JP7170493B2 - Tightening confirmation system and method using the tightening confirmation system - Google Patents
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Description
本発明は、締め付けられているビスやナットに緩みはないか、ビスやナットの締め付けを忘れていないかを確認可能な、締め付け確認システム、及び当該締め付け確認システムを用いた方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tightening confirmation system and a method using the tightening confirmation system that can confirm whether tightened screws and nuts are loose and whether screws and nuts are not forgotten to be tightened.
従来から、現場では新築・改修現場に問わず、分電盤内の端子台又はブレーカにビスによってケーブルを接続する際、作業員等のユーザは、ケーブルが「ビス（＝ネジ、ボルト）によって適正に接続されているか、即ち、締め付けられているビスに緩みはないか、ビスの締め付けを忘れていないか」の確認作業を指定の工具（トルクレンチ・トルクドライバー）を用いて行っている。 Conventionally, when connecting a cable to a terminal block or breaker in a distribution board with a screw, regardless of whether it is a new construction site or a renovation site, a user such as a worker has always said that the cable is properly connected with a screw (= screw, bolt). Is it connected to the , that is, is there any looseness in the tightened screws, and have you forgotten to tighten the screws?"
しかし、確認作業を行っているにも関わらず、ビスの緩みやビスの締め忘れ等が原因で重大な設備事故が起きているのが現状である。具体的には例えば、ビスが斜めの状態で締め付けられている。作業員等のユーザが休憩等で作業を中断した後、作業を再開する際に、中断した箇所を間違えて、締め付けが行われないビスが出てきてしまう。 However, in spite of the confirmation work, the current situation is that serious equipment accidents occur due to loosening of screws, failure to tighten screws, and the like. Specifically, for example, the screws are tightened obliquely. After a user such as a worker interrupts the work for a break or the like, when resuming the work, a screw that is not tightened is found in the wrong place where the work was interrupted.
このようなビスの締め忘れを防止する、締結部材締め忘れ防止システムが、特許文献１で開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100001 discloses a fastening member forgetting prevention system that prevents such screws from being forgotten to be tightened.
この特許文献１では、検査対象領域のボルトの締め付けが完了すると、検査員がデジタルカメラにより検査対象領域を撮影する。デジタルカメラに記録された画像は、パソコン等の判別装置に送信される。操作員は、判別装置のモニター画面等の画像表示部に表示された、検査対象領域の画像に係る全てのボルトにマーキングされているか否かを確認する構成が開示されている。
In
しかしながら、特許文献１の構成では、ボルトの締め付けが完了すると、デジタルカメラで検査対象領域を撮影する必要がある。そのため、検査対象領域の撮影という新たな作業が追加され、作業員等のユーザの作業負担が増加する。また、検査対象領域に係る撮影画像の質は、作業員等の各ユーザによって変動し、ボルトのマーキングの有無の確認結果に影響を与える場合がある。
However, in the configuration of
そこで本発明は、上記問題点に対処するため、作業員等のユーザの作業負担を増加させることなく、締め付けられているビスやナットに緩みはないか、ビスやナットの締め付けを忘れていないかを確認可能な、締め付け確認システム、及び当該締め付け確認システムを用いた方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to deal with the above-mentioned problems, the present invention provides a method for checking tightened screws and nuts for looseness and forgetting to tighten screws and nuts without increasing the work load on users such as workers. It is an object of the present invention to provide a tightening confirmation system and a method using the tightening confirmation system.
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
各ビス又は各ナットの締め付けが正常であることを確認する締め付け確認システムであって、
前記締め付け確認システムは、少なくとも、ビス又はナットを締め付ける締め付け工具に設けられたカメラと、
前記カメラと接続された情報処理装置を備え、
前記カメラは、前記締め付け工具の締め付け対象であるビス又はナット付近を、締め付け時に回転しながら撮影し、
前記情報処理装置は、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、ビス又はナットの回転量に基づいて、各ビス又は各ナットの締め付け状況を確認する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、当該撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス又はナットの角速度と当該角速度の時間的変化を検出し、当該角速度と当該角速度の時間的変化に基づいて積分を行い、ビス又はナットの回転量を算出する、締め付け確認システムとした。
In order to achieve the above object, the invention according to
A tightening confirmation system for confirming that each screw or each nut is properly tightened,
The tightening confirmation system includes at least a camera provided on a tightening tool for tightening screws or nuts;
An information processing device connected to the camera,
The camera photographs the vicinity of the screw or nut to be tightened by the tightening tool while rotating during tightening ,
The information processing device has control means for analyzing the photographing information received from the camera and confirming the tightening status of each screw or each nut based on the amount of rotation of the screw or nut,
The control means analyzes the photographing information received from the camera, detects the rotation vector and the rotation direction of the photographing information, thereby detects the angular velocity of the screw or nut and the temporal change in the angular velocity, and detects the angular velocity and the change in the angular velocity. A tightening confirmation system that integrates based on the temporal change of the angular velocity and calculates the amount of rotation of the screw or nut .
