(57)【要約】      （修正有）【課題】誤操作を発生し難くすることができる操作装置を提供する。【解決手段】操作装置は、可動部と、計測部９３と、変化量算出部９４と、出力部９５と、を持つ。計測部９３は、可動部までの距離に応じて変化する物理量を計測することによって計測値を取得する。変化量算出部９４は、可動部の移動開始位置における計測部９３によって計測された計測値と、可動部の移動終了位置における計測部９３によって計測された計測値と、の変化量を算出する。出力部９５は、変化量算出部９４によって算出された変化量に基づく値を出力する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
前記可動部までの距離に応じて変化する物理量を計測することによって計測値を取得する計測部と、
前記可動部の移動開始位置における前記計測部によって計測された前記計測値と、前記可動部の移動終了位置における前記計測部によって計測された前記計測値と、の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部によって算出された前記変化量に基づく値を出力する出力部と、
を備える操作装置。
【請求項２】
高周波磁界を発生させる磁界発生部をさらに備え、
前記計測部は、前記磁界発生部によって発生した前記高周波磁界による電磁誘導作用によって発生する、前記可動部の表面を通過する磁束の周りに流れる渦電流によって変化する前記物理量を計測する
請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記可動部が押し込まれた状態であるか否かを検知する可動部状態検知部をさらに備え、
前記変化量算出部は、前記可動部状態検知部によって前記可動部が押し込まれていない状態から押し込まれた状態へ変化したことが検知された時点における前記可動部の位置を前記移動開始位置とし、前記可動部状態検知部によって前記可動部が押し込まれた状態から押し込まれていない状態へ変化したことが検知された時点における前記可動部の位置を前記移動終了位置として、前記変化量を算出する
請求項１に記載の操作装置。
【請求項４】
前記可動部が押し込まれた状態であるか否かを検知する可動部状態検知部をさらに備え、
前記変化量算出部は、前記可動部状態検知部によって前記可動部が押し込まれていない状態から押し込まれた状態へ変化したことが検知された時点における前記可動部の位置を前記移動開始位置とし、前記可動部が押し込まれていない状態を経て、前記可動部状態検知部によって可動部が押し込まれていない状態から押し込まれた状態へ再び変化したことが検知された時点における前記可動部の位置を前記移動終了位置として、前記変化量を算出する
請求項１に記載の操作装置。
【請求項５】
前記可動部が押し込まれた場合に前記可動部が接触する接触面をさらに備え
前記可動部状態検知部は、前記可動部と前記接触面との接触状態に基づいて、前記可動部が押し込まれた状態であるか否かを検知する
請求項３又は請求項４に記載の操作装置。
【請求項６】
前記接触面には所定の位置に段差が設けられている、請求項５に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、浄水場や下水処理場等のプラントでは、遠隔監視システムの普及に伴って、設備運用のための操作端末として用いられる移動式端末（例えば、タブレット端末等）の導入が進んでいる。今後、プラントにおけるＩｏＴ（Internet of Things）の導入がさらに進み、プラント設備全体がネットワークに接続されることが考えられる。これにより、従来現場職員によって設備運用のために操作されてきた制御盤は、移動式端末へと置き換えられていくことが予想される。
【０００３】
従来、現場職員は、制御盤のスイッチから得られる感触を頼りに、直感的な操作を行ってきた。昨今、現場職員は高齢化が進んでいるため、引き続き、制御盤のスイッチと同様の操作感覚で操作を行うことができる操作端末を導入して、現場職員による誤操作を未然に防ぐことが求められている。
【０００４】
しかしながら、近年、静電容量式のタッチパネルを搭載したタブレット端末を操作端末とする検討が進められることがある。この場合、タッチパネル上でのタップやドラッグ等による操作となるため、現場職員は制御盤のスイッチのような操作感覚で操作を行うことはできない。すなわち、スイッチから得られる感触を頼りに、直感的な操作を行うことは困難になった。これにより、誤操作が発生する可能性があった。また、現場職員の手先の乾燥によってタッチパネルの反応不良が生じたり、現場職員の手先が震えることによって誤操作が発生したりする可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３１３号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５６２８号公報
【特許文献４】特開２０１６−１９７４２９号公報
