(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を組立作業に適する姿勢に配置する作業を支援する装置であって、
前記部品の形状を記述した部品形状データを取得する部品形状データ取得部と、
前記組立作業を行う組立作業領域に対する組立作業者の位置についての組立作業者位置データを取得する組立作業者位置取得部と、
前記組立作業領域における前記部品の向きを記述した部品姿勢データを取得する部品姿勢データ取得部と、
部品由来する載置条件及びその修正方法を記載した載置状態データを取得する載置状態取得手段と、
前記部品形状データ、前記組立作業者位置データ及び前記部品姿勢データに基づいて、配膳領域における前記部品の形状及び向きを記述した配膳部品形状データを算出する配膳部品形状算出部と、
前記算出した配膳部品形状データを配膳作業指示情報として出力する出力部と、
を備え、
前記配膳部品形状算出部は、前記載置状態データの載置条件及びその修正方法に基づいて、前記算出した配膳部品形状データを修正する
ことを特徴とする部品配膳支援装置。
【請求項２】
前記配膳部品形状算出部は、前記組立作業者から見た前記組立領域における部品の形状及び向きを、前記配膳部品形状データとして算出することを特徴とする請求項１記載の部品配膳支援装置。
【請求項３】
部品を組立作業に適する姿勢に配置する作業を支援する方法であって、
部品形状データ取得部が、前記部品の形状を記述した部品形状データを取得する工程と、
組立作業者位置取得部が、前記組立作業を行う組立作業領域に対する組立作業者の位置についての組立作業者位置データを取得する工程と、
部品姿勢データ取得部が、前記組立作業領域における前記部品の向きを記述した部品姿勢データを取得する工程と、
載置状態取得手段が、部品由来する載置条件及びその修正方法を記載した載置状態データを取得する工程と、
配膳部品形状算出部が、前記部品形状データ、前記組立作業者位置データ及び前記部品姿勢データに基づいて、配膳領域における前記部品の形状及び向きを記述した配膳部品形状データを算出する工程と、
前記配膳部品形状算出部が、前記載置状態データの載置条件及びその修正方法に基づいて、前記算出した配膳部品形状データを修正する工程と、
出力部が、前記算出した配膳部品形状データを配膳作業指示情報として出力する工程と、
を含むことを特徴とする部品配膳支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の向きを組立作業に適する向きに並び替える配膳作業を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品組立ラインでは、組立に用いる部品を組立作業工程に配送する、部品配膳という作業がある。下記特許文献１では、配膳指示を作成する間接業務負荷を低減することを目的として、部品情報と、配膳台車情報と、組立手順情報を用いて、組立手順に対応した配膳指示を算出し、部品の図形と台車の図形とを用いて出力する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
部品組立作業においては、部品を組立に適した姿勢であらかじめ配膳しておくと、組立作業工数や組立間違いを低減することができると考えられる。しかし特許文献１に記載されている手法では、部品の組立に適した姿勢を決定する仕組みがなく、組立に適した姿勢を表す情報は出力されないため、部品を組立に適した姿勢で配膳することが難しい。
【０００５】
特に、部品の形状の方向特異性が小さい場合、例えば部品の寸法（幅・高さ・奥行）比が１に近い場合、突起や穴などの特徴的形状がない場合、部品が点対象に配置されている場合などには、組立作業者が部品を手に取ってから、組立に適した姿勢に修正・確認するまでの工数が大きい。また、部品の組立姿勢を誤って組み立てた場合、組立不良となり、組立作業の手戻りなどが発生し、工数がさらに増大する。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、配膳工程において部品を組立作業に適した姿勢に配置する作業を支援することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る部品配膳支援装置は、組立作業領域に対する組立作業者の姿勢と、組立作業領域に対する部品の姿勢とを用いて、組立作業者から見た組立作業領域に対する部品の姿勢を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る部品配膳支援装置によれば、部品を組立作業に適した姿勢に配膳する配膳指示を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における部品配膳作業および部品組立作業を実施している様子を示す概略図である。
【図２】実施形態１に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。
【図３】部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。
【図４】部品形状データ１５１の例を示す図である。
【図５】組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係を説明する図である。
