作業検知システム
【課題】ワークや作業主体の作業に干渉する可能性を低減できる作業検知システムを提供する。
【解決手段】距離画像センサ１は作業領域の距離画像を撮影する。検知装置２は、距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、設定部７及び異常判定部８を備える。設定部７は、距離画像内で検知対象の存否を検知する複数の検知領域とその検知順序とを設定する。異常判定部８は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して音出力装置４及び照射装置５に報知命令を出力する。音出力装置４及び照射装置５は、検知装置２から報知命令が入力されると、作業内容の異常をそれぞれ音及び光で報知する。
【解決手段】距離画像センサ１は作業領域の距離画像を撮影する。検知装置２は、距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、設定部７及び異常判定部８を備える。設定部７は、距離画像内で検知対象の存否を検知する複数の検知領域とその検知順序とを設定する。異常判定部８は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して音出力装置４及び照射装置５に報知命令を出力する。音出力装置４及び照射装置５は、検知装置２から報知命令が入力されると、作業内容の異常をそれぞれ音及び光で報知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造装置においてワークの位置を検出するためにファイバセンサを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。ファイバセンサは、発光部と、発光部から照射された光を受光する受光部を備え、発光部から照射された光が、検出対象のウェーハに設けられたウェーハノッチを通過して受光部に受光されることで、ウェーハノッチの位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、製造現場において特許文献１に開示されたファイバセンサを用いて各工程でワークや作業者の位置を検出する場合、検知領域を挟んでファイバセンサの発光部と受光部を配置する必要があり、ファイバセンサが作業の邪魔になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ワークや作業者の作業に干渉する可能性を低減できる作業検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願の作業検知システムは、距離画像センサと検知装置と報知装置と設定装置とを備える。距離画像センサは作業領域の距離画像を出力する。検知装置は、距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する。報知装置は報知命令が入力されると報知動作を行う。設定装置は、距離画像内で検知装置が検知対象の存否を検知する複数の検知領域及びその検知順序を設定する。検知装置は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部を備える。
【０００７】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち、１サイクルの作業の最後に検知対象が検出される検知領域を判定領域として設定することも好ましい。異常判定部は、判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力する。
【０００８】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、少なくとも１つの検知領域を開始領域として設定し、開始領域で検知対象が検出されると異常判定部による判定動作又は報知装置による報知動作を開始することも好ましい。
【０００９】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、距離画像センサが出力する距離画像内の全ての領域を開始領域として設定し、開始領域で検知対象が検出されると異常判定部による判定動作又は報知装置による報知動作を開始することも好ましい。
【００１０】
この作業検知システムにおいて、検知装置が検知領域で検知対象を検出した際に検知領域毎に異なる音を出力させる音出力装置を備えることも好ましい。
【００１１】
この作業検知システムにおいて、異常判定部により異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶する第１記憶装置を備えることも好ましい。
【００１２】
この作業検知システムにおいて、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、作業内容を音声で説明する作業支援装置を備えることも好ましい。
【００１３】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、光を照射する検知領域を検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えることも好ましい。
【００１４】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、検知順序における次の検知領域に光を照射することも好ましい。
【００１５】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することも好ましい。
【００１６】
この作業検知システムにおいて、照射装置は、光の照射範囲が複数の検知領域を含むものであり、照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の検知領域に光を照射させることも好ましい。
【００１７】
この作業検知システムにおいて、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワークや作業主体の作業に干渉する可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の作業検知システムのブロック図である。
【図２】同上が適用された作業領域を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は検知対象の作業内容の説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｉ）は作業工程毎の撮像画像の例図である。
【図５】同上の動作を説明するフローチャートである。
【図６】（ａ）（ｂ）は同上の照射装置による照射領域の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の作業検知システムが、複数のワーク（例えば完成品や取扱説明書からなる）を作業主体である作業者が箱に梱包する作業領域に適用された実施形態について図面を参照して説明する。尚、作業検知システムが適用される作業領域は以下の実施形態に限定されるものではなく、種々の作業領域に適用できる。また、以下の実施形態では人間が作業を行う場合について説明するが、作業を行う作業主体は産業用のロボットでも、人間が遠隔操作するマニピュレータでもよい。
【００２１】
図２は本実施形態の作業検知システムが適用された作業台５０を示し、図２（ａ）は作業台５０の正面図、図２（ｂ）は作業台５０の側面図である。尚、以下の説明では特に断りがないかぎり、図２（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図２（ｂ）における左側を前側、右側を後側として説明を行う。
【００２２】
作業台５０は、金属パイプを組み合わせて構成されるフレーム５１と、フレーム５１にそれぞれ支持された３段の棚板５２，５３，５４を備える。下段及び中段の棚板５２，５３は、平面視の形状が略正方形の棚板であって、外形寸法が略同じ寸法となっている。下段の棚板５２にはパーソナルコンピュータＰＣ１が載置されている。中段の棚板５３は、作業者が作業しやすい高さ位置（例えば作業者の腰付近の高さ位置）に設けられ、この棚板５３上で検知対象の梱包作業が行われる。上段の棚板５４は、平面視の形状が長方形状に形成されており、棚板５３と左右方向の幅寸法は同じであるが、棚板５３に比べて奥行き寸法が小さく、棚板５３の奥側寄りに設けられ、作業者によって扱われるワークＷ１，Ｗ２を載せる部品棚として用いられている。フレーム５１の上方には、作業者の背丈よりも高い位置に、金属パイプを組み合わせて構成された支持部５５が設けられ、この支持部５５に距離画像センサ１と音出力装置４と照射装置５が取り付けられている。
【００２３】
図１は作業検知システムのブロック図である。作業検知システムは、距離画像センサ１と検知装置２と入力装置３と音出力装置４と照射装置５とモニタ６とを主要な構成として備えている。尚、検知装置２と入力装置３とモニタ６とは例えばノート型のパーソナルコンピュータＰＣ１で実現されている。
【００２４】
距離画像センサ１は、支持部５５に取り付けられ、作業領域である中段の棚板５３及び上段の棚板５４を上方から撮影する。距離画像センサ１は、レーザ投影方式或いはＴＯＦ方式などの周知の測定方式で撮像範囲内に存在する物体の形状と物体までの距離を撮像し、各画素の画素値が検出対象までの距離となる距離画像を取得し、距離画像の画像データを検知装置２へ出力する。また距離画像センサ１は、撮像範囲内の２次元画像を撮影する機能も備えており、二次元画像の画像データを検知装置２へ出力する。
【００２５】
