(57)【要約】【課題】  可動部を有する設備又は装置について、その異常発生を予測するために有用な監視制御装置、及び監視制御方法を提供する。【解決手段】  １回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を動作毎に撮影する撮像部１１０と、撮像部１１０から取得した画像データに基づいて、可動部の位置情報を取得する制御部１２０と、その位置情報を保存するデータ記憶部１３０と、２回以上の操作における位置情報を動作ステップ毎に表示する表示部１４０とを有するように監視制御装置を構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を該動作毎に撮影する撮像部と、
前記撮像部から取得した画像データに基づいて、前記可動部の位置情報を取得する制御部と、
前記位置情報を保存するデータ記憶部と、
２回以上の操作における前記位置情報を前記動作毎に表示する表示部とを有することを特徴とする監視制御装置。
【請求項２】
１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を該動作毎に撮影する撮像部と、
前記撮像部から取得した画像データに基づいて、前記可動部の位置情報を取得する制御部と、
前記位置情報を保存するデータ記憶部と、
２回以上の操作における前記位置情報に基づく統計情報を求める統計処理部と、
前記統計情報を前記動作毎に表示する表示部とを有することを特徴とする監視制御装置。
【請求項３】
前記データ記憶部は、前記位置情報と関連付けて該位置情報を取得した時間に関する情報をさらに保存し、且つ前記統計処理部は、予め定めた時間区分に従って、前記時間情報に基づいて該時間区分毎に前記統計情報を求める請求項２に記載の監視制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、
前記データ記憶部は、前記位置情報が前記所定の条件を満たしていると前記制御部が判定した場合にのみ、前記位置情報を保存する請求項１〜３の何れか一項に記載の監視制御装置。
【請求項５】
前記位置情報は、前記動作のそれぞれについて、該動作で移動した前記可動部の動作終了後の位置情報である請求項１〜４の何れか一項に記載の監視制御装置。
【請求項６】
前記位置情報は、前記動作のそれぞれについて、該動作で移動する前記可動部の動作開始前の位置情報である請求項１〜４の何れか一項に記載の監視制御装置。
【請求項７】
１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を撮影するステップと、
前記撮影ステップで撮影した画像データに基づいて、前記可動部の位置情報を取得するステップと、
前記位置情報を保存するステップと、
２回以上の操作における前記位置情報を前記動作毎に表示するステップを有することを特徴とする監視制御方法。
【請求項８】
１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を撮影するステップと、
前記撮影ステップで撮影した画像データに基づいて、前記可動部の位置情報を取得するステップと、
前記位置情報を保存するステップと、
２回以上の操作における前記位置情報に基づく統計情報を求めるステップと、
前記統計情報を前記動作毎に表示するステップを有することを特徴とする監視制御方法。
【請求項９】
前記位置情報保存ステップでは、前記位置情報と関連付けて該位置情報を取得した時間に関する情報をさらに保存し、且つ前記統計情報を求めるステップは、予め定めた時間区分に従って、前記時間情報に基づいて該時間区分毎に前記統計情報を求める請求項８に記載の監視制御方法。
【請求項１０】
前記可動部の位置情報を取得するステップの次に、
前記位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定するステップをさらに有し、
前記位置情報を保存するステップは、前記位置情報が前記所定の条件を満たしている場合にのみ前記位置情報を保存する請求項７〜９の何れか一項に記載の監視制御方法。
【請求項１１】
前記位置情報は、前記動作のそれぞれについて、該動作で移動した前記可動部の動作終了後の位置情報である請求項７〜１０の何れか一項に記載の監視制御方法。
【請求項１２】
前記位置情報は、前記動作のそれぞれについて、該動作で移動する前記可動部の動作開始前の位置情報である請求項７〜１０の何れか一項に記載の監視制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部を有する設備又は装置を制御する監視制御装置及び監視制御方法に関するものであり、より詳しくは、設備の各動作ステップを撮影した画像データを用いて設備の動作異常を事前に予測可能な監視制御装置、及び監視制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な機械、装置の製造工程や検査工程において、自動化が益々進展し、様々な自動組み立て装置や自動検査装置といった設備が使用されるに至っている。例えば自動組み立て装置では、搬送されてくる部品を捕捉し、捕捉した部品を所定の組み立て位置へ搬送し、そして組み立て位置へ搬送された部品に、別の部品を組み込み、出来上がったものを排出するといった動作を行う。このようなそれぞれの動作を行うために、搬送ユニット、組み立てユニットといった複数の可動部が存在し、それらが所定の位置へ向けて、所定のタイミングで正確に動作することが求められる。
【０００３】
こうした設備が正常に動作しているか否かを監視し、故障等の異常を検知するために監視カメラ等で設備の画像データを取得し、また異常発生時の原因解析用にその画像データを保存することが知られている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された監視制御装置では、故障検知時の画像データをデータベース化して保存する。また、特許文献２に記載されたトラブル解析支援装置では、トラブルを発生する設備の有無を人が予め判断し、トラブルが発生すると分かっている設備に対して、トラブル発生前後の一定期間、動画像、音声、制御情報を保存する。そしてその保存したデータを用いて、シミュレーションによりトラブルを解析する。
【０００５】
さらに、機械装置の状態遷移を逐次記録し、その記録及び状態遷移図とコンピュータグラフィック画像を用いて、故障発生時のシミュレーションを行う装置が知られている（特許文献３参照）。
【０００６】
しかし、実際にこうした設備の異常が発生すると、その設備を使用している製造工程の全体の停止や復旧作業に伴う損失は大きく、極力異常発生そのものを防止することが一般的に望まれている。
【０００７】
一方、設備の可動部が所定の位置へ移動せず、移動先が所定の位置からずれてしまうといった異常が実際に発生した場合、その設備は、異常発生前に何らかの兆候を示していることも多い。そこで、設備がこうした異常を発生する前に、その予測を行うことができる監視制御装置及び監視制御方法の開発が望まれている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２０８２１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５０７７５号公報
【特許文献３】特開平１１−２５９１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の問題点に鑑み、本発明は、可動部を有する設備又は装置について、設備又は装置の可動部の動作開始前位置又は動作終了後位置の変化や分布状況を捉えることが可能な監視制御装置、又は監視制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明の別の目的として、可動部を有する設備又は装置が異常を発生する前に、異常を発生する可能性があることを予測可能な監視制御装置、又は監視制御方法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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る監視制御装置は、１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を該動作毎に撮影する撮像部と、撮像部から取得した画像データに基づいて、可動部の位置情報を取得する制御部と、その位置情報を保存するデータ記憶部と、２回以上の操作における位置情報を動作毎に表示する表示部とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る別の監視制御装置は、１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を該動作毎に撮影する撮像部と、撮像部から取得した画像データに基づいて、可動部の位置情報を取得する制御部と、その位置情報を保存するデータ記憶部と、２回以上の操作における位置情報に基づく統計情報を求める統計処理部と、統計情報を動作毎に表示する表示部とを有することを特徴とする。