また、請求項２に係る発明は、
前記制御手段は、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、前記締め付け工具の先端の位置を特定し、
前記特定した締め付け工具の先端の位置について、パターンマッチングを行い、前記締め付け工具の先端が、ビス又はナットの孔に正しく嵌ったか否かを判断し、
正しく嵌った時点を締め付け開始時点とみなし、
前記締め付け開始時点から、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、当該撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス又はナットの角速度と当該角速度の時間的変化を検出し、当該角速度と当該角速度の時間的変化に基づいて積分を行い、ビス又はナットの回転量を算出する、請求項１に記載の締め付け確認システムとした。
Further, the invention according to
The control means analyzes the photographing information received from the camera, identifies the position of the tip of the tightening tool,
Pattern matching is performed on the position of the tip of the identified tightening tool, and it is determined whether the tip of the tightening tool is correctly fitted into the hole of the screw or nut,
The time when it fits correctly is regarded as the time when tightening starts,
From the start of tightening, by analyzing the imaging information received from the camera and detecting the rotation vector and rotation direction of the imaging information, the angular velocity of the screw or nut and the temporal change in the angular velocity are detected, and the angular velocity is detected. 2. The tightening confirmation system according to
また、請求項３の発明は、
前記制御手段は、ビス又はナットの回転量の時間的変化の最後に、回転量の変化が少なくなり、最後にゼロに近似しているか否かによって、締め付け完了の有無を判断する、請求項１又は２に記載の締め付け確認システムとした。
また、請求項４の発明は、
前記制御手段は、最初に算出したビス又はナットの回転量を対比情報とし、
前記対比情報と、ビス又はナットの回転量が最初に算出された後に算出したビス又はナットの回転量を比較して、締め付け完了の有無を判断する、請求項１～３のいずれかに記載の締め付け確認システムとした。
また、請求項５の発明は、
前記制御手段は、ビス又はナットの締め付けが正常であると判断可能な回転量と、ビス又はナットの回転量を比較して、締め付け完了の有無を判断する、請求項１～３のいずれかに記載の締め付け確認システムとした。
また、請求項６の発明は、
前記制御手段は、ビス又はナットの締め付けが正常であると判断可能な回転量に係る複数パターンと、最初のビス又はナットの回転量を比較して、最も近いパターンを選択し、
前記選択したパターンと、ビス又はナットの回転量が最初に算出された後に算出したビス又はナットの回転量を比較して、締め付け完了の有無を判断する、請求項１～３のいずれかに記載の締め付け確認システムとした。
Further, the invention of
2. The control means judges whether or not the tightening is completed based on whether the change in the amount of rotation of the screw or nut decreases at the end of the temporal change in the amount of rotation and finally approaches zero. Or it was set as the tightening confirmation system described in 2.
Further, the invention of
The control means uses the initially calculated amount of rotation of the screw or nut as comparison information,
4. The comparison information and the amount of rotation of the screw or nut calculated after the amount of rotation of the screw or nut is first calculated to determine whether or not tightening is completed. A tightening confirmation system is used.
Further, the invention of
4. The control means according to any one of
Further, the invention of
The control means compares a plurality of patterns relating to the amount of rotation for which it can be determined that tightening of the screw or nut is normal with the first amount of rotation of the screw or nut, and selects the closest pattern,
The selected pattern and the rotation amount of the screw or nut calculated after the rotation amount of the screw or nut is first calculated are compared to determine whether or not tightening is completed. It is a tightening confirmation system.
本発明は、締め付けられているビスやナットに緩みはないか、ビスやナットの締め付けを忘れていないかを、作業員等のユーザの作業負担を増加させることなく、確認することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to check whether tightened screws or nuts are loose or whether the screws or nuts have been forgotten to be tightened without increasing the workload of users such as workers.
その結果、ビスやナットの緩みやビスやナットの締め忘れ等による設備事故の発生を防止することができる。 As a result, it is possible to prevent the occurrence of facility accidents due to loosening of screws and nuts, failure to tighten screws and nuts, and the like.
（実施の形態例１）
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態例１を詳細に説明する。ただし、本実施の形態例に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(Embodiment example 1)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the components described in this embodiment are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to them.
＜締め付け確認システムの構成＞
締め付け確認システムは、主として、内視鏡カメラ１と情報処理装置２から構成されている。そして、内視鏡カメラ１と情報処理装置２は、USB（＝Universal Serial Bus）等を用いて、相互に情報通信可能に接続されている。
<Configuration of tightening confirmation system>
The tightening confirmation system is mainly composed of an
本実施の形態例１では、図１に示す分電盤６内のブレーカ（＝配線用遮断器）６１に締め付け確認システムを適用した場合について説明する。
In
一般的に、分電盤６は、建物の外部から引き込んだ電力を各部屋、各設備に振り分ける役割を果たす。各部屋、各設備に電力を供給する各ケーブル６２と、建物の外部から電力を引き込む主幹用母線６３は、ブレーカ６１を介して接続されている。そして、各ブレーカ６１には、識別番号が付されている。また、各ブレーカ６１と各ケーブル６２は、締め付けられたビス３３によって、接続されている。
In general, the
＜内視鏡カメラ１の構成＞
管状の内視鏡カメラ１は、図２に示すように、ドライバー３１に、ドライバー３１の長手方向に沿って、テープ４１を用いて設けられている。そして、ドライバー３１の先端３２付近を撮影可能なように、内視鏡カメラ１のレンズ部１１は、ドライバー３１の先端３２の方向に向けられている。
<Configuration of
The
また、内視鏡カメラ１は、図３に示すように、主としてカメラ部１２と本体部１５から構成されている。カメラ部１２の先端には、レンズ部１１が設けられている。本体部１５には、信号処理部１３と光源部１４が内蔵されている。信号処理部１３は、カメラ部１２から得られた映像入力信号に所定の信号処理を施し、映像出力信号を生成し、情報処理装置２に出力する。光源部１４は、光ファイバ（図示省略）などを用いてカメラ部１２に照明光を送る。
The
なお、本実施の形態例１に係る締め付け確認システムでは、内視鏡カメラ１を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。ＣＣＤ（＝電荷結合素子）やＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を備えたカメラであれば良い。
In addition, although the tightening confirmation system according to
＜情報処理装置２の構成＞
情報処理装置２は、内視鏡カメラ１が撮影したドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号を受信し、当該撮影情報に基づいて、ビス３３の締め付けが正常か否かを判断する機能を有している。そして、情報処理装置２は、当該機能に特化した専用の装置で実現しても良いし、汎用のパソコンやサーバに当該機能を組み込んで実現しても良い。
<Configuration of
The
次に、情報処理装置２のハードウェア構成について、図４を参照して説明する。図４は、情報処理装置２のハードウェア構成を模式的に示した概念図である。
Next, the hardware configuration of the
図４において、制御手段２１は、例えば、ＣＰＵ（＝Central Processing Unit）で実現され、後述する記憶手段２２に含まれるＨＤ（＝Hard Disk）等に格納されているアプリケーションプログラム、オペレーティングシステム（ＯＳ）や制御プログラム等を実行し、記憶手段２２に含まれるＲＡＭ（＝Random Access Memory）にプログラムの実行に必要な情報、ファイル等を一時的に格納する制御を行う。 In FIG. 4, the control means 21 is realized by, for example, a CPU (=Central Processing Unit), and an application program, an operating system (OS), etc. stored in an HD (=Hard Disk) included in the storage means 22, which will be described later. , a control program, etc., and temporarily stores information, files, etc. necessary for executing the program in a RAM (=random access memory) included in the storage means 22 .
