締付作業支援装置
【課題】カメラを使用した締付作業の支援装置について、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させること。
【解決手段】締付作業支援装置１のデータ処理手段５は、締付作業前に、カメラ４の画像データから締付工具に設けられた識別マークを示す識別データを取得して記憶する。そして、締付作業支援装置１のデータ処理手段５は、締付作業中に、カメラ４の画像データに対して、締付作業前に記憶された識別データの検出を行なう。
【解決手段】締付作業支援装置１のデータ処理手段５は、締付作業前に、カメラ４の画像データから締付工具に設けられた識別マークを示す識別データを取得して記憶する。そして、締付作業支援装置１のデータ処理手段５は、締付作業中に、カメラ４の画像データに対して、締付作業前に記憶された識別データの検出を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の組立ラインで、ワークに形成された複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば自動車の組立ライン等において、組立対象のワークに形成された複数の穴のそれぞれに例えばボルト等の締付部品をトルクレンチ等の締付工具によって締め付ける作業が行なわれている。
【０００３】
このような手作業による締付作業では、締付部品の取り付け忘れ等の作業ミスが発生する可能性がある。
【０００４】
この問題に対して、例えば、特許文献１では、ボルトへの１回の締め付けの毎にトルクレンチから出力する信号をカウントして、このカウント回数が、予め決まっているボルト１本当りの締付回数にボルトの本数を乗じた値となった場合に作業の終了とする締付作業の支援装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に開示された装置では、例えば予め決まっているボルト１本当りの締付回数が１回の場合には、何れかのボルトを２回締め付けてしまった場合に、１本のボルトの締め付けが忘れられていても、作業終了としてしまう事態が発生する可能性がある。
【０００７】
このような問題に対して、締付作業をカメラで撮影してトルクレンチのボルトに嵌合する部位が所定の締付位置に移動することを検出して、全ての所定の締付位置でトルクレンチが検出された場合に作業終了とする締付作業の支援装置が考えられる。しかし、このような装置の場合には、トルクレンチを高精度に検出するためには、カメラの画像を高精度にする必要があり、そのためには収差の少ないレンズを備えた高価なカメラを使用しなければならなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、カメラを使用した締付作業の支援装置について、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る締付作業支援装置は、ワークの複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置であって、前記締付工具に設けられた識別マークと、前記ワークの締付作業領域を撮影して画像データを生成するカメラと、前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークを示す識別データを取得して記憶する識別データ記憶部と、前記締付作業前に、前記カメラの画像データに対して、前記複数の締付位置のそれぞれに対応した位置において前記識別データの検出を行なう検出領域を設定する検出領域設定部と、前記締付作業時に、前記カメラの画像データにおける各検出領域で前記識別データが検出されるか否かを判断する識別データ判断部とを備えたことに特徴づけられる。
【００１０】
この構成であれば、締付作業前に作業領域を撮影するカメラと、締付作業時に締付作業領域を撮影するカメラとは同じである。このため、締付作業前の画像データと、締付作業時の画像データとは、カメラのレンズの収差によって発生する歪み、ぼけ等が実質的に同一となる。これにより、この締付作業前と締付作業時の画像データを比較した場合、収差による画像の歪み、ボケ等は相殺される。識別マークの識別データは、締付作業前の画像データから取得され、識別マークの識別データを検出する対象は、締付作業時の画像データである。従って、締付作業時に識別マークの識別データを検出する精度に対して、カメラのレンズの収差による悪影響は抑制される。よって、この支援装置では、収差が比較的多いレンズを備えた安価なカメラを使用することによって、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることが可能である。
【００１１】
また、この構成では、締付作業時に、検出領域に対して識別データの検出を行なう。すなわち、検出を行なう領域が、カメラで撮影されて生成された画像データの全体ではなく、検出領域に限定されている。これによって、検出の処理時間を短縮でき、また、検出に必要な記憶容量を減少させることができ、これによっても締付作業を支援する装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００１２】
上記の構成において、前記識別マークが、前記締付部品を締め付ける際の前記締付工具の回転軸上に設けられてもよい。
【００１３】
本発明の装置では、検出領域に対して識別マークの識別データを検出する。従って、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、識別マークが締付位置から離れていると、検出領域を広くしなければならない。検出領域が広いと、締付工具によって締付部品を締め付けていない場合も識別マークの識別データを検出する可能性があるので、装置の締付工具に対する検出精度が低下する。
【００１４】
これに対し、本構成のように識別マークが、締付部品を締め付ける際の締付工具の回転軸上に設けられていれば、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、識別マークが締付位置付近に位置するので、検出領域を小さくすることができる。これによって、締付工具によって締付部品を締め付けていない場合に識別マークの識別データを検出することを抑制でき、装置の締付工具に対する検出精度が向上する。また、検出の処理時間を短縮でき、また、検出に必要な記憶容量を減少させることができ、これによっても締付作業を支援する装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００１５】
上記の構成において、前記識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にあってもよい。
【００１６】
このような構成であれば、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、締付工具を回転しても、識別マークの外形の画像が変化しない。従って、締付作業前の画像データにおける締付工具の回転位置と、締付作業時の画像データにおける締付工具の回転位置が異なっていても、識別マークの識別データを検出することができる。このため、識別マークの識別データの検出が容易となるので、装置の締付工具に対する検出精度を向上させることができる。
【００１７】
上記の構成において、前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークの色データを取得して記憶する色データ記憶部と、前記締付作業時に、前記カメラの画像データから取得された前記識別マークの色データと、前記色データ記憶部に記憶された前記識別マークの色データとが同一か否かを判断する色データ判断部とを備えていてもよい。
【００１８】
このような構成の装置では、例えば、締付作業時に取得された識別マークの色データと、締付作業前に記憶された識別マークの色データとが異なる場合に、締付作業を不良とすれば、以下に説明するように、締付作業で、作業者が締付工具を間違えたことを検出することができる。
【００１９】
締付作業の作業現場には、通常、複数種類の締付工具が配備されている。このような場合に、色の異なる識別マークを、それぞれの締付工具に設けておく。そして、締付作業前に、この締付作業に使用する締付工具の識別マークの色データを、支援装置の色データ記憶部に記憶させる。次に、この締付作業を開始する。すると、使用されるべき締付工具とは異なる締付工具を作業者が使用すると、色データ判断部がカメラの画像データから取得された識別マークの色データと、色データ記憶部に記憶された識別マークの色データとが異なると判断する。従って、支援装置によってこの締付作業が不良とされる。このように、締付作業で、作業者が締付工具を間違えたことを検出することができる。
【００２０】
上記の構成において、前記識別マークが複数色で構成され、各色の周縁が同心状の円形状であってもよい。
