JPWO2011111122A1 - 取付作業支援装置、方法、及びプログラム - Google Patents

取付作業支援装置、方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

本発明を適用した1システムでは、部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを組として記憶し、第2装置が読み取って送信する前記部品の識別情報を受信し、受信した識別情報を記憶部から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を第1装置の画像に合成して第1合成画像を作成する。

Description

本発明は、部品を対象とする装置に取り付ける取付作業を支援する技術に関する。
電気製品等のなかには、部品点数が非常に多いものがある。近年では、処理すべきデータ量、及び負荷の増加により、多くのサーバをケーブルにより相互に接続することも多くなっている。
取り付けるべき部品の数が多くなるほど、各部品を取り付ける取付作業に要する時間はより長くなる。これは、部品の取り付け場所等の確認により長い時間が必要となる、誤った取り付けをし易くなる、といった理由からである。このことから、取付作業を支援する取付作業支援装置が創案されている。
従来の取付作業支援装置の一つは、両端にコネクタ(部品)を備えたケーブルを取り付ける取付作業(配線作業)を支援する。その支援は、コネクタを接続するソケットを多数、配置した制御盤でケーブルのコネクタを実際に接続すべきソケットを指示することにより行っている。その指示は、制御盤に設けた各ソケットの近傍にLEDを配置し、ケーブルのコネクタを接続すべきソケットの近傍のLEDを点灯させることにより行っている。そのようにして、ケーブルを適切に取り付けられるように配線作業を支援する。
上記従来の取付作業支援装置では、各コネクタ(或いはその近傍)にRFIDタグを取り付けたケーブルを対象にしている。各RFIDタグから読み出される識別情報は1ソケットと対応付けている。それにより、この従来の取付作業支援装置は、コネクタ(ケーブル)のRFIDタグから読み出された識別情報により、点灯すべきLEDを特定する。
上記のような制御盤は、その制御盤を採用したシステム以外では使用できないことから、汎用性は極めて低い。また、配置するLEDや、そのLEDを点灯させる配線等により、より部品点数が多くなって、製造コストは上昇し、製造に要する時間も長くなる。このようなことから、部品の取り付けの支援には、汎用性を考慮することが重要である。
特開2007−151383号公報
本発明は、様々な対象物(装置)への部品の取り付けを支援できるようにするための技術を提供することを目的とする。
本発明を適用した1システムでは、部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを組として記憶する記憶部と、第2装置が読み取って送信する部品の識別情報を受信する識別情報受信手段と、識別情報受信手段が受信した識別情報を記憶部から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を第1装置の画像に合成して第1合成画像を作成する画像作成手段と、を具備する。
本発明を適用した1システムでは、様々な対象物(装置)への部品の取り付けを支援することができる。
第1の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。 第1の実施形態による取付作業支援装置1の機能構成を説明する図である。 本実施形態による取付作業支援装置が配線作業の支援の対象とするケーブルを説明する図である。 RFリーダの例を説明する図である(その1)。 RFリーダの例を説明する図である(その2)。 ケーブルの配線作業が行われるサーバルームを説明する図である。 構成リストデータの構成を説明する概念図である。 部品データの構成を説明する図である。 サーバの3Dモデルデータが表すソケットの配置を説明する図である。 配線情報の構成を説明する図である。 配線作業支援処理のフローチャートである(その1)。 配線作業支援処理のフローチャートである(その2)。 第1の実施形態を適用可能なコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。 第2の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。 合成画像生成処理のフローチャートである。 第3の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。 レーザポインタセッティングの手順を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。この取付作業支援システムは、図1に示すように、本実施形態による取付作業支援装置1、3D(3次元)モデリングシステム2、及びRFリーダ3を備えた構成となっている。
本実施形態による取付作業支援装置1は、具体的には表示装置を備えた携帯可能なパーソナルコンピュータ(PC)、或いはPDAである。つまり、そのようなコンピュータ(データ処理装置)に、部品を取り付ける取付作業を支援するためのプログラム(取付作業支援プログラム)を実行させることで実現させたものである。そのようなコンピュータにより取付作業支援装置1を実現させたため、場所(部品を取り付ける対象物)を変えての取付作業に対応することができる。
近年では、ケーブル、ワイヤーハーネス、或いは流体を流すチューブなどの変形可能な線状構造物を取り付ける対象物の設計データを用いて、その線状構造物を配置する配線経路を仮想3次元空間上で設計することが行われている。本実施形態による取付作業支援装置1は、部品として線状構造物を取り付ける配線作業を支援するものとして実現されている。
3Dモデリングシステム2は、具体的には、対象物、及び配線経路等の各種設計データを管理する例えばデータベース(DB)サーバである。取付作業支援装置1との間のデータ通信は、例えばアクセスポイントを有するLANを介して行われる。ここでは混乱を避けるために以降、線状構造物としては両端にそれぞれ1つのコネクタを備えたケーブル、つまり着脱部品である2個のコネクタを線状部品で接続した線状構造物のみを想定する。コネクタを接続する部品は「ソケット」と総称する。2個のコネクタを接続する線状部品は、ケーブル30との区別を容易にするために以降「信号線」と呼ぶことにする。
