JP7139989B2 - Work support device and work support program - Google Patents
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Description
本発明は、予め定められている作業手順に従って行われる作業を支援する作業支援装置及び作業支援プログラムに関するものである。 The present invention relates to a work support device and a work support program that support work performed according to a predetermined work procedure.
従来、製造現場では、例えばプリント基板や製造途中の装置等に対して、手作業で部品を組み付ける組み付け作業等が行われることがある。このような作業は、予め定められている作業手順に従って行われるものの、一般的に複数の工程が含まれていること、また、組み付け作業であれば一般的に複数種類の部品を組み付けること等の理由により、部品を付け忘れたり取り違えたりする可能性がある。そのため、例えば、特許文献1では、部品箱側に重量センサ等の検出手段を設け、部品箱から取り出された部品が作業手順に適合したものであるか否かを判定することが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, at a manufacturing site, for example, an assembling work of manually assembling parts to a printed circuit board, a device in the middle of manufacturing, or the like may be performed. Although such work is performed according to a predetermined work procedure, it generally includes multiple processes, and assembly work generally involves assembling multiple types of parts. For some reason, parts may be left out or mixed up. Therefore, for example,
また、異なる製品に対して作業をする場合には組み付ける部品の種類や数等も異なるため、上述のような検出手段を部品箱側に設けると、部品の数に比例して設備コストが増加することに加えて、検出手段の設置や作業手順との対応付け等に多大な労力を要するという問題がある。この問題を解決するため、例えば、下記特許文献2に開示される作業支援装置が知られている。この作業支援装置では、撮像部の撮像範囲内に作業を監視する範囲となる監視領域を作業手順に応じて入力操作して設定し、撮像した画像の監視領域に該当する部分と当該画像よりも前の時点で撮像した他の画像における監視領域に該当する部分とを比較することにより、管理領域を対象として動態検出を行い、この動態検出の検出結果に基づいて作業手順に従って行われたか否かを判定し、その判定結果を作業者に対して報知している。
In addition, when working on different products, the types and numbers of parts to be assembled are also different. Therefore, if the detection means as described above is provided on the parts box side, the equipment cost increases in proportion to the number of parts. In addition to this, there is a problem that a great deal of labor is required to install the detecting means and associate it with the work procedure. In order to solve this problem, for example, a work support device disclosed in
ところで、上述した特許文献2に開示される作業支援装置では、各部品箱に対応する監視領域をそれぞれ設定する際、作業者は、撮像部で撮像した画像のうち部品箱の位置を確認しながらワイヤレスマウスを操作して画像中の部品箱を囲うように枠線を引く作業を行う必要がある。製造ロットごとに、部品箱の種類や個数だけでなく、部品箱の位置も変わる可能性があるために、監視領域を予め設定できないからである。そうすると、製造ロットごとに、作業者が画面を見ながらワイヤレスマウスを操作する作業が発生するため、監視領域を設定するための初期設定作業に時間がかかるだけでなく、作業者の操作ミス等により誤った監視領域が設定されてしまうという問題がある。
By the way, in the work support device disclosed in the above-mentioned
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、作業者に作業負担を強いることなく監視領域を容易かつ正確に設定可能な構成を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a configuration in which a monitoring area can be easily and accurately set without imposing a work burden on an operator. be.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、
複数の部品箱(30,30a~30d)に収容された部品(20,20a~20d)を用いて所定の作業手順に従って行われる作業を支援する作業支援装置(10)であって、
撮像部(13)と、
前記撮像部の撮像範囲内にて前記部品箱ごとに監視領域(Pa~Pd)をそれぞれ設定する監視領域設定部(11)と、
前記撮像部により撮像された撮像画像のうち前記監視領域設定部により設定された前記監視領域に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における前記監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する前記部品箱からの前記部品の取り出しを検出する検出部(11)と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定する判定部(11)と、
前記判定部による判定結果を作業者に対して報知する報知部(15,16)と、
を備え、
前記監視領域設定部は、作業者によって前記部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した前記部品箱に対応する前記監視領域を部品箱ごとに設定することを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
In order to achieve the above object, the invention described in
A work support device (10) for supporting work performed according to a predetermined work procedure using parts (20, 20a-20d) housed in a plurality of parts boxes (30, 30a-30d),
an imaging unit (13);
a monitoring area setting unit (11) for setting a monitoring area (Pa to Pd) for each of the parts boxes within the imaging range of the imaging unit;
A portion corresponding to the monitoring area set by the monitoring area setting unit in the captured image captured by the imaging unit and the monitoring area corresponding to another captured image captured at a time before the captured image. a detection unit (11) for detecting removal of the parts from the parts box corresponding to the monitoring area based on the result of comparison with the part to be monitored;
a determination unit (11) that determines whether or not the work according to the predetermined work procedure is being performed based on the detection result of the detection unit;
a notification unit (15, 16) for notifying the operator of the determination result by the determination unit;
with
The monitoring area setting unit detects the parts boxes moved in the predetermined movement state based on the captured image captured by the imaging unit when the parts boxes are individually moved in the predetermined movement state by the worker. is set for each parts box.
It should be noted that the symbols in parentheses indicate the corresponding relationship with specific means described in the embodiments to be described later.
請求項1の発明では、撮像部により撮像された撮像画像のうち監視領域設定部により設定された監視領域に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する部品箱からの部品の取り出しが検出部により検出される。この検出部による検出結果に基づいて所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定部により判定されて、この判定結果が報知部により作業者に対して報知される。その際、監視領域設定部により、作業者によって部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した部品箱に対応する監視領域が部品箱ごとに設定される。 In the first aspect of the present invention, monitoring of a portion corresponding to a monitoring area set by a monitoring area setting unit in a captured image captured by an imaging unit and another captured image captured at a time before the captured image is monitored. Based on the result of comparison with the portion corresponding to the area, the detection unit detects removal of the part from the parts box corresponding to the monitoring area. Based on the result of detection by the detection unit, the determination unit determines whether or not the work according to the predetermined work procedure is being performed, and the notification unit notifies the operator of the determination result. At that time, the monitoring area setting unit determines the parts box moved in the predetermined movement state based on the captured image captured by the imaging unit when the parts box is individually moved in the predetermined movement state by the worker. A corresponding monitoring area is set for each parts box.