【図６】組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢を説明する図である。
【図７】組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の姿勢を説明する図である。
【図８】組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状を説明する図である。
【図９】組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状を出力する処理を説明する図である。
【図１０】部品形状データ１５１の構成とデータ例を示す図である。
【図１１】組立作業者位置データ１５２の構成とデータ例を示す図である。
【図１２】部品姿勢データ１５３の構成とデータ例を示す図である。
【図１３】部品組立姿勢データ１５４の構成とデータ例を示す図である。
【図１４】配膳部品形状データ１５５の構成とデータ例を示す図である。
【図１５】実施形態２に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。
【図１６】実施形態２に係る部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。
【図１７】組立作業台２１０と配膳台車１１０の位置関係例を示す図である。
【図１８】ユーザが組立作業台２１０と配膳台車１１０の正しい位置関係を選択する画面例である。
【図１９】図１８に示す位置関係候補を記述したデータの例を示す図である。
【図２０】配膳台車１１０上における部品１２０の適正な姿勢を説明する図である。
【図２１】実施形態３に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。
【図２２】実施形態３に係る部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。
【図２３】載置状態データ１５８の構成とデータ例を示す図である。
【図２４】図２３の１行目のデータ例にしたがって部品１２０の姿勢を修正する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１における部品配膳作業および部品組立作業を実施している様子を示す概略図である。
【００１１】
配膳作業は、製品を組み立てる際に用いる部品を、配膳台車１１０の配膳棚１１１上に配置して組立工程に配送する作業である。配膳者１００は、配膳台車１１０内の配膳棚１１１上に表示される配膳作業指示情報１１２にしたがって、部品１２０を配膳する。
【００１２】
配膳作業指示情報１１２は、部品形状情報１１３、部品を特定するための部品属性情報１１４（部品名、図番などの文字情報）を表示する。部品形状情報１１３は、部品を「組立に適した姿勢」に合わせる際に必要になる、部品の姿勢（向き）を示す情報を有する。「組立に適した姿勢」とは、配膳者１００が配膳台車１１０の配膳棚１１１上に部品１２０を置いた時の部品１２０の姿勢のまま、組立作業者２００が部品１２０を配膳台車１１０から持ち上げ、被組付部１２１（組立作業領域）へ位置決めすることができるような姿勢のことである。すなわち、組立作業者２００が部品１２０を掴んでから、被組付部１２１へ位置決めするまでの間に、部品１２０の姿勢を変化させる必要がない姿勢のことである。例えば、図１に例示するように、部品１２０の形状をある特定の角度から見た図形を部品形状情報１１３として表示することにより、部品１２０の姿勢を示す。
【００１３】
配膳者１００は、配膳作業指示情報１１２に含まれている部品形状情報１１３にしたがって、部品１２０の姿勢を合わせて配膳する。配膳者１００は、配膳台車１１０に部品１２０を配膳した後、配膳台車１１０を組立作業台２１０の近くに搬送する。
【００１４】
組立作業は、組立作業者２００が、配膳台車１１０内の配膳棚１１１上に配膳された部品１２０を手に取り、組立作業台２１０上で製品を組み立てる作業である。組立作業者２００は、組立作業台２１０の上に配置されている被組付部１２１に対して、部品１２０を組み付ける。配膳作業指示情報１１２に含まれる部品形状情報１１３は、組立作業台２１０上で組立作業を行う際の部品１２０の姿勢が「組立に適した姿勢」となるように、組立作業台２１０上で組立作業を行う際に組立作業者２００から見た部品１２０の形状を表示する。
【００１５】
このように、配膳作業指示情報１１２に、組立に適した姿勢の部品１２０の形状情報を表示することによって、組立作業者２００は、配膳棚１１１から部品１２０を手に取った後、部品１２０の姿勢を変化させることなく組立作業を行うことができる。これにより、部品１２０の姿勢を合わせる作業工数の低減、部品１２０の姿勢間違いによる組立不良の低減などが可能となる。
【００１６】
次に、部品１２０を「組立に適した姿勢」に配膳するための配膳作業指示情報１１２を算出する方法について説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態１に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。部品配膳支援装置１０は、配膳作業指示情報１１２を出力する装置であり、入力部１１、制御部１２、出力部１３、処理部１４、記憶部１５、接続線１６を備える。
【００１８】