【００１３】
このような構成とすることで、可動部が動作を繰り返すことによる、その動作の開始点、終点の実際の位置と設計仕様等で定まる基準位置との差異の分布や経時変化を観察することが可能となる。
【００１４】
また、データ記憶部は、位置情報と関連付けてその位置情報を取得した時間に関する情報をさらに保存し、且つ統計処理部は、予め定めた時間区分に従って、時間情報に基づいて時間区分毎に統計情報を求めることが好ましい。経過時間毎の可動部の位置の変化を追跡可能なためである。なおここで時間情報には、時分秒の他、年月日も含まれる。
【００１５】
さらに、制御部は、求めた位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、データ記憶部は、求めた位置情報がその所定の条件を満たしていると制御部が判定した場合にのみ、位置情報を保存することが好ましい。不要なデータを保存しなくて済むため、ハードウェア資源の節約及び扱うデータ量の減少に伴う処理の高速化を図ることができるためである。
【００１６】
さらに、位置情報は、各動作について、その動作で移動した可動部の動作終了後の位置情報、若しくは動作開始前の位置情報であることが好ましい。動作終了後や動作開始前では、可動部は静止状態であるため、正確にその位置を求めることが可能であり、また操作を繰り返した場合の経時変化を捉え易いためである。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る監視制御方法は、１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を撮影するステップと、撮影ステップで撮影した画像データに基づいて、可動部の位置情報を取得するステップと、その位置情報を保存するステップと、２回以上の操作における位置情報を動作ステップ毎に表示するステップを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る別の監視制御方法は、１回の操作で複数の動作を順次行う可動部を有する設備又は装置を撮影するステップと、撮影ステップで撮影した画像データに基づいて、可動部の位置情報を取得するステップと、その位置情報を保存するステップと、２回以上の操作における位置情報に基づく統計情報を求めるステップと、統計情報を動作毎に表示するステップを有することを特徴とする。
【００１９】
このようなステップを実行することで、可動部が動作を繰り返すことによる、その動作の開始点、終点の実際の位置と設計仕様等で定まる基準位置との差異の分布や経時変化を観察することが可能となる。
【００２０】
また、位置情報保存ステップでは、位置情報と関連付けてその位置情報を取得した時間に関する情報をさらに保存し、且つ統計情報を求めるステップは、予め定めた時間区分に従って、時間情報に基づいて時間区分毎に統計情報を求めることが好ましい。経過時間毎の可動部の位置の変化を追跡可能なためである。
【００２１】
さらに、可動部の位置情報を取得するステップの次に、その位置情報が所定の条件を満たしているか否かを判定するステップをさらに有し、位置情報を保存するステップは、位置情報が所定の条件を満たしている場合にのみ、その位置情報を保存することが好ましい。不要なデータを保存しなくて済むため、ハードウェア資源の節約及び扱うデータ量の減少に伴う処理の高速化を図ることができるためである。
【００２２】
さらに、位置情報は、各動作について、その動作で移動した可動部の動作終了後の位置情報、若しくは動作開始前の位置情報であることが好ましい。動作終了後や動作開始前では、可動部は静止状態であるため、正確にその位置を求めることが可能であり、また操作を繰り返した場合の経時変化を捉え易いためである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、可動部を有する設備又は装置について、設備又は装置の可動部の動作開始前位置又は動作終了後位置の変化や分布状況を捉えることが可能な監視制御装置、又は監視制御方法を提供することが可能となる。
【００２４】
また、可動部を有する設備又は装置が異常を発生する前に、異常を発生する可能性があることを予測可能な監視制御装置、又は監視制御方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る監視制御装置について詳細に説明する。
【００２６】
図１に、本発明に係る監視制御装置１００のブロック構成図を示す。
【００２７】
本発明に係る監視制御装置１００は、撮像部１１０、制御部１２０、統計処理部１２５、データ記憶部１３０、及び表示部１４０を備える。
【００２８】
撮像部１１０は、監視制御装置１００の監視対象となる設備全体を撮影する。また撮像部１１０は、１台若しくは複数のカメラで構成し、設備に含まれる全ての可動部は、何れかのカメラで撮影されるように構成する。また、設備の可動部の移動を、画像上の位置の変化として捉えられるように、撮影対象である各可動部の動作平面から離れたところに撮像部１１０を配置することが好ましい。
【００２９】
また、撮像部１１０は、設備の可動部の動作を逐次捉えられるように、連続的に撮影可能であることが好ましく、例えばビデオレート（３０Ｈｚ）で撮影を行う。撮影した画像は、制御部１２０へ送信する。
【００３０】
制御部１２０は、撮像部１１０から受信した画像データを解析し、必要と認める画像データをデータ記憶部１３０に保存する。詳しくは、監視対象の設備について、その設備の各動作ステップの終了後に、その動作ステップで移動した可動部の位置を上述の画像データから特定し、その可動部が動作終了後の所定位置にいると判定した場合、その解析に用いた画像データをデータ記憶部１３０に保存する。若しくは、設備の次の動作ステップの開始前に、その動作ステップで移動する可動部の位置を上述の画像データから特定し、その可動部が動作開始前の所定位置にいると判定した場合、その解析に用いた画像データをデータ記憶部１３０に保存する。一方、解析した画像データでは、着目する可動部が動作終了後の所定位置、若しくは動作開始前の所定位置にいないと判定される場合（例えばその可動部が動作中の場合）、制御部１２０は、解析に使用した画像データを廃棄する。
【００３１】
着目する可動部が所定の位置にいるか否かの判定は、以下に説明する方法で行うことができる。
【００３２】
まず、解析対象の画像データから、着目する可動部中の特定部分を認識する。
【００３３】
次に、認識された特定部分の画像データ上の位置と、理想状態にある設備を撮影した画像データ等から求められた基準位置との距離が、予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。
【００３４】
その距離が許容範囲内に収まる場合、着目する可動部は所定の位置にいると判定する。  なお、着目する可動部中の特定部分の認識は、例えば可動部中の特徴ある部分について、２値化処理でその特徴ある部分に相当する画素だけを抽出し、抽出された画素の重心等を求めることで実行できる。また、２値化処理の代わりに、エッジ検出処理を行って、上記部分の境界に相当するエッジ画素を抽出し、エッジ画素の重心等を求めてもよい。さらに、上記の２値化処理やエッジ検出処理を、着目する可動部が写っている部分を含む、一部の領域（関心領域）に限定して行ってもよい。このように関心領域に限定して処理を行えば、処理に使用するデータ量を減ずることができるため、高速な処理が可能となる。
【００３５】
上述した判定方法の代わりとして、理想状態にある設備を撮影した画像データと、解析対象となっている画像データとのマッチング処理を行い、マッチングの結果を表す相関度が所定の閾値以上の場合、着目する可動部が所定の位置にいると判定する判定方法を用いてもよい。この判定方法を用いる場合においても、上述した関心領域に限定して処理を行うことが好ましい。
【００３６】
また、制御部１２０は、保存する画像データについて、各動作ステップの動作終了後、又は動作終了前の可動部の位置を示す情報、例えば、対象可動部の特定部位の画像上の座標値も併せて保存する。
【００３７】
なお、制御部１２０は、設備の駆動制御を併せて行うことも可能であり、特に、着目した可動部が所定の位置にあると判定した場合に、設備に対して次の動作を行うよう、同期信号を出力するようにしてもよい。このような構成とすることで、撮像部１１０が可動部の位置を確認するセンサの役割を果たすため、他にセンサを準備する必要がなくなり、設備の簡略化及び省スペース化が可能となり、さらにメンテナンスの容易性を向上できる。
【００３８】
また制御部１２０は、監視対象である設備に異常が発生したか否かを、撮像部１１０から受信した画像データを解析する等により判定し、異常が発生したと判定した場合、設備を停止する。
【００３９】
異常発生の判定を以下に説明する。
【００４０】