これにより、作業開始前等に、作業者が部品箱を所定の移動状態で個々に移動させるだけで、部品箱ごとに監視領域を容易に設定することができる。特に、作業者が画面を見ながらマウス操作等を行う必要もないので、作業者の入力操作ミス等に起因して誤った監視領域が設定されることもない。したがって、作業者に作業負担を強いることなく監視領域を容易かつ正確に設定することができる。 As a result, the operator can easily set the monitoring area for each parts box by simply moving the parts boxes individually in a predetermined movement state before starting work or the like. In particular, since the operator does not need to operate the mouse while looking at the screen, an incorrect monitoring area is not set due to the operator's input operation error. Therefore, the monitoring area can be easily and accurately set without imposing a work burden on the operator.
請求項2の発明では、上記所定の移動状態は、部品箱が元の位置に戻されることを前提に繰り返される搖動状態であるため、部品箱の移動範囲が狭くなりやすく、撮像された撮像画像から部品箱が移動している領域を特定しやすくなるので、監視領域をより正確に設定することができる。 In the second aspect of the invention, the predetermined moving state is a swinging state that is repeated on the premise that the parts box is returned to its original position. Since it becomes easier to specify the area where the parts box is moving from, the monitoring area can be set more accurately.
請求項3の発明では、監視領域設定部により、撮像部により撮像された撮像画像のうち部品箱が元の位置に戻されることで停止したと判断される撮像画像と当該撮像画像の直前に撮像された他の撮像画像との比較結果に基づいて、監視領域が設定される。これにより、部品箱の停止直後の撮像画像と部品箱の停止直前の撮像画像との差分を利用して部品箱の位置を特定し、この特定された部品箱の位置に応じて監視領域を設定できるため、監視領域をより一層正確に設定できるだけでなく、部品箱の停止直後のタイミングで監視領域が設定されるので、監視領域を多数設定する場合でも、設定に要する時間を短縮して作業効率を高めることができる。 In the invention according to claim 3, the monitoring area setting unit picks up the picked-up image that is judged to have stopped because the parts box is returned to its original position among the picked-up images picked up by the imaging unit, and the picked-up image immediately before the picked-up image. A monitoring area is set based on the result of comparison with other captured images. As a result, the position of the parts box is specified using the difference between the captured image immediately after the parts box stops and the captured image immediately before the parts box stops, and the monitoring area is set according to the specified positions of the parts box. Therefore, not only can the monitoring area be set more accurately, but the monitoring area is set at the timing immediately after the parts box stops, so even when setting many monitoring areas, the time required for setting can be shortened and work efficiency can increase
請求項4の発明では、監視領域設定部により複数の監視領域が設定された後に、検出部により検出される部品の取り出し順番に基づいて、上記所定の作業手順を設定する作業手順設定部が設けられる。これにより、各監視領域の設定後に、実際に部品箱から部品を取り出すようにして正しい作業を行うことで、上記所定の作業手順を設定できるので、上位機器等から上記所定の作業手順を予め取得する作業等を不要とすることができる。 In the fourth aspect of the present invention, a work procedure setting unit is provided for setting the predetermined work procedure based on the picking order of parts detected by the detection unit after the plurality of monitoring areas are set by the monitoring area setting unit. be done. As a result, after setting each monitoring area, the predetermined work procedure can be set by performing the correct work by actually taking out the parts from the parts box. work, etc., can be eliminated.
請求項5の発明によれば、請求項1と同様の効果を奏する作業支援プログラムを実現できる。 According to the fifth aspect of the invention, it is possible to realize a work support program that has the same effects as the first aspect.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る作業支援装置及び作業支援プログラムを具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る作業支援装置10は、図1に例示するように、作業台1等に設けられており、作業者Mにより複数の部品箱に収容された部品を用いて所定の作業手順に従って行われる組み付け作業を支援する装置として構成されている。
[First embodiment]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment embodying a work support device and a work support program according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
As illustrated in FIG. 1, the
組み付け作業が行われる作業台1には、プリント基板や組み付け対象の装置等のワークWが搬送されて配置される。この作業台1の棚2には、複数の部品箱30が作業者Mから見て左右に並ぶように配置されており、各部品箱30には、ワークWに組み付けるための複数種類の部品20がそれぞれ個別に貯留されている。本実施形態では、図2からわかるように、棚2上に4つの部品箱30a~30dが並んで配置され、部品箱30aに部品20aが収容され、部品箱30bに部品20bが収容され、部品箱30cに部品20cが収容され、部品箱30dに部品20dが収容されている。