＜ビス３３と、ビス３３を識別する識別情報との関連付けについて＞
特に、制御手段２１は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、当該撮影情報に含まれるブレーカ６１に係る識別番号について、ＯＣＲ（＝Optical Character Recognition/Reader、光学的文字認識）を行う。
<Associating the
In particular, the control means 21 receives from the
以下、詳しく説明する。図５及び図６は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報を示した図であり、図５は、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌った回転開始前の状態を示し、図６は、ドライバー３１及びビス３３を約３５度回転させた状態を示している。作業員等のユーザがビス３３の締め付けを開始後、締め付けが停止した場合、又は締め付けが所定の速度以下になった場合等に、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報から、ブレーカ６１に係る識別番号が記載されている文字領域を分離・特定する。なお、図５及び図６では、締め付けを行っているドライバー３１付近に、複数の文字領域（識別番号：５、７、９）が示されている。このように、撮影情報に複数の文字領域が含まれている場合には、締め付けを行っているドライバー３１に最も近い文字領域を分離・特定する。図５及び図６では、識別番号７に係る文字領域を分離・特定する。
A detailed description will be given below. 5 and 6 are diagrams showing photographing information of the vicinity of the
そして、分離・特定した文字領域から、認識に役立つ特徴を取り出し、ベクトルの形式で出力する。特徴の取り出しには、一般的な特徴抽出法を利用でき、例えば、本実施の形態例１のように、認識対象が文字である場合には、文字領域から抽出したエッジの局所的な方向性等を用いることができる。 Then, features useful for recognition are extracted from the separated and specified character regions and output in the form of vectors. A general feature extraction method can be used to extract the features. etc. can be used.
出力した特徴ベクトルを、記憶手段２２内の識別辞書記憶領域２２１に格納されている模範となる特徴ベクトル（＝プロトタイプ）と比較し、出力した特徴ベクトルがいずれの識別番号に属するのかを判定することによって、ブレーカ６１に係る識別番号を特定する。
Comparing the output feature vector with the model feature vector (=prototype) stored in the identification dictionary storage area 221 in the storage means 22, and determining to which identification number the output feature vector belongs. identifies the identification number associated with the
例えば、識別辞書記憶領域２２１内に、プロトタイプを各識別番号について、１つずつ格納しておく。そして出力した特徴ベクトルと、各プロトタイプを比較し、一致するものがあるか否か、又は一番近いものはどれかによって、出力した特徴ベクトルが、いずれの識別番号に属するのかを判定する。 For example, one prototype is stored in the identification dictionary storage area 221 for each identification number. Then, the output feature vector is compared with each prototype, and it is determined to which identification number the output feature vector belongs depending on whether there is a match or which one is the closest.
一般的にＯＣＲを含むパターン認識では、多くのサンプルを集めて、それらのサンプルに基づいて、出力した特徴ベクトルと比較するプロトタイプを決定する。 Typically, pattern recognition, including OCR, collects a number of samples and based on those samples determines a prototype to compare with the output feature vector.
例えば、本実施の形態例１では、大文字「１」、小文字「1」、四角枠に「１」、丸枠に「１」、三角枠に「１」といった多彩な各サンプルの特徴ベクトルを求め、各サンプルがどの識別番号に属するのかといった「正解識別番号」を記憶させ、学習させる。なお、このようなサンプルを学習情報という。
For example, in
同じ識別番号に属する学習情報は、特徴空間上では、「クラスタ」と呼ばれるひとかたまりになっているはずである。そして、各識別番号に対応するクラスタの中から、代表的な特徴ベクトルをプロトタイプに決定する。従って、学習情報として使用するサンプルは、一般的に、多ければ多い程、高精度な認識を行うことができる。 Learning information belonging to the same identification number should form a group called a "cluster" on the feature space. Then, a representative feature vector is determined as a prototype from among the clusters corresponding to each identification number. Therefore, generally, the more samples used as learning information, the more accurate recognition can be performed.