まず、監視対象設備の各動作ステップについて、正常動作中の設備の各動作ステップの開始前、若しくは終了後の画像データを参照画像データとして予め取得する。そして、参照画像データに基づいて、その予め解析を行う関心領域を設定する。例えば、部品組み立て装置や部品検査装置では、動作ステップ毎に決まった位置に、特定の種類の部品が存在するはずである。そこで、画像データ上において、そのような部品が存在すべき場所に関心領域を設定する。
【００４１】
設備の監視中においては、各動作ステップの開始前、若しくは終了後の画像データを取得する。そして、対応する参照画像と、関心領域内の画像データ間でマッチングを行う。マッチングの結果を例えば両画像データ間の対応する画素値の絶対平均偏差として求め、その絶対平均偏差が所定の閾値より大きい場合、異常が発生したと判定する。なお、各動作ステップの開始前、若しくは終了後に相当する画像データとして、上述した方法により動作ステップの開始前、若しくは終了後と判断され、データ記憶部１３０に保存される画像データを用いればよい。
【００４２】
代わりの異常判定方法としては、以下の方法がある。
【００４３】
まず、制御部１２０は、設備が正常動作している場合における各動作ステップの所要時間を予め記憶しておく。
【００４４】
設備の監視中においては、各動作ステップの動作開始前の時間（若しくは、前動作ステップが終了した判定された時間）を逐次記録しておき、その動作ステップが終了したと判定された時間との経過時間を算出する。算出した経過時間が、予め記憶しておいた所要時間と比較して相当余分な時間を要している場合、例えば経過時間が上記所要時間の数倍（例えば２倍、５倍、１０倍）以上要している場合、異常が発生したと判定する。また、上記所要時間の数倍の時間が経過しても、動作終了と判定されない場合も、制御部１２０は異常が発生したと判定してもよい。
【００４５】
さらに別の異常判定方法としては、例えば設備の可動部を動かすモータに送る電流値を監視しておき、その電流値が、モータの過負荷状態を示すような値にまで増大した場合、異常が発生したと判定することができる。
【００４６】
統計処理部１２５は、任意の動作ステップにおける、上記の可動部の位置情報から、統計的な情報を求める。求める統計情報の例としては、上述した、可動部の特定部位の座標値についての所定サイクル分の平均値、分散、最頻値等がある。例えば、１００サイクル毎、１日分の設備の運転に相当するサイクル数毎、又は１週間分の設備の運転に相当するサイクル数毎に求めたこれらの統計情報を比較することで、可動部の位置の経時的な変化を調べることができ、異常発生に至る原因の解明に有用な情報を得ることができる。
【００４７】
さらに、求めた統計情報から、異常が実際に発生する前に異常発生の予測を行ってもよい。例えば、以下に説明するように、任意の動作ステップの終了後における、可動部の位置座標の平均値の変化から異常発生の予測を行う。
【００４８】
任意の動作ステップの終了後における、可動部の位置座標の平均値について１週間、１ヶ月といった所定期間ｋ毎の平均座標値Ｃi＝（ｘi，yi）（ただし、iは、位置座標の平均値算出開始からの平均値算出回数を表し、i＝1,2,...,n）を求める。なお、ｘiは水平座標、yiは垂直座標を表す。それら平均値Ｃiの変化ベクトルΔＣi＝Ｃi+1−Ｃiを求め、その変化ベクトルの平均ベクトルΔＣav＝（Δｘav，Δyav）及び変化量Δｖ＝（（Δｘav）2＋（Δyav）2）1/2を求める。そして、位置座標の平均値が変化する方向をΔＣavから決定する。最新の可動部の位置座標の平均ΔＣnと、可動部の基準位置からのずれ量の許容範囲の境界までの距離Ｌを、ΔＣavに示される方向に沿って求める。すると、異常発生までの推定期間Ｅは以下の式で表せる。
【００４９】
Ｅ  ＝  （Ｌ／Δｖ）ｋ
推定期間Ｅが、所定の閾値（例えば、２週間、２ヶ月等）よりも短ければ、異常発生の警告を表示部１４０を通じて行う。
【００５０】
また、異常発生までの推定期間Ｅを求める別の方法としては、最小二乗法を用いる方法もある。例えば、所定期間ｋごとの平均座標値Ｃi（i＝1,2,...,n）から、最小二乗法を用いて１次関数や２次関数で近似した、入力を時間、出力を可動部の位置座標とする関数ｆを求め、その関数ｆの出力値が、最初に可動部の基準位置からのずれ量の許容範囲外になるまでの期間としてもよい。
【００５１】
異常発生の可能性を調べ、警告を行うために、分散を用いることも可能である。例えば、可動部の位置座標の分布を正規分布と仮定し、分散をσとして、位置座標の平均値に±２σ（棄却域５％）を加えた範囲の一部でも、上記の許容範囲を外れる場合、異常発生の警告を表示部１４０を通じて行う。なお、位置座標の平均値を中心とした範囲は、±２σに限られるものではなく、もっと異常発生の可能性が低い場合でも警告を行うために、±２．５σ、±３σといった範囲に拡張してもよい。
【００５２】
さらに、上記の可動部の位置座標平均値の変化と分散とを組み合わせて、異常発生の予測を行うこともできる。例えば、過去の履歴に基づいて分散の平均値σavを求め、位置座標平均値の予測値に対し、±２σavを加えてできる範囲について、最初に可動部の基準位置からのずれ量の許容範囲外になるまでの期間を、異常発生までの推定期間としてもよい。
【００５３】
データ記憶部１３０は、データ記憶部として機能し、制御部１２０により保存する指示を受けた画像を保存する。データ記憶部１３０には、常に最新の動作ステップから、複数ステップ前の動作ステップまでの各動作ステップに相当する画像データまでを保存しておくことが好ましく、最新の動作ステップから、設備の稼動サイクル数回分（例えば３サイクル分）前の全ての動作ステップまでに相当する画像データを保存しておくことがさらに好ましい。また、保存される画像データと関連付けて、当該画像データにおいて認識された可動部の位置情報や撮影された時間も併せて保存する。
【００５４】
さらにデータ記憶部１３０は、統計処理部１２５で計算された、各動作ステップ終了後または動作ステップ開始前の可動部の位置情報に関する統計情報を保存する。この統計情報については、可動部の位置の経時変化を調べるために、設備の運転開始時、又は前回のメンテナンス時からの全情報を保持しておくことが好ましい。
【００５５】
なお、制御部１２０、統計処理部１２５及びデータ記憶部１３０は、市販のパーソナルコンピュータ及び内蔵プログラムとして構成することができる。また、専用のハードウェアやファームウェアとして構成してもよい。
【００５６】
さらに、統計処理部１２５は、制御部１２０と独立したユニットとして構成してもよく、制御部１２０に含まれる、一ユニットとして構成してもよい。
【００５７】
表示部１４０は、設備の異常解析等のために動作の再現を行う際、データ記憶部１３０に保存された画像データ、その画像データにおいて着目された設備の可動部の位置認識結果等を表示する。また、設備の稼働中において、任意の動作ステップに関連する可動部の位置の統計情報を表示し、統計処理部１２５から警告を受信している場合には、その警告を表示するようにしてもよい。
【００５８】
以下に、本発明に係る監視制御装置を組み立て装置に実装した場合について説明する。
【００５９】
図２に、本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置２００の構成ブロック図を示す。また図３に、組み立て装置２００の概略上面図を示す。図４に、図３のＣＣＤカメラ１１１から見た組み立て装置２００の概略斜視図を示す。
【００６０】
本実施形態に係る組み立て装置２００は、一例として、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒形をした基幹部品（ワーク）の中心に、直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒形の部品を上方から嵌め込んで完成品を製造するものである。また、本実施形態に係る監視制御装置１００は、組み立て装置２００の各動作ステップの終了時点での画像データを３サイクル分保存するとともに、併せて組み立て装置２００の駆動制御も行うものとする。
【００６１】
組み立て装置２００は、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、ワーク搬入部２３０、部品投入部２４０、組み立て部２５０及びワーク排出部２６０を備え、ＣＣＤカメラ１１１、コントローラ１２１、統計処理部１２５、メモリ１３１及びモニタ１４１とで監視制御装置１００を構成する。
【００６２】
本実施形態に係る組み立て装置２００では、図３及び図４に示すように、ワーク２０２は、ワーク搬送路２０１に沿ってワーク搬入部２３０から搬入され、ワーク排出部２６０により排出される。一方、部品２０３は、部品投入部２４０により、ワーク搬入部２３０と略直交する方向から投入され、ワーク搬入部２３０とワーク排出部２６０の中間にある組み立て部２５０で、ワーク２０２に組み付けられる。
【００６３】