図3は、本実施形態による取付作業支援装置1が配線作業の支援の対象とするケーブルを説明する図である。図3に示すように本実施形態では、各コネクタ31にICタグ(RFIDタグ)32が取り付けられたケーブル30の配線作業を支援することを前提としている。
各ケーブル30はケーブル情報により管理される。このケーブル情報は、例えばケーブルID、第1のICタグID、第2のICタグID、ケーブル長、及びケーブル種別の各データを含む構成である。各データには具体的な内容として、例えばケーブルID=101、第1のICタグID=101A、第2のICタグID=101B、ケーブル長=5m、及びケーブル種別=LANケーブル、が割り当てられる。ケーブルIDデータ、第1のICタグIDデータ、及び第2のICタグIDデータには、このような内容が割り当てられることから、第1及び第2のICタグIDデータの何れからでもケーブルIDデータを特定できるようになっている。第1のICタグIDデータは、ケーブル30の一方のコネクタ31に付されたICタグ32に識別情報として格納され、第2のICタグIDデータは、残りのコネクタ31に付されたICタグ32に識別情報として格納される。
RFリーダ3は、ケーブル30のコネクタ31に付されたICタグ32から識別情報(タグID)を読み出すためのものである。このRFリーダ3は、ICタグ32からタグIDを読み出した場合、図1に示すように、そのタグID4aを例えば短距離無線通信技術を用いて取付作業支援装置1に送信する。タグID4aの送受信は、短距離無線通信技術以外の通信技術を用いて行うようにしても良い。つまり例えば有線で送受信を行うようにしても良い。複数の選択可能な通信技術を搭載させ、搭載させた通信技術のなかから選択できるようにしても良い。ここでは便宜的に、短距離無線通信技術のみを想定する。
図4A及び図4Bは、RFリーダ3の例を説明する図である。
コネクタ31のソケットへの接続は、作業者がコネクタ31を手に持って行うのが普通である。このことから本実施形態では、作業者が手にしているコネクタ31のICタグ32のみからタグID4aを読み出せるように、ICタグ32からタグID4aを読み出す通信部3aを手首、或いは指に取り付けられるものを採用している。
取付作業支援装置1は、3Dモデリングシステム2が管理するデータを用いて、ケーブル30の各コネクタ31を接続すべき各ソケット、及び配線経路を表示することにより、そのケーブル30を取り付ける配線作業を支援する。装置は設計に従って製造されることから、その設計データを用いて仮想3次元空間上で設計されたケーブル30の配線経路は、実際にケーブル30を取り付けるべき配線経路を表すものである。3Dモデリングシステム2が管理するデータを用いて配線作業の支援を行うのは、このためである。配線経路の設計結果等は、実際の配線作業の仕方を指示するのにそのまま用いることもできることから、適切な配線作業の支援は負荷を抑えつつ行えるようになる。
取付作業支援装置1がデータを取得する3Dモデリングシステム2は、例えば図1に示すように、ライブラリDB2a、配線情報DB2b、構成リストDB2c、及びケーブル情報DB2dを管理する。ケーブル情報DB2dは、ケーブル30毎のケーブル情報を格納したものである。取付作業支援装置1による配線作業の支援について説明する前に、図5〜図9を参照し、他のDB2a〜2cにそれぞれ格納されるデータについて具体的に説明する。
図5は、ケーブル30の配線作業が行われるサーバルームを説明する図である。このサーバルーム50は、例えば処理すべきデータ量、及び負荷の増加への対応、或いはクラウドコンピューティング(cloud computing)の提供のために設計されたものである。広義の意味において、ケーブル30を取り付けるべき対象物(装置)に相当する。その対象物であるサーバルーム50には、複数のサーバ52を収納可能なラック51が複数、配置されている。それにより、ケーブル30はサーバ52間の接続等に用いられる。ライブラリDB2a、配線情報DB2b、及び構成リストDB2cにそれぞれ格納されるデータは、このサーバルーム50の設計に関係するものを例にとって説明する。
構成リストDB2cには、対象物毎に、その対象物の構成要素となる装置、及びその配置を表す構成リストデータが格納される。図6は、その構成リストデータの構成を説明する概念図である。図6に示すように、構成リストデータは、サーバルーム50に配置されるラック51、各ラック51に搭載されるサーバ52を示すものとなっている。各ラック51、及びサーバ52は、機種を表す機種データ、仮想3次元空間上で配置される位置(座標)を示す位置データ、及び角度データ等により表される。
位置データ、及び角度データは、例えば構成リストデータ上で上位の構成要素を基準として相対的に表された数値データである。それにより、例えばラック51では、位置データはラック51の基準点のサーバルーム50の基準点からの変位を表し、角度データはラック52の基準とする方向とサーバルーム50の基準とする方向との間の角度を表している。以降、対象物の構成要素は「部品」、上位の部品は「親部品」とそれぞれ呼ぶことにする。
この角度データは、3次元の座標軸毎に存在するが、ここでは便宜的に無視する。また、位置データ、及び角度データは、親部品を基準とした相対的なものではなく、仮想3次元空間(対象物を含む)の座標系の原点を基準にしたものも選択できるようになっている。しかし、このことも便宜的に無視する。
ライブラリDB2aには、配置可能な部品毎に、その部品の詳細を表す部品データが格納される。図7は、部品データの構成を説明する図である。図7に示すように、各部品データは、部品の名称を表す品名データ、機種データ、備えられたソケットを表すソケットデータ、及び形状等を表す3Dモデルデータを備えた構成となっている。図7には、部品データとして、ラック51、及びサーバ52のものを表している。
図7において、「電源×6」は電源用のソケットが6個、存在することを表している。「1000BASE−T」、「100BASE−T」及び「1000BASE−SX」は何れもLAN規格を表している。LAN規格に続く表記は、そのLAN規格のソケットの数、及び配置の仕方を表している。それにより、例えば「1000BASE−T」に続けて表記の「8×8」は、1000BASE−T規格のソケットを8個まとめて並べたものが8存在することを表している。「USB×4」は、USB規格のソケットが4個、存在することを表している。「RS−232C×2」はRS−232C規格のソケットが2個存在することを表している。
図8は、サーバ52の3Dモデルデータが表すソケットの配置を説明する図である。図8では、規格別にソケットを抜粋し丸で囲んで示している。