また、制御手段２１は、ＯＣＲによって特定したブレーカ６１に係る識別番号を、ドライバー３１を使って現在締め付け中のビス３３の識別情報として関連付ける。
Further, the control means 21 associates the identification number associated with the
なお、本実施の形態例１に係るブレーカ６１のように、各ブレーカ６１に、複数のケーブル６２が接続されており、ビス３３によって各ケーブル６２が接続されている場合には、各ビス３３の識別情報と、ＯＣＲによって特定したブレーカ６１に係る識別番号との関連付けを行う際、同一のブレーカ６１に係る各ビス３３の識別情報には、同一のブレーカ６１の識別番号を関連付ける構成としても良い。あるいは、作業員等のユーザはビス３３の締め付け作業を上から順番に行うことに決め、各ビス３３の識別情報と、ＯＣＲによって特定したブレーカ６１に係る識別番号との関連付けを行う際、例えば「識別番号７上」、「識別番号７下」というように、同一の識別番号の中で区分けした識別番号を順番に割り振る構成としても良い。
Note that, like the
また、本実施の形態例１では、制御手段２１は、ブレーカ６１に係る識別番号について、ＯＣＲを行う構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、ブレーカ６１に係る識別番号の認識を目的として、多層パーセプトロン構造を有するニューラルネットワーク（ＮＮ）を構築する。そして、制御手段２１は、この構築されたニューラルネットワークを用いて、ブレーカ６１に係る識別番号の認識を行う構成としても良い。なお具体的には、例えば、過学習を回避するため、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）を用いても良い。
Further, in
大量の情報を入力させる等、機械学習を行わせることにより、ニューラルネットワークを用いることで、精度良い認識を行うことが可能となる。 Accurate recognition can be performed by using a neural network by performing machine learning such as inputting a large amount of information.
＜締め付けの開始時点の特定について＞
また、制御手段２１は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、当該撮影情報に含まれるドライバー３１の先端３２の位置を特定する。そして、特定したドライバー３１の先端３２の位置について、パターンマッチングを行い、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌ったか否かを判断する。また、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った時点を締め付けの開始時点とみなす（＝特定する）。
<Regarding the identification of the tightening start point>
Further, the control means 21 identifies the position of the
特定したドライバー３１の先端３２の位置について行う、パターンマッチングについて、以下詳しく説明する。制御手段２１は、受信したドライバー３１の先端３２付近の撮影情報と、記憶手段２２内のドライバー適正位置記憶領域２２２に格納されている、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌った「模範状態の撮影情報」とを、パターンマッチングにより比較する。そして、制御手段２１は、パターンマッチングによる相関値が所定の値以上になっている場合には、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った状態であると判断し、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った時点を締め付けの開始時点とみなす。一方、この相関値が所定の値未満になっている場合には、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌っていないと判断する。
Pattern matching performed for the identified position of the
例えば、受信したドライバー３１の先端３２付近の撮影情報が、図７に示すような場合には、制御手段２１は、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った状態であると判断し、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った時点を締め付けの開始時点とみなす。一方、受信したドライバー３１の先端３２付近の撮影情報が、図８に示すような場合には、制御手段２１は、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌っていないと判断する。
For example, when the received photographing information of the vicinity of the
＜ビス３３及びドライバー３１の回転量の算出について＞
また、制御手段２１は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス３３及びドライバー３１の回転ベクトルと回転方向を検出する。即ち、撮影情報の回転ベクトルと回転方向を、ビス３３及びドライバー３１の回転ベクトルと回転方向とみなして、検出する。
<Regarding the calculation of the amount of rotation of the
Further, the control means 21 detects the rotation vector and the rotation direction of the imaging information based on the image output signal related to the imaging information near the
以下、図９を用いて詳しく説明する。図９は、ビス３３及びドライバー３１の角速度（回転の速度）の時間的変化を折れ線グラフ５で示したものであり、縦軸がビス３３及びドライバー３１の角速度（回転の速度）を示し、横軸が時間を示している。そして、縦軸の正方向がビス３３の締まる回転方向であり、縦軸の負方向がビス３３の弛む回転方向である。
A detailed description will be given below with reference to FIG. FIG. 9 shows temporal changes in the angular velocities (speeds of rotation) of the
制御手段２１は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することによって、ビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及びビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向を検出する。そして、検出したビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及び検出したビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向は、図１０に示すように、上述の、締め付け中のビス３３に関連付けた識別情報に対応させて、締め付け情報記憶領域２２３に記憶する。
The control means 21 receives from the
なお、制御手段２１は、上述の、特定した締め付けの開始時点から、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出し、ビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及びビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向を検出する。
Note that the control means 21 detects the rotation vector and the rotation direction of the photographic information based on the image output signal related to the photographic information near the
そして、制御手段２１は、締め付け情報記憶領域２２３から呼び出した、締め付けの開始時点からのビス３３及びドライバー３１の角速度「dθ/dt」、角速度の時間的変化（t）に基づいて、積分「（dθ/dt）×t」を行い、ビス３３及びドライバー３１の回転量（θ）を算出する。つまり、角速度の時系列を示すＸ軸と折れ線グラフ５に囲まれた部分の面積を算出することで、ビス３３及びドライバー３１の回転量（θ）を算出する。なお、この場合、角速度の時系列を示すＸ軸と折れ線グラフ５に囲まれた部分の面積のうち、Ｘ軸を境として正方向の面積から、Ｘ軸を境として負方向の面積を減ずる。Ｘ軸を境として負方向の面積は、ビス３３が弛む方向の回転量だからである。
Then, the control means 21 integrates "( dθ/dt)×t” to calculate the amount of rotation (θ) of the
また、制御手段２１は、算出したビス３３及びドライバー３１の回転量を、図１０に示すように、上述の、締め付け中のビス３３に関連付けた識別情報に対応させて、締め付け情報記憶領域２２３に記憶する。なお、最初に算出したビス３３及びドライバー３１の回転量については、対比情報として、締め付け情報記憶領域２２３に記憶する。
10, the control means 21 stores the calculated amount of rotation of the
また、制御手段２１は、対比情報の算出後に算出したビス締め付けの回転量と、対比情報を比較し、対比情報の算出後に算出したビス締め付けの回転量が、対比情報に基づく所定の範囲に含まれる場合には、ビス締め付けが正常と判断する。そして、その旨の判断結果をディスプレイ等の表示手段２４上に表示させる。一方、制御手段２１は、対比情報と比較した結果、対比情報の算出後に算出したビス締め付けの回転量が、対比情報に基づく所定の範囲に含まれない場合には、ビス締め付けが正常ではないと判断する。そして、その旨の判断結果をディスプレイ等の表示手段２４上に表示させる。なお、ここで「対比情報に基づく所定の範囲」とは、対比情報に基づくある値から異なる値までの範囲に限らず、対比情報と同一の値も含む。 Further, the control means 21 compares the screw tightening rotation amount calculated after the comparison information is calculated with the comparison information, and the screw tightening rotation amount calculated after the comparison information is calculated is included in a predetermined range based on the comparison information. If so, it is judged that the screw tightening is normal. Then, the judgment result to that effect is displayed on the display means 24 such as a display. On the other hand, as a result of comparison with the comparison information, the control means 21 determines that the screw tightening is not normal when the screw tightening rotation amount calculated after the comparison information is calculated is not within the predetermined range based on the comparison information. to decide. Then, the judgment result to that effect is displayed on the display means 24 such as a display. Here, the "predetermined range based on the comparison information" is not limited to a range from a certain value to a different value based on the comparison information, but also includes the same value as the comparison information.
