JP6813952B2 - 仮設モジュール組立システム - Google Patents
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Description
本実施形態に係る仮設モジュール組立システム(以下、単に組立システム10と称す)は、動作管理手段12と、ウェアラブル端末14、CADデータ管理手段16、CCDカメラ18、および3Dレーザープロジェクタ20を基本として構成され、組立用架構50に配置された定盤62上で、組立対象とされるモジュール70の組み立てが成される。ここで、本実施形態で例示する組立用架構50は、例えば図2に示すように、4本の支柱52と、この4本の支柱52の上端を前後左右に連結する4本のビーム54を備えている。さらに組立用架構50は、自動走行クレーン56を備えている。自動走行クレーン56は、走行のためのトロリ(不図示)と、トロリを横行させるためのガーダ58、及びガーダ58が移動する軌道60とを有する。
動作管理手段12は、詳細を後述するCADデータ管理手段16からの取得情報に基づいて、CCDカメラ18、3Dレーザープロジェクタ20、自動走行クレーン56、及び自動搬送台車66に対する指令信号の出力を行うための手段であり、パーソナルコンピュータ、あるいは専用のボードなどで構成することができる。よって、動作管理手段12は、例えば次のような機能を備えるものであれば良い。
ウェアラブル端末14は、作業者に対して、実際に組み立てているモジュール70と、モジュール70の設計上のデータ(CADデータ)との誤差がどの程度生じているのかを知らせるための報知手段である。ウェアラブル端末14には、例えばモニターなどの表示部を備え、この表示部に報知情報を表示するようにしても良いし、スピーカーなどにより音声として報知するようにしても良い。また、報知手段としては、作業者が見える位置に配置されたモニター等であっても良いし、実施形態に示すような、ゴーグルにモニターを備えたヘッドセットのようなウェアラブル端末14であっても良く、その形態は多岐に亙る。
CADデータ管理手段16は、モジュール70を組み立てるための3次元データ、および製品や資材の数量などの設計データが記憶されており、当該情報を動作管理手段12へ提供する役割を担う。
CCDカメラ18は、組立対象とされるモジュール70の組み立て状態(途中経過)や、組立材料の配置形態等の3次元情報を取得するための3次元形状取得手段であり、その一例として、CCDカメラ18を採用することができる。CCDカメラ18は、組立対象とされるモジュール70を多方面から撮影することで、その外形形状の欠落を防止する必要がある。このため、CCDカメラ18は、複数備えられる。本実施形態では、例えば図2に示すように、組立用架構50を構成する4本の支柱52のそれぞれに2個づつ、合計8個のCCDカメラ18を配置する構成としている。1つの支柱52に対して、CCDカメラ18を上下に離間して2個配置することで、モジュール70の上面の外形形状も捉えることが可能となる。
3Dレーザープロジェクタ20は、組立用架構50内に配置された定盤62の主面に、組立対象とするモジュール70の芯(一段目の基礎)を投影し、いわゆる墨出しを行うための投影手段である。定盤62の主面に実際に描く訳では無く、投影という手法で墨出しを使う事で、墨出し作業の自動化、および高速化を図ることができる。ここで、3Dレーザープロジェクタ20は、一般的な映像を投影する投影装置とは異なり、投影角度に基づく投影物の歪みが無く、投影物の寸法出しが可能となる。このため、モジュール70の墨出しに好適に利用することができる。3Dレーザープロジェクタ20による投影を精度良く行うためには、その設置位置が確定しており、投影先となる定盤62との位置関係が明確になっている必要がある。本実施形態では、組立用架構50を構成する支柱52のうちのいずれか1つに設置するように構成している。
以下、このような基本構成を有する組立システム10を用いたモジュール70の組み立て作業について、図10から図13を参照して説明する。
まず、モジュール組立前の準備段階では図10に示すように、支援作業が開始されると、CADデータ管理手段から、モジュール70を組み立てる際に必要な資材72のリスト(製品・資材リスト)が、動作管理手段12に提供される。動作管理手段12では、製品・資材リストを一次記憶すると共に、CCDカメラ18に対して資材72の仮置き状況のデータを取得すべき旨の指令信号を出力する。
次に、モジュール組立作業の初期段階では図11に示すように、作業者が、ウェアラブル端末14に対して墨出しの指示を入力すると、ウェアラブル端末14から動作管理手段12に対して墨出しを指示する旨の信号が出力される。墨出し指示の信号を受けた動作管理手段12は、3D−CAD情報から、墨出しに必要な情報(平面図)を選出し、3Dレーザープロジェクタ20に対し、指令信号と共に投影する平面図データを出力する。3Dレーザープロジェクタ20は、動作管理手段12からの入力情報に基づいた平面図データを定盤62上に投影する(作業の様子は、図4参照)。