入力装置３は、パーソナルコンピュータＰＣ１が備えるキーボードやマウスなどの入力デバイスで構成される。
【００２６】
音出力装置４は、作業領域を含む空間に音を出力するスピーカ（図示せず）を有し、スピーカを下側に向けて支持部５５に取り付けられ、異常の発生を報知する報知音などの音を下方に向けて出力する。
【００２７】
照射装置５は、例えば液晶プロジェクタからなり、支持部５５に取り付けられ、上段の棚板５４及び中段の棚板５３を光の投影範囲とする。照射装置５は、投影範囲の一部に照射される光を制限することによって、棚板５３及び棚板５４の所望の位置に光を照射する。
【００２８】
ここにおいて、音出力装置４と照射装置５とで、検知装置からの報知命令にしたがって音及び光で報知動作を行う報知装置が構成されているが、報知装置として音出力装置４及び照射装置５の何れか一方のみを備えていてもよい。
【００２９】
モニタ６は、例えばパーソナルコンピュータＰＣ１が備える液晶ディスプレイからなり、検知装置２によって表示内容が制御され、検知領域や検知順序を設定するための設定画面などを表示する。
【００３０】
検知装置２は、距離画像センサ１から入力される距離画像に現れる作業主体（作業者の体の一部、例えば手Ｈ１）を検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を報知装置に出力して、異常の発生を報知する。検知装置２はパーソナルコンピュータＰＣ１の演算処理部によって構成され、演算処理部の演算機能によってそれぞれ実現された設定部７及び異常判定部８を備える。設定部７は、例えば作業者が入力装置３を用いて入力した内容をもとに、距離画像内で検知対象の存否を検知する検知領域と、その検知順序を設定する。異常判定部８は、距離画像センサ１から入力される距離画像にパターンマッチングなどの処理を施して検知対象を抽出し、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を音出力装置４及び照射装置５に出力する。尚、本実施形態では検知装置２は距離画像に現れる作業主体を検知対象としているが、作業主体によって扱われるワークを検知対象としてもよいし、作業主体及び作業主体が扱うワークの両方を検知対象としてもよい。また、本実施形態では検知装置２が設定装置の機能（設定部７）を備えているが、検知装置２と別個に設定装置が設けられていてもよい。例えば設定装置が検知装置２とは別のコンピュータで構成され、設定部７を検知装置２に接続し、検知装置２に接続された設定部７から複数の検知領域及びその検知順序を設定してもよい。
【００３１】
次に、本実施形態の作業検知システムによる検知動作について以下に説明する。
【００３２】
図３（ａ）〜（ｅ）は梱包作業の各作業工程を示す説明図であり、距離画像センサ１で撮影された距離画像Ｐ１内には部品棚となる棚板５４に載せられた４つの箱Ｂ１〜Ｂ４と、棚板５３に載せられた箱Ｂ１０が映されている。４つの箱Ｂ１〜Ｂ４にはそれぞれ異種の部品Ｗ１〜Ｗ４が入れられており、作業者は箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の順番で部品Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を１個ずつ取り出し、箱Ｂ１０に箱詰めする作業を行う。図３（ａ）は梱包作業を行う前の状態であり、箱Ｂ１０は空になっている。図３（ｂ）は作業者が左端の箱Ｂ１から部品Ｗ１を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｃ）は作業者が左端から２番目の箱Ｂ２から部品Ｗ２を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｄ）は作業者が左端から３番目の箱Ｂ３から部品Ｗ３を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｅ）は作業者が右端の箱Ｂ４から部品Ｗ４を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｅ）の状態は１サイクル分の梱包作業が終了した状態であり、箱Ｂ１０には４種類の部品Ｗ１〜Ｗ４が１個ずつ入れられている。
【００３３】
作業検知システムが上記の梱包作業の検査を行う場合、先ず設定部７によって、梱包作業の各工程で検知対象が現れる検知領域とその検知順序が設定される。すなわち設定作業者が、入力装置３を操作し、梱包作業の作業工程に基づいて各工程で作業者が検知される検知領域とその検知順序とを設定すると、設定部７はその設定内容を記憶部９に記憶させている。図４（ａ）〜（ｉ）は上記の梱包作業において異常の有無を判定する処理を説明する説明図であり、距離画像Ｐ１内で部品を収めた箱Ｂ１〜Ｂ４と、部品が箱詰めされる箱Ｂ１０が検知領域として設定されている。また、作業開始時に作業者が手Ｈ１を置く検知領域が開始領域Ａ１として設定されている。
【００３４】
図５は異常判定部８による判定処理を説明するフローチャートであり、検知装置２には、距離画像センサ１から所定の時間間隔で撮影された距離画像が入力される（ステップＳ１）。異常判定部８は、距離画像センサ１から距離画像が入力されると、異常判定処理の実施中か否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３５】
ステップＳ２において異常判定処理の停止中と判定されると（ステップＳ２のＮｏ）、異常判定部８は開始領域Ａ１で作業者が検知されるか否かを判定する（ステップＳ３）。図４（ａ）に示すように作業者は１サイクル分の梱包作業を開始する毎に開始領域Ａ１に手Ｈ１を置いており、異常判定部８は、開始領域Ａ１で作業者が検知されたことから作業開始と判断し、異常判定処理を開始する（ステップＳ４）。尚、ステップＳ３の判定で開始領域Ａ１に検知対象がいないと判定された場合、異常判定部８はステップＳ１に戻って、距離画像の入力待ちの状態となる。
【００３６】
一方、ステップＳ２において異常判定中と判定されると、異常判定部８は、検知領域で作業者が検知さるか否かを判定し（ステップＳ５）、何れの検知領域でも作業者が検知されなければ、ステップＳ１に戻って、距離画像の入力待ちの状態となる。またステップＳ５において検知領域で作業者が検知された場合、異常判定部８は、作業者が検出された検知領域の順番が、設定部７によって予め設定された検知順序と異なっているか否かを判定する（ステップＳ６）。図３で説明した梱包作業を作業者が行う場合、図４（ｂ）〜（ｉ）に示すように、作業者の手Ｈ１が、箱Ｂ１→箱Ｂ１０→箱Ｂ２→箱Ｂ１０→箱Ｂ３→箱Ｂ１０→箱Ｂ４→箱Ｂ１０の順番で検出されることになる。ここで、距離画像から作業者が実際に検知された検知領域の順番が、作業工程に従って設定された検知順序と異なっている場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、異常判定部８は、この作業工程で予め決められた作業内容とは異なる作業が行われたと判断する。この時、異常判定部８は、報知命令を音出力装置４及び照射装置５に出力し、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶部９（第１記憶装置）に記憶させる。音出力装置４は、報知命令が入力されると、所定の報知音を出力し、異常の発生を音で報知する。照射装置５は、報知命令が入力されると、例えば検知順序が異なると判定された検知領域に光を照射させ、異常の発生を光で報知する。
【００３７】
またステップＳ６において作業者が実際に検知された検知領域の順番が所定の検知順序と同じであった場合（ステップＳ６のＮｏ）、異常判定部８は梱包作業が１サイクル分終了したか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、１サイクル分の梱包作業が終了していなければ（ステップＳ８のＮｏ）、異常判定部８はステップＳ１に戻って距離画像の入力待ちの状態となり、１サイクル分の梱包作業が終了していれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、異常判定部８は異常判定処理を終了する。
【００３８】
尚、図３で説明した梱包作業では箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から部品を１個とる毎に箱Ｂ１０に入れていたが、箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から１個ずつ取り出した部品をトレー（図示せず）に入れ、最後にトレーから箱Ｂ１０へと移し替えてもよい。この場合の検知順序は、箱Ｂ１→箱Ｂ２→箱Ｂ３→箱Ｂ４→箱Ｂ１０となり、異常判定部８は、何れかの検知領域において、上記の検知順序とは異なる順序で検知対象が検出されると、異常が発生したと判定する。
【００３９】
以上説明したように、作業検知システムは、距離画像センサ１と、検知装置２と、報知装置（本実施形態では音出力装置４及び照射装置５からなる）と、設定装置（本実施形態では設定部７からなる）とを備える。距離画像センサ１は作業領域の距離画像を出力する。検知装置２は、距離画像センサ１によって撮影された距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する。報知装置は、報知命令が入力されると報知動作を行う。設定装置は、距離画像内で検知装置２が検知対象の存否を検知する複数の検知領域、及び、その検知順序を設定する。検知装置２は、何れかの検知領域で設定装置により設定された検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部８を備えている。