【特許文献５】特開２００６−２３４６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、誤操作を発生し難くすることができる操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の操作装置は、可動部と、計測部と、変化量算出部と、出力部と、を持つ。計測部は、前記可動部までの距離に応じて変化する物理量を計測することによって計測値を取得する。変化量算出部は、前記可動部の移動開始位置における前記計測部によって計測された前記計測値と、前記可動部の移動終了位置における前記計測部によって計測された前記計測値と、の変化量を算出する。出力部は、前記変化量算出部によって算出された前記変化量に基づく値を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】操作装置の構成を示す模式図。
【図２】可動部の移動量の検出の構成を示す模式図。
【図３】可動部の移動量の検出方法を示す模式図。
【図４】センサー部の機能構成を示すブロック図。
【図５】センサー部の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の操作装置を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る操作装置１は、遠隔監視システムが設置された設備（例えば、浄水場、下水処理場）において、操作対象機器の制御（例えば、ポンプの回転数制御）のための操作に用いられる端末装置である。操作対象機器は、各設備に設置された機器であって、現場の作業者（以下「ユーザ」という。）によって操作される対象の機器である。操作対象機器の具体例として、例えば上下水処理場におけるポンプ、河川における水門などの機器がある。操作対象機器に対する操作は、ユーザによって、現場での状況判断に基づいて行われる。
【００１１】
［操作装置１の構成］
以下、操作装置１の構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る操作装置１の構成例を示す模式図である。操作装置１は、タブレット型の端末装置である。操作装置１は、表示部２、可動部３、可動領域４及びスタイラス５を含む。
【００１２】
表示部２は、操作対象機器の制御に関する各種の情報を表示する。各種の情報とは、例えば、操作対象機器に対して設定された操作量（ＭＶ（Manipulative Variable）値）等を示す情報等である。表示部２は、タッチパネルを備えたディスプレイを用いて構成される。
【００１３】
可動部３は、操作対象機器の制御のための操作としてユーザが移動させる物体である。可動部３は、例えば調整つまみ等の稼働レバーを用いて構成される。可動部３は、例えば後述する可動領域４内においてユーザの操作に応じて移動する。可動部３は、操作装置１の表面（表示部２が設けられた面）を上面としたときに、下方向に凹んだ凹み部を有してもよい。凹み部は、例えばユーザの指先の一部が収まるように一般成人男性の指（例えば人差し指）の大きさに基づいて形状が決定されてもよい。凹み部は、例えばスタイラス５の先の一部が収まるように、スタイラス５の大きさに基づいて形状が決定されてもよい。このように可動部３に凹み部が設けられることにより、操作性を向上させることが可能である。
【００１４】
可動領域４は、可動部３が可動可能な領域である。可動領域４は、例えば可動部３の大きさに応じた溝として設けられてもよい。溝の淵がガイドとして機能することにより、可動部３を予め定められた領域内で可動部３を容易に操作することが可能となる。可動部３は、ユーザによる操作が行われていない場合には、例えば、可動領域４の中央の位置（以下「初期位置」という。）に戻るように構成される。このような構成は、例えば可動部３に対して初期位置に戻ろうとする力を付与する弾性体（例えばばね）を用いて実現されてもよい。可動領域４は、例えば左右方向に伸びた直線状の形として構成されてもよいし、上下方向に伸びた直線状の形として構成されてもよい。可動領域４の形状は、必ずしも図示されたような直線状の形に限定されない。
【００１５】
スタイラス５は、棒状のポインティングデバイスである。スタイラス５は、表示部２のタッチパネル又は可動部３による各種の操作を行う際にユーザによって用いられる。なお、ユーザは、表示部２のタッチパネル又は可動部３による操作を行う場合には、必ずしもスタイラス５を用いる必要はない。例えば、ユーザは指で触れることによって可動部３を操作してもよい。
【００１６】
次に、可動部３を用いた操作装置１の操作について説明する。なお、以下の説明において、上下方向は表示部２の表示面が向いている方向を上方向と定義し、表示部２の奥行方向（表示面から裏面に向かう方向）を下方向と定義する。ユーザは、操作対象機器の制御のための操作を行う場合、まず、指又はスタイラス５を使って可動部３を下方向に押し込む。次に、ユーザは、可動部３を押し込んだ状態のまま、可動部３を初期位置から所望の位置へ移動させる。可動部３の移動後の位置に応じた操作量が操作装置１に入力される。例えば、可動部３を左へ移動させた場合には、その移動量に応じて操作対象機器に設定される制御量（例えば、ポンプの回転数等）が減少するように構成されてもよい。例えば、可動部３を右へ移動させた場合には、その移動量に応じて操作対象機器に設定される制御量が増加するように構成されてもよい。
