定部を有し、
   前記判定部は、前記複数の締結部材の締付位置に対応した複数の検出フレームのいずれかを前記撮像画像内で設定し、この検出フレーム内に、前記特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、この検出フレームに対応した締付位置において前記締付作業が行われていることを判定することを特徴とする管理装置。
6. 前記判定部は、設定された検出フレーム内に前記特徴部の少なくとも一部が位置していないとき、前記検出フレームを変更することを特徴とする請求項５に記載の管理装置。
7. 前記判定部は、複数の前記締付位置に対応した複数の前記検出フレームを、前記撮像画像内において互いに重ならない位置で設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の管理装置。
8. 前記特徴部は、複数の前記締付位置からの距離が互いに等しい位置に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の管理装置。
9. 前記管理装置は、前記撮像部を有し、前記トルクレンチに固定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の管理装置。
10. トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を所定の順序で締め付けるときの締付作業を管理する管理システムであって、
    前記トルクレンチに固定され、前記特徴部を含む所定領域を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置の撮像画像に基づいて、前記締付作業が正常であるか否かを判別する管理装置と、を有し、
    前記管理装置は、前記撮像画像内で前記締結部材の締付位置に応じて設定された検出フレーム内に、前記特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、前記締付作業が正常であると判定することを特徴とする管理システム。
11. トルクレンチを用いて、特徴部を備えたワークに複数の締結部材を締め付けるときの締付作業を管理する管理システムであって、
    前記トルクレンチに固定され、前記特徴部を含む所定領域を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置の撮像画像に基づいて、前記締付作業の位置を判定する管理装置と、を有し、
    前記管理装置は、前記複数の締結部材の締付位置に対応した複数の検出フレームのいずれかを前記撮像画像内で設定し、この検出フレーム内に、前記特徴部の少なくとも一部が位置しているとき、この検出フレームに対応した締付位置において前記締付作業が行われていることを判定することを特徴とする管理システム。

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