A work W such as a printed circuit board or a device to be assembled is transferred and placed on the
作業支援装置10は、図1及び図3に示すように、制御部11、記憶部12、撮像部13、表示部14、発光部15、スピーカ16、操作部17、通信部18などを備えている。制御部11は、マイコンを主体として構成されて、作業支援装置10の全体的制御や各種演算を行うものであり、例えば後述する作業支援処理を実行するように機能する。記憶部12は、ROM、RAM、HDD、不揮発性メモリなどの公知の記憶媒体によって構成されており、作業支援処理を実行するためのアプリケーションプログラム(以下、作業支援プログラムともいう)や所定のデータベース等が、制御部11により利用可能に予め格納されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
撮像部13は、受光センサ(例えば、C-MOSエリアセンサ、CCDエリアセンサ等)を備えたカメラとして構成されている。本実施形態では、撮像部13は、制御部11や表示部14等を備えた装置本体10aとは別体として構成されており、各部品箱30a~30dを少なくとも含む範囲を動画または静止画で撮像するように、作業台1の上部に配置されている。本実施形態では、撮像部13は、例えば、30フレーム/秒で連続静止画を撮像し、各撮像画像が制御部11によって解析可能に記憶部12に記憶されるように構成されている。
The
表示部14は、例えば、液晶ディスプレイであって、制御部11により制御されて、撮像部13により撮像された撮像画像や所定の情報等が表示されるように構成されている。この表示部14の表示画面が作業者Mによって視認されるように、装置本体10aが作業台1の背板等に取り付けられている。
The
発光部15は、例えば、LEDであって、制御部11により制御されて、発光色や点灯・点滅状態が制御されるように構成され、作業者Mによって視認容易な位置に配置されている。スピーカ16は、公知のスピーカ等によって構成されており、制御部11により制御されて、予め設定された音声やアラーム音等の各種通知音を放音するように構成されている。なお、発光部15及びスピーカ16は、「報知部」の一例に相当し得る。
The light-emitting
操作部17は、入力操作に応じた操作信号を制御部11に対して出力する構成をなしており、制御部11は、この操作信号を受けて入力操作に応じた処理を行うようになっている。通信部18は、上位機器等の外部装置との間でデータ通信を行うための通信インタフェースとして構成されており、制御部11と協働して通信処理を行うように構成されている。
The
次に、作業者Mにより、所定の作業手順に従って、複数の部品箱に収容された部品を個々にワークWに組み付ける組み付け作業が行われる際に、製造ロットごとに制御部11にてよって実行される作業支援プログラムに基づいてなされる作業支援処理について、図4及び図5に示すフローチャートを参照して詳述する。なお、所定の作業手順として、ワークWに対して、1番目に部品箱30aの部品20aが組み付けられ、2番目に部品箱30bの部品20bが組み付けられ、3番目に部品箱30cの部品20cが組み付けられ、4番目に部品箱30dの部品20dが組み付けられるように作業手順が予め決まっている場合を例に説明する。
Next, when the worker M performs the assembling work of individually assembling the parts contained in the parts boxes into the workpiece W according to a predetermined work procedure, the
操作部17に対して所定の操作がなされることで、制御部11により作業支援処理が開始されると、まず、図4のステップS101に示す作業手順情報読込み処理がなされ、指定された製造ロットの上記所定の作業手順に関する情報(以下、作業手順情報ともいう)が記憶部12から読み込まれる。本実施形態では、上記作業手順情報は、その製造ロットに関する作業手順等を記載した作業指示書等に付された情報コードや無線タグを読み取ることでその都度記憶部12に記憶される。なお、上記作業手順情報は、例えば、操作部17による入力操作等に応じて記憶部12に記憶されてもよいし、予め、通信部18を介して上位機器等から受信することで記憶部12に記憶されてもよい。
When the operation support processing is started by the
上述のように作業手順情報が読み込まれると、部品の組み付け順番(取り出し順番)を示すkが1に設定された後(S103)、ステップS105に示す監視領域設定処理がなされる。この処理では、撮像部13により撮像された撮像画像のうち、上記作業手順情報から特定される組み付け順番がk番目の部品の部品箱に相当する画像領域を、監視領域として設定するための処理がなされる。上述のように組み付け順番kが1に設定された直後では、1番目の部品20aの部品箱30aに相当する画像領域を、監視領域Paとして設定するための処理がなされる。なお、上記監視領域設定処理を実行する制御部11は、「監視領域設定部」の一例に相当し得る。
When the work procedure information is read as described above, k indicating the assembly order (pickup order) of the parts is set to 1 (S103), and then the monitoring area setting process shown in step S105 is performed. In this process, an image area corresponding to the parts box of the k-th part in the assembly order specified from the work procedure information is set as the monitoring area in the captured image captured by the
本実施形態における監視領域設定処理では、撮像部13による動画撮像中に、作業者Mが部品箱を所定の移動状態で移動させることで、その移動に応じて連続画像において生じた画像の差分に相当する領域が監視領域として設定されて登録される。本実施形態では、上記所定の移動状態として、差分特定に関して部品箱の移動範囲を狭くするため、図6に示すように、他の部品箱に干渉しないように作業者Mから見て前後方向に繰り返し搖動させる移動状態(以下、単に、搖動状態ともいう)が採用されている。なお、図6及び後述する図7では、図2の撮像状態と異なり、各部品箱を上方から平面視した状態で示しており、便宜上、各部品箱に収容される部品を省略して図示している。
In the monitoring area setting process according to the present embodiment, the worker M moves the parts box in a predetermined moving state while the
以下、上記監視領域設定処理について、図5に示すフローチャートを参照して具体的に詳述する。
まず、撮像部13により撮像可能な状態になると(図5のS201)、ステップS203の判定処理にて、設定開始指示がなされたか否かについて判定される。本実施形態では、上記設定開始指示として、例えば、作業者Mによる所定のジェスチャーが設定されている。このため、作業者Mが撮像部13の撮像範囲内にて所定のジェスチャーを行うことで、この所定のジェスチャーが撮像部13により撮像されると、設定開始指示があったとして、ステップS203にてYesと判定される。なお、上記所定のジェスチャーとして、例えば、少なくとも一部の部品箱を所定の状態に移動(搖動)させる動作が採用されてもよいし、作業指示書等に表示される情報コードや所定形状のマーカ等を撮像部13に撮像させる動作が採用されてもよい。
The monitoring area setting process will be specifically described below with reference to the flowchart shown in FIG.