ワーク搬入部２３０は、前工程から送られてきたワークを連続的に組み立て装置２００に搬入可能なように、ワークを載せて運ぶベルトコンベアで構成する。部品投入部２４０は、部品投入側から組み立て部２５０側へ緩やかな下降傾斜路であって、振動により、投入された部品２０３が徐々に組み立て部２５０側へ搬送される。ワーク排出部２６０は、ワーク搬入部２３０同様、ベルトコンベアで構成する。そして、搬送ユニット２１０が部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４を組み立て部２５０側に最も近いワーク排出部２６０の出口２６１に排出すると、その完成品を載せて次工程へ搬送する。
【００６４】
搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１と略平行に取り付けられ、ワーク搬入部２３０の終端付近の入口２３１にあるワーク２０２を捕捉し、ワーク排出部２６０の方へ平行移動して組み立て部２５０へ搬送する。さらに部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４をワーク排出部２６０に存在する出口２６１へと搬送する。組み立て部２５０に配置した上下ユニット２２０は、上部ユニット２２１が部品２０３を捕捉して上下運動し、下部ユニット２２２がワーク２０２を固定することにより、ワーク２０２に部品２０３を組み付けて完成品２０４を製造する。
【００６５】
搬送ユニット２１０は、ワーク搬送方向と略並行方法の長さ１５０ｍｍ、略垂直方向の幅５０ｍｍからなる部材２１１と、部材２１１の下部に取り付けられたグリッパ２１２及び駆動用のサーボモータを備える。グリッパ２１２は、ワーク搬送方向にワークの幅とほぼ等しい間隔で配置した２本の爪で構成し、同時に２つのワークを保持可能なように、ワーク搬送路２０１に沿って２セット配置する。
【００６６】
また搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１の存在する平面内で、ワーク搬送路２０１と直交する方向、及びワーク搬送路２０１と平行方向に移動可能である。また搬送ユニット２１０の原点位置を、搬送ユニット２１０がワーク搬送路２０１上にあるワーク２０２と接触しないよう、ワーク搬送路２０１から約３０ｍｍ後方に離れた位置に設定する。そして、原点位置にある搬送ユニット２１０に送り動作を指示すると、ワーク搬送路２０１に沿って、ワーク排出方向へ向けて約７０ｍｍ移動する（この移動先を便宜上送り位置と呼ぶ）。さらに、送り位置にある搬送ユニット２１０に、戻り動作が指示されると、原点位置へ戻るように、ワーク搬送路２０１に沿って、ワーク搬入方向に約７０ｍｍ移動する。一方、原点位置若しくは送り位置にある搬送ユニット２１０に前進動作が指示されると、搬送ユニット２１０は、ワーク搬送路２０１上にあるワーク２０２又は完成品２０４を捕捉するため、若しくは保持しているワーク２０２又は完成品２０４をワーク搬送路２０１上にリリースするため、ワーク搬送路２０１に近づく方向に約３０ｍｍ移動する。逆に、ワーク搬送路２０１に近接した位置にある搬送ユニット２１０に対し、後退動作が指示されると、搬送ユニット２１０はワーク搬送路２０１から離れる方向に約３０ｍｍ移動する。
【００６７】
上下ユニット２２０は、上部ユニット２２１、及び下部ユニット２２２で構成される。下部ユニット２２２は組み立て部２５０へ搬送されてきたワーク２０２を固定する。一方、上部ユニット２２１は、開閉可能な爪からなるワークチャック２２３、及びワークチャック２２３が取り付けられるチャックシリンダ２２４、及びこれらを駆動するサーボモータを備えている。
【００６８】
上部ユニット２２１は、初期状態では、組み立て部２５０に搬送されてくるワーク２０２、部品２０３と衝突しないように、組み立て部２５０の上方に退避しておく。組み立て部２５０に部品２０３が来ると、上部ユニット２２１を下降させ、ワークチャック２２３を閉じて部品２０３を保持する。部品２０３を保持すると、上部ユニット２２１は上方に移動する。その後ワーク２０２が組み立て部２５０へ搬送されてくると、再び上部ユニット２２１は下降し、ワーク２０２に部品２０３を挿入し、組み付ける。部品の組み付けが終わると、ワークチャック２２３は開いて部品をリリースし、再び上部ユニット２２１は上方に移動する。この上下方向の移動距離は、組み立て部２５０にワーク２０２が存在する場合、約１０ｍｍであり、ワーク２０２が存在しない場合約６０ｍｍである。
【００６９】
本実施形態によると、監視及び駆動制御される対象である可動部に検出マークが形成される。すなわち、搬送ユニット２１０の部材２１１の搬入部２３０側端部の上面に検出マーク２１３を、及び排出部２６０側端部の上面に検出マーク２１４を取り付ける。検出マーク２１３及び２１４は、直径５ｍｍの赤い円形シールであり、ＣＣＤカメラ１１０で撮影する画像において、搬送ユニット２１０がどの位置にあっても、どちらかの検出マークが写り込むようになっている。なお、検出マーク２１３及び２１４は上記のものに限られるわけではなく、画像上で明確に判別可能なものであればよく、部材２１１自体の特有の形状等で代用することも可能である。
【００７０】
また、上下ユニット２２０の上部ユニット２２１においても、チャックシリンダ２２４の上面に検出マーク２２５、及びワークチャック２２３の上面に検出マーク２２６が取り付けられている。検出マーク２２５、２２６は、搬送ユニットに取り付けた検出マーク同様、直径５ｍｍの赤い円形シールである。さらに、ＣＣＤカメラ１１０で撮影する画像において、上部ユニット２２１が如何なる位置にあっても、またチャックの開閉によらず、検出マーク２２５、２２６が写り込むよう構成されている。なお、検出マーク２２５、２２６は、検出マーク２１３、２１４と同じマークである必要は無く、画像上で明確に判別可能なものであればよい。
【００７１】
また、監視制御装置１００の撮像部であるＣＣＤカメラ１１１は、上述した組み立て部２５０の斜め上方、部品投入部側に約３０°の方向に配置する。そして、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、ワーク搬入部２３０、部品投入部２４０、ワーク排出部２６０を全て１枚の画像に収めるとともに、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０の各部の動作範囲も全て収めることができる。また、制御部であるコントローラ１２１は、ＣＣＤカメラ１１１からの画像信号を受信して、所定の条件を満たす画像データをメモリ１３１に保存する。また、コントローラ１２１は、組み立て装置２００の駆動制御も行うため、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０それぞれのサーボモータへ制御信号を送信する。
【００７２】
コントローラ１２１、統計処理部１２５及びメモリ１３１は、本実施形態においては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に内蔵のプログラム、メモリ、ＲＳ２３２Ｃといった外部出力ポート等によって構成する。また、本実施形態においては、コントローラ１２１は組み立て装置２００の駆動制御も行うため、組み立て装置２００の可動部（搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０）のサーボモータを制御するモータドライバを内蔵する。なお、コントローラ１２１、統計処理部１２５及びメモリ１３１はこれに限られるものではなく、専用のハードウェア、ファームウェア等で構成してもよい。また、コントローラ１２１、統計処理部１２５及びメモリ１３１と、モータドライバを、別個のハードウェアとして構成し、互いに通信可能な構成としてもよい。例えば、コントローラ１２１、統計処理部１２５及びメモリ１３１をＰＣ及び内蔵プログラムで構成し、モータドライバをプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で構成してもよい。
【００７３】
ＣＣＤカメラ１１１は、組み立て装置２００の作動中、搬送ユニット２１０、上下ユニット２２０、及び搬送されてくるワークや部品、排出される組み立て済みワークを全て１枚の画像に収めた静止画を、ビデオレート（３０Ｈｚ）で連続して取得し、コントローラ１２１へ送信する。この目的のため、ＣＣＤカメラ１１１として、１／４インチ４１万画素ＣＣＤ、焦点距離４．３ｍｍ（画角６９．８°）、２４ビット（ＲＧＢ各８ビット）出力のものを用いる。しかし、ＣＣＤカメラ１１１としては、これに限られるものではなく、組み立て装置２００の各部を１枚の画像に収めることが可能で、且つ検出マーク等の判別ができるものであればよい。
【００７４】
またコントローラ１２１は、ＣＣＤカメラ１１１から画像データを受信すると、検出マークの動きによる位置の変化を示す変化後の画像データを解析し、搬送ユニット２１０や上下ユニット２２０等の位置を認識し、認識結果に応じて内蔵のモータドライバを経て、搬送ユニット２１０又は上下ユニット２２０に内蔵されたサーボモータに対して制御信号を送信する。このようにして、本実施形態によれば、検出マークの位置の変化により、組み立て装置２００をシーケンス動作させることができる。
