(57)【要約】      （修正有）【課題】作業時の作業対象物の位置を確認する際に用いられる仮想画像を利用した作業支援システムを提供する。【解決手段】対象物１２０を撮影する第１のカメラ２と、移動自在で、対象物を撮影する第２のカメラ３と、第１のカメラ２と第２のカメラ３によってステレオマッチング法により対象物の絶対位置を測定する事前測定タスクと、測定した対象物の絶対位置を記憶する絶対位置データベースと、記憶した対象物の絶対位置と、対象物の所定範囲内に設定した検知エリアとを仮想画像として表示する仮想画像表示タスクと、第１のカメラ２と第２のカメラ３によってステレオマッチング法により対象物の作業のために使用する工具の絶対位置を測定する工具位置測定タスクと、工具位置測定タスクによって測定した工具の絶対位置を、仮想画像表示タスクによって表示した仮想画像に重ね合わせて表示する工具位置表示タスクと、を備える。【選択図】図１
2015227848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影する第１の撮影手段と、
移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、
前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段によってステレオマッチング法により前記対象物の絶対位置を測定する事前測定手段と、
前記事前測定手段によって測定した前記対象物の絶対位置を記憶する絶対位置記憶手段と、
前記絶対位置記憶手段に記憶した前記対象物の絶対位置と、前記対象物の所定範囲内に設定した検知エリアとを仮想画像として表示する仮想画像表示手段と、
前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段によってステレオマッチング法により前記対象物の作業のために使用する工具の絶対位置を測定する工具位置測定手段と、
前記工具位置測定手段によって測定した前記工具の絶対位置を、前記仮想画像表示手段によって表示した仮想画像に重ね合わせて表示する工具位置表示手段と、
を備えることを特徴とする仮想画像を利用した作業支援システム。
【請求項２】
前記工具位置測定手段で測定した前記工具の位置が、前記仮想画像表示手段によって設定した前記検知エリア内であるか否かを判定する検知エリア判定手段と、
前記検知エリア判定手段によって前記検知エリア外であると判定された場合には、前記工具の駆動を停止するよう制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の仮想画像を利用した作業支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業時の作業対象物の位置を確認する際に用いられる仮想画像を利用した作業支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力設備の電力設備には、同じ形態のものが連続して配設されているものがあり、作業時には、対象物を誤認しないように十分に確認する必要がある。例えば、中間配線盤を含む配線盤は、同じ形態の端子が連続して配設されており、作業対象の端子ピンを誤ってラッピング作業をしてしまうヒューマンエラーが発生していた。しかしながら、配線盤は狭いスペースに配設されているため、作業者の作業を確認する監督者を立ち会わせて、２人で作業対象を確認することは困難である。
【０００３】
ヒューマンエラーを防止するため、中間配線盤に作業区画を示す表示板を設置したりしていた。このような表示板を設置するのには、手間と時間とを要してしまう。
【０００４】
立体内視鏡システムに特有のストレスから手術スタッフを解放するとともに、質の高い施術を支援することができる新規な立体内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、立体内視鏡用ステレオカメラによって取得されたステレオ画像に基づいて撮像対象の奥行値とＲＧＢ値を関連付けた３Ｄデータを生成し、描画した複数の仮想的な視点に対応する複数のステレオ画像が集約してなる多視点ステレオ画像を多視点裸眼立体ディスプレイ装置に表示するものである。また、作業者が作業対象物から目を逸らすことなく、誘導画像を参照しながら作業対象位置を選別できる作業位置誘導装置及びその誘導方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この技術は、作業時に、ポインティング部の先端が、作業面の予め既知の作業対象位置に向かうように誘導するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０６５８５１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の技術はいずれも、中間配線盤を含む配線盤にように、同じ形態の端子が連続して配設されている対象物に適しているものではない。
【０００７】