First, when the
次に、ステップS205に示す連続画像取得処理がなされ、所定時間の動画に相当する連続画像が撮像される。続いて、ステップS207に示す画像比較処理がなされ、上述のように取得された連続画像において、1又は数フレーム前後の撮像画像を比較して、画像の差分を構成する領域(以下、単に、差分領域ともいう)を抽出するための処理がなされる。そして、ステップS209の判定処理にて、所定範囲以上の差分領域が生じているか否かについて判定され、所定範囲以上の差分領域が生じるまで、Noと判定されて、上記ステップS205からの処理が繰り返される。 Next, continuous image acquisition processing shown in step S205 is performed, and continuous images corresponding to a moving image for a predetermined time are captured. Subsequently, the image comparison process shown in step S207 is performed, and in the continuous images acquired as described above, the captured images before and after one or several frames are compared, and the area constituting the image difference (hereinafter simply referred to as the difference (also called a region) is performed. Then, in the determination processing of step S209, it is determined whether or not a difference area of a predetermined range or more has occurred.Until a difference area of a predetermined range or more is generated, a No determination is made, and the processes from step S205 are repeated. be
そして、所定範囲以上の差分領域が生じていることからステップS209にてYesと判定されると、ステップS211に示す手領域取得処理がなされる。この処理では、差分が生じた撮像画像に概ね手と判定できる程度の形状及び大きさの領域が含まれていると、この領域が手領域として取得される。 Then, if the result of determination in step S209 is YES because a difference area of a predetermined range or more is generated, hand area acquisition processing shown in step S211 is performed. In this processing, if the captured image with the difference includes an area having a shape and size that can be roughly determined as a hand, this area is acquired as the hand area.
続いて、ステップS213の判定処理にて、作業者Mが部品箱を所定の移動状態で移動させているか否かについて判定される。作業者Mが把持した部品箱を搖動状態で移動させている場合には、上述のように取得された手領域と部品箱に相当する他の差分領域とが隣接して連なることから、手領域と他の差分領域とが隣接していない場合には、部品箱が移動していないとして、ステップS213にてNoと判定されて、上記ステップS205からの処理が繰り返される。また、手領域が取得されない場合にも、ステップS213にてNoと判定されて、上記ステップS205からの処理が繰り返される。 Subsequently, in the determination process of step S213, it is determined whether or not the worker M is moving the parts box in a predetermined moving state. When the parts box gripped by the worker M is moved in a swinging state, the hand area obtained as described above and the other difference area corresponding to the parts box are adjacent to each other. and other difference areas are not adjacent to each other, it is determined that the parts box has not moved, and the determination in step S213 is No, and the processes from step S205 are repeated. Even if the hand region is not acquired, the determination in step S213 is No, and the processing from step S205 is repeated.
一方、組み付け順番kが1に設定された後に、作業者Mにより把持された1番目の部品20aを収容した部品箱30aが搖動状態になっていると(図6参照)、取得された連続画像において、部品箱30aを把持する手の部分と部品箱30aに相当する部分とに差分領域が生じることとなる。このため、作業者Mの部品箱30aを把持する手の手領域が取得され、この取得された手領域と部品箱30aを撮像した部分に相当する他の差分領域とが隣接するため、作業者Mが部品箱を所定の移動状態で移動させているとして、ステップS213にてYesと判定される。
On the other hand, after the assembly order k is set to 1, when the
この場合には、ステップS215に示す監視領域記憶処理がなされ、手領域を除いた差分領域に対して作業者Mの手が把持している部分と推定される領域を加えた領域が部品箱30aの監視領域Paとして設定されて記憶部12に記憶される(図8(A)参照)。この処理では、上記連続画像のうち部品箱が元の位置に戻されることで停止したと判断される撮像画像(図7(A)の状態で撮像された撮像画像)と当該撮像画像の直前に撮像された他の撮像画像(図7(B)の状態で撮像された撮像画像)との比較結果を利用することで、監視領域を正確に設定することができる。 In this case, the monitoring area storage process shown in step S215 is performed, and the area obtained by adding the area estimated to be the part held by the hand of the worker M to the difference area excluding the hand area is the parts box 30a. is set as the monitoring area Pa and stored in the storage unit 12 (see FIG. 8A). In this process, among the continuous images, a captured image (captured image captured in the state of FIG. 7A) determined to have stopped by returning the parts box to its original position, and immediately before the captured image, By using the result of comparison with another captured image (image captured in the state of FIG. 7B), the monitoring area can be set accurately.