3Dモデルデータは、部品(サーバ52)の仮想3次元空間の形状を表す形状データ、及びその形状データによって表されるソケットの位置を表す位置データを含む構成である。この位置データは、例えばサーバ52の基準点からの変位を表すものであり、ソケット毎に存在する。各ソケットには、例えば種別毎に分けて識別番号が割り当てられている。それにより位置データは、例えば識別番号、及びソケットの種別を表す種別データ等とまとめて管理される。親部品であるラック51を基準とした相対的なソケットの位置は、そのソケットの位置データとサーバ52の位置データを用いて算出される。
図8に示すように、各サーバ52には多数のソケットが存在する。配線情報DB2bには、主にサーバ52のうちの何れかが備えたソケットに接続するケーブル30毎に、そのケーブル30の配線設計の結果を表す配線情報が格納される。図9は、配線情報の構成を説明する図である。
図9には、配線情報を構成するデータとして、対応ソケット1データ、対応ソケット2データ、ケーブル種別データ、通過位置データ、結束位置データ、結線順位データ、及び実ケーブル情報を表記し、その具体的な内容は「:」を挟んで表記している。表記の内容は、1000BASE−SXのソケットを介して2つのサーバ52間を接続するケーブル30を例にとったものである。それらのデータ、及び内容は、それぞれ以下のようになっている。
ケーブル30の配線設計は、例えば始点(ソケット)から終点(別のソケット)に至る配線経路を決定することに相当する。対応ソケット1データは、そのような配線設計時に始点として指定されたソケットを表すデータである。その具体的な内容として表記の「サーバ1」「LANソケット1」「(9.95,19.95,1.1)」はそれぞれ、ソケットは識別番号(ソケット番号)として1が割り当てられたサーバ52に設置されている、サーバ52に設置されたLANソケットのなかで識別番号(ソケット番号)として1が割り当てられている、その位置(座標)は(9.95,19.95,1.1)であることを表している。その位置(座標)データとして表す「(9.95,19.95,1.1)」は、例えばサーバルーム50を基準としたものである。サーバルーム50を基準とするのは、異なるラック51間でケーブル30を接続する場合があるからである。それにより、サーバルーム50におけるソケットの位置の算出を不要とすると共に、その位置を作業者がより直感的に分かりやすくしている。各部品の位置データが親部品を基準にした相対的なデータであった場合、XYZの各座標値は、そのLANソケットの位置データの他に、サーバ52の位置データ、そのサーバ62を収納するラック51の位置データを用いて計算される。同様に、対応ソケット2データは、終点として指定されたソケットを表すデータである。その具体的な内容として表記の「サーバ2」「LANソケット5」「(9.95,19.6,1.5)」もそれぞれ、ソケットは識別番号として2が割り当てられたサーバ52に設置されている、サーバ52に設置されたLANソケットのなかで識別番号として5が割り当てられている、その位置(座標)は(9.95,19.6,1.5)であることを表している。
ケーブル種別データは、対応ソケット1データ、及び対応ソケット2データがそれぞれ表すソケットの間の接続に用いるべきケーブル30を表すデータである。その具体的な内容として表記の「LANケーブル(φ5、0.5m)」は、太さ(幅)が5mm、長さが0.5mのLANケーブルが用いるべきケーブル30であることを表している。
ケーブル30の配線設計では、例えば始点と終点の間の配線経路はケーブル30が通過すべき位置(通過位置)を指定することで行うようになっている。また、配線経路のなかでケーブル30を固定させるべき位置は結束位置として指定できるようになっている。それにより配線経路は、通過点、及び/或いは、結束位置を通って、始点と終点を結ぶ線として設計される。通過位置データは、指定された通過位置を表すデータであり、結束位置データは、指定された結束位置を表すデータである。これら通過位置データ、及び結束位置データはそれぞれ、設計者が指定した位置の数分、存在する。このことから、図9では、通過位置の指定は2箇所、結束位置は1箇所、それぞれ設計者に指定されたことを示している。
通過位置データ、及び結束位置データも共に、例えば対象物(ここではサーバルーム50)の基準点からの変位により位置を表すデータである。対象物の基準点による相対的な位置データは、異なるラック51に収容されたサーバ52間をケーブル30により接続するようなケースが多い場合に採用するのが望ましい。しかし、同じラック51に収容されたサーバ52間をケーブル30により接続するような場合には、ラック51の基準点による相対的な位置データを採用しても良い。図9に通過位置データ、及び結束位置データとして表記のXYZ座標値は、XY座標値が同じでZ座標値のみ異なっている。これは、設計者がサーバルーム50の垂直方向上の位置のみを変えて2箇所の通過位置、及び1箇所の結束位置を指定したことを表している。
結束順位データは、配線作業を行うべき順番を表すデータである。その順番は、例えばラック51毎に割り当てられたものであり、デフォルト値としては、例えば配線設計を行った順番が自動的に割り当てられる。
実ケーブル情報は、配線作業により実際に取り付けられたケーブル30を特定するための情報であり、ケーブルIDデータ、第1のコネクタIDデータ、及び第2のコネクタIDデータを含む構成となっている。第1のコネクタIDデータとしては、同じケーブル30のコネクタ31に付されたICタグ32のなかで最初に読み出された識別情報が格納される。次に読み出された識別情報は、第2のコネクタIDデータとして格納される。ケーブルIDデータは、例えば第1のコネクタIDデータと共に格納される。
取付作業支援装置1は、3Dモデリングシステム2が管理する部品データ、及び配線情報5等を受信し、ケーブル30を取り付ける部品、及びそのケーブル30の配線経路を含む画像(以降、他と区別するために「配線画像」と呼ぶ)を生成して表示させる。図1の6は、その配線画像を表している。その配線画像6において、6aはケーブル30のコネクタ31を取り付けるべきソケット(始点)、6bは信号線を通すべき通過位置、6cは信号線を固定すべき結束位置をそれぞれ表している。
本実施形態では、このような配線画像6を作成し表示することにより、ケーブル30の配線作業を支援する。このため、取り付ける部品、及びその部品が取り付けられる対象物(装置)の種類に係わらず、その部品の取付作業を支援することができる。それにより、高い汎用性が実現される。