入力部１１は、例えばキーボードやマウスなどの操作入力装置である。制御部１２は、部品配膳支援装置１０の動作を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置である。出力部１３は、例えばディスプレイ、プリンタ、ネットワークインターフェースなどの情報出力装置である。
【００１９】
処理部１４は、制御部１２の配下または独立して動作する機能部であり、後述の図３で説明する処理を実行する。処理部１４は、部品形状データ取得部１４１、組立作業者位置取得部１４２、部品姿勢データ取得部１４３、部品組立姿勢算出部１４４、出力部１４５を備える。処理部１４およびその配下の機能部は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、これらの機能を記述したソフトウェアを制御部１２が実行することによって構成することもできる。これら機能部については後述する。
【００２０】
記憶部１５は、例えばＨＤＤ（ハードディスク装置）や半導体メモリなどの記憶装置であり、部品形状データ１５１、組立作業者位置データ１５２、部品姿勢データ１５３、部品組立姿勢データ１５４、配膳部品形状データ１５５を格納する。これらデータについては後述する。
【００２１】
部品配膳支援装置１０は、配膳台車１１０の一部として構成することもできるし、配膳台車１１０と部品配膳支援装置１０を別装置として構成し、配膳台車１１０が配膳作業指示情報１１２を表示するために必要な情報を、適当なインターフェースなどを介して配膳台車１１０に出力するようにしてもよい。
【００２２】
図３は、部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。以下、図３の各ステップについて説明する。
（図３：ステップＳ１１０）
ユーザは、製品データベース（図示せず）に格納されている、製品を構成する部品１２０の形状データを選択する。部品形状データ取得部１４１は、その形状データを製品データベースから取得し、部品形状データ１５１として記憶部１５に格納する。本ステップについては後述の図４で改めて説明する。
【００２３】
（図３：ステップＳ１２０）
組立作業者位置取得部１４２は、組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係を取得し、組立作業者位置データ１５２として記憶部１５に格納する。組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係は、ユーザが部品配膳支援装置１０の画面上で指定入力してもよいし、演算によって算出してもよい。本ステップについては後述の図５で改めて説明する。
【００２４】
（図３：ステップＳ１３０）
部品姿勢データ取得部１４３は、組立作業台２１０上における部品１２０の組立に適した姿勢を取得し、部品姿勢データ１５３として記憶部１５に格納する。組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢は、ユーザが部品配膳支援装置１０の画面上で指定入力してもよいし、演算によって算出してもよい。本ステップについては後述の図６で改めて説明する。
【００２５】
（図３：ステップＳ１４０）
部品組立姿勢算出部１４４は、記憶部１５から組立作業者位置データ１５２と部品姿勢データ１５３を読み出す。部品組立姿勢算出部１４４は、これらの情報を用いて、組立作業者２００から組立作業台２１０を見た場合における、部品１２０の姿勢を算出し、部品組立姿勢データ１５４として記憶部１５に格納する。本ステップについては後述の図７〜９で改めて説明する。
【００２６】
（図３：ステップＳ１５０）
配膳部品形状出力部１４５は、記憶部１５から部品形状データ１５１と部品組立姿勢データ１５４を読み出す。配膳部品姿勢出力部１４５は、これらの情報を用いて、組立作業者２００から組立作業台２１０を見た場合における、組立に適した部品１２０の形状を画像情報として生成し、これを組立作業者２００から配膳台車１１０を見た場合における、部品１２０の形状として配膳部品形状データ１５５を作成し記憶部１５に格納するとともに、出力部１３から出力する。本実施例では、組立作業者１００から見て、組立領域と配膳領域とは同一方向にあるとしている。配膳作業者は、出力された配膳部品形状データを見ながら配膳を行うことで、組立作業者は、配膳された部品を容易に捜すことできる。
【００２７】
以上、部品配膳支援装置１０の動作フローを説明した。以下では、図３で説明した各ステップの詳細を説明する。
＜図３：ステップＳ１１０：詳細＞
図４は、部品形状データ１５１の例を示す図である。部品形状データ１５１は、部品１２０の３次元形状を表す情報であり、例えば３Ｄ  ＣＡＤデータや３Ｄモデル表示データから取得することができる。部品形状データ取得部１４１は、製品データベースから対象となる部品の形状情報を記述したファイル名などを取得して部品配膳支援装置１０の画面上に表示する。ユーザは、表示された形状情報のなかから、配膳指示を作成する対象部品を選択する。入力部１１は、ユーザが選択した部品形状情報を受け付ける。部品形状データ取得部１４１は、ユーザが指定した部品形状情報を、部品形状データ１５１として記憶部１５に格納する。
【００２８】
＜図３：ステップＳ１２０：詳細＞