【００２１】
このような構成の装置では、識別マークが複数色で構成されるので、同一の外形の識別マークで、色で区別できる数を多くすることができる。また、識別マークの各色の周縁が同心状の円形状であるので、識別マークの外形が円形状である識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にある場合と同様の理由で、装置の締付工具に対する検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、カメラを使用した締付作業の支援装置について、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る締付作業支援装置を示す概略側面図である。
【図２】ワークの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトルクレンチを示す図であり、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側面図、（Ｃ）が要部拡大平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る識別マークの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る締付作業支援装置を示す概略側面図である。この締付作業支援装置１は、締付作業に対して支援を行なうものである。より詳しくは、支援装置１は、締付作業での作業ミスを検出するものである。この締付作業は、図２に例示するワーク２に形成された複数の穴２ａのそれぞれに、締付部品（図示省略）を締付工具によって回転させて締め付けることによって取り付けるものである。従って、穴２ａの位置が締付部品を締付工具で締め付ける締付位置である。締付部品は、本実施形態ではボルトであるが、例えばねじ等でもよい。締付工具は、本実施形態では、図３に例示するトルクレンチ３であるが、例えば、ドライバ、スパナ、インパクトレンチ等であってもよい。
【００２６】
図１に示すように、締付作業支援装置１は、カメラ４、データ処理手段５、及びモニタ等のデータ表示手段６、および図３に例示する識別マーク７を主要な構成要素とする。
【００２７】
カメラ４は、ワーク２に対して締付作業を行なう領域を撮影して画像データを生成する。締付作業中には、カメラ４とワーク２は相対的に移動しない。本実施形態では、カメラ４はワーク２の上方に固定され、ワーク２の全体を含む領域を撮影する。
【００２８】
ワーク２は、作業台８の所定位置に位置決めされて配置される。作業台８には、作業台８を一定の経路で作業領域の間を移動させる移動機構（図示省略）が設けられており、これにより、作業台８は移動可能であると共に、締付作業を行なうための所定位置に停止可能である。また、ワーク２は、図２に示すように、ボルトが取り付けられる穴２ａが上側の面に形成されている。
【００２９】
データ処理手段５は、例えばコンピュータ等であるが、必要に応じて、これに接続する別体の電子機器を有してもよい。データ処理手段５は、識別データ記憶部５ａと、検出領域設定部５ｂと、識別データ判断部５ｃとを有する。後に詳述するが、識別データ記憶部５ａは、締付作業前に、カメラ４で識別マーク７を撮影して生成された画像データから、識別マーク７を示す識別データを取得して記憶する。検出領域設定部５ｂは、締付作業前に、画像データに対して、穴２ａの位置のそれぞれに対応した位置において識別データの検出を行なう検出領域Ｒを設定する。識別データ判断部５ｃは、締付作業時に、画像データにおける各検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かを判断する。
【００３０】
データ処理手段５には、カメラ４が接続されており、カメラ４で撮影された画像データが送られてくる。データ処理手段５には、データ処理手段５への指示やデータ入力等のために、マウス、キーボード等の入力手段（図示省略）が接続されている。また、データ処理手段５には、データ表示手段６が接続されており、データ処理手段５により、データ表示手段６にカメラ４の画像データや各種のデータが表示される。更に、作業者に異常を知らせるために、例えばブザーやランプ等の報知手段（図示省略）がデータ処理手段５に接続されている。
【００３１】
図３（Ｃ）に拡大して示すように、識別マーク７は、トルクレンチ３に設けられている。本実施形態では、識別マーク７は、紙製で、トルクレンチ３における角ドライブ３ａとは反対側の面に貼り付けられている。識別マーク７は、本実施形態では、外形が円形状であり、色が単一の赤色である。トルクレンチ３は、締付作業を行なう際には、その角ドライブ３ａに、ボルトの頭に嵌合する所定のソケットを装着し、把持部３ｂを握って使用する。トルクレンチ３は、ボルトを締め付ける際に、ボルトと共に回転軸Ｏを中心に回転するが、識別マーク７の中心は、トルクレンチ３のこの回転軸Ｏの上にある。
【００３２】
以上のように構成された支援装置１について、その動作と使用方法を、作業現場での作業に沿って以下に説明する。
【００３３】
作業現場では、管理者による支援装置１の設定作業が行なわれ、次に作業者によるワーク２へのボルトの締付作業が行なわれる。
【００３４】
まず、この管理者による支援装置１の設定作業について説明する。
【００３５】
最初に、管理者が、支援装置１を起動すると、カメラ４に撮影された画像データが、データ処理手段５に送られると共に、データ表示手段６に表示される。このカメラ４に撮影された画像データの送信と表示は、支援装置１の停止まで、連続して行なわれる。
【００３６】
次に、管理者が、入力手段を介してデータ処理手段５に指示し、データ処理手段５を設定用の状態とする。ワーク２は、作業台８を介して、カメラ４に対して締付作業時と同一位置に配置されている。次に、管理者が、ワーク２における穴２ａの位置の設計データを入力する。また、管理者は、検出領域Ｒの大きさを決めるパラメータを、所望の検出の精度に合わせて入力する。検出領域Ｒは、図２に示すように、カメラ４の画像データ内でワーク２の穴２ａのそれぞれを１つづつ含むものである。
【００３７】
すると、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂが、検出領域Ｒの位置と大きさを算出して検出領域Ｒを設定する。また、データ処理手段５は、この検出領域Ｒを示す枠をデータ表示手段６に表示させる。この検出領域Ｒの枠は例えば黄色である。
【００３８】
この検出領域Ｒの設定の際に、検出領域Ｒの位置は、カメラ４の画像データからデータ処理手段５によって検出された画像データ上のワーク２の位置と、入力されたワーク２における穴２ａの位置の設計データとから、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって自動的に算出される。また、検出領域Ｒの大きさは、入力された検出領域の大きさを決めるパラメータからデータ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって自動的に算出される。本実施形態では、検出領域Ｒは、正方形であり、各検出領域Ｒの中心が、各穴２ａの中心に一致する。また、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって、検出領域Ｒには、その識別のために例えば通し番号等の識別番号が付けられ、各種データ処理に使用されるが、この番号がデータ表示手段６に表示されてもよい。
【００３９】
次に、管理者が、識別マーク７を貼り付けたトルクレンチ３に、ソケットを装着し、このトルクレンチ３によってワーク２に対してボルトの締付作業を行なう。そして、管理者が、ワーク２の穴２ａでボルトを締め付けた後に、トルクレンチ３がボルトの頭に嵌合したままの状態にする。
【００４０】
そして、管理者は、カメラ４で撮影された静止画の画像データから、データ表示手段６に表示されている画像データを参照しながら、入力手段を介して画像データ内の識別マーク７を含む範囲を指定することによって、識別マーク７の画像データを指定する。これにより、データ処理手段５の識別データ記憶部５ａは、この画像データから識別マーク７を示す識別データを取得して記憶する。
【００４１】
ここで、識別データとは、識別マーク７の画像データそのものであってもよいし、識別マーク７の画像データそのものでなく、画像データに基づいて得られた濃度変化カーブや、その変曲点の位置等、識別マーク７の特徴を示すデータであってもよい。また、識別マーク７の画像データは、識別マーク７のみの画像だけでもよいし、識別マーク７の周辺の画像データを含んでもよい。
【００４２】
なお、本実施形態では、ボルトを締め付けた際の画像データが、識別マーク７の画像データに指定されているが、この指定される画像データは、ボルトを締め付けた際のものでなくとも、カメラ４で撮影した識別マーク７が含まれる画像データであればよい。