上述のように1番目の部品20aを収容した部品箱30aに関して監視領域Paが設定されることで監視領域設定処理が終了すると、ステップS107の判定処理にて、組み付け順番kが、上記作業手順情報から特定される部品箱の総数Nに一致するか否かについて判定される。上述の例では、総数Nは4に設定されるため、上記ステップS107にてNoと判定されて、組み付け順番kが1つ増えるようにインクリメントされた後に(S109)、上記ステップS105の処理がなされる。上述のように1番目の部品20aを収容した部品箱30aに関して監視領域が設定された後では、k=2に設定されるため、2番目の部品20bを収容した部品箱30bに関して監視領域を設定するための処理が開始される。同様にして、2番目の部品20bを収容した部品箱30bを搖動させることで、この部品箱30bに関して監視領域Pbが設定される。その後、k=Nでないことから(S107でNo)、k=3に設定された後に(S109)、3番目の部品20cを収容した部品箱30cを搖動させることで、この部品箱30cに関して監視領域Pcが設定される(S105)。その後も、k=Nでないことから(S107でNo)、k=4に設定された後に(S109)、4番目の部品20dを収容した部品箱30dを搖動させることで、この部品箱30dに関して監視領域Pdが設定される(S105)。
When the monitoring area setting process is completed by setting the monitoring area Pa for the
このように4つ部品箱30a~30dのそれぞれに対して監視領域Pa~Pdが設定されると(図8(B)参照)、k=Nとなり、ステップS107にてYesと判定されて、ステップS111に示す設定完了報知処理がなされる。この処理では、発光部15による発光状態やスピーカ16による報音状態に応じて、作業者Mに対して、その製造ロットに関して全ての監視領域の設定が完了したことが報知される。なお、上記監視領域設定処理では、1つの監視領域が設定されるごとに、個別設定完了を示す報知を発光部15やスピーカ16を利用して行ってもよい。
When the monitoring areas Pa to Pd are set for each of the four
このように各監視領域の設定完了が報知されると、ステップS113に示す監視処理が開始される。この処理では、上述のように設定された各監視領域Pa~Pdに対して動態検出を行うことにより、各監視領域Pa~Pdがそれぞれ監視される。なお、上記動態検出を実行する制御部11は、「検出部」の一例に相当し得る。
When completion of setting of each monitoring area is notified in this manner, the monitoring process shown in step S113 is started. In this process, each of the monitoring areas Pa to Pd set as described above is monitored by performing dynamic detection for each of the monitoring areas Pa to Pd. Note that the
本実施形態では、上記動態検出として、上述した監視領域設定処理と同様に、各監視領域Pa~Pd内の時系列での変化を画像の差分を利用して観察する手法が採用されている。具体的には、上記監視処理では、撮像部13で撮像された最新の撮像画像と、以前に撮像された他の撮像画像(例えば、直前に撮像された撮像画像)とを比較することにより、監視領域の動態検出が行われる。
In the present embodiment, a method of observing time-series changes in each of the monitoring areas Pa to Pd using image differences is adopted as the dynamic detection as in the above-described monitoring area setting process. Specifically, in the monitoring process, by comparing the latest captured image captured by the
上記動態検出により、例えば、特開2018-156279号公報等に開示される手法を用いて、監視領域内に生じた変化が概ね手と判定できる程度の大きさであるか否かに基づいて作業者Mの手を検出したか否かが判定される。なお、上記動態検出による検出結果に基づいて所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定する制御部11は、「判定部」の一例に相当し得る。
Based on the dynamic detection, for example, using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-156279, the operation is performed based on whether the change occurring in the monitoring area is large enough to be determined as a hand. It is determined whether or not the hand of person M has been detected. Note that the
例えば、各部品箱30a~30dを搖動し終えた作業者Mが、実際に組み付け作業を開始するために、部品箱30aから部品20aを取り出した場合には、最新の撮像画像とその直前の撮像画像との差分に基づいて、監視領域Pa内にて作業者Mの手が検出される。そして、読み込んだ上記作業手順情報の通りに、監視領域Pa、監視領域Pb、監視領域Pc、監視領域Pdの順に、作業者Mの手を検出した検出結果が得られると、正しい組み付け作業がなされたとして、判定結果として正常作業を示す報知がなされる。この正常報知としては、例えば、発光部15による正解を意識させる緑色の点灯や、スピーカ16による正解を意識させる『ピンポ~ン』といった音の発音等を採用することができる。この正常報知を受けた作業者Mは、正しい作業手順で部品を組み付けたことを認識することができる。なお、正常報知は、監視領域単位でなされてもよいし、全ての監視領域で上記作業手順情報の通りに作業者Mの手が検出されることでなされてもよい。
For example, when the worker M who has finished swinging the
一方、例えば、監視領域Paにて作業者Mの手が検出された後に、監視領域Pcにて作業者Mの手が検出されるように、誤った順序の監視領域にて作業者Mの手が検出されると、誤った組み付け作業がなされたとして、判定結果として異常作業を示す報知がなされる。この異常報知としては、例えば、発光部15による異常を意識させる赤色の点灯や、スピーカ16により『正しい部品を取って下さい』といった音の発音等を採用することができる。この異常報知を受けた作業者Mは、誤った作業手順で部品を取り出したことを直ちに認識することができる。
On the other hand, for example, after the hand of worker M is detected in the monitoring area Pa, the hand of the worker M is detected in the monitoring area Pc, so that the hand of the worker M is detected in the monitoring areas in the wrong order. is detected, it is judged that an erroneous assembly operation has been performed, and a notification indicating an abnormal operation is made as a determination result. As the abnormality notification, for example, red lighting by the light-emitting
以上説明したように、本実施形態に係る作業支援装置10では、撮像部13により撮像された撮像画像のうち監視領域設定処理により設定された監視領域(Pa~Pd)に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する部品箱(30a~30d)からの部品(20a~20d)の取り出しが検出される。この検出結果に基づいて所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定されて、この判定結果が作業者Mに対して報知される。その際、監視領域設定処理により、作業者Mによって部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に撮像部13により撮像された撮像画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した部品箱に対応する監視領域が部品箱ごとに設定される。
As described above, in the
そして、本実施形態に係る作業支援プログラムは、複数の部品箱(30a~30d)に収容された部品(20a~20d)を用いて所定の作業手順に従って行われる作業を支援する作業支援装置10の制御部11に、撮像部13の撮像範囲内にて部品箱ごとに監視領域(Pa~Pd)をそれぞれ設定する監視領域設定処理(S105)と、撮像部13により撮像された撮像画像のうち監視領域設定処理により設定された監視領域に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する部品箱からの部品の取り出しを検出する検出処理(S113)と、検出処理による検出結果に基づいて所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定する判定処理(S113)と、判定処理による判定結果を作業者に対して報知する報知処理(S113)と、を実行させるプログラムである。そして、監視領域設定処理では、作業者によって部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に撮像部により撮像された画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した部品箱に対応する監視領域を部品箱ごとに設定する。
The work support program according to the present embodiment is a
これにより、作業開始前等に、作業者Mが部品箱を所定の移動状態で個々に移動させるだけで、部品箱ごとに監視領域を容易に設定することができる。特に、作業者Mが画面を見ながらマウス操作等を行う必要もないので、作業者Mの入力操作ミス等に起因して誤った監視領域が設定されることもない。したがって、作業者Mに作業負担を強いることなく監視領域を容易かつ正確に設定することができる。 As a result, the monitoring area can be easily set for each parts box by simply moving the parts boxes individually in a predetermined movement state by the worker M before starting work. In particular, since the operator M does not need to operate the mouse while looking at the screen, an erroneous monitoring area is not set due to an input operation error of the operator M or the like. Therefore, the monitoring area can be easily and accurately set without imposing a work burden on the worker M.