図５は、組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係を説明する図である。組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係とは、組立作業を行う際における、組立作業台２１０に対する組立作業者２００の位置である。組立作業者２００の位置は、視点の位置とする。
【００２９】
例えば、組立作業台２１０に作業台座標軸２１１（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を設定したと仮定する。この場合、組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係は、図５に示すベクトルＶｆｔとベクトルＶｕｔで表すことができる。ベクトルＶｆｔは、組立作業者中心２０１から作業台中心２１２を見た方向ベクトルＶｆｔである。図５では、Ｘｗ軸正方向Ｘｗ（＋）がこれに相当する。ベクトルＶｕｔは、組立作業者２００から鉛直上方向を向いた方向ベクトルＶｕｔである。図５では、Ｙｗ軸正方向Ｙｗ（＋）がこれに相当する。ベクトルＶｆｔとベクトルＶｕｔは、ベクトル情報（１，０，０）、（０，１，０）などの形式で表すことができる。
【００３０】
ステップＳ１２０において、ユーザがベクトルＶｆｔとベクトルＶｕｔを指定する場合は、例えば図５に示す方向ベクトルＸｗ（＋）、Ｘｗ（−）、Ｙｗ（＋）、Ｙｗ（−）、Ｚｗ（＋）、Ｚｗ（−）を選択候補として部品配膳支援装置１０の画面上に表示する。ユーザは、組立作業者中心２０１から作業台中心２１２に向かう方向ベクトルＶｆｔおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｔを画面上で選択する。入力部１１は、選択されたベクトルＶｆｔとベクトルＶｕｔを受け付ける。組立作業者位置取得部１４２は、ユーザが指定したベクトル情報を、組立作業者位置データ１５２として記憶部１５に格納する。
【００３１】
ステップＳ１２０において、組立作業台２１０と組立作業者２００の間の位置関係を演算によって算出する場合は、例えば被組付部１２１と部品１２０の間の位置関係を用いることができる。被組付部１２１上で部品１２０を組み付ける際には、組立作業員２００が組立作業を実施するのに適した位置が概ね定まるので、組立作業者位置取得部１４２は、その位置に組立作業員２００が位置していると仮定することができる。
【００３２】
なお図５の例では、各ベクトルは各軸に沿った値としているが、各軸から任意の角度をもった値でもよい。以下の説明でも同様である。
【００３３】
＜図３：ステップＳ１３０：詳細＞
図６は、組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢を説明する図である。組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢とは、組立作業を行う際の、組立作業台２１０に対する部品１２０の姿勢（向き）である。
【００３４】
例えば、組立作業台２１０に作業台座標軸２１１（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を設定し、部品１２０に部品座標軸１２２（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を設定したと仮定する。この場合、組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢は、作業台座標軸２１１に対する部品座標軸１２２の回転を示す回転情報Ｔで表すことができる。
【００３５】
図６に示す例では、部品１２０は、組立作業台２１０上においてＹｗ軸を中心に９０度回転した姿勢で組み付けられるため、回転情報Ｔとして、回転軸ベクトルＶＴ（０，１，０）と回転角度αＴ（π／２）が部品１２０の姿勢となる。回転情報Ｔは、回転軸ベクトルＶＴと回転角度αＴで表す方法以外にも、回転行列、オイラー角など各種の方法で表すことができ、いずれの表現手法を用いてもよい。
【００３６】
組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢は、部品１２０を用いて組み立てる製品１２３の製品座標軸１２４における部品座標軸１２２を利用することができる。組立作業者２００は、製品１２３を組み立てる際に、組立作業台２１０の上に配置された被組付部１２１に対して、部品１２０を組み立てる。したがって、組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢は、被組付部１２１上における部品１２０の姿勢であり、また、製品座標軸１２４における部品１２０の姿勢である。
【００３７】
複数部品を用いて組み立てられる製品１２３の３Ｄ  ＣＡＤデータなどの設計情報内には、製品座標軸１２４に対する各部品１２０の部品座標軸１２２の回転情報Ｔが含まれている場合が多い。そこで、組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢は、製品１２３の製品座標軸１２４における部品座標軸１２２を利用して定めることができる。また、回転情報が含まれていない場合でも、製品１２３の３Ｄ  ＣＡＤデータと部品１２０の３Ｄ  ＣＡＤデータを用いることで、回転情報Tを算出することができる。
【００３８】