【００４３】
管理者は、この識別マーク７の画像データの指定を、ワーク２の穴２ａのそれぞれにボルトを締め付けた際について行なう。ワーク２の全ての穴２ａについて識別マーク７の画像データの指定が終了したら、次に、この識別マーク７の画像データの中から、後述するテンプレートマッチングのテンプレートとして使用するものを各検出領域Ｒについて選択する。本実施形態では、各検出領域Ｒに対して、その検出領域Ｒが含む穴２ａにボルトを締め付ける際に指定した識別マーク７の画像データを選択する。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば全ての検出領域Ｒに対して、１つの識別マーク７の画像データを選択してもよい。データ処理手段５は、各検出領域Ｒについて、どの画像データが選択されたかを記憶する。
【００４４】
管理者は、全ての検出領域Ｒについて、この識別マーク７の画像データの選択が終了したら、その後、管理者がデータ処理手段５の設定用の状態を解除する。これで、管理者による支援装置１の設定作業は終了である。
【００４５】
次に、作業者によるワーク２へのボルトの締付作業について説明する。ここでは、管理者による設定作業後に、支援装置１が起動したままの状態とする。なお、本実施形態では、１つのボルトに対するトルクレンチ３による締付回数は１回とする。
【００４６】
最初に、作業者が、入力手段を介してデータ処理手段５を締付作業支援用の状態とする。そして、作業者は、入力手段を介してデータ処理手段５に支援開始を指示する。すると、締付作業の対象のワーク２が作業台８に固定された状態で、作業台８が図示省略の移動機構によって移動されてきて所定の位置で停止する。この時も、データ処理手段５によって、図２に示すように、ワーク２の画像と検出領域Ｒの枠がデータ表示手段６に表示されている。この枠の色は例えば黄色である。
【００４７】
その後、作業者が、ソケットを装着したトルクレンチ３によってワーク２の各穴２ａに対してボルトの締付作業を順次行なっていく。
【００４８】
支援開始を指示されると、データ処理手段５は、次のような動作を行なう。データ処理手段５の識別データ判断部５ｃが、カメラ４で撮影された画像データにおける各検出領域Ｒに対して、その検出領域Ｒ用に選択された識別マーク７の識別データをテンプレートとして使用して、テンプレートマッチングを行なう。これによって、識別データ判断部５ｃは、各検出領域Ｒに識別マーク７の識別データが検出されるか否かを判断する。そして、データ処理手段５は、検出領域Ｒ内で識別データが検出された場合には、その検出領域Ｒを記憶する。この時に、データ処理手段５は、データ表示手段６に表示されている検出された検出領域Ｒの枠の色を例えば緑色に変更する。
【００４９】
もし、識別データが検出された検出領域Ｒが、既に識別データが検出された検出領域Ｒである場合には、その検出領域Ｒの穴２ａに１度締め付けられたボルトを再び締め付けるという所謂２度締めをしていると考えられる。従って、この場合には、データ処理手段５が、「ボルトの２度締め」とデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。また、データ処理手段５が、データ表示手段６に表示されている対応する検出領域Ｒの枠の色を例えば赤色に変更する。この場合には、作業者が、データ表示手段６で、赤色の枠となっている検出領域Ｒを確認する。そして、その検出領域Ｒの穴２ａに締め付けられたボルトは締め付けられ過ぎているので、作業者がそのボルトを１度緩めて締め付け直す。そして、作業者は、「ボルトの２度締め」の表示をデータ表示手段６から消去し、報知手段を停止させ、対応する検出領域Ｒの枠の色を緑色にするように、データ処理手段５に指示する。その後、作業者は締付作業を再開する。
【００５０】
また、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。データ処理手段５が全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたと判断した場合には、締付作業が終了したと考えられる。従って、データ処理手段５は、作業台８の移動機構を作動させて、これにより、締付作業の終了したワーク２を、次の別作業用の領域に移動すると共に、新たなワーク２をこの締付作業領域に移動してくる。
【００５１】
一方、データ処理手段５が、まだ、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されていないと判断した場合に、所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かを判断する。
【００５２】
所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出された場合は、継続して作業者による締付作業が行なわれたと考えられる。従って、再び、上述したように、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。
【００５３】
一方、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されないで、所定時間経過する場合は、ボルトの取り付け忘れと考えられる。従って、この場合には、データ処理手段５が、「ボルトの取り付け忘れ」とデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。この場合には、作業者が、データ表示手段６で、黄色の枠の検出領域Ｒを確認し、その検出領域Ｒに対応する穴２ａに、ボルトを取り付けて締め付ける。そして、作業者は、「ボルトの取り付け忘れ」の表示をデータ表示手段６から消去し、報知手段を停止させるように、データ処理手段５に指示する。すると、再び、上述したように、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。
【００５４】
また、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されないで、所定時間内に、作業者自身が、ワーク２の移動が行なわれないことにより、全ての穴２ａの締め付けが終了していないことに気付く場合がある。この場合も、作業者が、データ表示手段６で、黄色の枠の検出領域Ｒを確認し、その検出領域Ｒに対応する穴２ａに、ボルトを取り付けて締め付ける。この場合は、上述した所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出された場合に相当する。
【００５５】
１つの締付作業が終了し、新たなワーク２が締付作業領域に移動されて停止すると、作業者は、入力手段を介してデータ処理手段５に支援開始を指示する。すると、データ処理手段５が、前回の取り付け作業中に識別した検出領域Ｒのデータを初期化し、画面表示手段に表示された検出領域Ｒの枠の色を黄色に戻す。
【００５６】
この後、作業者は、新たな締付作業を開始する。以降、同様にして、作業者が、ワーク２の締付作業を繰り返す。
【００５７】
全てのワーク２の締付作業が終了後、作業者が、データ処理手段５に指示してデータ処理手段５を締付作業支援用の状態から解除して、支援装置１を停止する。
【００５８】
以上のように構成された支援装置１では、次のような効果を享受できる。
【００５９】
支援装置１では、締付作業前に作業領域を撮影するカメラ４と、締付作業時に締付作業領域を撮影するカメラ４とは同じである。このため、締付作業前の画像データと、締付作業時の画像データとは、カメラ４のレンズの収差によって発生する歪み、ぼけ等が実質的に同一となる。例えば、カメラ４のレンズの収差によって締付作業前の画像データで識別マーク７の外形が楕円状となった場合、締付作業時の画像データでもカメラ４のレンズの収差によって識別マーク７の外形が同様の楕円状になる。このため、この締付作業前と締付作業時の画像データを比較した場合、収差による画像の歪み、ボケ等は相殺される。テンプレートマッチングのテンプレートとして使用される識別マーク７の識別データは、締付作業前の画像データから取得され、テンプレートマッチングによる検出の対象は、締付作業時の画像データである。従って、締付作業時に識別マーク７の識別データをテンプレートマッチングによって検出する精度に対して、カメラ４のレンズの収差による悪影響は抑制される。よって、この支援装置１では、収差が比較的多いレンズを備えた安価なカメラ４を使用することによって、製造コストを削減しつつトルクレンチ３の検出精度を向上させることが可能である。
【００６０】