【００７５】
さらに、搬送ユニット２１０や上下ユニット２２０の各動作ステップ終了時の位置を検出マークの位置により認識し、その動作ステップ終了時に相当する画像データ、検出マークの位置、動作終了と判定した時の時間等をメモリ１３１に保存する。その他、コントローラ１２１は、上記の動作ステップ終了時に相当する画像データ、各動作ステップの所要時間、及び搬送ユニット２１０等のサーボモータ駆動電流値のモニタによる過負荷の発生有無に基づいて、組み立て装置２００の作動中、異常を発生したか否かの監視を行う。
【００７６】
以下、フローチャート及びタイミングチャートを参照して、監視制御装置１００及び組み立て装置２００の動作について説明する。
【００７７】
図５及び図６に、本実施形態に係る組み立て装置２００の動作のフローチャートを示す。また図７に、組み立て装置２００の可動部である搬送ユニット２１０、上下ユニット中の上部ユニット２２１について動作のタイミングチャートを示す。
【００７８】
図７において、上部に示したＳ０２等の記号５０１は、後述する組み立て準備完了、若しくは各可動部の動作終了判定ステップの実行タイミングを示す。また、各可動部の動作を横欄毎に示し、タイミングチャート線５０２がその横欄に存在する場合、各可動部はその横欄の左側欄５０３に示された動作を行うことを表す。どちらの動作を示す欄にも属さず、中間線上にタイミングチャート線５０２が存在する場合、その可動部は動作を行わず、その前状態を保持し続けることを表す。
【００７９】
まず、組み立て準備完了か否かを判定する（ステップＳ００）。この判定は、コントローラ１２０が行う。以下（ｉ）〜（ｉｉｉ）の３条件全てを満たす場合、準備完了と判定する。
【００８０】
（ｉ）ワーク搬入部２３０の入口２３１にワーク２０２が存在すること
（ｉｉ）ワーク排出部２６０の出口２６１に完成品２０４が存在しないこと
（ｉｉｉ）部品投入部２４０に部品２０３が存在すること
ワークや部品等の存在の有無は、以下の手順により調べることができる。
【００８１】
まず、事前準備として、ＣＣＤカメラ１１１を通じてワーク２０２、部品２０３及び完成品２０４が入口２３１等に存在する場合、及び存在しない場合の画像データをそれぞれ取得する。図８に示すように、取得した画像データを参照し、入口２３１や出口２６１の位置、部品の存在有無を調べる位置を特定し、関心領域００１〜００３としてその画像上の位置（例えば関心領域の左上端座標と右下端座標）をメモリ１３１に保存しておく。次に、関心領域００１〜００３にワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合、存在しない場合のそれぞれについて、各関心領域内の平均信号値を求める。そして、各関心領域について、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合の平均信号値と、存在しない場合の平均信号値との平均値を算出し、閾値Thd001〜Thd003とする。その閾値Thd001〜Thd003を予めメモリ１３１に保存しておく。
【００８２】
組み立て装置２００の動作時においては、ＣＣＤカメラ１１１から送られてくる画像データに対し、メモリ１３１に保存した関心領域００１〜００３の位置に基づいて、関心領域００１内の平均信号値AVG001、関心領域００２内の平均信号値AVG002、関心領域００３内の平均信号値AVG003をそれぞれ算出する。メモリ１３１から上述した閾値Thd001〜Thd003を呼び出し、平均信号値AVG001〜AVG003とそれぞれ比較する。平均信号値AVG001〜AVG003が、閾値Thd001〜Thd003より、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する場合の参照画像データにおける平均信号値に近い場合、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在すると判定する。
【００８３】
なお、判定方法は上記の方法に限られるものではなく、別の方法を用いてもよい。例えば、上記と同様、事前にワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する参照画像データを取得してメモリ１３１に保存しておく。また、上記同様に関心領域００１〜００３を設定する。
【００８４】
そして、組み立て装置２００の動作時において、ＣＣＤカメラ１１１から受信した画像データと参照画像データとの間で、関心領域内００１〜００３内の各画素で差分信号値の絶対値を算出し、その平均信号値（平均絶対偏差）を算出する。その平均絶対偏差が所定の許容範囲内であれば、ワーク２０２、部品２０３又は完成品２０４が存在する（または存在しない）と判定する。なお、上記の許容範囲は、組み立て装置が設置された場所の照明など環境条件によって左右される可能性があるため、実験的に決定しておくことが好ましい。
【００８５】
上記の判定方法に基づき、ＣＣＤカメラ１１１から連続的に受信した画像データに対し、逐次判定を行う。いずれかの条件を満たさない場合、コントローラ１２１は組み立て準備が完了していないと判断し、組み立て装置２００のアイドル状態を維持する。また、受信した画像データは廃棄する。
【００８６】
一方、ある時点で、受信した画像データについて上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の全ての条件を満たすと、コントローラ１２１は組み立て準備完了と判断する。そしてコントローラ１２１は、その画像データをメモリ１３１に保存するとともに、内蔵のモータドライバを通じて搬送ユニット２１０にワーク搬送路２０１に近づくよう前進動作させる制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０がワークを掴むために前進動作する（ステップＳ０１）。
【００８７】
次に、搬送ユニット２１０の前進動作が終了したか否か、及び組み立て装置２００にワーク２０２や部品２０３の転落、位置ずれといった異常が発生していないかどうかを判定する（ステップＳ０２）。
【００８８】
説明の便宜のため、まず搬送ユニット２１０の前進動作が終了したか否かの判定手順について説明し、その後異常発生の有無に関する判定について説明する。
【００８９】
係る判定は、搬送ユニット２１０に付された検出マーク２１３の重心位置及び面積が所定の条件を満たすか否かを判定することによって行う。以下にその方法を詳述する。
【００９０】
事前準備として、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点に相当する参照画像データを取得する。図８に示すように、取得した参照画像データから、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点における検出マーク２１３の存在すべき位置を含む関心領域１０１を設定し、メモリ１３１にその位置・範囲を記憶させておく。ここで関心領域１０１は、検出マーク２１３の位置検出に使用する領域であるため、正確な位置認識を行うために検出マーク２１３を完全に収めることができる大きさであることが好ましい。一方、位置認識の処理に必要な計算時間を減らすため、関心領域１０１は狭い方が好ましい。具体的には、関心領域１０１は、検出マーク２１３の画像上における面積の５倍〜１００倍程度の大きさに設定することが好ましい。さらに参照画像データに基づいて、搬送ユニット２１０の前進動作終了時点における検出マーク２１３を示す画素の重心位置、画像中の面積をそれぞれ基準重心Ｇorg、基準面積Ｄorgとして算出する。そして基準重心Ｇorg、基準面積Ｄorgを予めメモリ１３１に記憶させておく。
【００９１】
図９に、ステップＳ０２の動作手順のフローチャートを示す。
【００９２】
組み立て装置２００の稼動時においては、コントローラ１２１がＣＣＤカメラ１１１から受信した画像について、関心領域１０１のみに限定して検出マーク２１３の重心位置Ｇ・面積Ｄを調べ、基準重心、基準面積との比較で動作が完了したか否かを判定する。まず、関心領域の位置、範囲、及び基準重心Ｇorg、基準面積Ｄorgをメモリ１３１から取得する（ステップＳ２０１）。次に、判定を行う画像データを取得する（ステップＳ２０２）。その後、関心領域１０１内の画像データを、検出マークとそれ以外に分離可能なように２値化する（ステップＳ２０３）。２値化の閾値は組み立て装置２００の設置環境等を勘案して経験的に設定する。
【００９３】
本実施形態では、１画素あたりのデータが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各８ビットで表される。そこで関心領域１０１中の任意の画素の値Ｐ（＝（Ｒ, Ｇ, Ｂ））とし、対応する２値化画像の任意の画素値をＰbinとすると、検出マーク２１３は赤色であることから、例えば