【００１７】
ユーザは、例えば、可動部３を初期位置から大きく離れた位置へ移動させてもよい。このような操作によって、操作対象機器に設定される制御量（例えば、ポンプの回転数等）の増減をより迅速に行うことができる。また、ユーザは、例えば、可動部３を初期位置の近辺で細かく移動させてもよい、このような操作によって、操作対象機器に設定される制御量の微調整をより感覚的に行うことができる。
【００１８】
なお、第１の実施形態においては、可動部３及び可動領域４はタブレット端末に備えられているが、このような構成に限定される必要は無い。例えば、可動部３及び可動領域４を備える操作装置１とタブレット端末とが別々の機器として構成され、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインターフェースを介して接続されてもよい。
【００１９】
［可動部の移動量の検出の構成］
以下、可動部３の移動量の検出の構成について説明する。
図２は、可動部３の移動量の検出の構成を示す模式図である。可動領域４の左右両端には、それぞれ支柱６が設けられている。また、右側の支柱６には、センサー部９が設けられている。なお、センサー部９は、左側の支柱６に設けられてもよいし、左右両方の支柱６に設けられてもよい。
【００２０】
また、可動部３と２つの支柱６とは、伸縮部８によってそれぞれ繋がれている。伸縮部８は、例えばバネ等の伸縮性のある部品を用いて構成される。可動部３は、伸縮部８によって、左右の支柱６の方向に対してそれぞれ引力（弾性力）が働くように構成されている。左右の支柱６の方向に対してそれぞれ働く引力が等しくなる可動領域４の中央の位置が、可動部３の初期位置となる。
【００２１】
可動部３がユーザの指又はスタイラス５によって押し込まれると、可動部３の下端が、可動領域４に設置された接触面１０に接触する。可動部３の下端は、指やスタイラス５によって押し込まれていない場合には、接触面１０には触れないように構成される。接触面１０は、例えば、金属製のレール等を用いて構成される。また、可動部３が接触面１０に接触しているか否かを、センサー部９は検知可能に構成される。
【００２２】
センサー部９は、可動部３が接触面１０に接触していない状態から接触した状態に変化したことを検知すると、自身（センサー部９）から可動部３までの距離に応じて変化する物理量を計測し計測値を取得する。次に、センサー部９は、可動部３が接触面１０から接触した状態から接触していない状態に変化したことを検知すると、自身（センサー部９）から可動部３までの距離に応じて変化する物理量を再び計測し計測値を取得する。センサー部９は、上記２回の計測による計測値の差に基づいて、操作対象機器の操作量（例えば、ＭＶ値）を決定する。
【００２３】
以下、センサー部９の具体例について詳細に説明する。センサー部９は、渦電流式変位センサー（図示せず）を備える。可動部３は、少なくとも一部が金属を用いて構成される。渦電流式変位センサーは、センサヘッド内部に備えられたコイルに高周波電流を流すことによって、高周波磁界を発生させる。この磁界内に金属製の測定対象物（ここでは、可動部３）が存在する場合、電磁誘導作用によって、測定対象物（可動部３）の表面を通過する磁界（磁束）の周辺に渦電流が流れる。これにより、センサヘッド内部に備えられたコイルのインピーダンスが変化する。渦電流式変位センサーは、上記の現象によって生じる発振状態の変化に基づいて、測定対象物（可動部３）までの距離を測定する。
【００２４】
なお、センサー部９から可動部３までの距離に応じて変化する物理量の計測方法は、上述した渦電流式変位センサーを用いた計測方法に限られる必要は無い。２点間の距離に応じて変化する物理量を計測することができる構成であるならば、その他の計測方法が用いられてもよい。
【００２５】
センサー部９は、決定した操作量を示す情報を、操作装置１のタブレット端末に対し入力値として与える。タブレット端末は、入力された値に基づいて、操作対象機器に対する操作量を決定する。タブレット端末は、ユーザのその後の操作に応じて、無線又は有線のネットワークを介して、決定された操作量を送信先へ送信する。ここでいう送信先とは、例えば、操作対象機器（例えば、ポンプ等）又は操作対象機器を管理する中央監視装置等である。
【００２６】
なお、上述したように、伸縮部８によって、可動部３には左右の支柱６の方向に対してそれぞれ引力（弾性力）が働くように構成されている。可動部３が初期位置からより遠い位置（より支柱６に近い位置）へ移動するほど、伸縮部８によって、移動方向とは逆の方向へより強い引力が働くようになる。弾性力として引力が構成される場合には、フックの法則によりこのような引力が作用する。この引力の強さは、ユーザが可動部３を移動させる時に受ける抵抗力の強さとなる。ユーザは、この感触（抵抗力の強さ）を頼りに、感覚的に設備運用のための操作を行うことができる。
【００２７】