【００４０】
これにより、作業検知システムでは、距離画像内に設定された複数の検知領域で、設定された検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されるか否かで、作業内容の異常を検知することができる。しかも、設定装置は、１つの距離画像センサ１で撮影された距離画像内に複数の検知領域を設定できるので、複数の検知領域で検知対象を検出するために複数のセンサを用意する必要が無く、システム全体のコストを低減することができる。また距離画像センサ１によって撮影された距離画像をもとに異常の有無を検知しているので、作業主体が作業を行う作業領域にセンサを設置しなくてもよく、作業主体による作業を妨げることがない。
【００４１】
また本実施形態では、設定装置（設定部７からなる）が、少なくとも１つの検知領域を開始領域Ａ１として設定し、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、異常判定部８が異常判定動作を開始している。
【００４２】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定処理を開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。
【００４３】
尚、検知対象の作業が開始されていない状態でも異常判定部８による異常判定動作は行い、報知装置による報知動作のみ停止する場合、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、検知装置２が報知装置による報知動作を開始させればよい。すなわち、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、検知装置２が、停止中の異常判定動作又は報知動作を開始させればよい。
【００４４】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定動作又は報知動作の何れかを開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。
【００４５】
なお本実施形態では設定装置（設定部７からなる）が、特定の検知領域を開始領域Ａ１として設定しているが、距離画像内の全ての領域を開始領域として設定してもよく、何れかの開始領域で検知対象が検出されると、検知装置２は、停止中の異常判定動作又は報知動作を開始させる。
【００４６】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定処理を開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。また、距離画像内の全ての領域が開始領域として設定された場合、どの領域で検知対象が検知されても、停止中の異常判定動作又は報知動作が開始されるので、特定の検知領域を開始領域とする場合に比べて、操作性が向上するという利点がある。
【００４７】
また本実施形態では、異常判定部８によって異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を第１記憶装置（記憶部９からなる）が記憶する。
【００４８】
これにより、作業者は、第１記憶装置に記憶された検知履歴をもとに、作業中にどこでどのようなミスが発生したのかを確認でき、対策を検討することができる。なお本実施形態では、異常を検知した回数や、異常が発生した時刻や、異常が発生した工程や、異常発生時の距離画像及び可視光画像や、異常発生時に撮影された動画などが第１記憶装置に記憶されている。また本実施形態では検知装置２の記憶部９で第１記憶装置が構成されているが、第１記憶装置は検知装置２以外に設けられていてもよい。
【００４９】
ところで、上述の作業検知システムでは、１サイクルの作業に対応する複数の作業工程の検知順序を全て設定し、設定された検知順序で検知対象が検知されなかった場合は異常と判定しているが、異常判定方法は上記の方法に限定されるものではない。
【００５０】
例えば１サイクルの作業に対応して複数の作業工程があり、その作業の最後に実施される作業工程は決まっているが、途中の作業工程の順番が前後してもよい場合は以下のような方法で異常を判定することができる。図３で説明した梱包作業では箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から順番に１個ずつ部品を取り出して箱Ｂ１０に入れていたが、部品を取り出す箱の順序を問わない場合、異常判定部８は、箱Ｂ１０を含む検知領域で検知対象を４回検知した時点で異常判定を行い、それまでに他の箱Ｂ１〜Ｂ４で検知対象が検知されていれば作業が正常に行われたと判断する。
【００５１】
また作業者は箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から１個ずつ取り出した部品をトレー（図示せず）に入れ、最後に箱Ｂ１０に移し替えてもよい。この場合でも、部品を取り出す箱Ｂ１〜Ｂ４の順番は前後してもよく、最後に箱Ｂ１０に部品を入れる前に他の箱Ｂ１〜Ｂ４で作業者が検知されていれば作業が正常に行われたと判断でき、何れかの箱Ｂ１〜Ｂ４で作業者が検知されていなければ部品の取り忘れが発生したと判断できる。この場合の作業検知システムの検知動作について以下に説明する。先ず設定作業者は入力装置３を操作し、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域と、これら複数の検知領域のうち作業の最後に検知対象が検出される検知領域とを入力する。この時、設定部７は、１サイクルの作業に対応付けて複数の検知領域を記憶し、さらに上記作業の最後に検知される検知領域を判定領域として記憶する。そして、異常判定部８は、異常判定処理を開始後（つまり検知対象の作業が開始された後）に判定領域で検知対象が検出されると、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域で検知対象が検知されているか否かを判定する。この判定において他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常判定部８は作業内容に異常が発生したと判断して報知命令を出力し、他の全ての検知領域で検知対象が検出されていれば、異常判定部８は作業が正常に行われたと判断する。
【００５２】
このように、設定装置（設定部７からなる）は、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち、上記作業の最後に検知対象が検出される検知領域を判定領域として設定する。そして、異常判定部８は、判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力する。
【００５３】
これにより、途中の作業工程の順番が前後してもよいような作業にも対応でき、作業終了時に何れかの検知領域で検知対象が検出されなかったことから、作業に抜けが発生したことを検出することができる。
【００５４】
また上述の作業検知システムは、作業領域を含む空間に音を出力する音出力装置４を備えているが、検知装置２が検知領域で検知対象を検出した際に、音出力装置４が、検知対象の検出された検知領域毎に異なる音を出力してもよい。
【００５５】
これにより、音出力装置４から出力される音をもとに、作業者は正しく作業が行われていることを確認でき、何も音が出力されない場合に比べ、作業者は、作業内容が正しいことを確認しながら作業を行うことができる。また、所定の検知順序で検知対象が検出された場合に音出力装置から出力される音が一定のメロディー（例えばド、レ、ミ、ファ…）を形成するように検知領域毎の音を設定しておけば、作業内容に異常が発生すると、そのメロディーが崩れてしまうので、作業者は異常の発生を容易に理解できる。また正しい検知順序で作業が行われていれば、音出力装置から出力される音でメロディーが形成され、このメロディーが作業者による作業のペースメーカとなるため、作業中のミスの低減や、作業能率の向上が期待できる。
【００５６】
また上述の作業検知システムにおいて、検知装置２が、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象を検出すると、作業内容を音声で説明する音声メッセージを音出力装置４から出力させるようにしてもよい。ここにおいて、検知装置２と音出力装置４とで作業支援装置が構成される。
【００５７】
このように作業支援装置は、所定の検知領域で検知対象を検出すると、これから行う作業内容を音声で作業者に説明するので、作業に習熟していない作業者でも作業が行え、また作業ミスの発生を低減できる。また作業者は、実際に作業を行いながら作業内容の説明を受けることができるので、作業内容を習得しやすく、本システムを作業者の教育訓練用にも利用することもできる。
【００５８】
また上述の作業検知システムにおいて、照射装置５が、光を照射する検知領域を検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えるようにしてもよい。照射装置５はプロジェクタからなり、検知装置２からの制御命令を受けて、指定された検知領域に光を照射する。図６（ａ）に示すように照射装置５は作業領域の全体を含む領域Ｃ０を照射領域とし、箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ１０をそれぞれ含む領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１０に対して個別に光を照射することができる。
【００５９】