Ｐbin  ＝  １  （Ｒ≧１２８、Ｇ＜３２、Ｂ＜３２）（検出マーク２１３に相当）
Ｐbin  ＝  ０  （上記以外のとき）
とすることができる。
【００９４】
２値化が終了すると、検出マーク２１３に相当する（Ｐbin＝１）画素の重心Ｇ、画素数の合計（面積）Ｄを算出する（ステップＳ２０４）。次に、重心Ｇと、メモリ１３１に記憶された基準重心Ｇorgとの距離ΔＧ（＝((Ｇx−Ｇorgx)2+(Ｇy−Ｇorgy)2)1/2）を求める（ただし、Ｇx、Ｇyはそれぞれ重心Ｇの水平座標、垂直座標であり、一方Ｇorgx、Ｇorgyはそれぞれ基準重心Ｇorgの水平座標、垂直座標である）。同様に、面積Ｄと、基準面積Ｄorgとの面積の差の絶対値ΔＤ（＝｜Ｄ−Ｄorg｜）を求める（ステップＳ２０５）。ΔＧ、ΔＤそれぞれについて許容誤差範囲（本実施形態においては、それぞれ２画素以内）か否か判定する（ステップＳ２０６）。共に許容誤差範囲内であれば、搬送ユニット２１０は正常に前進動作（Ｓ０１）を終了したと判定する。この場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、次の動作を実行させるための制御信号となる、同期信号を出力する（ステップＳ２０７）。
【００９５】
また、搬送ユニット１０の前進動作が終了したと判定された画像データをメモリ１３１に保存する（ステップＳ２０８）。その際、保存される画像データが、どの動作ステップに対応するか判るよう、画像データに対して動作ステップに対応する名称を付ける。また、複数サイクル分の画像データを保存するため、サイクルの差異も名称に反映する。この実施形態では、画像名称を３桁の数値＋拡張子で表す。最初の１桁目（最も左側の数値）をサイクル番号、残りの２桁をステップ番号とする。拡張子は、画像データの形式（.jpg,.bmp等）を示す。例えば、画像データの形式をＪＰＥＧとすると、２サイクル目のステップＳ０２で保存された画像データの名称は、”202.jpg”と表される。なお、サイクル番号については、１から順に保存するサイクル数（本実施形態では３）までの番号を以下のように繰り返して用いる。
【００９６】
１→２→３→１→２→３→１→・・・
さらに、保存する画像データと関連付けて、動作終了と判定された時間（年月日も含む）、検出マークの重心Ｇ、面積Ｄ、制御信号の詳細等をメモリ１３１に保存する。ただし、動作終了と判定された時間、検出マークの重心Ｇ、面積Ｄ、制御信号の詳細等については、経時変化を観察可能とするために、画像データが破棄された後もそのままメモリ１３１に保持しておく。
【００９７】
一方、ΔＧ、ΔＤのどちらか一方でも、許容誤差範囲を超えた場合、搬送ユニット２１０の前進動作は完了していないと判断し、判定に使用した画像データを廃棄するとともに、次にＣＣＤカメラ１１１から送られてくる画像に対して同様の判定手順を繰り返す。
【００９８】
次に、本実施形態に係る組み立て装置２００に異常が発生していないかどうか判定について説明する。
【００９９】
異常発生の判定は、動作終了との判定が所定時間内に得られない場合、又はワーク２０２や部品２０３の配置に異常があるか否かを判定することにより行う。（ステップＳ２０９、ステップＳ２１０）。
【０１００】
搬送ユニット２１０や上部ユニット２２１といった可動部が、一動作に必要とする時間は予め予測できる。そのため、その予測できる時間を超えても、動作終了の判定ができない場合には、何らかの異常が発生していると考えられる。
【０１０１】
画像データの取得（Ｓ２０２）後において、準備完了判定ステップ（Ｓ００）の条件が満たされてからの経過時間と、予め定められた閾値との比較を行う。閾値よりも経過時間が多い場合、許容時間内に動作終了と判定できず、異常発生と判定する（ステップＳ２０９）。上記閾値は、正常動作時に必要な所要時間の数倍〜数十倍程度が好ましい。例えば、搬送ユニット２１０の前進動作の所要時間が１秒の場合、上記閾値は５秒、１０秒等の値とする。なお、ＣＣＤカメラ１１１の撮影間隔は一定のため、１動作期間内に取得された画像データの枚数をカウントし、その合計に撮影間隔の時間を乗ずることにより、その動作期間中の経過時間を知ることができる。したがって、動作終了判定を行った画像の枚数を経過時間の代わりの指標として用いてもよい。
【０１０２】
異常発生と判定された場合、最後に解析を行った画像データをメモリ１３１に保存し（ステップＳ２１１）、監視制御装置１００は、組み立て装置２００を停止する（ステップＳ２１２）。
【０１０３】
また、経過時間から異常が検出されない場合でも、ワークや部品が所定の位置に存在しているか否かにより、異常発生の有無を判定する（ステップＳ２１０）。この判定は、搬送部２１０の動作が終了し、組み立て装置２００が静止状態となった時点で行う。搬送ユニット２１０が未だ前進動作中に判定を行っても、その後の動作でワーク２０２や部品２０３が転落するといった異常が発生する可能性があるためである。そこで、ステップ２１０は、ステップＳ２０６の後、動作が終了したと判定された画像データに基づいて、ステップＳ００の稼動準備が整ったか否かの判定と同様の方法により実施する。すなわち、組み立て装置２００が正常動作している場合、各動作ステップの終了時点において、ワークや部品は、それぞれ所定の位置に存在しているはずである。ステップＳ０２では、ワーク２０２がワーク搬入路２３０の入口２３１に存在し、部品２０３が部品投入部２４０に存在しているはずである。そこで、搬入ユニット２１０の前進動作が終了したと判定された画像データに対し、ステップＳ００と同様、正常動作時にワーク２０２や部品２０３が存在しているはずの位置に関心領域を設定し、その関心領域内の信号値を調べて、ワーク等が存在しているか否かを調べる。そして、ワーク２０２、部品２０３がそれぞれ所定位置に存在していると判定されれば、異常無と判定する。一方、ワーク２０２、若しくは部品２０３のどちらか一方でも存在しない場合、異常発生と判定し、判定に使用した画像データをメモリ１３１に保存し（ステップＳ２１１）、組み立て装置２００を停止する（ステップＳ２１２）。
【０１０４】
なお、装置の停止とともに、装置の操作者に対して警告を発生するよう構成してもよい。係る警告は、装置の作動状態を監視するモニタ１４１上への警告表示、又は警告音の発生等で行うことが可能である。
【０１０５】
上述した動作終了判定方法及び異常発生有無の判定方法は、以下に述べるステップＳ０４、Ｓ０６等、組み立て装置２００の可動部の各動作終了判定ステップにおいても同様に使用する。ただし、着目する検出マーク、設定する関心領域、及び基準となる重心位置Ｇorg、面積Ｄorgは、各動作終了判定ステップについて最適化する。この最適化についても、上述した事前準備と同様の方法で、動作終了判定を行う可動部の動作終了時を示す参照画像データを予め取得しておき、その参照画像データから着目する検出マークの重心、面積を調べておけばよい。
【０１０６】
このように、検出マークの重心位置、及び面積を検出し、理想状態におけるそれらと比較することにより、その検出マークが付された可動部について正確な位置決定が可能となり、装置の信頼性を向上させることが可能である。
【０１０７】
コントローラ１２１が、搬送ユニット２１０の前進動作は終了したと判定した場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに搬送ユニット２１０を後退動作させるよう制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０はワークを保持したまま後退動作を行う（ステップＳ０３）。なお、この後退動作に伴って、ワーク２０２に取り付ける部品２０３が、部品投入部より組み立て部２５０に移動する。
【０１０８】
次に、搬送ユニット２１０の後退が終了したか否かを判定する（ステップＳ０４）。
【０１０９】
その判定方法はステップＳ０２と同様である。即ち、予め設定した関心領域内で検出マーク２１３の重心位置と面積を算出し、事前に求められているそれらの値との差異が許容範囲内に収まるか否かで判定する。また、ステップＳ０２と同様に、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存する。異常発生の有無判定も同様に実施する。
【０１１０】
コントローラ１２１が、搬送ユニット２１０の後退動作は終了したと判定した場合、モータドライバに対し、上部ユニット２２１を下降させる指令を出す。モータドライバは、係る指令を受け取ると、上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１が下降する（ステップＳ０５）。
【０１１１】
その後、上部ユニット２２１の下降動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ０６）。その判定方法はステップＳ０２と同様である。即ち、予め設定した関心領域内で検出マーク２２５の重心位置と面積を算出し、事前に求められているそれらの値との差異が許容範囲内に収まるか否かで判定する。また、ステップＳ０２と同様に、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存する。