また、可動部３が初期位置からより遠い位置へ移動するほど可動部３の移動方向とは逆の方向へ働く引力がより強くなることによって、ユーザが操作対象機器に対して許容範囲を超える急激な変化を与える操作量を設定してしまうような誤操作等を防止することができる。
【００２８】
なお、接触面の所定の位置に段差（例えば、窪み又は突起等）が設けられた構成であってもよい。例えば図３に示すように、接触面１０ｂには、一定間隔で僅かな窪みが設けられている。この場合、押し込まれながら左右方向へ移動する可動部３の下端が窪みの部分に位置するたびに、ユーザは、可動部３の上下方向の僅かな動き（あるいは、可動部３の左右方向の移動に対する抵抗力の変化）を感じ取ることができる。これにより、ユーザは、可動部３の上下方向の僅かな動きを感じ取った回数によって、操作対象機器に対して設定される操作量の変更度合いをより感覚的に把握しながら、操作を行うことができる。
【００２９】
なお、可動部３の初期位置から遠い位置になるほど段差の大きさが大きくなってもよい。可動部３の初期位置から遠い位置になるほど段差間の間隔がより狭くなってもよい。
【００３０】
［センサー部の機能構成］
以下、センサー部９の機能について説明する。
図４は、センサー部９の機能構成を示すブロック図である。図４に示すようにセンサー部９は、可動部状態検知部９１、磁界発生部９２、計測部９３、変化量算出部９４及び出力部９５、を含む。
【００３１】
可動部状態検知部９１は、可動部３が押し込まれた状態であるか否かを検知する。例えば、可動部状態検知部９１は、可動部３と接触面１０との接触状態に基づいて、可動部３が押し込まれた状態であるか否かを検知する。例えば、金属製の可動部３と金属製の接触面１０とが接触することにより通電が発生し、可動部状態検知部９１は、その通電を検知することによって可動部３が押し込まれた状態であるか否かを検知してもよい。
【００３２】
磁界発生部９２は、高周波磁界を発生させる。例えば、磁界発生部９２は、コイルを備え、そのコイルに高周波電流を流すことによって、可動部３の方向へ高周波磁界を発生させる。
【００３３】
計測部９３は、可動部３までの距離に応じて変化する物理量を計測することによって計測値を取得する。具体的には、例えば、磁界発生部９２によって発生した高周波磁界内において、電磁誘導作用によって、可動部３の表面を通過する磁界の周辺に渦電流が流れる。これにより、磁界発生部９２から可動部３までの距離に応じて、磁界発生部９２に備えられたコイルのインピーダンスが変化する。計測部９３は、例えば、このインピーダンスの変化によって変化する発振振幅を整流して直流電圧とし、その電圧値を物理量として計測する。
【００３４】
変化量算出部９４は、可動部３の移動開始位置において計測された計測値と、可動部３の移動終了位置において計測された計測値と、の変化量を算出する。移動開始位置とは、可動部状態検知部９１によって可動部３が押し込まれていない状態から押し込まれた状態へ変化したことが検知された時点における可動部３の位置である。移動終了位置は、可動部状態検知部９１によって可動部３が押し込まれた状態から押し込まれていない状態へ変化したことが検知された時点における可動部３の位置である。
【００３５】
出力部９５は、変化量算出部９４によって算出された変化量に応じて予め対応付けられた制御値（例えば、操作量（ＭＶ値）等）を、タブレット端末に対する入力値として出力する。
【００３６】
［センサー部の動作］
以下、センサー部９の動作の一例について説明する。
図５は、センサー部９の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
可動部状態検知部９１は、可動部３の状態（押し込まれている状態であるか否か）を監視する。可動部３が押し込まれていない状態から押し込まれた状態に変化したことを可動部状態検知部９１が検出した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、磁界発生部９２は、高周波磁界を発生させる（ステップＳ１０２）。可動部３が押し込まれていない状態から押し込まれた状態に変化したことを可動部状態検知部９１が検出していない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、可動部状態検知部９１は引き続き監視を継続する。
【００３８】
磁界発生部９２によって発生した高周波磁界内において、電磁誘導作用によって、可動部３の表面を通過する磁界の周辺に渦電流が流れる。これにより、磁界発生部９２から可動部３までの距離に応じて、磁界発生部９２に備えられたコイルのインピーダンスが変化する。計測部９３は、このインピーダンスの変化によって変化する発振振幅を整流して直流電圧とし、その電圧値を計測する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