上記実施形態では、ワーク２が作業台８と共に自動で移動されていたが、例えば作業台８が移動せず、作業台８上のワーク２の交換を手作業で行なう場合、上記実施形態の支援装置１の動作では、次のような事態が発生し得る。すなわち、支援装置１が「ボルトの取り付け忘れ」を検出した時点で、作業者が既にワーク２の交換を手作業で行なってしまっており、ボルトを取り付け忘れたワークを作業台８に戻す事態が発生しうる。これは、所定時間内に新たに検出領域Ｒで識別マーク７の識別データが検出されるか否かの判断を行なうため、この所定時間内に、作業者自身が締付作業を終了したと判断した場合、ワーク２を手作業で交換するからである。このような問題を解決するために、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かの判断を、例えば、作業者自身が、ワーク２の締付作業が終了したと判断した時点で、データ処理手段５に指示することによって行なってもよい。このようにすれば、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かの判断だけで、「ボルトの取り付け忘れ」を検出できるため、所定時間内に新たに検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かの判断が不要になるので、上述のような問題は発生しない。
【００６１】
上記実施形態の支援装置１では、ボルトの２度締めとボルトの取り付け忘れを検出するだけであったが、他の作業ミスも検出するようにすることができる。
【００６２】
例えば、次のようにすれば、締め付け順を間違えたことを検出できる。まず、設定作業の際に、データ処理手段５に、ワーク２のボルトの締め付け順を記憶させる。そして、締付作業時に、検出領域Ｒで識別データが検出される順番を検出して、記憶されている締め付け順と同じか否かをデータ処理手段５に判断させる。記憶している締め付け順と異なる場合には、データ処理手段５が、「締め付け順の間違え」との旨をデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。
【００６３】
上記実施形態では、識別マーク７は、円形状の外形であり、単一な色であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、外形については、正方形、正六角形等でもよい。ただし、締付作業中に、トルクレンチ３の方向がどのような向きであってもカメラ４の画像で同じ形状となる円形が検出し易いので好ましい。また、識別マーク７は、複数の色で構成されてもよい。例えば図４に示す識別マーク７では、外形が円形状であり、異なるハッチングで示す複数色で構成されており、各色の周縁が同心状の円形状である。このように、識別マーク７が、複数色で構成されていれば、この識別マークと同様の色の模様等が存在し難くなるので、別の模様等が識別マーク７として誤検出される可能性が低下する。これによって、支援装置１のトルクレンチ３に対する検出精度を向上させることができる。
【００６４】
また、識別マーク７は、色を異ならせて色を識別することによって、同一の外形であっても、区別が可能となる。特に、図４に例示したように、識別マーク７が複数色から構成される場合には、同一の外形で区別可能な数を多くできる。この区別を行なうための具体的な手法としては、例えば次のようなものが挙げられる。まず、例えば表１に示すように、色と数字（カラーコード）を対応させる。これによって、識別マーク７の各色に対応するカラーコードを所定の順番に並べて識別マーク７に固有の識別コードを形成する。そして、その識別コードで識別マーク７を区別する。なお、この手法では、１つの識別コードの数字が全て同じもの、すなわち識別マーク７が単色のものも１つとして区別される。
【００６５】
【表１】
【００６６】
所定の外形の識別マーク７について、使用可能な色の種類の数を、１つの識別マーク７を構成する色の数の回数だけ乗算すれば、その識別マーク７を色で区別できる数が算出できる。例えば、図４に示すような３色で構成される識別マーク７の場合、表１のような１０色が使用可能であれば、識別マーク７を色で区別可能な数は、１０×１０×１０＝１０００個である。
【００６７】
このような色で識別可能な識別マーク７を利用すれば、上記の支援装置１による検出の種類を豊富にすることができる。例えば、複数種類のトルクレンチ３が置き場に配置されている場合に、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。この場合の支援装置１について、以下に詳述する。
【００６８】
この場合には、データ処理手段５は、識別データ記憶部５ａ、検出領域設定部５ｂ、識別データ判断部５ｃの他に、色データ記憶部と、色データ判断部とを有する。色データ記憶部は、締付作業前に、カメラ４で識別マーク７を撮影して生成された画像データから、識別マーク７の色データを取得して記憶する。色データ判断部は、締付作業時に、カメラ４で生成された画像データから取得された識別マーク７の色データと、色データ記憶部に記憶された識別マーク７の色データとが同一か否かを判断する。
【００６９】
管理者による支援装置１の設定作業において、置き場に配置されている複数種類のトルクレンチ３のそれぞれに、色で識別した場合に異なる識別マーク７を、上記実施形態と同位置に貼り付ける。そして、設定作業で、管理者が、上記実施形態と同様にして識別マーク７の画像データを指定する際に、データ処理手段５の色データ記憶部が、この識別マーク７の画像データから識別マーク７の色データを取得し、カラーコードを使用して識別コードを作成し、記憶する。
【００７０】
そして、作業者によるワーク２へのボルトの締付作業において、データ処理手段５の色データ判断部が、何れかの検出領域Ｒで識別マーク７の識別データが検出された場合に、その識別マーク７の色データを取得し、カラーコードを使用して識別コードを作成する。そして、データ処理手段５の色データ判断部は、この作成された識別コードと、設定作業で記憶された識別コードとが同一か否かを判断する。識別コードが異なる場合には、データ処理手段５が、トルクレンチ３を間違えているとの旨をデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。以上のように、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。
【００７１】
また、次に説明するように、支援装置１が色相を利用して識別マーク７を識別するようにすれば、これによって、上述の色を利用して識別マーク７を識別する場合と同様に、例えば、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。
【００７２】
識別マーク７の色の色相を分析して、例えば、色の三原色に更にブラックを加えたＣＭＹＫのそれぞれの含有率を算出する機能を支援装置１に持たせる。識別マーク７の色が異なれば、ＣＭＹＫの各含有率が異なる。従って、ＣＭＹＫの各含有率によって、支援装置１が色相で識別マーク７を識別することが可能となる。同様に、ＣＭＹＫの各含有率の代わりに、光の三原色ＲＧＢの各含有率を利用しても、支援装置１が識別マーク７を色相で識別可能となる。
【００７３】
本発明は、締付工具以外、例えばノギス、マイクロメータ等によるワーク２における所定箇所に対する測定作業の支援にも応用することができる。
【００７４】
本発明は、以上の説明に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 作業支援装置
２ ワーク
２ａ 穴
３ トルクレンチ（締付工具）
４ カメラ
５ データ処理手段
５ａ 識別データ記憶部
５ｂ 検出領域設定部
５ｃ 識別データ判断部
６ データ表示手段
７ 識別マーク
Ｏ 回転軸
Ｒ 検出領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の組立ラインで、ワークに形成された複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば自動車の組立ライン等において、組立対象のワークに形成された複数の穴のそれぞれに例えばボルト等の締付部品をトルクレンチ等の締付工具によって締め付ける作業が行なわれている。
【０００３】
このような手作業による締付作業では、締付部品の取り付け忘れ等の作業ミスが発生する可能性がある。
【０００４】
この問題に対して、例えば、特許文献１では、ボルトへの１回の締め付けの毎にトルクレンチから出力する信号をカウントして、このカウント回数が、予め決まっているボルト１本当りの締付回数にボルトの本数を乗じた値となった場合に作業の終了とする締付作業の支援装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に開示された装置では、例えば予め決まっているボルト１本当りの締付回数が１回の場合には、何れかのボルトを２回締め付けてしまった場合に、１本のボルトの締め付けが忘れられていても、作業終了としてしまう事態が発生する可能性がある。
【０００７】