さらに、上記所定の移動状態は、部品箱が元の位置に戻されることを前提に繰り返される搖動状態であるため、部品箱の移動範囲が狭くなりやすく、撮像された撮像画像から部品箱が移動している領域を特定しやすくなるので、監視領域をより正確に設定することができる。 Furthermore, since the predetermined moving state is a swinging state that is repeated on the premise that the parts box is returned to its original position, the moving range of the parts box tends to become narrow, and the parts box moves from the picked-up image. Since it becomes easier to specify the area where the monitoring is performed, the monitoring area can be set more accurately.
特に、監視領域設定処理により、撮像部13により撮像された撮像画像のうち部品箱が元の位置に戻されることで停止したと判断される撮像画像(図7(A)参照)と当該撮像画像の直前に撮像された他の撮像画像(図7(B)参照)との比較結果に基づいて、監視領域が設定される。これにより、部品箱の停止直後の撮像画像と部品箱の停止直前の撮像画像との差分を利用して部品箱の位置を特定し、この特定された部品箱の位置に応じて監視領域を設定できるため、監視領域をより一層正確に設定できるだけでなく、部品箱の停止直後のタイミングで監視領域が設定されるので、監視領域を多数設定する場合でも、設定に要する時間を短縮して作業効率を高めることができる。
In particular, by the monitoring area setting process, among the captured images captured by the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る作業支援装置及び作業支援プログラムについて、図面を参照して説明する。
本第2実施形態では、監視基準となる所定の作業手順(作業手順情報)を予め取得することなく作業者の作業に応じて設定する点が、上記第1実施形態と主に異なる。したがって、第1実施形態と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a work support device and a work support program according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
The second embodiment is mainly different from the first embodiment in that a predetermined work procedure (work procedure information) that serves as a monitoring reference is set in accordance with the work performed by the worker without being acquired in advance. Therefore, the same reference numerals are assigned to substantially the same components as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
上記第1実施形態では、作業支援処理の開始時に作業手順情報を読み込むため、作業指示書等に付された情報コードを読み取る作業や上位機器等から上記作業手順情報を取得する作業が必要になる。そこで、本実施形態では、作業支援処理において、作業者Mの作業負担をさらに減らすため、作業手順情報を予め取得することなく、作業者Mによる実際の作業に応じて所定の作業手順を設定する。 In the first embodiment, since the work procedure information is read at the start of the work support process, it is necessary to read the information code attached to the work instruction sheet or the like and to acquire the work procedure information from the host equipment or the like. . Therefore, in the present embodiment, in order to further reduce the work burden on the worker M in the work support process, a predetermined work procedure is set according to the actual work performed by the worker M without obtaining work procedure information in advance. .
以下、本実施形態において、作業者Mにより、所定の作業手順に従って、複数の部品箱に収容された部品を個々にワークWに組み付ける組み付け作業が行われる際に、製造ロットごとに制御部11にてよって実行される作業支援プログラムに基づいてなされる作業支援処理について、図9に示すフローチャートを参照して詳述する。
Hereinafter, in the present embodiment, when the operator M performs the assembling work of individually assembling the parts accommodated in a plurality of parts boxes to the work W according to a predetermined work procedure, the
操作部17に対して所定の操作がなされることで、制御部11により作業支援処理が開始されると、まず、撮像部13により撮像可能な状態になり(図9のS301)、ステップS303の判定処理にて、設定開始指示がなされたか否かについて判定される。そして、上記所定のジェスチャーが撮像部13により撮像されると、設定開始指示があったとして(S303でYes)、組み付け順番kが1に設定される(S305)。
When the operation support process is started by the
次に、ステップS307に示す連続画像取得処理がなされ、所定時間の動画に相当する連続画像が撮像される。続いて、ステップS309に示す画像比較処理がなされ、上述のように取得された連続画像において、1又は数フレーム前後の撮像画像を比較した差分領域を抽出するための処理がなされる。そして、所定範囲以上の差分領域が生じていると(S311でYes)、ステップS313に示す手領域取得処理がなされ、差分が生じた撮像画像に概ね手と判定できる程度の形状及び大きさの領域が含まれていると、この領域が手領域として取得される。 Next, continuous image acquisition processing shown in step S307 is performed, and continuous images corresponding to a moving image for a predetermined time are captured. Subsequently, an image comparison process shown in step S309 is performed, and a process for extracting a difference area is performed by comparing captured images before and after one or several frames in the continuous images acquired as described above. Then, if a difference area of a predetermined range or more is generated (Yes in S311), hand area acquisition processing shown in step S313 is performed, and the captured image with the difference has a shape and size that can be roughly determined to be a hand. is included, this area is acquired as the hand area.