ステップＳ１３０において、組立作業台２１０上における部品１２０の姿勢をユーザが指定する場合、ユーザは部品配膳支援装置１０の画面上で対象部品１２０を選択し、入力部１１はその指定を受け取る。部品姿勢データ取得部１４３は、製品座標軸１２４に対する部品座標軸１２２の回転情報Ｔを、３Ｄ  ＣＡＤデータなどの設計情報から読み込む。部品姿勢データ取得部１４３は、その回転情報Ｔを部品姿勢データ１５３として記憶部１５に格納する。
【００３９】
＜図３：ステップＳ１４０：詳細＞
図７は、組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の姿勢を説明する図である。例えば、組立作業台２１０上の部品１２０の部品座標軸１２２（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）は、Ｘｐ（＋）が組立作業者の左手方向、Ｙｐ（＋）が鉛直上方向、Ｚｐ（＋）が手前から奥の方向に向いている。本実施形態１では、組立に適した姿勢は、組立作業者視点２０２から見た方向ベクトルのうち少なくとも２方向に対する部品座標軸１２２を用いた方向ベクトルとする。例えば、手前から奥方向のベクトルＶｆｏをＺｐ（＋）、鉛直上方向ベクトルＶｕｏをＹｐ（＋）とすることにより、組立作業者視点２０２から見た部品１２０の姿勢を表すことができる。
【００４０】
次に、組立に適した姿勢を算出する手法について説明する。部品姿勢算出部１４４は、ステップＳ１２０で読み込んだ組立作業者位置データ１５２（方向ベクトルＶｆｔと鉛直上方向ベクトルＶｕｔ）を、ステップＳ１３０で読み込んだ部品姿勢データ１５３（回転情報Ｔ）の逆方向に回転させる。これにより、組立作業者視点２０２から見た手前から奥方向ベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏを算出することができる。この算出式を下記（数１）に示す。
【００４１】
【数１】
0005575699.tif 000002
【００４２】
図８は、組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状を説明する図である。組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状とは、組立に適した姿勢で部品１２０を被組付部１２１上に配置した際に、組立作業者２００がある視点から部品１２０を見たときの部品１２０の形状を示す画像である。
【００４３】
図９は、組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状を出力する処理を説明する図である。部品組立姿勢データ１５４は、部品１２０に対して組立作業者２００から見た視点を設定することによって生成することができる。視点情報は、部品に対してどの方向から見るかを表す情報である。
【００４４】
図９に示すカメラを組立作業者２００として仮定した場合、組立作業者視点２０２は、カメラの軸方向ベクトルＶｆｃとカメラの鉛直上方向ベクトルＶｕｃによって表すことができる。
【００４５】
配膳部品形状出力部１４５は、算出した組立作業者視点２０２の手前から奥方向に向かうベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏをそれぞれカメラから見た視点情報として、カメラの軸方向ベクトルＶｆｃとカメラの鉛直上方向ベクトルＶｕｃを設定し、組立に適した姿勢の部品形状を示す画像情報を配膳部品形状データ１５５として算出し、記憶部１５に格納する。この配膳部品形状データ１５５は、ステップ１５０で出力され、画面に表示される。
【００４６】
視点情報として、組立作業者視点２０２の手前から奥方向に向かうベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏに変換処理を加えたものを用いてもよい。
【００４７】
組立作業者視点２０２、組立作業台２１０、配膳台車１１０がほぼ同じ視線上にある場合には、組立作業者視点２０２の手前から奥方向に向かうベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏをそのまま視点情報とすることができる。一方、例えば組立作業台２１０や配膳台車１１０が組立作業者視点２０２より低い位置にある場合には、図９で示した部品座標軸１２２のＹｐ軸上から見た部品形状を、部品組立姿勢データ１５４として出力する方がよい。
【００４８】
この場合、視点情報は、カメラの軸方向ベクトルＶｆｃとして、組立作業者視点２０２の鉛直上方向ベクトルＶｕｏの逆ベクトルを設定し、カメラの鉛直上方向ベクトルＶｕｃとして、組立作業者視点２０２の手前から奥方向に向かうベクトルＶｆｏを設定する。
【００４９】
部品組立姿勢データ１５４は、複数設けてもよい。例えば、組立作業者視点２０２、組立作業台２１０、配膳台車１１０がほぼ同じ視線上にある場合における視点から見た部品形状と、組立作業台２１０や配膳台車１１０が組立作業者視点２０２より低い位置にある場合における視点から見た部品形状を、部品組立姿勢データ１５４としてそれぞれ設け、組立作業者２００が部品形状を認識し易くすることもできる。
【００５０】