このような問題に対して、締付作業をカメラで撮影してトルクレンチのボルトに嵌合する部位が所定の締付位置に移動することを検出して、全ての所定の締付位置でトルクレンチが検出された場合に作業終了とする締付作業の支援装置が考えられる。しかし、このような装置の場合には、トルクレンチを高精度に検出するためには、カメラの画像を高精度にする必要があり、そのためには収差の少ないレンズを備えた高価なカメラを使用しなければならなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、カメラを使用した締付作業の支援装置について、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る締付作業支援装置は、ワークの複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置であって、前記締付工具に設けられた識別マークと、前記ワークの締付作業領域を撮影して画像データを生成するカメラと、前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークを示す識別データを取得して記憶する識別データ記憶部と、前記締付作業前に、前記カメラの画像データに対して、前記複数の締付位置のそれぞれに対応した位置において前記識別データの検出を行なう検出領域を設定する検出領域設定部と、前記締付作業時に、前記カメラの画像データにおける各検出領域で前記識別データが検出されるか否かを判断する識別データ判断部とを備えたことに特徴づけられる。
【００１０】
この構成であれば、締付作業前に作業領域を撮影するカメラと、締付作業時に締付作業領域を撮影するカメラとは同じである。このため、締付作業前の画像データと、締付作業時の画像データとは、カメラのレンズの収差によって発生する歪み、ぼけ等が実質的に同一となる。これにより、この締付作業前と締付作業時の画像データを比較した場合、収差による画像の歪み、ボケ等は相殺される。識別マークの識別データは、締付作業前の画像データから取得され、識別マークの識別データを検出する対象は、締付作業時の画像データである。従って、締付作業時に識別マークの識別データを検出する精度に対して、カメラのレンズの収差による悪影響は抑制される。よって、この支援装置では、収差が比較的多いレンズを備えた安価なカメラを使用することによって、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることが可能である。
【００１１】
また、この構成では、締付作業時に、検出領域に対して識別データの検出を行なう。すなわち、検出を行なう領域が、カメラで撮影されて生成された画像データの全体ではなく、検出領域に限定されている。これによって、検出の処理時間を短縮でき、また、検出に必要な記憶容量を減少させることができ、これによっても締付作業を支援する装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００１２】
上記の構成において、前記識別マークが、前記締付部品を締め付ける際の前記締付工具の回転軸上に設けられてもよい。
【００１３】
本発明の装置では、検出領域に対して識別マークの識別データを検出する。従って、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、識別マークが締付位置から離れていると、検出領域を広くしなければならない。検出領域が広いと、締付工具によって締付部品を締め付けていない場合も識別マークの識別データを検出する可能性があるので、装置の締付工具に対する検出精度が低下する。
【００１４】
これに対し、本構成のように識別マークが、締付部品を締め付ける際の締付工具の回転軸上に設けられていれば、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、識別マークが締付位置付近に位置するので、検出領域を小さくすることができる。これによって、締付工具によって締付部品を締め付けていない場合に識別マークの識別データを検出することを抑制でき、装置の締付工具に対する検出精度が向上する。また、検出の処理時間を短縮でき、また、検出に必要な記憶容量を減少させることができ、これによっても締付作業を支援する装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００１５】
上記の構成において、前記識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にあってもよい。
【００１６】
このような構成であれば、締付工具によって締付部品を締め付ける際に、締付工具を回転しても、識別マークの外形の画像が変化しない。従って、締付作業前の画像データにおける締付工具の回転位置と、締付作業時の画像データにおける締付工具の回転位置が異なっていても、識別マークの識別データを検出することができる。このため、識別マークの識別データの検出が容易となるので、装置の締付工具に対する検出精度を向上させることができる。
【００１７】
上記の構成において、前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークの色データを取得して記憶する色データ記憶部と、前記締付作業時に、前記カメラの画像データから取得された前記識別マークの色データと、前記色データ記憶部に記憶された前記識別マークの色データとが同一か否かを判断する色データ判断部とを備えていてもよい。
【００１８】
このような構成の装置では、例えば、締付作業時に取得された識別マークの色データと、締付作業前に記憶された識別マークの色データとが異なる場合に、締付作業を不良とすれば、以下に説明するように、締付作業で、作業者が締付工具を間違えたことを検出することができる。
【００１９】
締付作業の作業現場には、通常、複数種類の締付工具が配備されている。このような場合に、色の異なる識別マークを、それぞれの締付工具に設けておく。そして、締付作業前に、この締付作業に使用する締付工具の識別マークの色データを、支援装置の色データ記憶部に記憶させる。次に、この締付作業を開始する。すると、使用されるべき締付工具とは異なる締付工具を作業者が使用すると、色データ判断部がカメラの画像データから取得された識別マークの色データと、色データ記憶部に記憶された識別マークの色データとが異なると判断する。従って、支援装置によってこの締付作業が不良とされる。このように、締付作業で、作業者が締付工具を間違えたことを検出することができる。
【００２０】
上記の構成において、前記識別マークが複数色で構成され、各色の周縁が同心状の円形状であってもよい。
【００２１】
このような構成の装置では、識別マークが複数色で構成されるので、同一の外形の識別マークで、色で区別できる数を多くすることができる。また、識別マークの各色の周縁が同心状の円形状であるので、識別マークの外形が円形状である識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にある場合と同様の理由で、装置の締付工具に対する検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、カメラを使用した締付作業の支援装置について、製造コストを削減しつつ締付工具の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る締付作業支援装置を示す概略側面図である。
【図２】ワークの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトルクレンチを示す図であり、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側面図、（Ｃ）が要部拡大平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る識別マークの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る締付作業支援装置を示す概略側面図である。この締付作業支援装置１は、締付作業に対して支援を行なうものである。より詳しくは、支援装置１は、締付作業での作業ミスを検出するものである。この締付作業は、図２に例示するワーク２に形成された複数の穴２ａのそれぞれに、締付部品（図示省略）を締付工具によって回転させて締め付けることによって取り付けるものである。従って、穴２ａの位置が締付部品を締付工具で締め付ける締付位置である。締付部品は、本実施形態ではボルトであるが、例えばねじ等でもよい。締付工具は、本実施形態では、図３に例示するトルクレンチ３であるが、例えば、ドライバ、スパナ、インパクトレンチ等であってもよい。
【００２６】
図１に示すように、締付作業支援装置１は、カメラ４、データ処理手段５、及びモニタ等のデータ表示手段６、および図３に例示する識別マーク７を主要な構成要素とする。
【００２７】