続いて、ステップS315の判定処理にて、上述のように取得された手領域と部品箱に相当する他の差分領域とが隣接していないと判定される場合には、Noと判定されて、上記ステップS307からの処理が繰り返される。一方、組み付け順番kが1に設定された後に、作業者Mにより把持された1番目の部品20aを収容した部品箱30aが搖動状態になっていると、取得された手領域と部品箱30aを撮像した部分に相当する他の差分領域とが隣接するため、作業者Mが部品箱を所定の移動状態で移動させているとして、ステップS315にてYesと判定される。
Subsequently, if it is determined that the hand area obtained as described above is not adjacent to the other difference area corresponding to the parts box in the determination process of step S315, the determination is No. The processing from step S307 is repeated. On the other hand, after the assembly order k is set to 1, if the
この場合には、ステップS317に示す監視領域記憶処理がなされ、上記ステップS215の監視領域記憶処理と同様に、手領域を除いた差分領域に対して作業者Mの手が把持している部分と推定される領域を加えた領域が部品箱30aの監視領域Paとして設定されて記憶部12に記憶される。
In this case, the monitor area storage process shown in step S317 is performed, and the difference area excluding the hand area is the part held by the hand of the worker M, as in the monitor area storage process of step S215. An area including the estimated area is set as a monitoring area Pa of the parts box 30 a and stored in the
続いて、ステップS319の判定処理にて、その製造ロットにおいて用いられる全ての部品箱が作業者Mによって所定の移動状態にて移動させられたか否かについて判定される。本実施形態では、作業者Mが各部品箱を個別に搖動させ終えた後に、作業支援装置10に対して行う所定の終了ジェスチャーが設定されており、この所定の終了ジェスチャーが撮像部13にて撮像されない場合には、ステップS319にてNoと判定されて、組み付け順番kが1つ増えるようにインクリメントされた後に(S321)、上記ステップS307からの処理が繰り返される。なお、本実施形態では、上記ステップS307からの繰り返し処理等が、監視領域設定処理に相当し得る。
Subsequently, in the determination process of step S319, it is determined whether or not all the component boxes used in the manufacturing lot have been moved by the worker M in a predetermined moving state. In the present embodiment, a predetermined end gesture is set to be performed on the
そして、最後の部品箱を搖動させた後に、作業者Mが撮像部13の撮像範囲内にて上記所定の終了ジェスチャーを行うことで、この所定の終了ジェスチャーが撮像部13により撮像されると、全ての部品箱が所定の移動状態にて移動させられたとして、ステップS319にてYesと判定される。この場合には、ステップS323に示す設定完了報知処理がなされ、上記ステップS111の設定完了報知処理と同様に、発光部15による発光状態やスピーカ16による報音状態に応じて、作業者Mに対して、その製造ロットに関して全ての監視領域の設定が完了したことが報知される。なお、上記所定の終了ジェスチャーとして、例えば、作業指示書等に表示される情報コードや所定形状のマーカ等を撮像部13に撮像させる動作が採用されてもよい。また、上記ステップS319の判定処理では、例えば、作業者Mが各部品箱を個別に搖動させ終えた後の経過時間を考慮することで、最後に差分領域を検出してから所定時間が経過すると、作業者Mが各部品箱を個別に搖動させ終えたとして、Yesと判定されてもよい。
Then, after swinging the last component box, the operator M performs the predetermined end gesture within the imaging range of the
上述のように各監視領域の設定完了が報知されると、ステップS325に示す作業手順設定処理がなされる。この処理では、上記報知後になされる作業者Mによる実際の組み付け作業時に、部品の取り出しを上記動態検出に応じて検出し、この検出される部品の取り出し順番に基づいて、作業手順が設定される。上述のように作業手順が決まっている場合には、作業者Mが正しい手順で各部品箱から部品を取り出して組み付け作業を行う際に、部品箱30a、部品箱30b、部品箱30c、部品箱30dの順で部品が取り出される状態が繰り返される。このため、この繰り返し順を上記動態検出に応じて検出することで、正しい作業手順を認識して作業基準となる作業手順を設定することができる。なお、上記作業手順設定処理を実行する制御部11は、「作業手順設定部」の一例に相当し得る。
When completion of setting of each monitoring area is notified as described above, work procedure setting processing shown in step S325 is performed. In this process, removal of the parts is detected according to the detection of the dynamic state during the actual assembly work performed by the worker M after the notification, and a work procedure is set based on the detected order of removal of the parts. . When the work procedure is determined as described above, when the worker M takes out the parts from each parts box in the correct procedure and performs the assembly work, the
上述のように作業手順が設定されると、ステップS327に示す監視処理が開始される。この処理では、上記ステップS113の監視処理と同様に、上述のように設定された各監視領域Pa~Pdに対して動態検出を行うことにより、各監視領域Pa~Pdがそれぞれ監視される。 After the work procedure is set as described above, the monitoring process shown in step S327 is started. In this process, similarly to the monitoring process of step S113, each of the monitoring areas Pa to Pd set as described above is monitored by performing dynamic detection for each of the monitoring areas Pa to Pd.
以上説明したように、本実施形態に係る作業支援装置10では、監視領域設定処理により複数の監視領域(Pa~Pd)が設定された後に、上記動態検出に応じて検出される部品(20a~20d)の取り出し順番に基づいて、制御部11にてなされる作業手順設定処理(S325)により、上記所定の作業手順が設定される。
As described above, in the
これにより、各監視領域の設定後に、作業者Mが実際に部品箱から部品を取り出すようにして正しい組み付け作業を行うことで、上記所定の作業手順を自動的に設定できるので、作業指示書等に付された情報コードを読み取る作業や上位機器等から上記作業手順情報を予め取得する作業等を不要とすることができる。 As a result, after setting each monitoring area, the worker M can actually take out the parts from the parts box and perform correct assembly work, thereby automatically setting the above-mentioned predetermined work procedure. It is possible to eliminate the need for the work of reading the information code attached to and the work of preliminarily acquiring the work procedure information from the host device or the like.