組み立てられたモジュール70の一段目の寸法と図面情報との比較は、作業者がウェアラブル端末14を介して、動作管理手段12に対して、寸法計測をする旨の信号を出力することで成される。寸法計測する旨の信号を受けた動作管理手段12は、CCDカメラ18に対して、定盤62上に組み立てられたモジュール70(一段目)の位置情報を計測するための画像を撮像する旨の指令信号を出力する。CCDカメラ18は、動作管理手段12からの指令信号を受けると、定盤62上に組み立てられたモジュール70(一段目)撮像する。モジュール70の撮像は、8つのCCDカメラ18のそれぞれによって行われ、多方面から撮像した複数の画像データを得ることができる。撮像された複数の画像データは、動作管理手段12への返信信号に重畳させて返送する。
次に、2段目以降のモジュール組立作業では図12に示すように、まず、資材72を組み立て作業位置まで移動させる必要がある。資材72の移動は、動作管理手段12に対して作業者が、ウェアラブル端末14を介して資材72を移動させる旨の指令を出すことで成される。指令を受けた動作管理手段12は、CCDカメラ18に対して、仮置きスペース64を撮像する旨の指令信号を出力する。CCDカメラ18は、動作管理手段12からの指令信号を受けた後、仮置きスペース64に配置されている資材72を含む画像を撮像し、撮像した画像データを返信信号に重畳させて、動作管理手段12に返送する。
資材72の搬送を終えた後、作業者はモジュール70の2段目以降の組立を行う。組立作業が完了した後、作業者は図13に示すように、ウェアラブル端末14を介して動作管理手段12に対して、完了した組立作業の確認をする旨の指示を出す。確認指示を受けた動作管理手段12は、CCDカメラ18に対して、組み立てられたモジュール70の画像データを取得する旨の指令信号を出力する。指令信号を受けた複数のCCDカメラ18は、それぞれモジュール70の撮像を行い、画像データを取得する。取得された画像データは、動作管理手段12への返信信号に重畳させて返送する。画像データの返信を受けた動作管理手段12は、モジュール70の3次元位置情報を算出する。その後、算出した3次元位置情報と、CADデータを比較し、両者の誤差と、当該誤差が生じている位置を算出し、修正が必要な場合には、その旨をウェアラブル端末14に出力する(作業の様子は、図8参照)。
上記のような組立システム10を用いてモジュール70の組立を行うことによれば、現場でのモジュール組立作業を効率的、かつ精度良く行うことが可能となる。また、上記実施形態では、図1において、動作管理手段12とCADデータ管理手段16、CCDカメラ18、3Dレーザープロジェクタ20、および自動走行クレーン56の電気的な接続を有線で行うように図示しているが、これらの接続形態については、無線によるものであっても良い。
また、上記実施形態では、組立用架構50内で組み立てるモジュール70は、1つであるように記載した。しかしながら、図14に示すように、組立用架構50を連続的に並列配置する事で、複数のモジュール70の組立と搬出を連続的に行うことも可能となる。組立用架構50を並列配置した状態でモジュール70の組立を行う場合、自動走行クレーン56が走行するための軌道60を共通化することができる。このような構成とすることで、個別の組立スペースごとに自動走行クレーン56を配備する必要が無くなり、組立スペースの数に対する自動走行クレーン56の設置数を減らすことができる。
Claims (4)
- 位置と向きが事前に計測されており、資材を組み立てることで構成されるモジュールを多方面から撮影する複数のCCDカメラと、
複数の前記CCDカメラによって取得された複数の画像データに基づいて、ステレオマッチングの技術を用いて前記モジュールの3次元位置情報を取得し、3D−CADデータと前記3次元位置情報とを比較して、前記3次元位置情報と前記3D−CADデータの値との誤差を算出する動作管理手段と、
前記誤差を作業者に知らせるウェアラブル端末と、
前記モジュールを構成する資材を搬送する自動走行クレーンを備えた組立用架構を有し、
前記CCDカメラは、前記組立用架構を構成する支柱に配置され、
前記CCDカメラは、前記組立用架構内に仮置きされた前記資材の配置位置および形状の3次元情報を取得するための画像データを得て、
前記動作管理手段は、前記モジュールの組み立てに必要とされる前記資材を搬送する動作指令信号を前記自動走行クレーンに出力することを特徴とする仮設モジュール組立システム。 - 前記組立用架構内に配置する定盤と、
前記モジュールを組み立てるための基礎の配置場所を前記定盤上に投影する投影手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の仮設モジュール組立システム。 - 前記定盤は移動手段を備え、前記組立用架台の領域外へ移動可能な構成としたことを特徴とする請求項1または2に記載の仮設モジュール組立システム。
- 前記組立用架構内の所定位置と資材置き場とを往復する自動搬送台車を備え、
前記動作管理手段が、前記自動搬送台車に対して、前記モジュールを組み立てる上で不足している資材の情報を出力することで、前記自動搬送台車が前記組立用架構と前記資材置き場との間を往復する構成としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の仮設モジュール組立システム。
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