カメラ４は、ワーク２に対して締付作業を行なう領域を撮影して画像データを生成する。締付作業中には、カメラ４とワーク２は相対的に移動しない。本実施形態では、カメラ４はワーク２の上方に固定され、ワーク２の全体を含む領域を撮影する。
【００２８】
ワーク２は、作業台８の所定位置に位置決めされて配置される。作業台８には、作業台８を一定の経路で作業領域の間を移動させる移動機構（図示省略）が設けられており、これにより、作業台８は移動可能であると共に、締付作業を行なうための所定位置に停止可能である。また、ワーク２は、図２に示すように、ボルトが取り付けられる穴２ａが上側の面に形成されている。
【００２９】
データ処理手段５は、例えばコンピュータ等であるが、必要に応じて、これに接続する別体の電子機器を有してもよい。データ処理手段５は、識別データ記憶部５ａと、検出領域設定部５ｂと、識別データ判断部５ｃとを有する。後に詳述するが、識別データ記憶部５ａは、締付作業前に、カメラ４で識別マーク７を撮影して生成された画像データから、識別マーク７を示す識別データを取得して記憶する。検出領域設定部５ｂは、締付作業前に、画像データに対して、穴２ａの位置のそれぞれに対応した位置において識別データの検出を行なう検出領域Ｒを設定する。識別データ判断部５ｃは、締付作業時に、画像データにおける各検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かを判断する。
【００３０】
データ処理手段５には、カメラ４が接続されており、カメラ４で撮影された画像データが送られてくる。データ処理手段５には、データ処理手段５への指示やデータ入力等のために、マウス、キーボード等の入力手段（図示省略）が接続されている。また、データ処理手段５には、データ表示手段６が接続されており、データ処理手段５により、データ表示手段６にカメラ４の画像データや各種のデータが表示される。更に、作業者に異常を知らせるために、例えばブザーやランプ等の報知手段（図示省略）がデータ処理手段５に接続されている。
【００３１】
図３（Ｃ）に拡大して示すように、識別マーク７は、トルクレンチ３に設けられている。本実施形態では、識別マーク７は、紙製で、トルクレンチ３における角ドライブ３ａとは反対側の面に貼り付けられている。識別マーク７は、本実施形態では、外形が円形状であり、色が単一の赤色である。トルクレンチ３は、締付作業を行なう際には、その角ドライブ３ａに、ボルトの頭に嵌合する所定のソケットを装着し、把持部３ｂを握って使用する。トルクレンチ３は、ボルトを締め付ける際に、ボルトと共に回転軸Ｏを中心に回転するが、識別マーク７の中心は、トルクレンチ３のこの回転軸Ｏの上にある。
【００３２】
以上のように構成された支援装置１について、その動作と使用方法を、作業現場での作業に沿って以下に説明する。
【００３３】
作業現場では、管理者による支援装置１の設定作業が行なわれ、次に作業者によるワーク２へのボルトの締付作業が行なわれる。
【００３４】
まず、この管理者による支援装置１の設定作業について説明する。
【００３５】
最初に、管理者が、支援装置１を起動すると、カメラ４に撮影された画像データが、データ処理手段５に送られると共に、データ表示手段６に表示される。このカメラ４に撮影された画像データの送信と表示は、支援装置１の停止まで、連続して行なわれる。
【００３６】
次に、管理者が、入力手段を介してデータ処理手段５に指示し、データ処理手段５を設定用の状態とする。ワーク２は、作業台８を介して、カメラ４に対して締付作業時と同一位置に配置されている。次に、管理者が、ワーク２における穴２ａの位置の設計データを入力する。また、管理者は、検出領域Ｒの大きさを決めるパラメータを、所望の検出の精度に合わせて入力する。検出領域Ｒは、図２に示すように、カメラ４の画像データ内でワーク２の穴２ａのそれぞれを１つづつ含むものである。
【００３７】
すると、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂが、検出領域Ｒの位置と大きさを算出して検出領域Ｒを設定する。また、データ処理手段５は、この検出領域Ｒを示す枠をデータ表示手段６に表示させる。この検出領域Ｒの枠は例えば黄色である。
【００３８】
この検出領域Ｒの設定の際に、検出領域Ｒの位置は、カメラ４の画像データからデータ処理手段５によって検出された画像データ上のワーク２の位置と、入力されたワーク２における穴２ａの位置の設計データとから、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって自動的に算出される。また、検出領域Ｒの大きさは、入力された検出領域の大きさを決めるパラメータからデータ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって自動的に算出される。本実施形態では、検出領域Ｒは、正方形であり、各検出領域Ｒの中心が、各穴２ａの中心に一致する。また、データ処理手段５の検出領域設定部５ｂによって、検出領域Ｒには、その識別のために例えば通し番号等の識別番号が付けられ、各種データ処理に使用されるが、この番号がデータ表示手段６に表示されてもよい。
【００３９】
次に、管理者が、識別マーク７を貼り付けたトルクレンチ３に、ソケットを装着し、このトルクレンチ３によってワーク２に対してボルトの締付作業を行なう。そして、管理者が、ワーク２の穴２ａでボルトを締め付けた後に、トルクレンチ３がボルトの頭に嵌合したままの状態にする。
【００４０】
そして、管理者は、カメラ４で撮影された静止画の画像データから、データ表示手段６に表示されている画像データを参照しながら、入力手段を介して画像データ内の識別マーク７を含む範囲を指定することによって、識別マーク７の画像データを指定する。これにより、データ処理手段５の識別データ記憶部５ａは、この画像データから識別マーク７を示す識別データを取得して記憶する。
【００４１】
ここで、識別データとは、識別マーク７の画像データそのものであってもよいし、識別マーク７の画像データそのものでなく、画像データに基づいて得られた濃度変化カーブや、その変曲点の位置等、識別マーク７の特徴を示すデータであってもよい。また、識別マーク７の画像データは、識別マーク７のみの画像だけでもよいし、識別マーク７の周辺の画像データを含んでもよい。
【００４２】
なお、本実施形態では、ボルトを締め付けた際の画像データが、識別マーク７の画像データに指定されているが、この指定される画像データは、ボルトを締め付けた際のものでなくとも、カメラ４で撮影した識別マーク７が含まれる画像データであればよい。
【００４３】
管理者は、この識別マーク７の画像データの指定を、ワーク２の穴２ａのそれぞれにボルトを締め付けた際について行なう。ワーク２の全ての穴２ａについて識別マーク７の画像データの指定が終了したら、次に、この識別マーク７の画像データの中から、後述するテンプレートマッチングのテンプレートとして使用するものを各検出領域Ｒについて選択する。本実施形態では、各検出領域Ｒに対して、その検出領域Ｒが含む穴２ａにボルトを締め付ける際に指定した識別マーク７の画像データを選択する。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば全ての検出領域Ｒに対して、１つの識別マーク７の画像データを選択してもよい。データ処理手段５は、各検出領域Ｒについて、どの画像データが選択されたかを記憶する。
【００４４】
管理者は、全ての検出領域Ｒについて、この識別マーク７の画像データの選択が終了したら、その後、管理者がデータ処理手段５の設定用の状態を解除する。これで、管理者による支援装置１の設定作業は終了である。
【００４５】
次に、作業者によるワーク２へのボルトの締付作業について説明する。ここでは、管理者による設定作業後に、支援装置１が起動したままの状態とする。なお、本実施形態では、１つのボルトに対するトルクレンチ３による締付回数は１回とする。
【００４６】
最初に、作業者が、入力手段を介してデータ処理手段５を締付作業支援用の状態とする。そして、作業者は、入力手段を介してデータ処理手段５に支援開始を指示する。すると、締付作業の対象のワーク２が作業台８に固定された状態で、作業台８が図示省略の移動機構によって移動されてきて所定の位置で停止する。この時も、データ処理手段５によって、図２に示すように、ワーク２の画像と検出領域Ｒの枠がデータ表示手段６に表示されている。この枠の色は例えば黄色である。
【００４７】
その後、作業者が、ソケットを装着したトルクレンチ３によってワーク２の各穴２ａに対してボルトの締付作業を順次行なっていく。
【００４８】
支援開始を指示されると、データ処理手段５は、次のような動作を行なう。データ処理手段５の識別データ判断部５ｃが、カメラ４で撮影された画像データにおける各検出領域Ｒに対して、その検出領域Ｒ用に選択された識別マーク７の識別データをテンプレートとして使用して、テンプレートマッチングを行なう。これによって、識別データ判断部５ｃは、各検出領域Ｒに識別マーク７の識別データが検出されるか否かを判断する。そして、データ処理手段５は、検出領域Ｒ内で識別データが検出された場合には、その検出領域Ｒを記憶する。この時に、データ処理手段５は、データ表示手段６に表示されている検出された検出領域Ｒの枠の色を例えば緑色に変更する。