上述したように、ケーブル30の各コネクタ31にはICタグ32が取り付けられ、配線作業を行う作業者は、図4A或いは図4Bに表すようなRFリーダ3を手に取り付けるようにしている。それにより本実施形態では、作業者がコネクタ31を手に持っているか否か、及び手に持ったコネクタ31の順序を特定できるようにしている。作業者がコネクタ31を手に持っているか否か、及び手に持ったコネクタ31の順序は、作業者が行っている配線作業の過程を表す情報である。なぜならケーブル30の配線作業は、1個のコネクタ31を手に持ってソケットに取り付ける→信号線を配線経路に沿って通す→残ったコネクタ31を手に持ってソケットに取り付ける、といった過程を経るのが普通だからである。
RFリーダ3は、ICタグ32から読み出したタグID4aを送信する。取付作業支援装置1は、RFリーダ3から受信したタグID4aにより、作業者が行っている配線作業の過程を特定し、その特定結果に応じて、適切な配線作業を支援するための情報を配線画像6の表示により提供する。それにより、本実施形態では、1個目のコネクタ31を取り付けるべきソケットの指示→通過位置、或いは結束位置によるケーブル30の信号線の配線経路の指示→2個目のコネクタ31を取り付けるべきソケットの指示、といったように段階的に分けて行うべき作業内容を指示する情報を提供する。そのようにして、図1に示す例では、ソケット6a→通過位置6b→結束位置6cの順序で適切な作業を行ううえで重要な位置を順次、指示する。このように段階的に分けて行うべき作業内容を指示するのは、多くの情報を提供することによって混乱しないようにするためである。つまり、行うべき作業内容を容易、且つ迅速に理解できるようにして、適切な配線作業を確実に作業者に行わせるためである。
そのような配線作業を作業者が行う結果、取付作業支援装置1はRFリーダ3から2つのタグID4aを受信する。この2つのタグID4aは実ケーブル情報の第1、及び第2のコネクタIDデータとして保存される。タグID4aから特定されるケーブルIDは実ケーブル情報のケーブルIDデータとして保存される。このようにして内容が確定した実ケーブル情報4は、図1に示すように取付作業支援装置1から3Dモデリングシステム2に送信され、配線情報DB2bに登録される。
図2は、第1の実施形態による取付作業支援装置1の機能構成を説明する図である。ここで、上記のように段階的に分けての作業内容の指示を可能とする取付作業支援装置1の構成について具体的に説明する。
この取付作業支援装置1は、図2に示すように、ケーブル検出部11、操作部12、配線情報取得部13、制御部14、及び出力部15を備えた構成となっている。それらは以下のようの機能を備えている。
ケーブル検出部11は、作業者が手に持ったケーブル30(のコネクタ31)を検出する。作業者が手に持ったコネクタ31に付されたICタグ32からのICタグ4aの読み出しは、RFリーダ3が行う。このことからケーブル検出部11は、RFリーダ3から送信されたICタグ4aを受信して処理し、配線作業の過程を特定するものとして実現される。
操作部12は、作業者が各種操作を行うためのものである。具体的には、例えば各種キー、及びその各種キーへの操作を検出する回路等によって実現される。
配線情報取得部13は、3Dモデリングシステム2とのデータ通信を行い、その3Dモデリングシステム2から配線情報5を含む情報を取得するものである。
制御部14は、取付作業支援装置1全体の制御を行うものである。配線情報取得部13が取得した配線情報5、及び部品データ等を用いて配線画像6を生成する配線情報処理部14aを備えている。出力部15は、生成された配線画像6を表示するものである。
図2に示す構成は、上述したように、コンピュータ(データ処理装置)に取付作業支援プログラムを実行させることで実現される。図11は、本実施形態を適用可能なコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。ここで図11を参照して、上記取付作業支援装置1として使用可能なコンピュータの構成例について具体的に説明する。
図11に示すコンピュータは、CPU61、メモリ62、入力装置63、出力装置64、外部記憶装置65、媒体駆動装置66、ネットワーク接続装置67、及び無線通信装置68を有し、これらがバス69によって互いに接続された構成となっている。同図に示す構成は一例であり、これに限定されるものではない。
CPU61は、当該コンピュータ全体の制御を行う。図11には一つのみ示しているが、CPU61は複数、搭載されていても良い。
メモリ62は、プログラム実行、データ更新等の際に、外部記憶装置65(あるいは可搬型の記録媒体70)に記憶されているプログラムあるいはデータを一時的に格納するRAM等の半導体メモリである。CPU61は、プログラムをメモリ62に読み出して実行することにより、全体の制御を行う。
入力装置63は、例えば、キーボード等の作業者が操作する操作装置、及びその操作への操作を検出する検出装置を備えたものである。その検出装置は、操作装置に対するユーザの操作を検出し、その検出結果をCPU61に通知する。
出力装置64は、例えば表示装置、及びその表示装置と接続された表示制御装置を備えたものである。図1に示す配線画像6は、出力装置64の表示装置上に表示される。外部記憶装置65は、例えばフラッシュメモリ、或いはハードディスク装置等の大容量の記憶装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
媒体駆動装置66は、メモリカード等の可搬型の記録媒体70にアクセスするものである。ネットワーク接続装置67は、例えば通信ネットワークを介した外部装置との通信を可能とさせるものである。3Dモデリングシステム2とのデータ通信は、このネットワーク接続装置67を介しておこなわれる。無線通信装置68は、短距離の無線通信を可能にするものである。RFリーダ3から送信されるICタグの受信は、例えばこの無線通信装置68により行われる。
上記取付作業支援プログラムは、外部記憶装置65、若しくは記録媒体70に記録されているか、或いは通信ネットワークを介してネットワーク接続装置67により取得される。その取付作業支援プログラムをメモリ62に読み出してCPU61が実行することにより、取付作業支援装置1は実現される。
図11に示す構成では、図2に示す各部は以下の組み合わせにより実現される。ここでは便宜的に、取付作業支援プログラムが外部記憶装置65に格納され、3Dモデリングシステム2とのデータ通信はネットワーク接続装置67を介して行われ、RFリーダ3とのデータ通信は無線通信装置68を介して行われると想定する。