そこで、中間配線盤を含む配線盤にように、同じ形態の端子が連続して配設されている対象物であっても、作業位置を正確に確認することが可能な仮想画像を利用した作業支援システム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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、対象物を撮影する第１の撮影手段と、移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段によってステレオマッチング法により前記対象物の絶対位置を測定する事前測定手段と、前記事前測定手段によって測定した前記対象物の絶対位置を記憶する絶対位置記憶手段と、前記絶対位置記憶手段に記憶した前記対象物の絶対位置と、前記対象物の所定範囲内に設定した検知エリアとを仮想画像として表示する仮想画像表示手段と、前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段によってステレオマッチング法により前記対象物の作業のために使用する工具の絶対位置を測定する工具位置測定手段と、前記工具位置測定手段によって測定した前記工具の絶対位置を、前記仮想画像表示手段によって表示した仮想画像に重ね合わせて表示する工具位置表示手段と、を備えることを特徴とする仮想画像を利用した作業支援システムである。
【０００９】
この発明によれば、工具位置測定手段によって測定した工具の絶対位置が、仮想画像表示手段によって表示された仮想画像に重ね合わせて表示される。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の仮想画像を利用した作業支援システムにおいて、前記工具位置測定手段で測定した前記工具の位置が、前記仮想画像表示手段によって設定した前記検知エリア内であるか否かを判定する検知エリア判定手段と、前記検知エリア判定手段によって前記検知エリア外であると判定された場合には、前記工具の駆動を停止するよう制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、工具の絶対位置が、仮想画像に重ね合わせて表示されるので、作業時には、仮想画像上において工具の位置を確認しながら作業を行うことができる。これにより、工具による作業時に、作業対象を誤ってしまうことを防止できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、工具の位置が検知エリア外であると判定された場合には、工具の駆動を停止するので、誤った作業対象に作業をしてしまうことをより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態における仮想画像を利用した作業支援システムを利用した作業状態を示す概略図である。
【図２】図１の仮想画像を利用した作業支援システムの工具を示す概略ブロック図である。
【図３】図１の仮想画像を利用した作業支援システムの管理装置を示すブロック図である。
【図４】図１の仮想画像を利用した作業支援システムの絶対位置データベースを示すデータ構成図である。
【図５】図１の仮想画像を利用した作業支援システムで作成される仮想画像を示す図である。
【図６】図１の仮想画像を利用した作業支援システムの検知エリア判定タスクを示すフロー図である。
【図７】図１の仮想画像を利用した作業支援システムの情報処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に係る仮想画像を利用した作業支援システム（以下、「作業支援システム」という）１を示す概略構成図である。この実施の形態では、中間配線盤１００に配設されたＩＤＦ端子ピン１２０を、作業者Ｍがラッピングツール（工具）４によってラッピングする場合について説明する。ここで、この中間配線盤１００は、複数の盤面（架）が複数直列に配設されて構成され、各盤面内に複数の端子板１１０が配列され、各端子板１１０に同じ形態のＩＤＦ端子ピン１２０が複数並んで配設されている。なお、便宜上主として、１つの盤面を中間配線盤１００として以下に説明する。
【００１６】
作業支援システム１は、主として、第１の撮影手段としての第１のカメラ２と、第２の撮影手段としての第２のカメラ３と、工具４と、管理装置５とを備えている。
【００１７】
第１のカメラ２は、対象物を撮影するものであり、基点とするカメラである。ここで、対象物とは、中間配線盤１００とＩＤＦ端子ピン１２０のことである。第１のカメラ２は、撮影した画像を後述する管理装置５に有線また無線で送信する。
【００１８】
第２のカメラ３は、第１のカメラ２に対して所定方向（図中の矢印方向）に移動自在で、対象物を撮影するものであり、第１のカメラ２から距離ｄだけ離れて位置している。第２のカメラ３は、撮影した画像を管理装置５に有線また無線で送信する。第１のカメラ２と、第２のカメラ３によって撮影された画像に基づいて、管理装置５がステレオマッチング法により仮想画像を作成する。第２のカメラ３は、管理装置５の制御によって移動自在である。
【００１９】
工具４は、ＩＤＦ端子ピン１２０をラッピングするラッピングツールであり、図２に示すように、主として、本体部４０と、発光部４１と、ボタン４２と、表示部４３と、赤外線受信部４４と、電源回路４５とを備えている。
【００２０】
本体部４０は、ラッピングツール本体であり、先端側には針状のビットが配設されている。ビットは、内蔵されたモータ（図示略）によって回転して、ＩＤＦ端子ピン１２０をラッピングするものであり、先端側には、発光部４１が配設されている。発光部４１は、ＬＥＤであり、第１のカメラ２、第２のカメラ３の方向に発光して、ビットの位置を示す。この発光部４１は、ボタン４２を押下することによってＯＮ／ＯＦＦする。
【００２１】
表示部４３は、管理装置５から送信された検知エリア判定タスク５９の判定結果などを表示することができるようになっている。