【００４９】
もし、識別データが検出された検出領域Ｒが、既に識別データが検出された検出領域Ｒである場合には、その検出領域Ｒの穴２ａに１度締め付けられたボルトを再び締め付けるという所謂２度締めをしていると考えられる。従って、この場合には、データ処理手段５が、「ボルトの２度締め」とデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。また、データ処理手段５が、データ表示手段６に表示されている対応する検出領域Ｒの枠の色を例えば赤色に変更する。この場合には、作業者が、データ表示手段６で、赤色の枠となっている検出領域Ｒを確認する。そして、その検出領域Ｒの穴２ａに締め付けられたボルトは締め付けられ過ぎているので、作業者がそのボルトを１度緩めて締め付け直す。そして、作業者は、「ボルトの２度締め」の表示をデータ表示手段６から消去し、報知手段を停止させ、対応する検出領域Ｒの枠の色を緑色にするように、データ処理手段５に指示する。その後、作業者は締付作業を再開する。
【００５０】
また、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。データ処理手段５が全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたと判断した場合には、締付作業が終了したと考えられる。従って、データ処理手段５は、作業台８の移動機構を作動させて、これにより、締付作業の終了したワーク２を、次の別作業用の領域に移動すると共に、新たなワーク２をこの締付作業領域に移動してくる。
【００５１】
一方、データ処理手段５が、まだ、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されていないと判断した場合に、所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かを判断する。
【００５２】
所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出された場合は、継続して作業者による締付作業が行なわれたと考えられる。従って、再び、上述したように、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。
【００５３】
一方、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されないで、所定時間経過する場合は、ボルトの取り付け忘れと考えられる。従って、この場合には、データ処理手段５が、「ボルトの取り付け忘れ」とデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。この場合には、作業者が、データ表示手段６で、黄色の枠の検出領域Ｒを確認し、その検出領域Ｒに対応する穴２ａに、ボルトを取り付けて締め付ける。そして、作業者は、「ボルトの取り付け忘れ」の表示をデータ表示手段６から消去し、報知手段を停止させるように、データ処理手段５に指示する。すると、再び、上述したように、データ処理手段５は、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かを判断する。
【００５４】
また、新たに検出領域Ｒで識別データが検出されないで、所定時間内に、作業者自身が、ワーク２の移動が行なわれないことにより、全ての穴２ａの締め付けが終了していないことに気付く場合がある。この場合も、作業者が、データ表示手段６で、黄色の枠の検出領域Ｒを確認し、その検出領域Ｒに対応する穴２ａに、ボルトを取り付けて締め付ける。この場合は、上述した所定時間内に、新たに検出領域Ｒで識別データが検出された場合に相当する。
【００５５】
１つの締付作業が終了し、新たなワーク２が締付作業領域に移動されて停止すると、作業者は、入力手段を介してデータ処理手段５に支援開始を指示する。すると、データ処理手段５が、前回の取り付け作業中に識別した検出領域Ｒのデータを初期化し、画面表示手段に表示された検出領域Ｒの枠の色を黄色に戻す。
【００５６】
この後、作業者は、新たな締付作業を開始する。以降、同様にして、作業者が、ワーク２の締付作業を繰り返す。
【００５７】
全てのワーク２の締付作業が終了後、作業者が、データ処理手段５に指示してデータ処理手段５を締付作業支援用の状態から解除して、支援装置１を停止する。
【００５８】
以上のように構成された支援装置１では、次のような効果を享受できる。
【００５９】
支援装置１では、締付作業前に作業領域を撮影するカメラ４と、締付作業時に締付作業領域を撮影するカメラ４とは同じである。このため、締付作業前の画像データと、締付作業時の画像データとは、カメラ４のレンズの収差によって発生する歪み、ぼけ等が実質的に同一となる。例えば、カメラ４のレンズの収差によって締付作業前の画像データで識別マーク７の外形が楕円状となった場合、締付作業時の画像データでもカメラ４のレンズの収差によって識別マーク７の外形が同様の楕円状になる。このため、この締付作業前と締付作業時の画像データを比較した場合、収差による画像の歪み、ボケ等は相殺される。テンプレートマッチングのテンプレートとして使用される識別マーク７の識別データは、締付作業前の画像データから取得され、テンプレートマッチングによる検出の対象は、締付作業時の画像データである。従って、締付作業時に識別マーク７の識別データをテンプレートマッチングによって検出する精度に対して、カメラ４のレンズの収差による悪影響は抑制される。よって、この支援装置１では、収差が比較的多いレンズを備えた安価なカメラ４を使用することによって、製造コストを削減しつつトルクレンチ３の検出精度を向上させることが可能である。
【００６０】
上記実施形態では、ワーク２が作業台８と共に自動で移動されていたが、例えば作業台８が移動せず、作業台８上のワーク２の交換を手作業で行なう場合、上記実施形態の支援装置１の動作では、次のような事態が発生し得る。すなわち、支援装置１が「ボルトの取り付け忘れ」を検出した時点で、作業者が既にワーク２の交換を手作業で行なってしまっており、ボルトを取り付け忘れたワークを作業台８に戻す事態が発生しうる。これは、所定時間内に新たに検出領域Ｒで識別マーク７の識別データが検出されるか否かの判断を行なうため、この所定時間内に、作業者自身が締付作業を終了したと判断した場合、ワーク２を手作業で交換するからである。このような問題を解決するために、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かの判断を、例えば、作業者自身が、ワーク２の締付作業が終了したと判断した時点で、データ処理手段５に指示することによって行なってもよい。このようにすれば、全ての検出領域Ｒで識別データが検出されたか否かの判断だけで、「ボルトの取り付け忘れ」を検出できるため、所定時間内に新たに検出領域Ｒで識別データが検出されるか否かの判断が不要になるので、上述のような問題は発生しない。
【００６１】
上記実施形態の支援装置１では、ボルトの２度締めとボルトの取り付け忘れを検出するだけであったが、他の作業ミスも検出するようにすることができる。
【００６２】
例えば、次のようにすれば、締め付け順を間違えたことを検出できる。まず、設定作業の際に、データ処理手段５に、ワーク２のボルトの締め付け順を記憶させる。そして、締付作業時に、検出領域Ｒで識別データが検出される順番を検出して、記憶されている締め付け順と同じか否かをデータ処理手段５に判断させる。記憶している締め付け順と異なる場合には、データ処理手段５が、「締め付け順の間違え」との旨をデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。
【００６３】
上記実施形態では、識別マーク７は、円形状の外形であり、単一な色であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、外形については、正方形、正六角形等でもよい。ただし、締付作業中に、トルクレンチ３の方向がどのような向きであってもカメラ４の画像で同じ形状となる円形が検出し易いので好ましい。また、識別マーク７は、複数の色で構成されてもよい。例えば図４に示す識別マーク７では、外形が円形状であり、異なるハッチングで示す複数色で構成されており、各色の周縁が同心状の円形状である。このように、識別マーク７が、複数色で構成されていれば、この識別マークと同様の色の模様等が存在し難くなるので、別の模様等が識別マーク７として誤検出される可能性が低下する。これによって、支援装置１のトルクレンチ３に対する検出精度を向上させることができる。
【００６４】