ここで、検知装置２では、開始領域Ａ１において作業者を検出すると作業開始と判断し、予め設定された検知順序に従って、各検知領域に対応した領域（領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１０の何れか）に所定のタイミングで光を照射するよう照射装置５を制御する。例えば図３に示す梱包作業の場合、検知装置２は照射装置５を制御し、作業工程の順番にしたがって領域Ｃ１→Ｃ１０→Ｃ２→Ｃ１０→Ｃ３→Ｃ１０→Ｃ４→Ｃ１０の順番に、所定のタイミングで照射光を切り替える。
【００６０】
これにより、作業者は照射装置５からの照射光にしたがって作業を進めていくことができ、作業に習熟していない作業者でも作業が行え、また作業の抜けが発生する可能性を低減できる。
【００６１】
また検知装置２では、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、次の作業工程に対応した検知領域に光を照射させるように照射装置５を制御してもよい。
【００６２】
このように、照射装置５は、予め設定された検知領域で検知対象が検出されると検知順序における次の検知領域に光を照射することも好ましく、作業者は、照射装置５の照射光をもとに次に作業を行う検知領域を確認でき、作業ミスが発生する可能性を低減できる。
【００６３】
また検知装置２では、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射させるように照射装置５を制御してもよい。例えば検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射する光を点滅させ、他の検知領域に照射する光は点滅させないように照射装置５を制御してもよい。また検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射する光を赤色光とし、他の検知領域に照射する光を白色光とするように照射装置５を制御してもよい。また検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射される光と、他の検知領域に照射される光とで、点滅の有無と光色の両方を異ならせてもよい。
【００６４】
このように、照射装置５は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することも好ましい。これにより、作業内容に異常が発生したことを視覚的に確認できるため、騒音の大きな作業現場でも作業者に対して作業内容に異常が発生したことを確実に報知することができる。
【００６５】
ここで、本システムに用いられる照射装置５は、光の照射範囲が複数の検知領域を含むものであり、照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の検知領域に光を照射させている。つまり、指定された検知領域外の光を制限することで相対的に指定された検知領域に強い光を照射し、指定された検知領域を目立たせる。なお、指定された検知領域外の光を制限するというのは完全に光を遮断してもよいが、光を弱くするという方法でもよい。
【００６６】
これにより、１台の照射装置５で複数の検知領域に光を照射できるので、検知領域毎に光源を設置する場合に比べて照射装置５の台数が少なくて済むからコストダウンを図ることができる。また照射装置５にはプロジェクタが用いられ、照射範囲内で光を照射する領域を選択できるので、照射方向を変える機構を備える必要が無い。
【００６７】
尚、照射装置５はプロジェクタに限定されるものではなく、図６（ｂ）に示すように検知領域毎に設けられ、検知装置２から無線送信された制御信号によって点灯制御される無線式ＬＥＤなどのランプＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ１０で照射装置５を構成してもよい。
【００６８】
また本実施形態の作業検知システムにおいて、検知装置２が、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての前記検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定し、測定結果を記憶部９（第２記憶装置）に記憶させてもよい。なお、１サイクルの作業としては、例えば複数のワークを取り出して箱につめるまでの梱包作業が１サイクルの作業として設定される。検知装置２は、１サイクルの作業の最初の検知領域で検知対象が検知されてから最後の検知領域で検知対象が検知されるまでの時間を測定して記憶することで、１サイクルの作業時間を記憶することができる。また検知装置２は、１サイクルの作業において作業順序の途中から終了までの作業時間、作業順序の最初から途中までの作業時間、或いは、作業順序内のある作業工程から別の作業工程までの作業時間を測定して記憶してもよい。ここにおいて、検知装置２から作業時間測定装置が構成される。
【００６９】
このように、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えることも好ましい。これにより、１乃至複数の作業工程にかかる作業時間を把握でき、作業時間の測定結果を作業工程の改善に役立てることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 距離画像センサ
２ 検知装置
４ 音出力装置
５ 照射装置
７ 設定部（設定装置）
８ 異常判定部
９ 記憶部（第１記憶装置、第２記憶装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造装置においてワークの位置を検出するためにファイバセンサを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。ファイバセンサは、発光部と、発光部から照射された光を受光する受光部を備え、発光部から照射された光が、検出対象のウェーハに設けられたウェーハノッチを通過して受光部に受光されることで、ウェーハノッチの位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、製造現場において特許文献１に開示されたファイバセンサを用いて各工程でワークや作業者の位置を検出する場合、検知領域を挟んでファイバセンサの発光部と受光部を配置する必要があり、ファイバセンサが作業の邪魔になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ワークや作業者の作業に干渉する可能性を低減できる作業検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願の作業検知システムは、距離画像センサと検知装置と報知装置と設定装置とを備える。距離画像センサは作業領域の距離画像を出力する。検知装置は、距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する。報知装置は報知命令が入力されると報知動作を行う。設定装置は、距離画像内で検知装置が検知対象の存否を検知する複数の検知領域及びその検知順序を設定する。検知装置は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部を備える。
【０００７】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち、１サイクルの作業の最後に検知対象が検出される検知領域を判定領域として設定することも好ましい。異常判定部は、判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力する。
【０００８】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、少なくとも１つの検知領域を開始領域として設定し、開始領域で検知対象が検出されると異常判定部による判定動作又は報知装置による報知動作を開始することも好ましい。
【０００９】
この作業検知システムにおいて、設定装置は、距離画像センサが出力する距離画像内の全ての領域を開始領域として設定し、開始領域で検知対象が検出されると異常判定部による判定動作又は報知装置による報知動作を開始することも好ましい。
【００１０】
この作業検知システムにおいて、検知装置が検知領域で検知対象を検出した際に検知領域毎に異なる音を出力させる音出力装置を備えることも好ましい。
【００１１】
この作業検知システムにおいて、異常判定部により異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶する第１記憶装置を備えることも好ましい。
【００１２】
この作業検知システムにおいて、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、作業内容を音声で説明する作業支援装置を備えることも好ましい。
【００１３】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、光を照射する検知領域を検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えることも好ましい。
【００１４】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、検知順序における次の検知領域に光を照射することも好ましい。
【００１５】
この作業検知システムにおいて、検知領域に光を照射する照射装置を備え、照射装置は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することも好ましい。