例えば、図１０に示すように、算出したビス３３及びドライバー３１の回転量「２８０度」が、識別情報７に係る回転量であり、識別情報１に係る回転量「２７０度」が、最初に算出された対比情報としての回転量であり、対比情報に基づく所定の範囲が「２６５～２８５度」の場合、識別情報７に係る回転量「２８０度」は、対比情報に基づく所定の範囲に含まれ、制御手段２１は、識別情報７に係るビス３３の締め付けは正常と判断し、正常である旨の判断結果をディスプレイ等の表示手段２４上に表示させる。一方、算出したビス３３及びドライバー３１の回転量が「１８０度」の場合、対比情報に基づく所定の範囲に含まれず、制御手段２１は、識別情報７に係るビス３３の締め付けは正常ではないと判断し、正常ではない旨の判断結果をディスプレイ等の表示手段２４上に表示させる。
For example, as shown in FIG. 10, the calculated amount of rotation "280 degrees" of the
記憶手段２２は、各種情報を一時記憶するためのものであり、制御手段２１の主メモリ、ワークエリア等として機能するＲＡＭや、内部に基本Ｉ／Ｏプログラム等のプログラム、基本処理において使用する各種情報を記憶するＲＯＭ（＝Read Only Memory）を有している。 The storage means 22 is for temporarily storing various kinds of information, and includes a RAM that functions as a main memory and a work area for the control means 21, a program such as a basic I/O program, and various types of information used in basic processing. It has a ROM (=Read Only Memory) for storing information.
記憶手段２２は、大容量メモリとして機能するＨＤ（＝Hard Disk）を有しており、このＨＤには、識別辞書記憶領域２２１、ドライバー適正位置記憶領域２２２、締め付け情報記憶領域２２３が設けられている。 The storage means 22 has an HD (=Hard Disk) functioning as a large-capacity memory, and this HD is provided with an identification dictionary storage area 221, an appropriate driver position storage area 222, and a tightening information storage area 223. there is
この識別辞書記憶領域２２１には、学習情報とこれらの学習情報に基づいて決定されたプロトタイプが、各識別情報について記憶されている。また、ドライバー適正位置記憶領域２２２には、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌った「模範状態の撮影情報」が記憶されている。
In this identification dictionary storage area 221, learning information and a prototype determined based on this learning information are stored for each piece of identification information. Further, in the appropriate driver position storage area 222, the “model state photographing information” in which the
また、締め付け情報記憶領域２２３には、図１０に示すように、各識別情報に対応させて、検出したビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及び検出したビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向が記憶される。また、締め付け情報記憶領域２２３には、図１０に示すように、各識別情報に対応させて、算出したビス３３及びドライバー３１の回転量が記憶される。
10, the tightening information storage area 223 stores the detected angular velocities of the
入力手段２３は、作業員等のユーザから情報処理装置２に対する情報や命令の入力を受け付ける、例えば、キーボード、タッチパネル、ボタンである。特に、作業員等のユーザは、プロトタイプの基礎になる学習情報や、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌った「模範状態の撮影情報」を、入力手段２３を用いて入力する。
The input unit 23 is, for example, a keyboard, a touch panel, or a button that receives input of information or commands to the
表示手段２４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、ドットマトリクス型のディスプレイであり、入力手段２３から入力された命令や、それに対する情報処理装置２の応答出力等を表示するものである。特に、表示手段２４は、ビス３３の締め付けが正常であるか否かの判断結果を表示する。
The display means 24 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or a dot matrix display, and displays commands input from the input means 23, response outputs of the
バス２６は、情報処理装置２内の情報の流れを司るものである。通信手段２５はインターフェイス（Ｉ／Ｆ）であり、情報処理装置２は、この通信手段２５を介してＵＳＢ等で接続され、内視鏡カメラ１と情報のやり取りを行う。
The bus 26 controls the flow of information within the
なお、以上の各装置と同等の機能を実現するソフトウェアにより、ハードウェア装置の代替として構成することもできる。 It should be noted that software that implements the same functions as those of the above devices may be used as a substitute for hardware devices.
