(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象設備についての二次元ＣＡＤデータを、動画像データファイルを作成しようとする単位である所定の部品毎に分割する工程と、
分割された部品毎の二次元ＣＡＤデータに基づき、対応する部品毎の動画像データファイルを作成した場合の各ファイルのデータサイズを推定する工程と、
推定される各ファイルのデータサイズが所定サイズ以下かを判定する工程と、
推定される各ファイルのデータサイズが所定のサイズ以下でない場合には、所定サイズ以下になるように二次元ＣＡＤデータを減量化する工程と、
減量化された二次元ＣＡＤデータに基づいて、三次元ＣＡＤデータを作成する工程と、
作成された三次元ＣＡＤデータに基づいて、動画像データを生成する工程と、
を含むことを特徴とする動画像データの生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記減量化する工程では、外観形状について優先し、詳細構造のデータを捨てて減量化することを特徴とする動画像データの生成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記減量化する工程において、小さな部品についてのデータを捨て、その部品についての動画像データを別の動画像データ作成ツールを用い作成して追加することを特徴とする動画像データの生成方法。
【請求項４】
ネットワークによって相互に接続され、対象設備をコントロールするために用いられる複数の端末と、
前記ネットワーク上に設けられ、対象設備の保全作業を説明する動画像を記憶するサーバと、
を有し、
前記複数の端末において、対象設備の保全作業についての動画像を閲覧できる生産設備であって、
前記サーバは、請求項１〜３のいずれか１つの方法で生成された動画像データを記憶することを特徴とする生産設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設備についての動画像データの生成方法および設備の動画像を閲覧できる生産設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車など各種製品の生産ラインにおいて自動化が進んでおり、コンピュータ制御されるロボット等の生産設備（以下、ロボット等と称する）が広く採用されるようになっている。そして、このような生産ラインでは、複数の端末が設けられ、この端末から各種操作入力を行ったり、動作状況のモニタが行えるようになっている。
【０００３】
一方、ロボット等は複数の部品から構成されており、この保守・点検などの保全作業のためには、ロボットなどの分解・組立などの作業が必要である。そして、このような保全作業を行うために、各種のマニュアルなどが作成され、このマニュアルに従って保全作業がなされる。さらに、設備の不具合発生時においては、仕様書や、トラブルシューティングのマニュアルを参照して対処している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロボットなど多数の部品から構成される装置や、近年複雑になっている設備においては、分解・組立などの作業が複雑であり、マニュアルなどをみても理解が難しい場合も多い。特に装置は立体的なものであり、図面などが示されても構造が理解できず具体的な対応がしがたい場合も多い。また、マニュアルなどは、現場の各所に備えられているわけではなく、利用しにくいという問題もあった。
【０００５】
一方、コンピュータにおける三次元動画像表示についての技術が進歩しており、コンピュータグラフィックによる各種表示が行われるようになってきており、動画像による各種の製品カタログなども登場してきている。
【０００６】
そこで、ロボット等の分解組立などを、コンピュータグラフィックで作成することも考えられる。この場合、製作図などに基づいて、各部品の三次元データを作成し、これを組み合わせて作業説明用の動画データを作成することになる。
【０００７】
しかし、ロボットなどは、多数の部品から構成されており、各部品をそれぞれ正確に形状表現しつつ、分解組立など作業を動画像（コンピュータグラフィック：ＣＧ）で表現しようとすると、データ量が膨大になり、通常のパーソナルコンピュータでは処理ができなくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、パーソナルコンピュータなどでも容易に利用できる動画像データの生成方法および保全作業などの説明が現場において利用しやすい生産設備を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる動画像データの生成方法は、対象設備についての二次元ＣＡＤデータを、動画像データファイルを作成しようとする単位である所定の部品毎に分割する工程と、分割された部品毎の二次元ＣＡＤデータに基づき、対応する部品毎の動画像データファイルを作成した場合の各ファイルのデータサイズを推定する工程と、推定される各ファイルのデータサイズが所定サイズ以下かを判定する工程と、推定される各ファイルのデータサイズが所定のサイズ以下でない場合には、所定サイズ以下になるように二次元ＣＡＤデータを減量化する工程と、減量化された二次元ＣＡＤデータに基づいて、三次元ＣＡＤデータを作成する工程と、作成された三次元ＣＡＤデータに基づいて、動画像データを生成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明によれば、二次元ＣＡＤデータの段階で、動画像データのデータサイズを予測し、二次元ＣＡＤデータの量を減量化する。従って、動画像データのデータ容量を所定値以下に制限でき、このためパソコン程度の機能しかないコントローラにおいて、動画像をみることができる。
【００１１】