本実施例では、組立作業台２１０において、組立作業者２００から見た部品１２０の形状の画像情報を、配膳部品形状データ１５５として作成、出力を行う。配膳作業者は、この部品の画像を見て、組立作業者２００が組立作業台２１０で見る部品１２０と同様に見える（同じような向きから見える）ように、部品を配膳台車１１０上に配膳することができる。
【００５１】
なお、部品の形状の都合により、部品配膳支援装置１０が表示した通りに配膳できないことがある。例えば、部品１２０の底面が配膳台車１１０の配膳面に対して非平行（２０度以下程度の小さい角度を有する）になるように配膳部品形状データが形成されてしまう場合である。このような場合、部品配膳支援装置１０側が部品１２０の姿勢を微調整してもよいし、部品配膳支援装置１０はそのまま表示し、配膳作業者が、適宜、部品１２０の姿勢を微調整するようにしてもよい。
【００５２】
＜実施の形態１：各データの構成＞
図１０は、部品形状データ１５１の構成とデータ例を示す図である。「Part001.prt」は、部品の３D画像のデータである。部品形状データ１５１は、例えば３Ｄ  ＣＡＤデータとして格納されている製品データベースのうち、配膳指示の対象となる部品１２０を取り出して作成することができる。
【００５３】
図１１は、組立作業者位置データ１５２の構成とデータ例を示す図である。組立作業者位置データ１５２は、組立作業者中心２０１から作業台中心２１２を見た方向ベクトルＶｆｔと、組立作業者２００から鉛直上方向を向いた方向ベクトルＶｕｔとを記述している。
【００５４】
図１２は、部品姿勢データ１５３の構成とデータ例を示す図である。部品姿勢データ１５３は、作業台座標軸２１１に対する部品座標軸１２２の回転を示す回転情報Ｔを、回転軸ベクトルＶＴと回転角度αＴによって記述している。
【００５５】
図１３は、部品組立姿勢データ１５４の構成とデータ例を示す図である。部品組立姿勢データ１５４は、組立作業者視点２０２から見た、組立に適する部品１２０の被組付部１２１上の姿勢を、方向ベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏとして記述している。
【００５６】
図１４は、配膳部品形状データ１５５の構成とデータ例を示す図である。配膳部品形状データ１５５は、部品の３D画像のデータと、それを表示するための視点の方向の組み合わせである。すなわち、組立作業者２００から見て組立作業に適した部品１２０の形状及び向きを表すデータであり、部品形状データ１５１と、組立作業者視点２０２に対応するカメラの軸方向ベクトルＶｆｔと鉛直上方向ベクトルＶｕｔとを有する。本実施例では、部品組立姿勢データ１５４の方向ベクトルＶｆｏおよび鉛直上方向ベクトルＶｕｏを、そのままカメラの軸方向ベクトルＶｆｔと鉛直上方向ベクトルＶｕｔとして用いている。部品配膳支援装置１０の表示装置は、このカメラのベクトルから見た部品１２０の形状を表示する。
【００５７】
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る部品配膳支援装置１０は、被組付部１２１に対する組立作業者２００の姿勢と、被組付部１２１に対する部品１２０の姿勢とを用いて、組立作業者２００から見た被組付部１２１に対する部品１２０の姿勢を算出し、組立作業者２００から見た部品形状画像として出力する。これにより、配膳台車１１０上で部品１２０を組立作業に適した姿勢に容易に配置することができる。
【００５８】
なお、本実施例において、位置や向きとして３次元のデータを用いたが、平面上のみの２次元のデータとして簡易に扱ってもよい。
【００５９】
＜実施の形態２＞
実施形態１では、配膳台車１１０と組立作業台２１０が同じ向きを向いていることを前提とした。しかし、配膳台車１１０と組立作業台２１０はそれぞれ異なる方向を向いている場合もある。そこで本発明の実施形態２では、配膳台車１１０と組立作業台２１０の配置関係を考慮して配膳作業を実施する手法を説明する。
【００６０】
図１５は、本実施形態２に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。本実施形態２に係る部品配膳支援装置１０は、実施形態１で説明した構成に加えて、新たに配膳台車位置取得部１４６を備える。また記憶部１５は、新たに配膳台車位置データ１５６を格納する。
【００６１】
図１６は、本実施形態２に係る部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。本実施形態２では、実施形態１で説明した動作フローに加えて、ステップＳ１３０の後にステップＳ１３１を新たに設け、ステップＳ１４０の後にステップＳ１４１を新たに設けた点が異なる。以下、新たに追加したステップの詳細を説明する。
【００６２】
＜図１６：ステップＳ１３１：詳細＞
図１７は、組立作業台２１０と配膳台車１１０の位置関係例を示す図である。図１７に示すように、組立作業台２１０と配膳台車１１０は、必ずしも同じ方向を向いていない場合がある。配膳台車位置データ１５６は、組立作業者２００が組立作業を行う際の、組立作業台２１０に対する配膳台車１１０の位置を表す情報である。配膳台車位置データ１５６には、さらに配膳台車１１０の姿勢（向き）を表す情報を加えてもよい。
【００６３】
例えば、組立作業台２１０に作業台座標軸２１１（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を設定し、配膳台車１１０に配膳台座標軸１１５（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を設定したと仮定する。この場合の配膳台車位置データ１５６は、作業台座標軸２１１に対する配膳台座標軸１１５の回転を示す回転情報Ｔｓで表すことができる。