【００１６】
この作業検知システムにおいて、照射装置は、光の照射範囲が複数の検知領域を含むものであり、照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の検知領域に光を照射させることも好ましい。
【００１７】
この作業検知システムにおいて、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワークや作業主体の作業に干渉する可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の作業検知システムのブロック図である。
【図２】同上が適用された作業領域を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は検知対象の作業内容の説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｉ）は作業工程毎の撮像画像の例図である。
【図５】同上の動作を説明するフローチャートである。
【図６】（ａ）（ｂ）は同上の照射装置による照射領域の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の作業検知システムが、複数のワーク（例えば完成品や取扱説明書からなる）を作業主体である作業者が箱に梱包する作業領域に適用された実施形態について図面を参照して説明する。尚、作業検知システムが適用される作業領域は以下の実施形態に限定されるものではなく、種々の作業領域に適用できる。また、以下の実施形態では人間が作業を行う場合について説明するが、作業を行う作業主体は産業用のロボットでも、人間が遠隔操作するマニピュレータでもよい。
【００２１】
図２は本実施形態の作業検知システムが適用された作業台５０を示し、図２（ａ）は作業台５０の正面図、図２（ｂ）は作業台５０の側面図である。尚、以下の説明では特に断りがないかぎり、図２（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図２（ｂ）における左側を前側、右側を後側として説明を行う。
【００２２】
作業台５０は、金属パイプを組み合わせて構成されるフレーム５１と、フレーム５１にそれぞれ支持された３段の棚板５２，５３，５４を備える。下段及び中段の棚板５２，５３は、平面視の形状が略正方形の棚板であって、外形寸法が略同じ寸法となっている。下段の棚板５２にはパーソナルコンピュータＰＣ１が載置されている。中段の棚板５３は、作業者が作業しやすい高さ位置（例えば作業者の腰付近の高さ位置）に設けられ、この棚板５３上で検知対象の梱包作業が行われる。上段の棚板５４は、平面視の形状が長方形状に形成されており、棚板５３と左右方向の幅寸法は同じであるが、棚板５３に比べて奥行き寸法が小さく、棚板５３の奥側寄りに設けられ、作業者によって扱われるワークＷ１，Ｗ２を載せる部品棚として用いられている。フレーム５１の上方には、作業者の背丈よりも高い位置に、金属パイプを組み合わせて構成された支持部５５が設けられ、この支持部５５に距離画像センサ１と音出力装置４と照射装置５が取り付けられている。
【００２３】
図１は作業検知システムのブロック図である。作業検知システムは、距離画像センサ１と検知装置２と入力装置３と音出力装置４と照射装置５とモニタ６とを主要な構成として備えている。尚、検知装置２と入力装置３とモニタ６とは例えばノート型のパーソナルコンピュータＰＣ１で実現されている。
【００２４】
距離画像センサ１は、支持部５５に取り付けられ、作業領域である中段の棚板５３及び上段の棚板５４を上方から撮影する。距離画像センサ１は、レーザ投影方式或いはＴＯＦ方式などの周知の測定方式で撮像範囲内に存在する物体の形状と物体までの距離を撮像し、各画素の画素値が検出対象までの距離となる距離画像を取得し、距離画像の画像データを検知装置２へ出力する。また距離画像センサ１は、撮像範囲内の２次元画像を撮影する機能も備えており、二次元画像の画像データを検知装置２へ出力する。
【００２５】
入力装置３は、パーソナルコンピュータＰＣ１が備えるキーボードやマウスなどの入力デバイスで構成される。
【００２６】
音出力装置４は、作業領域を含む空間に音を出力するスピーカ（図示せず）を有し、スピーカを下側に向けて支持部５５に取り付けられ、異常の発生を報知する報知音などの音を下方に向けて出力する。
【００２７】
照射装置５は、例えば液晶プロジェクタからなり、支持部５５に取り付けられ、上段の棚板５４及び中段の棚板５３を光の投影範囲とする。照射装置５は、投影範囲の一部に照射される光を制限することによって、棚板５３及び棚板５４の所望の位置に光を照射する。
【００２８】
ここにおいて、音出力装置４と照射装置５とで、検知装置からの報知命令にしたがって音及び光で報知動作を行う報知装置が構成されているが、報知装置として音出力装置４及び照射装置５の何れか一方のみを備えていてもよい。
【００２９】
モニタ６は、例えばパーソナルコンピュータＰＣ１が備える液晶ディスプレイからなり、検知装置２によって表示内容が制御され、検知領域や検知順序を設定するための設定画面などを表示する。
【００３０】
検知装置２は、距離画像センサ１から入力される距離画像に現れる作業主体（作業者の体の一部、例えば手Ｈ１）を検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を報知装置に出力して、異常の発生を報知する。検知装置２はパーソナルコンピュータＰＣ１の演算処理部によって構成され、演算処理部の演算機能によってそれぞれ実現された設定部７及び異常判定部８を備える。設定部７は、例えば作業者が入力装置３を用いて入力した内容をもとに、距離画像内で検知対象の存否を検知する検知領域と、その検知順序を設定する。異常判定部８は、距離画像センサ１から入力される距離画像にパターンマッチングなどの処理を施して検知対象を抽出し、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を音出力装置４及び照射装置５に出力する。尚、本実施形態では検知装置２は距離画像に現れる作業主体を検知対象としているが、作業主体によって扱われるワークを検知対象としてもよいし、作業主体及び作業主体が扱うワークの両方を検知対象としてもよい。また、本実施形態では検知装置２が設定装置の機能（設定部７）を備えているが、検知装置２と別個に設定装置が設けられていてもよい。例えば設定装置が検知装置２とは別のコンピュータで構成され、設定部７を検知装置２に接続し、検知装置２に接続された設定部７から複数の検知領域及びその検知順序を設定してもよい。
【００３１】
次に、本実施形態の作業検知システムによる検知動作について以下に説明する。
【００３２】
図３（ａ）〜（ｅ）は梱包作業の各作業工程を示す説明図であり、距離画像センサ１で撮影された距離画像Ｐ１内には部品棚となる棚板５４に載せられた４つの箱Ｂ１〜Ｂ４と、棚板５３に載せられた箱Ｂ１０が映されている。４つの箱Ｂ１〜Ｂ４にはそれぞれ異種の部品Ｗ１〜Ｗ４が入れられており、作業者は箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の順番で部品Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を１個ずつ取り出し、箱Ｂ１０に箱詰めする作業を行う。図３（ａ）は梱包作業を行う前の状態であり、箱Ｂ１０は空になっている。図３（ｂ）は作業者が左端の箱Ｂ１から部品Ｗ１を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｃ）は作業者が左端から２番目の箱Ｂ２から部品Ｗ２を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｄ）は作業者が左端から３番目の箱Ｂ３から部品Ｗ３を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｅ）は作業者が右端の箱Ｂ４から部品Ｗ４を１個取り出して、箱Ｂ１０に入れた状態を示している。図３（ｅ）の状態は１サイクル分の梱包作業が終了した状態であり、箱Ｂ１０には４種類の部品Ｗ１〜Ｗ４が１個ずつ入れられている。
【００３３】
作業検知システムが上記の梱包作業の検査を行う場合、先ず設定部７によって、梱包作業の各工程で検知対象が現れる検知領域とその検知順序が設定される。すなわち設定作業者が、入力装置３を操作し、梱包作業の作業工程に基づいて各工程で作業者が検知される検知領域とその検知順序とを設定すると、設定部７はその設定内容を記憶部９に記憶させている。図４（ａ）〜（ｉ）は上記の梱包作業において異常の有無を判定する処理を説明する説明図であり、距離画像Ｐ１内で部品を収めた箱Ｂ１〜Ｂ４と、部品が箱詰めされる箱Ｂ１０が検知領域として設定されている。また、作業開始時に作業者が手Ｈ１を置く検知領域が開始領域Ａ１として設定されている。
【００３４】
図５は異常判定部８による判定処理を説明するフローチャートであり、検知装置２には、距離画像センサ１から所定の時間間隔で撮影された距離画像が入力される（ステップＳ１）。異常判定部８は、距離画像センサ１から距離画像が入力されると、異常判定処理の実施中か否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３５】
ステップＳ２において異常判定処理の停止中と判定されると（ステップＳ２のＮｏ）、異常判定部８は開始領域Ａ１で作業者が検知されるか否かを判定する（ステップＳ３）。図４（ａ）に示すように作業者は１サイクル分の梱包作業を開始する毎に開始領域Ａ１に手Ｈ１を置いており、異常判定部８は、開始領域Ａ１で作業者が検知されたことから作業開始と判断し、異常判定処理を開始する（ステップＳ４）。尚、ステップＳ３の判定で開始領域Ａ１に検知対象がいないと判定された場合、異常判定部８はステップＳ１に戻って、距離画像の入力待ちの状態となる。