次に、締め付け確認システムの動作の流れについて、図１１を用いて、説明する。なお、この締め付け確認システムの動作は、各ビス３３について、独立して実行する。
Next, the operation flow of the tightening confirmation system will be described with reference to FIG. 11 . It should be noted that the operation of this tightening confirmation system is executed independently for each
作業員等のユーザが、内視鏡カメラ１の電源を入れて、ドライバー３１を締め付け対象のビス３３に近づけると、内視鏡カメラ１は、情報処理装置２に対し、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号の出力を開始する（ステップＳ１１１）。
When a user such as a worker turns on the power of the
情報処理装置２は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、当該撮影情報に含まれるドライバー３１の先端３２の位置を特定する（ステップＳ１１２）。そして、特定したドライバー３１の先端３２の位置について、パターンマッチングを行い、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌ったか否かを判断する（ステップＳ１１３）。そして、ドライバー３１の先端３２が、ビス３３の孔に正しく嵌った時点を（ステップＳ１１３で「ＹＥＳ」）、締め付けの開始時点とみなす（ステップＳ１１４）。
The
情報処理装置２は、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及びビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向の検出を開始する（ステップＳ１１５）。
The
情報処理装置２は、作業員等のユーザがビス３３の締め付けを開始後、締め付けが停止した場合、又は締め付けが所定の速度以下になった場合等に、内視鏡カメラ１から受信した、ドライバー３１の先端３２付近の撮影情報に係る映像出力信号に基づいて、当該撮影情報に含まれるブレーカ６１に係る識別番号について、ＯＣＲを行う（ステップＳ１１６）。また、情報処理装置２は、ＯＣＲによって特定したブレーカ６１に係る識別番号を、ドライバー３１を使って現在締め付け中のビス３３の識別情報として関連付ける（ステップＳ１１７）。
The
情報処理装置２は、検出したビス３３及びドライバー３１の角速度とその時間的変化、及び検出したビス３３及びドライバー３１の「正か負か」の回転方向を、締め付け中のビス３３に関連付けた識別情報に対応させて、締め付け情報記憶領域２２３に記憶する（ステップＳ１１８）。
The
情報処理装置２は、締め付け情報記憶領域２２３から呼び出した、締め付けの開始時点からのビス３３及びドライバー３１の角速度「dθ/dt」、角速度の時間的変化（t）に基づいて、積分「（dθ/dt）×t」を行い、ビス３３及びドライバー３１の回転量（θ）を算出する（ステップＳ１１９）。また、情報処理装置２は、算出したビス３３及びドライバー３１の回転量を、締め付け中のビス３３に関連付けた識別情報に対応させて、締め付け情報記憶領域２２３に記憶する（ステップＳ１２０）。
The
今回、算出・記憶した回転量が、最初のものである場合には（ステップS１２１で「ＹＥＳ」、「Ａ」でステップＳ１１２の前に戻る）、以後、この回転量を対比情報として使用する。作業員等のユーザが、ドライバー３１を次の締め付け対象のビス３３に近づけると、情報処理装置２は、ステップS１１２から処理を再び開始する。
If the rotation amount calculated and stored this time is the first one ("YES" in step S121, return to before step S112 in "A"), this rotation amount is used as comparison information thereafter. When a user such as a worker brings the
一方、今回、算出・記憶した回転量が、最初のものでない場合には（ステップS１２１で「ＮＯ」）、情報処理装置２は、対比情報の算出後に算出した、今回のビス３３の締め付けの回転量と、対比情報を比較し、今回のビス３３の締め付けの回転量が、対比情報に基づく所定の範囲に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１２２）。そして、判断結果をディスプレイ等の表示手段２４上に表示する（ステップＳ１２３）。
On the other hand, if the amount of rotation calculated and stored this time is not the first one ("NO" in step S121), the
以上のように、締め付け確認システムを構成することによって、分電盤内の端子台やブレーカ等にケーブルがビスによって適正に接続されているか、即ち、締め付けられているビスに緩みはないか、ビスの締め付けを忘れていないかを、作業員等のユーザの作業負担を増加させることなく、確認することができる。 As described above, by configuring the tightening confirmation system, it is possible to check whether the cable is properly connected to the terminal block, breaker, etc. in the distribution board with screws. It is possible to confirm whether or not the user has forgotten to tighten the bolt without increasing the work load on the user such as a worker.
また、その結果、ビスの緩みやビスの締め忘れ等による設備事故の発生を防止することができる。 As a result, it is possible to prevent the occurrence of equipment accidents due to loose screws, failure to tighten screws, and the like.