この想定では、ケーブル検出部11は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65、無線通信装置68及びバス69によって実現される。操作部12は、CPU61、メモリ62、入力部63、外部記憶装置65及びバス69によって実現される。配線情報取得部13は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65、ネットワーク接続装置67及びバス69によって実現される。制御部14は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65及びバス69によって実現される。出力部15は、CPU61、メモリ62、出力装置64、外部記憶装置65及びバス69によって実現される。
図10A及び図10Bは、取付作業支援処理のフローチャートである。次に、図10A及び図10Bを参照して、取付作業支援装置1の動作について詳細に説明する。
この取付作業支援処理は、図11のCPU61が取付作業支援プログラムを実行することで実現される。図10A及び図10Bでは、便宜的に、CPU61が実行する処理の他に、作業者が配線作業のために行うべき操作も併せて示している。CPU61が実行する処理との区別を明確にするために、作業者が行うべき操作には「OP」、CPU61が実行する処理には「S」を先頭に付した符号を用いている。それにより、作業者が行うべき操作と併せて詳細に説明する。
この取付作業支援処理は、作業者が配線作業の開始を指示することで起動される(ステップOP1)。その開始指示は、実際には、取付作業支援プログラムを起動した後、配線作業の対象となる場所を選択することにより行えるようになっている。例えば構成リストデータ、ケーブル情報DB2d、その場所分の配線情報5、及びその場所に存在する部品の部品データは、特には図示していないが、その開始指示によって3Dモデリングシステム2から取付作業支援装置1に送信される。
開始指示を受け付けたCPU61は、ステップS1において、選択された場所のなかで結線順位番号、つまり結線が済んだものを除いて、結線順位データの値が最も小さい配線情報の検索を行い、該当する配線情報を抽出する。上記したように、対応する配線作業が完了した配線情報では実ケーブル情報4が登録される。このことから、3Dモデリングシステム2により抽出される対象となる配線情報5は、実ケーブル情報4が登録されていないものである。また、抽出した配線情報5、部品の3Dモデルデータ、及び構成リストデータを用いて配線画像6の生成を行う。このとき構成リストデータは、部品の3Dモデルデータの配置を決定するのに用いられる。
配線情報5を抽出したCPU61は、ステップS2において、配線作業に用いるべきケーブル30の種別、及び長さ等を出力装置64の表示装置上に表示させる。その後はステップS3に移行して、ICタグ32の認識を待つ。このICタグ32の認識は、RFリーダ3によるものであり、ICタグ32の認識は、そのRFリーダ3からタグID4aを受信することに相当する。
作業者は、表示装置上に表示された情報に従い、該当するケーブル30を取得し(ステップOP2)、そのケーブル30の何れかのコネクタ31を手に持つ(ステップOP3)。そのコネクタ31を手に持つことにより、RFリーダ3はICタグ32からタグID4aを読み出し、送信することになる。その結果、CPU61はステップS3からステップS4に移行させる。
ステップS4では、CPU61は、RFリーダ3から受信したコネクタ31のICタグ32のタグID4aを取得する。次のステップS5では、CPU61は、配線情報5の実ケーブル情報4の第1のコネクタIDデータとして取得したタグID4aを格納すると共に、そのタグID4aから得られるケーブルIDデータを格納する。その次に移行するステップS6では、CPU61は、配線情報の対応ソケット1データが示すソケット6aを強調(ハイライト)表示する配線画像6を出力装置64の表示装置に表示させる。
そのソケット6aの強調表示は、作業者が手に持っているコネクタ31を差し込むべきソケットの場所を分かりやすくするために行うものである。本実施形態では、例えばソケット6aを囲む比較的に大きい丸印を徐々に小さくしていく動画、或いはソケット6aの表示状態(表示色或いは輝度)を変化させる動画により強調表示を行うようにしている。この強調表示は、この強調表示用の動画表示のためのサブルーチン処理の実行により実現させている。強調表示するソケット6aは、例えば対応ソケット1データ中の位置データによって指定される。このことから、ステップS6では、このサブルーチン処理の実行禁止解除を行うようになっている。その実行禁止解除により、実行禁止を行うまでの間、CPU61はこのサブルーチン処理をステップS7として、取付作業支援処置とは別に実行する。このサブルーチン処理は周知の技術で実現できることから、ここでは詳細は省略する。ソケット6aの強調表示を開始させた後、CPU61はステップS8に移行して、ICタグを認識しなくなるのを待つ。
ソケット6aの強調表示により、作業者はコネクタ31を差し込むべきソケットに差し込む作業を行い(ステップOP4)、そのコネクタ31から手を離す(ステップOP5)。それにより、RFリーダ3からタグID4aの送信は停止する。この結果、CPU61はステップS8から図10BのステップS9に移行させることとなる。ステップS9への移行時に、ステップS7として実行するサブルーチン処理は実行を禁止する。
ステップS9では、CPU61は、配線情報の通過位置、或いは結束位置データが示す配線画像6上の場所を強調表示する。この強調表示は、例えば通過位置、或いは結束位置の表示状態を順次、変化させるサブルーチン処理の実行により実現させている。このことから、ステップS9では、このサブルーチン処理の実行禁止解除を行うようになっている。その実行禁止解除により、実行禁止を行うまでの間、CPU61はこのサブルーチン処理をステップS10として、取付作業支援処理とは別に実行する。このサブルーチン処理も周知の技術で実現できることから、ここでは詳細は省略する。通過位置、或いは結束位置の強調表示を開始させた後、CPU61はステップS11に移行して、ICタグを認識するのを待つ。
通過位置、或いは結束位置の強調表示により、作業者は信号線を通すべきところに通す取り回しを行い(ステップOP6)、その後に差し込んでいないコネクタ31を手に持つ(ステップOP7)。それにより、RFリーダ3からタグID4aが送信される。この結果、CPU61はステップS11からステップS12に移行させることとなる。ステップS12への移行時には、ステップS10のサブルーチン処理は実行を禁止する。