可動部状態検知部９１は、可動部３の状態（押し込まれている状態であるか否か）を監視する。可動部３が押し込まれた状態から押し込まれていない状態に変化したことを可動部状態検知部９１が検出した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、磁界発生部９２は、高周波磁界を発生させる（ステップＳ１０５）。可動部３が押し込まれていない状態から押し込まれた状態に変化したことを可動部状態検知部９１が検出していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、可動部状態検知部９１は引き続き監視を継続する。
【００４０】
磁界発生部９２によって発生した高周波磁界内において、電磁誘導作用によって、可動部３の表面を通過する磁界の周辺に渦電流が流れる。これにより、磁界発生部９２から可動部３までの距離に応じて、磁界発生部９２に備えられたコイルのインピーダンスが変化する。計測部９３は、このインピーダンスの変化によって変化する発振振幅を整流して直流電圧とし、その電圧値を計測する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
変化量算出部９４は、上記２回の計測によって得られた電圧値の変化量を算出する（ステップＳ１０７）。
【００４２】
出力部９５は、算出された変化量に基づく入力値をタブレット端末へ出力する。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。
【００４３】
以上説明したように本発明の第１の実施形態に係る操作装置１は、可動部３と、可動部３までの距離に応じて変化する物理量を計測する計測部９３と、可動部３の移動開始位置における計測部９３によって計測された計測値と可動部３の移動終了位置における計測部９３によって計測された計測値との変化量を算出する変化量算出部９４と、変化量算出部９４によって算出された変化量に基づく値を出力する出力部９５と、を備える。
【００４４】
上記の構成によって、制御盤からタブレット端末へ操作端末が置き換えられた場合であっても、ユーザは、制御盤のスイッチと同様の操作感覚で、タブレット端末に備えられた可動部３から得られる感触を頼りに設備運用のための操作を行うことができる。
【００４５】
これにより、発明の第１の実施形態に係る操作装置１は、操作機器の置き換えにより操作性が変わることによって発生しうる誤操作、及び、現場職員の手先の乾燥によってタッチパネルの反応不良が生じたり現場職員の手先が震えたりすることによって発生しうる誤操作を、発生し難くすることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、操作対象機器の制御の操作を行う場合、ユーザは、可動部３を押し込んだ状態で、可動部３を左右いずれかの方向に移動させる構成であった。すなわち、第１の実施形態においては、可動部３が押し込まれた位置が移動開始位置であり、可動部３が押し込まれていない状態に戻された位置が移動終了位置であるものとして、変化量算出部９４は、移動開始位置における計測値と移動終了位置における計測値とを計測し、その変化量を算出する構成であった。
【００４７】
第２の実施形態においては、操作対象機器の制御の操作を行う場合、ユーザは、可動部３を押し込んだ後、押し込まれていない状態に戻してから、可動部３を左右いずれかの方向に移動させる。そして、ユーザは、可動部３の左右いずれかの方向への移動を完了させたとき、再び、可動部３を押し込んだ後、押し込まれていない状態に戻す。
【００４８】
すなわち、第２の実施形態では、可動部状態検知部９１によって可動部３が押し込まれていない状態から押し込まれた状態へ変化したことが検知された時点における可動部３の位置を移動開始位置として認識される。その次に、可動部３が押し込まれていない状態を経て、可動部状態検知部９１によって可動部３が押し込まれた状態から押し込まれていない状態へ再び変化したことが検知された時点における可動部３の位置を移動終了位置として認識される。
【００４９】
このように、第２の実施形態には、初回の可動部３の押し込みが行われた位置が移動開始位置であり、２回目の可動部３の押し込みが行われた位置が移動終了位置である。変化量算出部９４は、このような移動開始位置における計測値と移動終了位置における計測値との変化量を算出する。
【００５０】
上記の構成によって、ユーザは、可動部３を押し込む操作と、押し込まれていない状態に戻す操作とを含む上下方向の操作と、可動部３を左右いずれかへ移動させる左右方向の操作とを、それぞれ別々に行うことができる。これにより、第２の実施形態では、第１の実施形態と比べてユーザが行う操作がより単純化され、誤操作がより発生し難くなる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１…操作装置、２…表示部、３…可動部、４…可動領域、５…スタイラス、６…支柱、８…伸縮部、９…センサー部、１０…接触面、９１…可動部状態検知部、９２…磁界発生部、９３…計測部、９４…変化量算出部、９５…出力部
【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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