なお、上述した図１１では、ステップS１１５の「ビス３３等の角速度等の検出を開始」した後に、ステップS１１６の「識別番号のＯＣＲを行う」とステップS１１７の「識別情報として関連付ける」を順に実行する順番を示したが、これは説明の便宜上のものであって、この順番に限定されるものではない。例えば、ステップS１１６及びS１１７は、ドライバー３１の先端３２がビス３３の孔に正しく嵌り、締め付けの開始時点とみなした（ステップS１１４）後に実行し、その後、ステップS１１５の「ビス３３等の角速度等の検出を開始」する順番としても良い。
In FIG. 11 described above, after "detection of the angular velocity of the
また、上述した図１１では、ステップＳ１１６で「識別番号のＯＣＲを行う」構成を示したが、ＯＣＲではなく、ニューラルネットワークを用いる構成の場合には、ステップＳ１１６は、「ニューラルネットワークを用いて、ブレーカ６１に係る識別番号の認識を行う」こととなる。
Also, in FIG. 11 described above, step S116 shows a configuration in which "OCR of the identification number is performed", but in the case of a configuration in which a neural network is used instead of OCR, step S116 is "using a neural network, The identification number associated with the
＜変形例＞
本実施の形態例１では、締め付け工具としてドライバー３１を用いて、ビス３３を締め付ける構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、締め付け工具としてインパクトレンチを用いて、六角ビスを締め付ける構成としても良い。また、締め付け工具としてスパナを用いてナットを締め付ける構成としても良い。これらの場合には、内視鏡カメラ１等のカメラを、六角ビス又はナット付近を撮影可能なように、インパクトレンチ又はスパナに設ける。
<Modification>
In
また、本実施の形態例１では、最初に算出したビス締め付けの回転量を対比情報として、それ以降に算出したビス締め付けの回転量が、当該対比情報に基づく所定の範囲に含まれるか否かを判断する構成を示したが、この構成に限定されるものではない。 Further, in the first embodiment, the first calculated screw tightening rotation amount is used as comparison information, and whether or not the subsequently calculated screw tightening rotation amounts are included in a predetermined range based on the comparison information. Although the configuration for judging is shown, it is not limited to this configuration.
例えば、ビス締め付けが正常であると判断可能な回転量の範囲を対比情報として、記憶手段２２内のいずれかの記憶領域に予め記憶させておく。そして、情報処理装置の制御手段は、この対比情報を記憶領域から呼び出して、算出したビス締め付けの回転量が、この対比情報に含まれるか否かを判断する構成としても良い。具体的には、全てビスについて正常に締め付けが完了したと判断された盤内の、各ビスの回転量に基づいて、標準偏差等を算出し、他の盤のビスの回転量の対比情報としてもよい。 For example, the range of the amount of rotation in which it can be determined that screw tightening is normal is stored in advance in one of the storage areas within the storage means 22 as comparison information. Then, the control means of the information processing apparatus may be configured to call this comparison information from the storage area and determine whether or not the calculated screw tightening rotation amount is included in this comparison information. Specifically, the standard deviation is calculated based on the amount of rotation of each screw in the board where it is determined that all screws have been tightened normally, and it is used as comparison information for the amount of rotation of screws on other boards. good too.
また例えば、ビス締め付けが正常であると判断可能な回転量の範囲を、対比情報として、記憶手段２２内のいずれかの記憶領域に予め複数記憶させておく。情報処理装置の制御手段は、これらの対比情報を記憶領域から呼び出して、最初に算出したビス締め付けの回転量と比較し、一番近い対比情報を選択する。そして、制御手段は、それ以降に算出したビス締め付けの回転量が、選択した対比情報に係る所定の範囲に含まれるか否かを判断する構成としても良い。具体的には、同型のビス締め付け回転量の実績値（締め付けが正常に完了したと判断されたものに限る）を蓄積し、これらの学習情報を、対比情報としてもよい。 Further, for example, a plurality of rotation amount ranges in which it can be determined that screw tightening is normal are stored in advance in one of storage areas in the storage means 22 as comparison information. The control means of the information processing device retrieves this comparison information from the storage area, compares it with the screw tightening rotation amount calculated first, and selects the closest comparison information. Then, the control means may be configured to determine whether or not the screw tightening rotation amount calculated thereafter is within a predetermined range related to the selected comparison information. Specifically, actual values of screw tightening rotation amounts of the same type (limited to those determined to have been successfully tightened) may be accumulated, and learning information thereof may be used as comparison information.
また例えば、ビスの締め付けが正常であるか否かを、上述した実施の形態例１やその変形例のように、ビス締め付けの回転量によって判断する構成ではなく、ビスの締め付けの回転量の時間的変化によって判断する構成としても良い。 Further, for example, whether or not the screw tightening is normal is not determined by the amount of rotation of screw tightening, as in the first embodiment and its modification described above. It is also possible to adopt a configuration in which the determination is made based on the change in character.
ドライバーによるビスの締め付けは、通常、最後に必ず締め付けの速度が遅くなって止まる。そのため、図１２に示すように、ビス及びドライバーの角速度（回転の速度）の時間的変化の最後（＝締め付けの最後）について、回転量の変化が少なくなり、最後にゼロに近似しているか否かによって、ビスの締め付けが正常であるか否かを判断する構成としても良い。 Screw tightening with a screwdriver usually slows down and stops at the end. Therefore, as shown in FIG. 12, at the end of the temporal change in the angular velocity (speed of rotation) of the screw and driver (=the end of tightening), the change in the amount of rotation decreases and finally approaches zero. It is also possible to determine whether or not the screws are properly tightened depending on whether the screws are properly tightened.