また、前記減量化する工程では、外観形状について優先し、詳細構造のデータを捨てて減量化することが好適である。このように、詳細構造のデータを選択的に捨てることによって、データ量を削減しつつ、全体形状を本物に近いものに維持することができる。そこで、ユーザにおいて容易に認識できる動画像を得ることができる。
【００１２】
また、前記減量化する工程において、小さな部品についてのデータを捨て、その部品についての動画像データを別の動画像データ作成ツールを用い作成して追加することが好適である。このように、小さな部品については、動画像データ作成ツールにより直接作成することで、二次元データの作成、作成の段階での要部不要部の検討、動画像データへの変換作業などが不要になり、トータルとしての作業量を少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る動画像データの生成方法により得られた動画像は生産設備に利用することが好適である。すなわち、その生産設備は、ネットワークによって相互に接続され、対象設備をコントロールするために用いられる複数の端末と、前記ネットワーク上に設けられ、対象設備の保全作業を説明する動画像を記憶するサーバと、を有し、前記複数の端末において、対象設備の保全作業についての動画像を閲覧できる。
【００１４】
このような構成により、ロボット等の設備の保守・点検等の保全作業を行う際には、その直近にある端末をサーバに接続し、必要な動画像を端末においてみることができる。そこで、動画像を参考にして作業を行うことができ、作業に熟練していない者でも容易、かつ確実にその作業を行うことができる。
【００１５】
また、前記サーバは、上述のような動画像データの作成方法によって作成された動画像データを記憶することが好適である。
【００１６】
これによって、上述のように、動画像データのデータサイズを所定以下に制限できる。このため、パソコンなみの機能のロボットコントローラなどによって、数値、文字データのみならず、動画像の表示が行え、保全作業をビジュアルに表現でき、より効果的な作業支援を達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態に係る動画像データの作成について、図１に基づいて説明する。まず、ロボットなど対象設備について図面データを入手する（Ｓ１１）。通常は、設備の製作図などが保管されており、これを入手すればよい。図面データとしては、全体組み立て図、部品図、写真などがある。なお、ＣＡＤデータがあれば、これを入手する。
【００１９】
入手した図面データから二次元ＣＡＤデータを作成する（Ｓ１２）。この２次元ＣＡＤデータは、組立後の形態および各部品について作成する。ここで、ボルト、ワッシャ等の詳細部品については、その作成を行わない。これは、形状が小さく、また定型的な部品であり、二次元ＣＡＤデータからＣＧデータを作成するのは、非効率的と考えられるからである。また、色彩データも作成しない。このようにして、選択された各部品について、その形状が把握される。
【００２０】
次に、二次元ＣＡＤデータから、三次元ＣＡＤデータを作成するための準備作業を行う（Ｓ１３）。すなわち、各部品について、表示の際にその部品について理解するために必要な概略形状について検討する。また、ファイルの大きさを調整するために、削除してよい詳細形状についても検討する。さらに、コンピュータグラフィック（ＣＧ）における色分けや、複雑形状のモデリングのための部品分割も検討する。そして、部品毎（分割した場合には分割した部分毎）のＣＧのファイル容量（データサイズ）を推定し、各ＣＧファイルについての容量を記載したマップを作成する。なお、ＣＧのファイル形式はどのようなものでもよいが、例えば米マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（商標）で動作するＡＶＩ（Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）ファイル等が利用できる。
【００２１】
各ＣＧファイルのファイル容量が規定値以下であるかを判定し（Ｓ１４）、規定値を越えていた場合にはＳ１３に戻り、詳細形状などをさらに削除し、ファイルの減量化を図る。
【００２２】
Ｓ１４において、ファイル容量の推定値が規定値以下になった場合には、得られた二次元ＣＡＤに基づき、三次元モデリングを行い、三次元ＣＡＤデータを作成する（Ｓ１５）。
【００２３】
そして、この三次元ＣＡＤデータを基にＣＧファイルを作成する（Ｓ１６）。このＣＧファイルの作成には、例えばＡＶＩファイルの作成編集用のアプリケーションソフトを利用する。これによって、三次元ＣＡＤデータを読み込むことでＣＧファイルを作成することができる。次に、三次元ＣＡＤデータを作成しなかったボルト、ワッシャ等の詳細部品については、アプリケーションソフトのファイル作成機能を利用して直接ＣＧファイルを作成する。さらに、各部品のＣＧに対し、シェーディング、色つけ等のレンダリング処理を行い、質感を付与する。また、ロボットの分解組立などの手順に従い、画像を組み立てて、ＣＧを作成する。
【００２４】
そして、ＨＴＭＬ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）ファイルを作り、ここにＣＧファイルを配置し（Ｓ１７）、このＨＴＭＬファイルをネットワーク上のサーバにロードする（Ｓ１８）。これによって、ネットワーク上の端末において、各種閲覧ソフト（ブラウザ）を利用して、ＣＧを閲覧することができる。
【００２５】
特に、本実施形態においてはＳ１３において、ＣＧファイルの容量についての規制を設けている。そこで、できあがったＣＧファイルの容量は予め定められた大きさ以内にできる。例えば、利用するパソコンなどの能力に応じて、ＣＧファイルの容量を決定しておくことで、そのパソコンで十分動作が可能なＣＧが容易に作成できる。また、ワッシャやボルトなど形状も簡単であり、詳細な形状が不要な部品についてはＣＧ作成用アプリケーションで直接ＣＧファイルを作成する。従って、煩雑な変換作業などが不要となり、トータルとしての効率を上昇することができる。さらに、色づけなどもＣＧデータについて、直接行う。従って、実際のＣＧにおいて、質感等を持つように適切なシェーディングなどを容易に行うことができる。