ステップS12では、CPU61は、RFリーダ3から受信したコネクタ31のICタグ32のタグID4aを取得する。次のステップS13では、CPU61は、配線情報5の実ケーブル情報4の第2のコネクタIDデータとして取得したタグID4aを格納すると共に、その配線情報5の対応ソケット2データが示すソケットを強調表示する配線画像6を出力装置64の表示装置に表示させる。
そのソケットの強調表示は、例えば上記ソケット6aの強調表示と同様に、サブルーチン処理の実行により実現される。このことから、ステップS13では、このサブルーチン処理の実行禁止解除を行うようになっている。その実行禁止解除により、実行禁止を行うまでの間、CPU61はこのサブルーチン処理をステップS14として、取付作業支援処理とは別に実行する。このサブルーチン処理は他のサブルーチン処理と同様に周知の技術で実現できることから、詳細は省略する。ソケットの強調表示を開始させた後、CPU61はステップS15に移行して、ICタグを認識しなくなるのを待つ。
ソケットの強調表示により、作業者はコネクタ31を差し込むべきソケットに差し込む作業を行い(ステップOP8)、そのコネクタ31から手を離す(ステップOP9)。それにより、RFリーダ3からタグID4aの送信は停止する。この結果、CPU61はステップS15からステップS16に移行させることとなる。ステップS16への移行時に、ステップS14として実行するサブルーチン処理は実行を禁止する。
ステップS16では、CPU61は3Dモデリングシステム2から受信した配線情報5の全ての配線作業が終了したか否か判定する。受信した配線情報5のなかで実ケーブル情報4が格納されていないものが存在する場合、他に行うべき配線作業が残っていることから、判定はNOとなってステップS1に戻る。それにより、対象とする配線情報5を変えて、同様の処理を実行する。一方、実ケーブル情報4が格納されていない配線情報5が存在しない場合には、作業者が指定した場所の配線作業は終了したとして、判定はYESとなり、例えば実ケーブル情報4を含む配線情報5を3Dモデリングシステム2に送信して配線情報DB2bを更新させた後、この取付作業支援処理を終了する。
このようにして本実施形態では、RFリーダ3によるICタグ32の認識結果を用いて、配線作業の進行を把握し、進行状況に応じた作業支援をタイムリに行うようにしている。それにより、作業者にとっては、そのときの状況に応じて行うべき作業内容を容易に確認できるため、迅速、且つ適切な作業を行うことができる。
本実施形態では、配線作業が終了したケーブル30の画像は配線画像6から消去することにより、配線画像6中には配線作業の対象とするケーブル30のみを配置するようにしている。これは、他のケーブル30の存在によって、差し込むべきソケット、或いは配線経路等が特定し難くなるのを回避するためである。
作業者は、何らかの理由により、配線作業に用いるべきケーブル30のコネクタ31を手にする可能性がある。RFリーダ3が作業者の近くにあるコネクタ31のICタグ32のタグID4aを読み出す可能性もある。このようなことから、特には図示しないが、CPU61は、受信したケーブル情報DB2dに格納されたケーブル情報を参照し、RFリーダ3から受信したタグID4aから作業者が適切なケーブル30のコネクタ31を手に持ったか否かの確認も行うようになっている。それにより、適切なケーブル30のコネクタ31を手に持っていないことを確認した場合は、その旨を伝えるメッセージを表示装置64の表示装置上に表示させて、適切なケーブル30のコネクタ31を手に持つことを促すようにしている。
本実施形態は、ケーブル30を取り付ける配線作業を想定しているが、想定する配線作業は、ケーブル30の撤去、交換、或いは接続する部品(ソケット)を変える変更によるものであっても良い。また、配線画像6の生成は、取付作業支援装置1が行っているが、3Dモデリングシステム2に行わせても良い。このことから、取付作業支援装置1は複数の装置を用いて実現させても良い。
段階的に分けての作業内容の指示は、その指示に用いるデータを、対応ソケット1データ→通過位置データ及び結束位置データ→対応ソケット2データ、の順序で切り換えることで行っているが、その順序は変更しても良い。つまり、例えば対応ソケット1データ→対応ソケット2データ→通過位置データ及び結束位置データ、或いは通過位置データ及び結束位置データ→対応ソケット1データ→対応ソケット2データ、といった順序であっても良い。その順序を作業者が任意に選択できるようにしても良い。
<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、ケーブル30を差し込むソケットを含む部品の表示用の画像データとして、部品データの3Dモデルデータを用いている。第2の実施形態は、3Dモデルデーを用いることなく、ケーブル30の配線作業を作業者が把握できるようにしたものである。
図12は、第2の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。第2の実施形態では、図12に示すように、取付作業支援システムは、取付作業支援装置1、3D(3次元)モデリングシステム2、RFリーダ3、及びヘッドマウントディスプレイ(HMD)1200を備えた構成となっている。
このHMD1200は、頭に装着して用いるタイプの周知のディスプレイである。特に詳細な構成は図示しないが、表示装置、カメラ、入力装置、及び通信装置を備えている。その通信装置は、例えばRFリーダ3と同様に、短距離の無線通信が可能なものである。入力装置への操作により、カメラを用いた撮影や、撮影によって得られた画像(以降「カメラ画像」)の送信を行うことができる。
第2の実施形態による取付作業支援装置1は、HMD1200からカメラ画像1201を取得し、取得したカメラ画像1201上にケーブル30の画像を配置する合成画像1220を生成してHMD1200に送信する。図12には、カメラ画像1201、及び合成画像1220の各例を併せて示している。