また、制御手段２１が、ＯＣＲによってブレーカ６１に係る識別番号の特定を試みた場合、ブレーカ６１に係る識別番号が記載されている領域や明るさの程度によっては、ブレーカ６１に係る識別番号を特定できないことがある。
Further, when the control means 21 attempts to identify the identification number of the
その場合、制御手段２１は、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３については、仮の識別情報を関連付けて、ビス３３及びドライバー３１の角速度等を、締め付け情報記憶領域２２３に記憶させておく。そしてその後、次に締め付けるビス３３について、ＯＣＲによってブレーカ６１に係る識別番号を特定し、識別情報の関連付けが成功した場合、当該識別情報と、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３の1個前に締め付けが行われたビス３３に係る識別情報に基づいて、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３の識別情報を算出し、仮の識別情報に上書きして、締め付け情報記憶領域２２３に記憶させる。
In this case, the control means 21 associates provisional identification information with the
例えば、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３の１個前に締め付けが行われたビス３３に係る識別情報が「５」であり、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３の１個後に締め付けが行われたビス３３に係る識別情報が「９」の場合、制御手段２１は、両識別情報の差分「４」を２で除して、「２」を算出する。この「２」を、１個前に締め付けが行われたビス３３に係る識別情報「５」に加えて、ブレーカ６１に係る識別番号の特定に失敗したビス３３の識別情報「７」を算出し、仮の識別情報に上書きする。
For example, the identification information of the
また、本実施の形態例１では、情報処理装置２は、算出したビス３３の回転量（最初のものではない）を、締め付け情報記憶領域２２３に記憶した上で、対比情報と比較する構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、情報処理装置２は、算出したビス３３の回転量（最初のものではない）を、締め付け情報記憶領域２２３に記憶することなく、対比情報と比較する構成としても良い。
Further, in
１：内視鏡カメラ、１１：レンズ部、１２：カメラ部、１３：信号処理部、１４：光源部、１５：本体部、
２：情報処理装置、２１：制御手段、２２：記憶手段、２２１：識別辞書記憶領域、２２２：ドライバー適正位置記憶領域、２２３：締め付け情報記憶領域、２３：入力手段、２４：表示手段、２５：通信手段、２６：バス
３１：ドライバー、３２：先端、３３：ビス、
４１：テープ、
５：折れ線グラフ、
６： 分電盤、６１：ブレーカ、６２：ケーブル、６３：主幹用母線
1: endoscope camera, 11: lens section, 12: camera section, 13: signal processing section, 14: light source section, 15: main body section,
2: Information processing device 21: Control means 22: Storage means 221: Identification dictionary storage area 222: Driver appropriate position storage area 223: Tightening information storage area 23: Input means 24: Display means 25: communication means, 26: bus 31: driver, 32: tip, 33: screw,
41: Tape,
5: Line graph,
6: distribution board, 61: breaker, 62: cable, 63: main busbar
Claims (6)
前記締め付け確認システムは、少なくとも、ビス又はナットを締め付ける締め付け工具に設けられたカメラと、
前記カメラと接続された情報処理装置を備え、
前記カメラは、前記締め付け工具の締め付け対象であるビス又はナット付近を、締め付け時に回転しながら撮影し、
前記情報処理装置は、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、ビス又はナットの回転量に基づいて、各ビス又は各ナットの締め付け状況を確認する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、当該撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス又はナットの角速度と当該角速度の時間的変化を検出し、当該角速度と当該角速度の時間的変化に基づいて積分を行い、ビス又はナットの回転量を算出することを特徴とする、締め付け確認システム。 A tightening confirmation system for confirming that each screw or each nut is properly tightened,
The tightening confirmation system includes at least a camera provided on a tightening tool for tightening screws or nuts;
An information processing device connected to the camera,
The camera photographs the vicinity of the screw or nut to be tightened by the tightening tool while rotating during tightening ,
The information processing device has control means for analyzing the photographing information received from the camera and confirming the tightening status of each screw or each nut based on the amount of rotation of the screw or nut,
The control means analyzes the photographing information received from the camera, detects the rotation vector and the rotation direction of the photographing information, thereby detects the angular velocity of the screw or nut and the temporal change in the angular velocity, and detects the angular velocity and the change in the angular velocity. A tightening confirmation system, characterized in that integration is performed based on temporal changes in the angular velocity, and the amount of rotation of a screw or nut is calculated .
前記特定した締め付け工具の先端の位置について、パターンマッチングを行い、前記締め付け工具の先端が、ビス又はナットの孔に正しく嵌ったか否かを判断し、
正しく嵌った時点を締め付け開始時点とみなし、
前記締め付け開始時点から、前記カメラから受信した撮影情報を解析し、当該撮影情報の回転ベクトルと回転方向を検出することで、ビス又はナットの角速度と当該角速度の時間的変化を検出し、当該角速度と当該角速度の時間的変化に基づいて積分を行い、ビス又はナットの回転量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の締め付け確認システム。 The control means analyzes the photographing information received from the camera, identifies the position of the tip of the tightening tool,
Pattern matching is performed on the position of the tip of the identified tightening tool, and it is determined whether the tip of the tightening tool is correctly fitted into the hole of the screw or nut,
The time when it fits correctly is regarded as the time when tightening starts,
From the start of tightening, by analyzing the imaging information received from the camera and detecting the rotation vector and rotation direction of the imaging information, the angular velocity of the screw or nut and the temporal change in the angular velocity are detected, and the angular velocity is detected. 2. The tightening confirmation system according to claim 1 , wherein integration is performed based on temporal changes in said angular velocity and said angular velocity to calculate the amount of rotation of said screw or nut .
前記対比情報と、ビス又はナットの回転量が最初に算出された後に算出したビス又はナットの回転量を比較して、締め付け完了の有無を判断することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の締め付け確認システム。 The control means uses the initially calculated amount of rotation of the screw or nut as comparison information,
The comparison information is compared with the rotation amount of the screw or nut calculated after the rotation amount of the screw or nut is first calculated to determine whether or not tightening is completed. A tightening confirmation system according to any one of the preceding claims.
前記選択したパターンと、ビス又はナットの回転量が最初に算出された後に算出したビス又はナットの回転量を比較して、締め付け完了の有無を判断することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の締め付け確認システム。 The control means compares a plurality of patterns relating to the amount of rotation for which it can be determined that tightening of the screw or nut is normal with the first amount of rotation of the screw or nut, and selects the closest pattern,
Claims 1 to 3, wherein the selected pattern is compared with the amount of rotation of the screw or nut calculated after the amount of rotation of the screw or nut is first calculated to determine whether or not tightening is completed. A tightening confirmation system according to any one of
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