また、識別マーク７は、色を異ならせて色を識別することによって、同一の外形であっても、区別が可能となる。特に、図４に例示したように、識別マーク７が複数色から構成される場合には、同一の外形で区別可能な数を多くできる。この区別を行なうための具体的な手法としては、例えば次のようなものが挙げられる。まず、例えば表１に示すように、色と数字（カラーコード）を対応させる。これによって、識別マーク７の各色に対応するカラーコードを所定の順番に並べて識別マーク７に固有の識別コードを形成する。そして、その識別コードで識別マーク７を区別する。なお、この手法では、１つの識別コードの数字が全て同じもの、すなわち識別マーク７が単色のものも１つとして区別される。
【００６５】
【表１】
【００６６】
所定の外形の識別マーク７について、使用可能な色の種類の数を、１つの識別マーク７を構成する色の数の回数だけ乗算すれば、その識別マーク７を色で区別できる数が算出できる。例えば、図４に示すような３色で構成される識別マーク７の場合、表１のような１０色が使用可能であれば、識別マーク７を色で区別可能な数は、１０×１０×１０＝１０００個である。
【００６７】
このような色で識別可能な識別マーク７を利用すれば、上記の支援装置１による検出の種類を豊富にすることができる。例えば、複数種類のトルクレンチ３が置き場に配置されている場合に、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。この場合の支援装置１について、以下に詳述する。
【００６８】
この場合には、データ処理手段５は、識別データ記憶部５ａ、検出領域設定部５ｂ、識別データ判断部５ｃの他に、色データ記憶部と、色データ判断部とを有する。色データ記憶部は、締付作業前に、カメラ４で識別マーク７を撮影して生成された画像データから、識別マーク７の色データを取得して記憶する。色データ判断部は、締付作業時に、カメラ４で生成された画像データから取得された識別マーク７の色データと、色データ記憶部に記憶された識別マーク７の色データとが同一か否かを判断する。
【００６９】
管理者による支援装置１の設定作業において、置き場に配置されている複数種類のトルクレンチ３のそれぞれに、色で識別した場合に異なる識別マーク７を、上記実施形態と同位置に貼り付ける。そして、設定作業で、管理者が、上記実施形態と同様にして識別マーク７の画像データを指定する際に、データ処理手段５の色データ記憶部が、この識別マーク７の画像データから識別マーク７の色データを取得し、カラーコードを使用して識別コードを作成し、記憶する。
【００７０】
そして、作業者によるワーク２へのボルトの締付作業において、データ処理手段５の色データ判断部が、何れかの検出領域Ｒで識別マーク７の識別データが検出された場合に、その識別マーク７の色データを取得し、カラーコードを使用して識別コードを作成する。そして、データ処理手段５の色データ判断部は、この作成された識別コードと、設定作業で記憶された識別コードとが同一か否かを判断する。識別コードが異なる場合には、データ処理手段５が、トルクレンチ３を間違えているとの旨をデータ表示手段６に表示させると共に、報知手段を作動させる。以上のように、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。
【００７１】
また、次に説明するように、支援装置１が色相を利用して識別マーク７を識別するようにすれば、これによって、上述の色を利用して識別マーク７を識別する場合と同様に、例えば、締付作業に使用されているトルクレンチ３の種類が正しいか否か検出することができる。
【００７２】
識別マーク７の色の色相を分析して、例えば、色の三原色に更にブラックを加えたＣＭＹＫのそれぞれの含有率を算出する機能を支援装置１に持たせる。識別マーク７の色が異なれば、ＣＭＹＫの各含有率が異なる。従って、ＣＭＹＫの各含有率によって、支援装置１が色相で識別マーク７を識別することが可能となる。同様に、ＣＭＹＫの各含有率の代わりに、光の三原色ＲＧＢの各含有率を利用しても、支援装置１が識別マーク７を色相で識別可能となる。
【００７３】
本発明は、締付工具以外、例えばノギス、マイクロメータ等によるワーク２における所定箇所に対する測定作業の支援にも応用することができる。
【００７４】
本発明は、以上の説明に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 作業支援装置
２ ワーク
２ａ 穴
３ トルクレンチ（締付工具）
４ カメラ
５ データ処理手段
５ａ 識別データ記憶部
５ｂ 検出領域設定部
５ｃ 識別データ判断部
６ データ表示手段
７ 識別マーク
Ｏ 回転軸
Ｒ 検出領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置であって、
前記締付工具に設けられた識別マークと、
前記ワークの締付作業領域を撮影して画像データを生成するカメラと、
前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークを示す識別データを取得して記憶する識別データ記憶部と、
前記締付作業前に、前記カメラの画像データに対して、前記複数の締付位置のそれぞれに対応した位置において前記識別データの検出を行なう検出領域を設定する検出領域設定部と、
前記締付作業時に、前記カメラの画像データにおける各検出領域で前記識別データが検出されるか否かを判断する識別データ判断部とを備えたことを特徴とする締付作業支援装置。
【請求項２】
前記識別マークが、前記締付部品を締め付ける際の前記締付工具の回転軸上に設けられている請求項１に記載の締付作業支援装置。
【請求項３】
前記識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にある請求項２に記載の締付作業支援装置。
【請求項４】
前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークの色データを取得して記憶する色データ記憶部と、
前記締付作業時に、前記カメラの画像データから取得された前記識別マークの色データと、前記色データ記憶部に記憶された前記識別マークの色データとが同一か否かを判断する色データ判断部とを備えた請求項３に記載の締付作業支援装置。
【請求項５】
前記識別マークが複数色で構成され、各色の周縁が同心状の円形状である請求項４に記載の締付作業支援装置。
【請求項１】
ワークの複数の締め付け位置で、締付部品を締付工具によって締め付ける締付作業を支援する締付作業支援装置であって、
前記締付工具に設けられた識別マークと、
前記ワークの締付作業領域を撮影して画像データを生成するカメラと、
前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークを示す識別データを取得して記憶する識別データ記憶部と、
前記締付作業前に、前記カメラの画像データに対して、前記複数の締付位置のそれぞれに対応した位置において前記識別データの検出を行なう検出領域を設定する検出領域設定部と、
前記締付作業時に、前記カメラの画像データにおける各検出領域で前記識別データが検出されるか否かを判断する識別データ判断部とを備えたことを特徴とする締付作業支援装置。
【請求項２】
前記識別マークが、前記締付部品を締め付ける際の前記締付工具の回転軸上に設けられている請求項１に記載の締付作業支援装置。
【請求項３】
前記識別マークの外形が円形状であり、この円の中心が前記回転軸上にある請求項２に記載の締付作業支援装置。
【請求項４】
前記締付作業前に、前記カメラで前記識別マークを撮影して生成された画像データから、前記識別マークの色データを取得して記憶する色データ記憶部と、
前記締付作業時に、前記カメラの画像データから取得された前記識別マークの色データと、前記色データ記憶部に記憶された前記識別マークの色データとが同一か否かを判断する色データ判断部とを備えた請求項３に記載の締付作業支援装置。
【請求項５】
前記識別マークが複数色で構成され、各色の周縁が同心状の円形状である請求項４に記載の締付作業支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８５２（Ｐ２０１３−８５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６２８８（Ｐ２０１１−１３６２８８）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１７７１２８）三洋機工株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１７７１２８）三洋機工株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
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