カメラ画像1201としては、図12に示すように、4つのマーカー1201aを含めた範囲の撮影画像を想定している。この4つのマーカー1201aは、撮影場所の特定の他に、カメラ画像1201に配置するケーブル30の画像の生成、及びその配置する位置の決定に用いることができる。撮影場所の特定は、マーカー1201aに例えば2次元コードを印刷することで可能にしている。ケーブル30の画像の生成、及び配置の決定は、例えば4つのマーカー1201aの位置関係から仮想3次元空間上における視点の位置を特定することで行う。そのようにして、撮影を行った際の作業者(HMD1200)と部品(ここではラック51、或いはサーバ52)との位置関係、及び撮影条件に応じたケーブル30の画像を生成し、生成したケーブル30の画像をカメラ画像1201に配置する形で合成画像1220を生成する。それにより、ケーブル30の配線経路、つまりコネクタ31を差し込むべきソケットや、信号線の取り回しを作業者が把握できるようにしている。第2の実施形態でも第1の実施形態と同様に、ケーブル30のコネクタ31を差し込むべきソケット6a、ケーブル30の信号線の通過位置6b、及び結束位置6cは強調表示により視覚的に容易に認識可能とさせる。
カメラ画像1201には、作業者が実際に見る部品が写っている。このため、3Dモデルデータによって表現される画像とは異なり、作業者に違和感を与えるような可能性は極めて低い。それにより、作業者にとっては、コネクタ31を差し込むべきソケットや通過位置等の把握はより容易に行えるようになる。
第2の実施形態における取付作業支援装置1は、基本的に図2に示す第1の実施形態における取付作業支援装置1の機能構成と同じであっても良い。例えば図2に示す機能構成において、配線情報取得部13はHMD1200からカメラ画像1201を取得し、制御部14の配線情報処理部14aはカメラ画像1201を用いて合成画像1220を生成する機能を持たせても良い。合成画像1220をHMD1200に送信するような機能は、出力部15に持たせれば良い。そのように機能を割り当てる場合、図11に示す構成では、配線情報取得部13は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65、ネットワーク接続装置67、無線通信装置68及びバス69によって実現される。制御部14(配線情報処理部14a)は、第1の実施形態と同じく、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65及びバス69によって実現される。出力部15は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65、無線通信装置68及びバス69によって実現される。
第1の実施形態では、図10A及び図10Bに示す取付作業支援処理をCPU61が実行することにより、配線作業を支援する。第2の実施形態でも、基本的には同様の取付作業支援処理をCPU61が実行する。しかし、第2の実施形態では、ステップOP1における作業者による配線作業の開始の指示は、HMD1200からのカメラ画像1201の送信により行うことができる。カメラ画像1201中のマーカー1201aの認識により配線作業の対象となる場所の特定を行うことができる。このカメラ画像1201は、表示する合成画像1220の生成に用いる。このことから、第2の実施形態では図10AのステップS1で図13に示す合成画像生成処理が実行される。ここで図13を参照して、合成画像生成処理について詳細に説明する。
先ず、ステップS21では、CPU61はHMD1200から受信されたカメラ画像1201を取得する。次のステップS22では、CPU61はこのカメラ画像1201中のマーカー1201aの位置を認識して抽出し、このマーカー1201aが表す場所を特定する。その後はステップS23に移行して、CPU61は、特定した場所に存在する部品の部品データ(3Dモデルデータ)、配線情報、及び構成リストデータを3Dモデリングシステム2から取得する。それらのデータを取得した後はステップS24に移行する。
マーカー1201aを取り付ける位置は予め定めている。それにより3Dモデルデータは、予め定めた位置にマーカー1201aが存在するものとしている。
ステップS24では、CPU61は構成リストデータに従って部品の3Dモデルデータを配置した画像上のマーカー1201aと、カメラ画像1201中のマーカー1201aとを照合する。続くステップS25では、CPU61は照合結果から、カメラ画像1201中に存在する部品と作業者の間の位置関係、つまり仮想3次元空間上における視点を特定する。その後はステップS26に移行する。
ステップS26では、特定した視点に従って、結線が済んだものを除いて結線順位データの値が最も小さい配線情報が配線経路を表すケーブル30の3次元画像を作成する。次にステップS27に移行して、CPU61は、作成したケーブル30の3次元画像をカメラ画像1201に合成することにより、合成画像1220を作成する。その作成後に移行するステップS28では、CPU61は、その合成画像1220をHMD1200に送信して表示させる。その送信後、この合成画像生成処理を終了する。
図10AのステップS7、図10BのステップS10及びS14としてそれぞれ実行されるサブルーチン処理は、HMD1200が表示させている合成画像1220の表示内容を変化、つまりソケット6a、通過位置、或いは結束位置等のハイライト表示を実現させる。ステップS16のNOの判定によりステップS1を再度、実行する場合、図13の合成画像生成処理のステップS26〜S28のみが実行される。それにより、次の配線作業を支援するための合成画像1220が作成される。
<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では、表示装置に画像を表示することにより、配線作業を支援している。これに対し第3の実施形態は、表示装置とは異なる装置を用いて、高い汎用性を維持しつつ、配線作業を支援するようにしたものである。
図14は、第3の実施形態による取付作業支援装置を用いて構築された取付作業支援システムの構成を説明する図である。第3の実施形態では、図14に示すように、配線経路の取付作業支援システムは、取付作業支援装置1、3D(3次元)モデリングシステム2、RFリーダ3(不図示)、レーザポインタ1400、及びパンチルト台1410を備えた構成となっている。それにより、ケーブル30の配線経路はレーザポインタ1400により指示するようになっている。パンチルト台1410は、レーザポインタ1400がレーザ光を照射する方向の変更に用いられる移動装置である。このようなことから、第3の実施形態による取付作業支援装置1は、パンチルト台1410を制御して、レーザポインタ1400が照射するレーザ光により、コネクタ31を差し込むべきソケット、信号線の通過位置、或いは/及び、結束位置を指示するものとして実現されている。