【００２６】
図２にロボットの上部アーム後部ギア部分解構造についての１画面、図３にロボット首部分解構造についての１画面を示す。このように、立体的な画像により、分解した状態をリアルに示すことができる。また、ＣＧは動画であり、１つのロボットの各部の分解手順組立手順などを順次示すことができる。例えば、ロボットの全体表示から工具によりボルトをはずす動作を示し、その後、部品を図３に示すように展開することで、ユーザにどのように分解するかということをわかりやすく知らせることができる。また、音声の説明データを同様に作成しておき、音声出力が同時になされるように構成することで、説明をよりわかりやすくすることができる。
【００２７】
図４に、対象設備についてのＣＧの閲覧システムを組み込んだ生産ラインを示す。この例は、自動車の生産ラインを示しており、ボデー１０がコンベア１２上に乗せられ、ラインを移動する。そして、図示を省略した複数のロボットがこのベルトコンベア１２の側部に配置されており、溶接など各種の作業を行う。そして、このロボットを制御するために、ロボットコントローラ１４が設けられている。このロボットコントローラ１４は、通常プログラマブルコントローラであり、内部にロボットの動作のためのプログラムを記憶している。そして、このプログラムを実行することで、各種センサの検出値を取り込んだり、アクチュエータを駆動して、ロボットの動作を制御する。
【００２８】
さらに、制御盤１６は、複数のロボットコントローラ１４を制御するとともに、各種の電源の管理を行う。さらに、表示盤１８は、ロボットの駆動状態などを表示する。
【００２９】
ここで、これらロボットコントローラ１４、制御盤１６、表示盤１８は、すべてネットワークによって、接続されている。そして、このネットワークには、サーバ２０が接続されており、各ロボットコントローラ１４、制御盤１６、表示盤１８等の各種設備は、ネットワークを介しサーバ２０にアクセスすることが可能である。特に、このネットワークは、イントラネットとして、工場の中の他のラインのロボットコントローラ１４にも接続されており、さらにはインターネットなどで、場所的に離れた端末とも接続可能になっている。
【００３０】
そして、このサーバ２０に、上述した保全（保守・点検）のためのＣＧデータが記憶されている。すなわち、サーバ２０は、図５に示すように、データベース２２を有しており、このデータベース２２には、数値データ、文字データのみならず、画像データが記憶されている。そして、この例では、保全支援のためのＣＧデータは、上述のようにＨＴＭＬ形式で、保存されている。そこで、端末（ロボットコントローラ１４）におけるブラウザにより、ＣＧデータを閲覧することができる。
【００３１】
データベース２２に記憶されているデータの内容としては、（ｉ）オイルレベルゲージのレベル確認の画像（潤滑オイル量についてのビジュアルな表現による画像が示される。）、（ｉｉ）各種トラブルについての原因究明のためのトラブルシューティングのための画像（該当項目を順次選択することで原因の究明ができる。適宜ビジュアルな画像が含まれる。）、（ｉｉｉ）交換要領（各種部品の分解・交換・組立作業を動画像で示す。）、等がある。
【００３２】
さらに、データベース２２には、音声データも記憶されており、各種表示、動画像の出力の際に、説明音声も出力される。そこで、各種作業についての理解が非常に容易になる。特に、画像において、詳細形状を省略しても、音声による説明で、ユーザが部材などを容易に理解できる。
【００３３】
ロボットの点検修理を行う際には、その直近にあるロボットコントローラ１４によりサーバ２０に接続し、必要なＣＧをロボットコントローラ１４のディスプレイにおいてみる。これによって、ＣＧを参考にして作業を行うことができ、作業に熟練していない者、海外工場における外人の作業者でも容易、かつ確実にその作業を行うことができる。
【００３４】
特に、本実施形態のＣＧは、上述のように、ＣＧファイルの容量があまり大きくないように工夫してある。このため、パソコン程度の機能しかないロボットコントローラ１４において、ＣＧファイルによる動画像をみることができる。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、サーバ２０がネットワークにより各種の端末に接続されているため、ロボットコントローラ１４などにより、実際装置のそばで、数値、文字データのみならず、動画像の表示が行える。そこで、保全作業をビジュアルに表現でき、より効果的な作業支援を達成することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データサイズを適切なものに維持しつつ、動画像データを得ることができる。そこで、パソコンなどの端末で対象設備についての動画像を得ることができる。また、生産ラインに設けられているロボットコントローラなどの端末において、保全作業についての動画像をみられるようにすることで、保全作業の効果的な支援を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図２】  ロボット上部アーム後部ギア部の分解構造の表示例を示す図である。
【図３】  ロボット手首部の分解構造の表示例を示す図である。
【図４】  保全システムの全体構成を示す図である。
【図５】  サーバとデータベースを示す図である。
【符号の説明】
１０  ボデー、１２  コンベア、１４  ロボットコントローラ、１６  制御盤、１８  表示盤、２０  サーバ、２２  データベース。
【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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