【００３６】
一方、ステップＳ２において異常判定中と判定されると、異常判定部８は、検知領域で作業者が検知さるか否かを判定し（ステップＳ５）、何れの検知領域でも作業者が検知されなければ、ステップＳ１に戻って、距離画像の入力待ちの状態となる。またステップＳ５において検知領域で作業者が検知された場合、異常判定部８は、作業者が検出された検知領域の順番が、設定部７によって予め設定された検知順序と異なっているか否かを判定する（ステップＳ６）。図３で説明した梱包作業を作業者が行う場合、図４（ｂ）〜（ｉ）に示すように、作業者の手Ｈ１が、箱Ｂ１→箱Ｂ１０→箱Ｂ２→箱Ｂ１０→箱Ｂ３→箱Ｂ１０→箱Ｂ４→箱Ｂ１０の順番で検出されることになる。ここで、距離画像から作業者が実際に検知された検知領域の順番が、作業工程に従って設定された検知順序と異なっている場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、異常判定部８は、この作業工程で予め決められた作業内容とは異なる作業が行われたと判断する。この時、異常判定部８は、報知命令を音出力装置４及び照射装置５に出力し、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶部９（第１記憶装置）に記憶させる。音出力装置４は、報知命令が入力されると、所定の報知音を出力し、異常の発生を音で報知する。照射装置５は、報知命令が入力されると、例えば検知順序が異なると判定された検知領域に光を照射させ、異常の発生を光で報知する。
【００３７】
またステップＳ６において作業者が実際に検知された検知領域の順番が所定の検知順序と同じであった場合（ステップＳ６のＮｏ）、異常判定部８は梱包作業が１サイクル分終了したか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、１サイクル分の梱包作業が終了していなければ（ステップＳ８のＮｏ）、異常判定部８はステップＳ１に戻って距離画像の入力待ちの状態となり、１サイクル分の梱包作業が終了していれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、異常判定部８は異常判定処理を終了する。
【００３８】
尚、図３で説明した梱包作業では箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から部品を１個とる毎に箱Ｂ１０に入れていたが、箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から１個ずつ取り出した部品をトレー（図示せず）に入れ、最後にトレーから箱Ｂ１０へと移し替えてもよい。この場合の検知順序は、箱Ｂ１→箱Ｂ２→箱Ｂ３→箱Ｂ４→箱Ｂ１０となり、異常判定部８は、何れかの検知領域において、上記の検知順序とは異なる順序で検知対象が検出されると、異常が発生したと判定する。
【００３９】
以上説明したように、作業検知システムは、距離画像センサ１と、検知装置２と、報知装置（本実施形態では音出力装置４及び照射装置５からなる）と、設定装置（本実施形態では設定部７からなる）とを備える。距離画像センサ１は作業領域の距離画像を出力する。検知装置２は、距離画像センサ１によって撮影された距離画像に現れる作業主体又は作業主体が扱うワークを検知対象とし、距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する。報知装置は、報知命令が入力されると報知動作を行う。設定装置は、距離画像内で検知装置２が検知対象の存否を検知する複数の検知領域、及び、その検知順序を設定する。検知装置２は、何れかの検知領域で設定装置により設定された検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部８を備えている。
【００４０】
これにより、作業検知システムでは、距離画像内に設定された複数の検知領域で、設定された検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されるか否かで、作業内容の異常を検知することができる。しかも、設定装置は、１つの距離画像センサ１で撮影された距離画像内に複数の検知領域を設定できるので、複数の検知領域で検知対象を検出するために複数のセンサを用意する必要が無く、システム全体のコストを低減することができる。また距離画像センサ１によって撮影された距離画像をもとに異常の有無を検知しているので、作業主体が作業を行う作業領域にセンサを設置しなくてもよく、作業主体による作業を妨げることがない。
【００４１】
また本実施形態では、設定装置（設定部７からなる）が、少なくとも１つの検知領域を開始領域Ａ１として設定し、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、異常判定部８が異常判定動作を開始している。
【００４２】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定処理を開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。
【００４３】
尚、検知対象の作業が開始されていない状態でも異常判定部８による異常判定動作は行い、報知装置による報知動作のみ停止する場合、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、検知装置２が報知装置による報知動作を開始させればよい。すなわち、開始領域Ａ１で検知対象が検出されると、検知装置２が、停止中の異常判定動作又は報知動作を開始させればよい。
【００４４】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定動作又は報知動作の何れかを開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。
【００４５】
なお本実施形態では設定装置（設定部７からなる）が、特定の検知領域を開始領域Ａ１として設定しているが、距離画像内の全ての領域を開始領域として設定してもよく、何れかの開始領域で検知対象が検出されると、検知装置２は、停止中の異常判定動作又は報知動作を開始させる。
【００４６】
これにより、作業を開始するタイミング（すなわち異常判定処理を開始するタイミング）を異常判定部８に入力するために作業主体が操作するスタートボタンを設置する必要がなく、距離画像をもとに作業開始のタイミングを与えることができる。また、距離画像内の全ての領域が開始領域として設定された場合、どの領域で検知対象が検知されても、停止中の異常判定動作又は報知動作が開始されるので、特定の検知領域を開始領域とする場合に比べて、操作性が向上するという利点がある。
【００４７】
また本実施形態では、異常判定部８によって異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を第１記憶装置（記憶部９からなる）が記憶する。
【００４８】
これにより、作業者は、第１記憶装置に記憶された検知履歴をもとに、作業中にどこでどのようなミスが発生したのかを確認でき、対策を検討することができる。なお本実施形態では、異常を検知した回数や、異常が発生した時刻や、異常が発生した工程や、異常発生時の距離画像及び可視光画像や、異常発生時に撮影された動画などが第１記憶装置に記憶されている。また本実施形態では検知装置２の記憶部９で第１記憶装置が構成されているが、第１記憶装置は検知装置２以外に設けられていてもよい。
【００４９】
ところで、上述の作業検知システムでは、１サイクルの作業に対応する複数の作業工程の検知順序を全て設定し、設定された検知順序で検知対象が検知されなかった場合は異常と判定しているが、異常判定方法は上記の方法に限定されるものではない。
【００５０】
例えば１サイクルの作業に対応して複数の作業工程があり、その作業の最後に実施される作業工程は決まっているが、途中の作業工程の順番が前後してもよい場合は以下のような方法で異常を判定することができる。図３で説明した梱包作業では箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から順番に１個ずつ部品を取り出して箱Ｂ１０に入れていたが、部品を取り出す箱の順序を問わない場合、異常判定部８は、箱Ｂ１０を含む検知領域で検知対象を４回検知した時点で異常判定を行い、それまでに他の箱Ｂ１〜Ｂ４で検知対象が検知されていれば作業が正常に行われたと判断する。
【００５１】
また作業者は箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から１個ずつ取り出した部品をトレー（図示せず）に入れ、最後に箱Ｂ１０に移し替えてもよい。この場合でも、部品を取り出す箱Ｂ１〜Ｂ４の順番は前後してもよく、最後に箱Ｂ１０に部品を入れる前に他の箱Ｂ１〜Ｂ４で作業者が検知されていれば作業が正常に行われたと判断でき、何れかの箱Ｂ１〜Ｂ４で作業者が検知されていなければ部品の取り忘れが発生したと判断できる。この場合の作業検知システムの検知動作について以下に説明する。先ず設定作業者は入力装置３を操作し、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域と、これら複数の検知領域のうち作業の最後に検知対象が検出される検知領域とを入力する。この時、設定部７は、１サイクルの作業に対応付けて複数の検知領域を記憶し、さらに上記作業の最後に検知される検知領域を判定領域として記憶する。そして、異常判定部８は、異常判定処理を開始後（つまり検知対象の作業が開始された後）に判定領域で検知対象が検出されると、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域で検知対象が検知されているか否かを判定する。この判定において他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常判定部８は作業内容に異常が発生したと判断して報知命令を出力し、他の全ての検知領域で検知対象が検出されていれば、異常判定部８は作業が正常に行われたと判断する。