なお、各監視領域を設定する際に、正しい作業手順の順番で各部品箱を搖動させることで、制御部11にて正しい作業手順を把握できるので、このようにして正しい作業手順が把握される場合には、上記ステップS325の作業手順設定処理を省略してもよい。
When each monitoring area is set, by swinging each component box in the order of the correct work procedure, the correct work procedure can be grasped by the
なお、本発明は上記各実施形態及びその変形例等に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)撮像部13の撮像範囲内に配置されることで監視対象となる部品箱30は、4つの部品箱30a~30dに限ることなく、1つ~3つの部品箱であってもよいし、5つ以上の部品箱であってもよい。また、部品箱30は、撮像部13の撮像範囲内において左右に並ぶように一列に配置されることに限らず、例えば、上段及び下段等の多段階で左右に並ぶように配置されてもよい。また、監視対象となる部品箱30は、開口縁が長方形状となるように形成されることに限らず、例えば、開口縁が台形状となるように形成されてもよいし、開口縁の一部が湾曲するように形成されてもよい。また、監視対象となる部品箱30は、例えば、収容袋等のように、配置方法等によっては開口縁の形状等が変化するように構成されてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and may be embodied as follows, for example.
(1) The parts box 30 to be monitored by being placed within the imaging range of the
(2)上述した監視領域設定処理では、上記所定の移動状態として、搖動状態が採用されることに限らず、画像の差分を取得し易い移動状態、例えば、部品箱を持ち上げる状態等が採用されてもよい。 (2) In the monitoring area setting process described above, the predetermined moving state is not limited to the rocking state, but may be a moving state that facilitates acquisition of image differences, such as a state in which a parts box is lifted. may
(3)本発明は、プリント基板等のワークWに対して所定の作業手順に従って部品を組み付ける際の作業支援に採用されることに限らず、例えば、多品種少量生産品の組み付けラインにおいて半完成品に対して所定の作業手順に従って部品を組み付ける際の作業支援に採用されてもよい。 (3) The present invention is not limited to being adopted for work support when assembling parts to a work W such as a printed circuit board according to a predetermined work procedure. It may be employed for work support when assembling parts according to a predetermined work procedure.
10…作業支援装置
11…制御部(監視領域設定部,検出部,判定部,作業手順設定部)
13…撮像部
15…発光部(報知部)
16…スピーカ(報知部)
20,20a~20d…部品
30,30a~30d…部品箱
Pa~Pd…監視領域
10
13...
16...Speaker (notification unit)
20, 20a to 20d...
Claims (5)
撮像部と、
前記撮像部の撮像範囲内にて前記部品箱ごとに監視領域をそれぞれ設定する監視領域設定部と、
前記撮像部により撮像された撮像画像のうち前記監視領域設定部により設定された前記監視領域に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における前記監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する前記部品箱からの前記部品の取り出しを検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を作業者に対して報知する報知部と、
を備え、
前記監視領域設定部は、作業者によって前記部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した前記部品箱に対応する前記監視領域を部品箱ごとに設定することを特徴とする作業支援装置。 A work support device that supports work performed according to a predetermined work procedure using parts stored in a plurality of parts boxes,
an imaging unit;
a monitoring area setting unit that sets a monitoring area for each component box within an imaging range of the imaging unit;
A portion corresponding to the monitoring area set by the monitoring area setting unit in the captured image captured by the imaging unit and the monitoring area corresponding to another captured image captured at a time before the captured image. a detection unit that detects removal of the parts from the parts box corresponding to the monitoring area based on the result of comparison with the part to be monitored;
a determination unit that determines whether or not the work according to the predetermined work procedure is being performed based on the detection result of the detection unit;
a notification unit that notifies a worker of the determination result by the determination unit;
with
The monitoring area setting unit detects the parts boxes moved in the predetermined movement state based on the captured image captured by the imaging unit when the parts boxes are individually moved in the predetermined movement state by the worker. is set for each parts box.
撮像部の撮像範囲内にて前記部品箱ごとに監視領域をそれぞれ設定する監視領域設定処理と、
前記撮像部により撮像された撮像画像のうち前記監視領域設定処理により設定された前記監視領域に該当する部分と当該撮像画像よりも前の時点で撮像された他の撮像画像における前記監視領域に該当する部分との比較結果に基づいて、当該監視領域に対応する前記部品箱からの前記部品の取り出しを検出する検出処理と、
前記検出処理による検出結果に基づいて前記所定の作業手順に従う作業が行われているか否かについて判定する判定処理と、
前記判定処理による判定結果を作業者に対して報知する報知処理と、
を実行させる作業支援プログラムであって、
前記監視領域設定処理では、作業者によって前記部品箱が所定の移動状態で個々に移動された際に前記撮像部により撮像された画像に基づいて、当該所定の移動状態で移動した前記部品箱に対応する前記監視領域を部品箱ごとに設定することを特徴とする作業支援プログラム。 A control unit of a work support device that supports work performed according to a predetermined work procedure using parts stored in a plurality of parts boxes,
a monitoring area setting process for setting a monitoring area for each of the parts boxes within an imaging range of an imaging unit;
A part corresponding to the monitoring area set by the monitoring area setting process in the captured image captured by the imaging unit and the monitoring area corresponding to the monitoring area in another captured image captured at a time before the captured image. a detection process for detecting removal of the parts from the parts box corresponding to the monitoring area based on the result of comparison with the part to be monitored;
Determination processing for determining whether or not work according to the predetermined work procedure is being performed based on the detection result of the detection processing;
A notification process for notifying the operator of the determination result of the determination process;
A work support program for executing
In the monitoring area setting process, based on the image captured by the imaging unit when the component boxes are individually moved in a predetermined moving state by the operator, the parts boxes moved in the predetermined moving state are A work support program characterized in that the corresponding monitoring area is set for each parts box.
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