【００６４】
図１７に示す例では、配膳台座標軸１１５は、作業台座標軸２１１に対してＹｗ軸中心に−９０度回転した位置関係にあるため、回転情報Ｔｓとして、回転軸ベクトルＶＴｓ（０，１，０）と回転角度αＴｓ（−π／２）を用いることができる。回転情報Ｔｓは、配膳台車位置データ１５６となる。
【００６５】
図１８は、ユーザが組立作業台２１０と配膳台車１１０の正しい位置関係を選択する画面例である。部品配膳支援装置１０は、組立作業台２１０と配膳台車１１０の位置関係の候補を画面上に表示し、ユーザに正しい位置関係を選択させることができる。例えば図１８に示すように、組立作業台２１０に対する配膳台車１００の位置関係の選択候補１１６を画面上に表示し、ユーザが正しい位置関係を選択する。
【００６６】
図１９は、図１８に示す位置関係候補を記述した配膳台車位置データ１５６の例を示す図である。同データは、組立作業台２１０に対する各位置関係候補の回転軸ベクトルと回転角度を用いて、核位置関係候補を記述している。このデータは、配膳台車位置データ１５６内に記述することができる。
【００６７】
ユーザがいずれかの位置関係候補を正しい位置関係として選択すると、入力部１１はその選択を受け取る。配膳台車位置取得部１４６は、その選択結果を配膳台車位置データ１５６内に書き込む。例えば、いずれの位置関係候補が選択されたかを示すフラグを書き込むなどすればよい。
【００６８】
＜図１６：ステップＳ１４１：詳細＞
図２０は、配膳台車１１０上における部品１２０の適正な姿勢を説明する図である。組立作業の効率等の観点から、組立作業者２００が配膳台車１１０の方向を向いた際に、被組付部１２１に対する部品１２０の姿勢と同じ姿勢で、配膳台車１１０上に部品１２０が配置されていることが望ましい。実施の形態１では、組立作業者２００から見た組立領域の部品１２０の向きと配膳領域の部品１２０の向きを同一としたが、本実施例では、それらの向きが異なる場合の配膳部品形状データ１５５の算出方法を説明する。
【００６９】
部品１２０の配膳に適した姿勢は、実施形態１のステップＳ１４０と同様に、組立作業者視点２０２の３方向のうち少なくとも２方向に対する部品座標軸１２２を用いた方向ベクトルとする。例えば、手前から奥方向のベクトルＶｆｏをＸｐ（−）、鉛直上方向ベクトルＶｕｏをＹｐ（＋）とすることにより、配膳台車１１０に向かった際の組立作業者視点２０２から見た部品１２０の姿勢を表すことができる。
【００７０】
ステップＳ１４０では、配膳部品形状算出部１４５が、組立に適した部品１２０の姿勢である部品組立姿勢データ１５４を算出する。ステップS１４１では、配膳部品形状算出部１４５が、ステップＳ１３１で読み込んだ配膳台車位置データ１５６（回転情報Ｔｓ）で逆回転させることにより、部品１２０の配膳に適した姿勢を算出する。算出式は、実施形態１のステップＳ１４０と同様の式（数１）を用いることができる。このようにすることで、算出した部品１２０の姿勢と部品形状データ１５１から、配膳部品形状データ１５５を作成、格納することができる。
【００７１】
本実施形態２ではステップＳ１４１にて、実施形態１で説明した手順に加えて、組立作業者視点２０２として、組立作業者２００から配膳台車１１０を見たときの処理を追加している。すなわち、視点情報として、組立作業者２００の手前から奥方向のベクトルＶｆｏと鉛直上方向ベクトルＶｕｏを、それぞれカメラの軸方向ベクトルＶｆｃとカメラの鉛直上方向ベクトルＶｕｃとして設定し、配膳台車１１０から部品１２０を取り出すのに適した姿勢の部品形状を示す情報を算出する。
【００７２】
＜実施の形態２：まとめ＞
以上のように、本実施形態２に係る部品配膳支援装置１０は、配膳台車１１０と組立作業台２１０の配置関係を取得し、配膳台車１１０から部品１２０を取り出すのに適した部品１２０の姿勢を算出し、組立作業者２００から見た部品形状画像として出力する。これにより、配膳台車１１０と組立作業台２１０が同じ方向を向いていなくとも、組立作業者２００が配膳台車１１０から部品１２０を適切な姿勢で取り出すことができる。
【００７３】
＜実施の形態３＞
実施形態１〜２では、部品１２０が極端な形状を有しておらず、配膳台車１１０上に安定して載置することができるような状況を前提とした。しかし一般には、部品１２０の形状は様々であり、必ずしも被組付部１２１上で組み立てるときと同じ姿勢で配膳台車１１０上に載置することができるとは限らない。例えば、部品１２０の底面形状が不安定である場合や、底面に取扱注意面がある場合などには、被組付部１２１上で組み立てる際の部品１２０の姿勢のまま配膳台車１１０上に配膳することが難しい。
【００７４】
そこで本発明の実施形態３では、組立に適した姿勢と部品１２０の形状特性の両者を考慮して部品１２０の配膳姿勢を算出する例を説明する。
【００７５】
図２１は、本実施形態３に係る部品配膳支援装置１０の構成図である。本実施形態３に係る部品配膳支援装置１０は、実施形態１で説明した構成に加えて、新たに載置状態取得部１４８を備える。また記憶部１５は、新たに載置状態データ１５８を格納する。図２１では実施形態１で説明した構成にこれらを追加した例を示したが、実施形態２で説明した構成にこれらを追加することもできる。以下では図２１に示す構成を前提とする。