【０１１２】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１１を、組み立て部２５０の直上でなく、斜め３０°の方向に配置したことにより、上部ユニット２２１の上下運動も、画像上で位置の変化として捉えることを可能としたので、複数のＣＣＤカメラを用いることを要しない。なお、正確に可動部の位置を把握するために、ＣＣＤカメラ１１１で撮影した画像上において、全ての可動部の動作距離が、１０画素以上となるように配置することがさらに好ましい。
【０１１３】
コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の下降動作は終了したと判定した場合、次の動作として、ワークチャック２２３を閉じるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、ワークチャック２２３が閉じて組み立て部２５０にある部品２０３を捕捉する（チャック動作）（ステップＳ０７）。
【０１１４】
その後、ワークチャック２２３のチャック動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ０８）。なお判定方法はステップＳ０２と同様であり、予め設定された関心領域内でワークチャック２２３に付された検出マーク２２６の重心位置、面積を調べて判定する。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２６の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。
【０１１５】
コントローラ１２１が、ワークチャック２２３のチャック動作は終了したと判定した場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに上部ユニット２２１を上昇させるよう制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１は部品を保持したまま上昇する（ステップＳ０９）。
【０１１６】
その後、上部ユニット２２１の上昇動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定は、上部ユニット２２１に付された検出マーク２２５を用いる他、上記Ｓ０２と同様に実施する。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。
【０１１７】
コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の上昇動作は終了したと判定した場合、次の動作として、搬送ユニット２１０を送り動作させ、その後前進動作させるよう、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０はワーク２０２を組み立て部２５０に搬送するため、部品を保持したままワーク搬送路２０１に沿って送り動作し、その後前進動作する（ステップＳ１１）。
【０１１８】
ステップＳ０２と同様の判定方法により、搬送ユニット２１０の移動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２）。同様に、搬送ユニット２１０の移動が完了したと判定された画像データ、検出マークの重心位置等を保存し、それ以外の画像データの廃棄も同様に実施する。ただし、搬送ユニット２１０がワーク排出部側へ移動したことにより、ワーク搬入部側の検出マーク２１３が、上部ユニット２２１に隠れて見えなくなるため、ワーク排出部側の検出マーク２１４を用いて判定を行い、関心領域も検出マーク２１４の存在位置を含むように設定しておく。
【０１１９】
コントローラ１２１は、搬送ユニット２１０の移動は終了したと判定した場合、次の動作として、上部ユニット２２１を下降させるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、上部ユニット２２１が下降し、組み立て部２５０にあるワーク２０２に、部品２０３を取り付ける（ステップＳ１３）。この時、下部ユニット２２２は、ワーク２０２を固定する。
【０１２０】
ステップＳ０４と同様の判定方法により、上部ユニット２２１の下降動作が終了したか否か、判定する（Ｓ１４）。判定に用いる検出マークも同様であり、また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様である。
【０１２１】
コントローラ１２１は、上部ユニット２２１の下降動作は終了したと判定した場合、次の動作として、搬送ユニット２１０に後退動作させ、その後戻り動作をさせる。同時に、ワークチャック２２３に対し、部品２０３をリリースするよう開く動作（アンチャック動作）を行わせる。そのため、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、搬送ユニット２１０のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、搬送ユニット２１０がワーク２０２をリリースして後退し、その後戻り動作して原点位置に復帰する。同様に、上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、ワークチャック２２３はアンチャック動作を行う（ステップＳ１５）。
【０１２２】
次に、搬送ユニット２１０の移動が完了し、原点位置に復帰したか否かを判定する。同時に、ワークチャック２２３のアンチャック動作が完了したか否か判定する（ステップＳ１６）。
【０１２３】
搬送ユニット２１０の移動完了、アンチャック動作の完了は、それぞれ上述してきた判定方法と同様の方法で行われるが、ステップＳ１６では、それらを同一の画像上で同時に実行することが可能である。即ち、搬送ユニット２１０の検出マーク２１３の重心位置、面積を調べるための関心領域と、ワークチャック２２３に付された検出マーク２２６の重心位置、面積を調べるための関心領域をそれぞれ設定し、関心領域毎に判定を行う。
【０１２４】
それぞれの判定の結果、搬送ユニットの移動完了、アンチャック動作の完了とも確認できると、コントローラ１２１は、次の動作として、上部ユニット２２１を上昇させるよう、モータドライバを通じて上部ユニット２２１のサーボモータに制御信号を送信する。その制御信号に基づき、上部ユニット２２１は上昇する（ステップＳ１７）。
【０１２５】
その後、ステップＳ１０と同様に、上部ユニット２２１の上昇動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。また、動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２２５の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。
【０１２６】
コントローラ１２１が、上部ユニット２２１の上昇動作は終了したと判定した場合、次の動作として、部品組み付け済みのワーク（完成品）２０４を捕捉するため、搬送ユニット２１０を前進させる。そのため、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０は前進動作する（ステップＳ１９）。
【０１２７】
ステップＳ１９で搬送ユニット２１０の前進が終了したか否か判定する（ステップＳ２０）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。
【０１２８】
ステップＳ２０で、搬送ユニット２１０の前進が終了したと判定された場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して後退動作をさせる制御信号を送信する。その制御信号に基づいて、搬送ユニット２１０は完成品２０４を保持したまま後退する（ステップＳ２１）。
【０１２９】
そして、搬送ユニットの後退を確認する（ステップＳ２２）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。
【０１３０】
ステップＳ２２で、搬送ユニット２１０の後退が終了したと判定された場合、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて、搬送ユニット２１０のサーボモータに対して送り動作及び前進動作をさせる制御信号を送信する。その制御信号に基づき、搬送ユニット２１０は完成品２０４をワーク排出部２６０へ排出するために、完成品２０４を保持したまま、送り動作し、その後前進する（ステップＳ２３）。
【０１３１】
次に、ステップＳ２３の搬送ユニット２１０の前進が終了したか否か判定する（ステップＳ２４）。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１４の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。