【００５２】
このように、設定装置（設定部７からなる）は、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち、上記作業の最後に検知対象が検出される検知領域を判定領域として設定する。そして、異常判定部８は、判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力する。
【００５３】
これにより、途中の作業工程の順番が前後してもよいような作業にも対応でき、作業終了時に何れかの検知領域で検知対象が検出されなかったことから、作業に抜けが発生したことを検出することができる。
【００５４】
また上述の作業検知システムは、作業領域を含む空間に音を出力する音出力装置４を備えているが、検知装置２が検知領域で検知対象を検出した際に、音出力装置４が、検知対象の検出された検知領域毎に異なる音を出力してもよい。
【００５５】
これにより、音出力装置４から出力される音をもとに、作業者は正しく作業が行われていることを確認でき、何も音が出力されない場合に比べ、作業者は、作業内容が正しいことを確認しながら作業を行うことができる。また、所定の検知順序で検知対象が検出された場合に音出力装置から出力される音が一定のメロディー（例えばド、レ、ミ、ファ…）を形成するように検知領域毎の音を設定しておけば、作業内容に異常が発生すると、そのメロディーが崩れてしまうので、作業者は異常の発生を容易に理解できる。また正しい検知順序で作業が行われていれば、音出力装置から出力される音でメロディーが形成され、このメロディーが作業者による作業のペースメーカとなるため、作業中のミスの低減や、作業能率の向上が期待できる。
【００５６】
また上述の作業検知システムにおいて、検知装置２が、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象を検出すると、作業内容を音声で説明する音声メッセージを音出力装置４から出力させるようにしてもよい。ここにおいて、検知装置２と音出力装置４とで作業支援装置が構成される。
【００５７】
このように作業支援装置は、所定の検知領域で検知対象を検出すると、これから行う作業内容を音声で作業者に説明するので、作業に習熟していない作業者でも作業が行え、また作業ミスの発生を低減できる。また作業者は、実際に作業を行いながら作業内容の説明を受けることができるので、作業内容を習得しやすく、本システムを作業者の教育訓練用にも利用することもできる。
【００５８】
また上述の作業検知システムにおいて、照射装置５が、光を照射する検知領域を検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えるようにしてもよい。照射装置５はプロジェクタからなり、検知装置２からの制御命令を受けて、指定された検知領域に光を照射する。図６（ａ）に示すように照射装置５は作業領域の全体を含む領域Ｃ０を照射領域とし、箱Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ１０をそれぞれ含む領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１０に対して個別に光を照射することができる。
【００５９】
ここで、検知装置２では、開始領域Ａ１において作業者を検出すると作業開始と判断し、予め設定された検知順序に従って、各検知領域に対応した領域（領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１０の何れか）に所定のタイミングで光を照射するよう照射装置５を制御する。例えば図３に示す梱包作業の場合、検知装置２は照射装置５を制御し、作業工程の順番にしたがって領域Ｃ１→Ｃ１０→Ｃ２→Ｃ１０→Ｃ３→Ｃ１０→Ｃ４→Ｃ１０の順番に、所定のタイミングで照射光を切り替える。
【００６０】
これにより、作業者は照射装置５からの照射光にしたがって作業を進めていくことができ、作業に習熟していない作業者でも作業が行え、また作業の抜けが発生する可能性を低減できる。
【００６１】
また検知装置２では、複数の検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、次の作業工程に対応した検知領域に光を照射させるように照射装置５を制御してもよい。
【００６２】
このように、照射装置５は、予め設定された検知領域で検知対象が検出されると検知順序における次の検知領域に光を照射することも好ましく、作業者は、照射装置５の照射光をもとに次に作業を行う検知領域を確認でき、作業ミスが発生する可能性を低減できる。
【００６３】
また検知装置２では、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射させるように照射装置５を制御してもよい。例えば検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射する光を点滅させ、他の検知領域に照射する光は点滅させないように照射装置５を制御してもよい。また検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射する光を赤色光とし、他の検知領域に照射する光を白色光とするように照射装置５を制御してもよい。また検知装置２は、異なる順序で検知対象が検知された検知領域に照射される光と、他の検知領域に照射される光とで、点滅の有無と光色の両方を異ならせてもよい。
【００６４】
このように、照射装置５は、何れかの検知領域で検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することも好ましい。これにより、作業内容に異常が発生したことを視覚的に確認できるため、騒音の大きな作業現場でも作業者に対して作業内容に異常が発生したことを確実に報知することができる。
【００６５】
ここで、本システムに用いられる照射装置５は、光の照射範囲が複数の検知領域を含むものであり、照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の検知領域に光を照射させている。つまり、指定された検知領域外の光を制限することで相対的に指定された検知領域に強い光を照射し、指定された検知領域を目立たせる。なお、指定された検知領域外の光を制限するというのは完全に光を遮断してもよいが、光を弱くするという方法でもよい。
【００６６】
これにより、１台の照射装置５で複数の検知領域に光を照射できるので、検知領域毎に光源を設置する場合に比べて照射装置５の台数が少なくて済むからコストダウンを図ることができる。また照射装置５にはプロジェクタが用いられ、照射範囲内で光を照射する領域を選択できるので、照射方向を変える機構を備える必要が無い。
【００６７】
尚、照射装置５はプロジェクタに限定されるものではなく、図６（ｂ）に示すように検知領域毎に設けられ、検知装置２から無線送信された制御信号によって点灯制御される無線式ＬＥＤなどのランプＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ１０で照射装置５を構成してもよい。
【００６８】
また本実施形態の作業検知システムにおいて、検知装置２が、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての前記検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定し、測定結果を記憶部９（第２記憶装置）に記憶させてもよい。なお、１サイクルの作業としては、例えば複数のワークを取り出して箱につめるまでの梱包作業が１サイクルの作業として設定される。検知装置２は、１サイクルの作業の最初の検知領域で検知対象が検知されてから最後の検知領域で検知対象が検知されるまでの時間を測定して記憶することで、１サイクルの作業時間を記憶することができる。また検知装置２は、１サイクルの作業において作業順序の途中から終了までの作業時間、作業順序の最初から途中までの作業時間、或いは、作業順序内のある作業工程から別の作業工程までの作業時間を測定して記憶してもよい。ここにおいて、検知装置２から作業時間測定装置が構成される。
【００６９】
このように、１サイクルの作業に対応する複数の検知領域のうち何れかの検知領域で検知対象が検知されてから、全ての検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えることも好ましい。これにより、１乃至複数の作業工程にかかる作業時間を把握でき、作業時間の測定結果を作業工程の改善に役立てることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 距離画像センサ
２ 検知装置
４ 音出力装置
５ 照射装置
７ 設定部（設定装置）
８ 異常判定部
９ 記憶部（第１記憶装置、第２記憶装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業領域の距離画像を出力する距離画像センサと、