【００７６】
図２２は、本実施形態３に係る部品配膳支援装置１０の動作フローを示す図である。本実施形態３では、実施形態１で説明した動作フローに加えて、ステップＳ１３０の後にステップＳ１３２を新たに設け、ステップＳ１４０の後にステップＳ１４２を新たに設けた点が異なる。以下、新たに追加したステップの詳細を説明する。
【００７７】
＜図２２：ステップＳ１３２：詳細＞
図２３は、載置状態データ１５８の構成とデータ例を示す図である。載置状態データ１５８は、項目フィールド１５８１、条件フィールド１５８２、修正方法フィールド１５８３を有する。
【００７８】
項目フィールド１５８１は、部品寸法など部品１２０の形状特性となる項目を記述している。条件フィールド１５８２は、項目フィールド１５８１に記述されている部品特性によって配膳台車１１０上で不都合が生じる条件値を記述している。修正方法フィールド１５８３は、項目フィールド１５８１に記述されている部品特性が条件フィールド１５８２に記述されている条件値に合致した場合において、当該部品１２０の姿勢を修正する方法を記述している。
【００７９】
図２３の１行目のデータ例は、部品１２０の鉛直上方向寸法が幅または奥行きに対して極端に高い場合において、部品１２０の姿勢を修正する手順を記述している。図２３の２行目のデータ例は、部品１２０の第一慣性主軸（部品１２０を最も安定するように載置した際の中心軸）が、組立作業者２００から見た鉛直上方向ベクトルＶｆｏに対して傾いている場合において、部品１２０の姿勢を修正する手順を記述している。
【００８０】
ステップＳ１３２において、載置状態取得部１４８は、載置状態データ１５８を読み取り、記憶部１５に格納しておく。
【００８１】
＜図２２：ステップＳ１４２：詳細＞
図２４は、図２３の１行目のデータ例にしたがって部品１２０の姿勢を修正する例を示す図である。図２４において、ステップＳ１４０で得られる組立作業者２００の姿勢は、手前から奥方向のベクトルＶｆｏがＺｐ（＋）、鉛直上方向ベクトルＶｕｏがＹｐ（＋）である。また、部品１２０の鉛直上方向寸法は、部品１２０の幅または奥行のうち小さい方の２倍より大きい、という条件に合致する。すなわち、部品１２０は高さ方向の寸法のみが極端に大きい。
【００８２】
部品姿勢算出部１４４は、載置状態データ１５８の修正方法フィールド１５８３が記述している修正方法にしたがって、組立に適した姿勢の手前から奥方向のベクトルＶｆｏに鉛直上方向ベクトルＶｕｏであるＹｐ（＋）を代入し、鉛直上方向ベクトルＶｕｏに手前から奥方向のベクトルＶｆｏの逆ベクトルＺｐ（−）を代入する。これにより、部品１２０の姿勢を修正することができる。
【００８３】
ステップＳ１１０〜Ｓ１４０までの過程で、部品配膳支援装置１０は部品１２０の配膳姿勢を算出する。ステップＳ１４２において、配膳部品形状算出部１４４は、さらに、載置状態データを用いて、修正する。具体的には、算出した部品の姿勢が、載置状態データ１５８は、項目フィールド１５８１、条件フィールド１５８２に該当してしまう場合、修正方法フィールド１５８３に従い、部品の配膳姿勢を、部品１２０の形状特性から見ても好ましいように修正し、配膳部品形状データ１５５を算出する。以後の手順は実施の形態１の通りである。
【００８４】
＜実施の形態３：まとめ＞
以上のように、本実施形態３に係る部品配膳支援装置１０は、配膳台車１１０上における部品１２０の載置状態を、載置状態データ１５８の記述にしたがって、組立作業に適した状態に修正する。これにより、実施形態１の効果に加えて、部品１２０の形状特性が特殊である場合でも、配膳に適した部品１２０の向きを指示できるという効果を発揮することができる。
【００８５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８６】
また、上記各構成、機能、処理部などは、それらの全部または一部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することもできる。
【符号の説明】
【００８７】
１０：部品配膳支援装置、１１：入力部、１２：制御部、１３：出力部、１４：処理部、１４１：部品形状データ取得部、１４２：組立作業者位置取得部、１４３：部品姿勢データ取得部、１４４：部品姿勢算出部、１４５：配膳部品形状算出部、１４６：配膳台車位置取得部、１４７：配膳姿勢算出部、１４８：載置状態取得部、１５：記憶部、１５１：部品形状データ、１５２：組立作業者位置データ、１５３：部品姿勢データ、１５４：部品組立姿勢データ、１５５：配膳部品形状データ、１５６：配膳台車位置データ、１５８：載置状態データ、１６：接続線、１００：配膳者、１１０：配膳台車、１１１：配膳棚、１１２：配膳作業指示情報、１１３：部品形状情報、１１４：部品属性情報、１１５：配膳台座標軸、１１６：選択候補、１２０：部品、１２１：被組付部、１２２：部品座標軸、１２３：製品、１２４：製品座標軸、２００：組立作業者、２０１：組立作業者中心、２０２：組立作業者視点、２１０：組立作業台、２１１：作業台座標軸、２１２：作業台中心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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