【０１３２】
ステップＳ２４で、搬送ユニット２１０の前進終了を確認すると、完成品２０４がワーク排出部２６０のワーク出口２６１に排出される。そして、コントローラ１２１は、モータドライバを通じて搬送ユニット２１０のサーボモータに対して、搬送ユニット２１０が、後退動作した後、戻り動作を行うよう制御信号を送信する。そしてその制御信号に基づき、搬送ユニット２１０は原点位置に復帰する（ステップＳ２５）。
【０１３３】
最後に、搬送ユニット２１０が原点位置に復帰したか否かを確認する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、搬送ユニット２１０に付された検出マーク２１３を用いて、他のステップＳ１６同様に判定する。動作終了判定基準を満たさない画像データは廃棄し、判定基準を満たした画像データ、検出マーク２１３の重心位置等をメモリ１３１に保存することも同様に行う。
【０１３４】
上記のように、ＣＣＤカメラ１１１により撮像された動画を処理するのではなく、動作終了時点での静止画を用い、また画像全域を用いずに、関心領域のみを対象として判定処理を行うことで、高速に処理を行うことが可能となり、若しくは安価なプロセッサを用いて処理することが可能となる。また上述したように、画像データを解析し、各可動部の位置を確認することで、他のセンサがなくとも、原点位置確認やオーバーラン検知を行うことが可能となり、且つ各部の動作完了を判定した後に、次の動作を行うよう指令を出すことで、誤動作を防止することが可能となる。さらに、検出マークの重心位置、面積を判定に用いることで、各可動部の位置を精密に評価することが可能となり、誤動作の防止をより確実に行うことができる。また、ステップＳ０２〜Ｓ２６の各動作終了判定ステップにおいて、各可動部の動作完了と判定した画像データ及び検出マークの重心位置、面積等を保存することにより、事後的にそれらの画像を参照することで組み立て装置２００の動作解析を簡便に行うことが可能となり、特に異常発生時における原因の究明を容易に行うことが可能となる。さらに各可動部の動作未了と判定した画像データを廃棄することにより、保存するデータ量を減らすことができる。
【０１３５】
次に、図１０及び図１１を参照しつつ、メモリ１３１に保存した画像データ及び可動部の位置情報である検出マークの重心位置等から、組み立て装置２００の動作状態の再現を行う場合の動作について説明する。
【０１３６】
図１０に、動作再現時のモニタ１４１の画面の一例の概略構成図を示す。
画像表示部１４２は、メモリ１３０に保存された、特定の動作ステップの画像データを表示する。データ表示部１４３は、画像表示部１４２に表示された画像データに関連する動作終了判定ステップにおいて、動作終了判定の対象となった可動部の直近１０サイクル分の位置座標を示すグラフを表示する。データ表示部１４３において、グラフの水平方向軸１４５は、画像データ上の水平方向座標値を表し、垂直方向軸１４６は、画像データ上の垂直方向座標値を表す。ドット１４７は、直近１０サイクル分について、動作終了判定の対象となった可動部について算出された各位置座標値（本実施形態においては、搬送ユニット２１０等に付された検出マークの重心Ｇの画像データ上の座標）を表し、グラフ上の円形領域１４８は、正常に動作終了と判定される許容範囲（本実施形態では、搬送ユニット２１０等の可動部に付された検出マークの基準重心Ｇorgから２画素の範囲）を示す。
【０１３７】
また、操作部１４４は、画像表示部１４２に表示する画像データや、データ表示部１４３に表示される内容を変更するといった機能をユーザに提供する。また、呼び出した画像データに基づいて、上述したステップＳ０２、Ｓ０４等の動作終了判定処理を模擬的に行わせる機能を提供してもよい。
【０１３８】
図１０に示すように、データ表示部１４３に表示された位置座標の分布から、対象となる可動部の動作終了位置が許容範囲内に余裕を持って収まっているのか、若しくは許容範囲の境界近くに偏った危険な状況となっているかが、一目瞭然に把握できる。
【０１３９】
また、図１１に、動作再現時のモニタ１４１の画面の別の一例の概略構成図を示す。
【０１４０】
図１１に示したモニタ１４１の画面では、画像表示部１４２は図１０に示したモニタ１４１の画面と同一であるが、データ表示部１４３には、対象となる可動部の動作終了位置の経時変化のグラフが表示され、操作部１４４には、経時変化調査用の操作ボタンが表示される。データ表示部１４３に表示される水方向軸１４９は、前回のメンテナンスを行った時点からの経過時間を表す。水平方向軸１４９は、日毎、週毎、月毎といった単位で表示を切り替えることが可能である。また、左側の垂直方向軸１５０は画像データ上の水平方向位置座標を表し、右側の垂直方向軸１５１は画像データ上の垂直方向位置座標を表す。グラフ領域内の三角形１５２は、水平方向軸１４８に対応する時点における、日毎、週毎、又は月毎の平均水平座標値を表し、同様に、矩形１５３は、日毎、週毎、又は月毎の平均垂直座標値を表す。また、各三角形１５２、矩形１５３と重ね合わせて表示され、端点を横線で明示した垂直方向の線分１５４は、水平方向座標値及び垂直方向座標値の分布を正規分布として仮定し、分散をσとした場合における、平均座標値から±２σ（棄却域５％）に含まれる範囲を示す。さらに、破線１５５は対象となる可動部の動作終了位置の許容範囲の境界を示す。
【０１４１】
図１１に示される、任意の動作終了判定ステップでの判定対象可動部の位置、本実施形態では、搬送ユニット２１０等に付された検出マークの重心Ｇの平均値、分散値は、コントローラ１２１に組み込まれた統計処理部１２５が算出する。重心Ｇの平均値、分散値は、１日単位、１週間単位、及び１ヶ月単位の運転期間中の操作サイクル数分のデータを用いて算出する。
【０１４２】
図１１に示した例では、時間の経過につれて、徐々に調査対象となる可動部の動作終了位置について、水平座標が徐々に大きな値となる方向にずれていることが伺え、既に述べた方法により水平座標の平均値が許容範囲を超えるまでの残余期間が推定され、その残余期間に基づいて警告が行われる。また、１３ヶ月経過後の時点において、水平座標値の±２σの分布範囲内であっても、動作終了位置の許容範囲を超えていることが見て取れる。このような場合、正常に対象となる可動部が動作終了できない可能性が無視できない程度の確率で生じるため、ユーザに対して警告がなされる。
【０１４３】
警告は、モニタ１４１の画面上に警告メッセージを表示することで行う。また、警告は、画面の一部を点滅させる、色を変える、警告メッセージを音声で流す等といった方法で行ってもよい。
【０１４４】
なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明に係る監視制御装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置の構成ブロック図である。
【図３】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置の概略上面図である。
【図４】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置の概略斜視図である。
【図５】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る監視制御装置を実装した組み立て装置のタイミングチャートである。
【図８】関心領域の設定範囲、及び検出マークの重心の概要を示す図である。
【図９】本発明に係る監視制御装置による、組み立て装置の各可動部の動作終了判定方法の動作を示すフローチャートである。
【図１０】動作再現時のモニタ画面の一例の概略構成図である。
【図１１】動作再現時のモニタ画面の別の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１００    監視制御装置
１１０    撮像部
１１１    ＣＣＤカメラ
１２０    制御部
１２１    コントローラ
１２５    統計処理部
１３０    データ記憶部
１３１    メモリ
１４０    表示部
１４１    モニタ
２００    組み立て装置
２１０    搬送ユニット
２２０    上下ユニット
２１３、２１４、２２５、２２６    検出マーク
【図１】
2006293695.tif 000003
【図２】
2006293695.tif 000004
【図３】
2006293695.tif 000005
【図４】
2006293695.tif 000006
【図５】
2006293695.tif 000007
【図６】
2006293695.tif 000008
【図７】
2006293695.tif 000009
【図８】
2006293695.tif 000010
【図９】
2006293695.tif 000011
【図１０】
2006293695.tif 000012
【図１１】
2006293695.tif 000013