第3の実施形態における取付作業支援装置1は、第2の実施形態と同様に、基本的に図2に示す第1の実施形態における取付作業支援装置1の機能構成と同じであっても良い。その場合、図2の配線情報処理部14aは、例えば配線情報からパンチルト台1410の上下、及び左右方向の制御量(回転量)を算出する機能を備えたものとなる。出力部15は、その制御量に従ってパンチルト台1410を動作させる機能を備えたものとなる。パンチルト台1410を動作させるために、図11に示す構成では、無線通信装置68に代えて、パンチルト台1410、及びレーザポインタ1400とのインターフェースをそれぞれ備えれば良い。無線通信装置68の代わりにインターフェースを備えた場合、出力部15は、CPU61、メモリ62、外部記憶装置65、2つのインターフェース及びバス69によって実現されることとなる。
レーザ光が照射される位置は、レーザポインタ1400と部品の位置関係によって変化する。このことから、第3の実施形態では、レーザ光が適切な位置に照射できるようにする調整が必要となる。
図15は、この調整のために行われるレーザポインタセッティングの手順を説明するフローチャートである。このレーザポインタセッティングは、レーザ光により配線経路を適切に指示できるようにパンチルト台1410を適切な状態に調節するために作業者等により行われるものである。この調整作業は、例えば上記取付作業支援プログラムに用意されたサブプログラムをCPU61に実行させて行われる。先ず、作業者は、レーザポインタ1400を設置する位置を決定し(ステップS31)、決定した位置にレーザポインタ1400をパンチルト台1410上に設置する(ステップS32)。
その設置後、作業者は、取付作業支援装置1に設けられた、或いは接続された入力装置を操作して、レーザポインタ1400にレーザ光を照射させ、部品上の特徴的な位置、例えば1個のソケットにレーザ光が照射されるようにパンチルト台1410を駆動させる(ステップS33)。次に作業者は、入力装置を操作して、レーザ光が特徴的な位置を照射するように、パンチルト台1410を調整する(ステップS34)。その調整を行った後は、次の調整が不要か否か判定する。行うべき数の調整を行ったような場合、判定はYESとなって、ここでレーザポインタセッティングは終了する。行うべき数の調整を行っていないような場合、判定はNOとなって、上記ステップS33に戻る。それにより、レーザ光を照射すべき特徴点を変えての調整が行われる。
取付作業支援プログラムのサブプログラムは、上記のような調整が繰り返されることにより、仮想3次元空間上の位置、位置の変化分、及びその変化分に応じてパンチルト台1410を駆動させる回転量の間の対応関係を学習し、その学習結果を保存する。それにより、配線作業を支援する場合の配線経路の指示は、学習結果を用いて配線情報が示す仮想3次元空間上の位置からパンチルト台1410の回転量を算出して行う。そのような配線経路自体の指示は、第1及び第2の実施形態と同様に、基本的には図10A及び図10Bに示すような取付作業支援処理を実行することで行うことができる。
なお、本実施形態(第1〜第3の実施形態)では、ケーブル30の信号線を通す経路は通過位置、及び結束位置を強調(ハイライト)する形で指示するようにしているが、信号線を通す経路を分かりやすく作業者に提示できるのであれば、別の方法を採用しても良い。つまり、経路の指示方法は特に限定されるものではない。経路の指示は、表示装置、或いはレーザポインタ1400を用いて行っているが、その経路の指示は別の装置を用いて行っても良い。このようなことから明らかなように、様々な変形を行っても良い。

Claims (6)

  1. 部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを対応付けて記憶する記憶部を有するコンピュータに、
    前記部品の識別情報を読み取る第2装置から該識別情報を受信すると、該識別情報を前記記憶部から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を前記第1装置の画像に合成して第1合成画像を作成する処理、
    を実行させるためのプログラム。
  2. 前記部品は、線状構造物の所定の箇所に位置する、
    ことを特徴とする請求項1記載のプログラム。
  3. 前記記憶部は、前記線状構造物を前記第1装置に配置して取り付ける経路である経路情報を、更に対応付けて記憶し、
    前記コンピュータに、
    前記識別情報を前記記憶部から検索して、見つけた経路情報を前記第1装置の画像に合成して第2合成画像を作成する処理、
    を実行させるための請求項2記載のプログラム。
  4. 部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを組として記憶する記憶部と、
    第2装置が読み取って送信する前記部品の識別情報を受信する識別情報受信手段と、
    前記識別情報受信手段が受信した識別情報を前記記憶部から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を前記第1装置の画像に合成して第1合成画像を作成する画像作成手段と、
    を具備することを特徴とする取付作業支援装置。
  5. 部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを組として記憶装置に記憶し、
    第2装置が読み取って送信する前記部品の識別情報を受信し、
    該受信した識別情報を前記記憶装置から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を前記第1装置の画像に合成して第1合成画像を作成する、
    ことを特徴とする取付作業支援方法。
  6. 部品を第1装置に取り付ける作業を支援する取付作業支援装置、該部品の識別情報を読み取って該取付作業支援装置に送信する第2装置、及び前記部品を取り付ける箇所を前記第1装置上に投影する投影装置、及び該投影装置が前記第1装置上に投影する箇所を変化させる移動装置を備え、
    前記取付作業支援装置は、
    前記部品を識別する識別情報と、該部品を第1装置に取り付ける個所を特定する取り付け情報とを組として記憶する記憶部と、
    前記第2装置が読み取って送信する前記部品の識別情報を受信する識別情報受信手段と、
    前記識別情報受信手段が受信した識別情報を前記記憶部から検索して、見つけた識別情報に対応する取り付け情報を用いて前記移動装置を制御する制御手段と、
    を具備することを特徴とする取付作業支援システム。
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