前記距離画像に現れる作業主体又は前記作業主体が扱うワークを検知対象とし、前記距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する検知装置と、
前記報知命令が入力されると報知動作を行う報知装置と、
前記距離画像内で前記検知装置が検知対象の存否を検知する複数の検知領域及びその検知順序を設定する設定装置とを備え、
前記検知装置は、何れかの前記検知領域で前記検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部を備えたことを特徴とする作業検知システム。
【請求項２】
前記設定装置は、１サイクルの作業に対応する複数の前記検知領域のうち、前記１サイクルの作業の最後に検知対象が検出される前記検知領域を判定領域として設定し、
前記異常判定部は、前記判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ前記１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力することを特徴とする請求項１記載の作業検知システム。
【請求項３】
前記設定装置は、少なくとも１つの前記検知領域を開始領域として設定し、
前記開始領域で検知対象が検出されると前記異常判定部による判定動作又は前記報知装置による前記報知動作を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の作業検知システム。
【請求項４】
前記設定装置は、前記距離画像センサが出力する距離画像内の全ての領域を開始領域として設定し、
前記開始領域で検知対象が検出されると前記異常判定部による判定動作又は前記報知装置による前記報知動作を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の作業検知システム。
【請求項５】
前記検知装置が前記検知領域で検知対象を検出した際に前記検知領域毎に異なる音を出力させる音出力装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項６】
前記異常判定部により異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶する第１記憶装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項７】
複数の前記検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、作業内容を音声で説明する作業支援装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項８】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、光を照射する検知領域を前記検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項９】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、複数の前記検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、前記検知順序における次の検知領域に光を照射することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１０】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、何れかの前記検知領域で前記検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１１】
前記照射装置は、光の照射範囲が前記複数の検知領域を含むものであり、前記照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の前記検知領域に光を照射させることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１２】
１サイクルの作業に対応する複数の前記検知領域のうち何れかの前記検知領域で検知対象が検知されてから、全ての前記検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、前記作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１】
作業領域の距離画像を出力する距離画像センサと、
前記距離画像に現れる作業主体又は前記作業主体が扱うワークを検知対象とし、前記距離画像をもとに作業内容の異常を検知すると報知命令を出力する検知装置と、
前記報知命令が入力されると報知動作を行う報知装置と、
前記距離画像内で前記検知装置が検知対象の存否を検知する複数の検知領域及びその検知順序を設定する設定装置とを備え、
前記検知装置は、何れかの前記検知領域で前記検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると異常と判定して報知命令を出力する異常判定部を備えたことを特徴とする作業検知システム。
【請求項２】
前記設定装置は、１サイクルの作業に対応する複数の前記検知領域のうち、前記１サイクルの作業の最後に検知対象が検出される前記検知領域を判定領域として設定し、
前記異常判定部は、前記判定領域で検知対象が検出された時点で、同じ前記１サイクルの作業に対応する他の検知領域の何れかで検知対象が検出されていなければ、異常と判定して報知命令を出力することを特徴とする請求項１記載の作業検知システム。
【請求項３】
前記設定装置は、少なくとも１つの前記検知領域を開始領域として設定し、
前記開始領域で検知対象が検出されると前記異常判定部による判定動作又は前記報知装置による前記報知動作を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の作業検知システム。
【請求項４】
前記設定装置は、前記距離画像センサが出力する距離画像内の全ての領域を開始領域として設定し、
前記開始領域で検知対象が検出されると前記異常判定部による判定動作又は前記報知装置による前記報知動作を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の作業検知システム。
【請求項５】
前記検知装置が前記検知領域で検知対象を検出した際に前記検知領域毎に異なる音を出力させる音出力装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項６】
前記異常判定部により異常が発生したと判定されると、異常と判定された検知対象の検知履歴を記憶する第１記憶装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項７】
複数の前記検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、作業内容を音声で説明する作業支援装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項８】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、光を照射する検知領域を前記検知順序にしたがって所定のタイミングで切り替えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項９】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、複数の前記検知領域のうち予め設定された検知領域で検知対象が検出されると、前記検知順序における次の検知領域に光を照射することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１０】
前記検知領域に光を照射する照射装置を備え、
前記照射装置は、何れかの前記検知領域で前記検知順序とは異なる順序で検知対象が検知されると、異なる順序で検知対象が検知された検知領域と、他の検知領域とに、異なる光を照射することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１１】
前記照射装置は、光の照射範囲が前記複数の検知領域を含むものであり、前記照射範囲の一部に照射される光を制限することによって、任意の前記検知領域に光を照射させることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の作業検知システム。
【請求項１２】
１サイクルの作業に対応する複数の前記検知領域のうち何れかの前記検知領域で検知対象が検知されてから、全ての前記検知領域で検知対象を検知し終えるまでの作業時間を測定する作業時間測定装置と、前記作業時間測定部によって測定された作業時間を記憶する第２記憶装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の作業検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２５４７８（Ｐ２０１３−２５４７８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８１６５（Ｐ２０１１−１５８１６５）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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