【００２２】
赤外線受信部４４は、後述する管理装置５から送信された赤外線を受信するものである。
【００２３】
電源回路４５は、工具４の電源であり、赤外線受信部４４が受信した管理装置５からの制御信号に基づいて、工具４への電力の供給を停止したり、継続、再開したりする。具体的には、管理装置５から操作を許可する旨の制御信号を受信した場合は、工具４への電力の供給を継続、再開し、操作を禁止する旨の制御信号を受信した場合は、工具４への電力の供給を停止する。
【００２４】
管理装置５は、図１に示すように、作業対象の部屋の天井などに配設されており、図３に示すように、主として、通信部５０ａと、表示部５１と、絶対位置記憶手段５２と、図面情報記憶手段５３と、作業履歴記憶手段５４と、事前測定手段としての事前測定タスク５５と、仮想画像表示手段としての仮想画像表示タスク５６と、工具位置測定手段としての工具位置測定タスク５７と、工具位置表示手段としての工具位置表示タスク５８と、検知エリア判定手段としての検知エリア判定タスク５９と、これらを制御などする制御部５０とを備える。
【００２５】
通信部５０ａは、赤外線を送受信するものであり、第１のカメラ２、第２のカメラ３から画像を受信したり、工具４に対して制御信号を送信する。
【００２６】
表示部５１は、ディスプレイ装置であり、仮想画像表示タスク５６や工具位置表示タスク５８によって画像を表示する。
【００２７】
絶対位置記憶手段５２は、事前測定タスク５５によって測定した中間配線盤１００と、ＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置を絶対位置データベース５２ａとして格納する。絶対位置データベース５２ａは、図４に示すように、Ｎｏ５２１と、絶対位置５２２と、端子盤名称５２３と、端子位置番号５２４と、その他５２５とを有する。Ｎｏ５２１は、ＩＤＦ端子ピン１２０を識別する識別番号である。絶対位置５２２は、後述する事前測定タスク５５によって測定したＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を記憶している。端子盤名称５２３は、当該中間配線盤１００の名称であり、端子位置番号５２４は、端子位置の番号である。
【００２８】
図面情報記憶手段５３は、中間配線盤１００に係る作業図面を図面情報データベース５３ａとして格納する。作業図面とは、中間配線盤１００の作業のために作成された設計書や指示書などを含むものである。図面情報データベース５３ａは、例えば、作業対象（中間配線盤１００の識別番号や名称、ＩＤＦ端子ピン１２０の識別番号、絶対位置、名称、端子位置番号を含む）ごとに、作業図面を格納している。
【００２９】
作業履歴記憶手段５４は、中間配線盤１００に係る作業履歴を作業履歴データベース５４ａとして格納する。作業履歴とは、中間配線盤１００に対する作業を行った記録であり、作業日時、作業者、作業対象（中間配線盤１００の識別番号や名称、ＩＤＦ端子ピン１２０の識別番号、絶対位置、名称、端子位置番号を含む）、作業内容などを記憶する。
【００３０】
事前測定タスク５５は、第１のカメラ２と第２のカメラ３によってステレオマッチング法により中間配線盤１００と、ＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を測定する機能を有するプログラム、タスクである。事前測定タスク５５が絶対位置を測定すると、絶対位置データベース５２ａに記憶するように制御部５０によって制御されている。
【００３１】
事前測定タスク５５は、具体的には、図５に示すように、中間配線盤１００についてボックス１３０とセル１４０で構成される検知エリアを設定する。検知エリアとは、中間配線盤１００と、ＩＤＦ端子ピン１２０の所定範囲内に設定したものであり、工具４を検知するエリアである。ボックス１３０は、各端子板１１０に対して事前に設定され、端子板１１０のＸＹ平面上の位置とＺ方向（奥行き）に長さαで構成される箱型エリアのことである。セル１４０は、各ＩＤＦ端子ピン１２０に対して事前に設定され、各ＩＤＦ端子ピン１２０の延長方向（Ｚ方向）に、ＩＤＦ端子ピン１２０の根元から先端までの長さα程度を延長し、ＩＤＦ端子ピン１２０に対応する略円柱形状のエリアのことである。このように設定した検知エリアの絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を絶対位置データベース５２ａに記憶する。なお、ピンの長さｈは、固定値で事前設定する。
【００３２】
仮想画像表示タスク５６は、絶対位置データベース５２ａに記憶した中間配線盤１００と、ＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）と、検知エリアの絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）とを仮想画像として表示部４３に表示する機能を有するプログラム、タスクである。
【００３３】
工具位置測定タスク５７は、第１のカメラ２と、第２のカメラ３によってステレオマッチング法により工具４の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を測定する機能を有するプログラム、タスクである。工具位置測定タスク５７は、管理装置５の光検出部（図示略）によって工具４の発光部４１が発光した際に、第１のカメラ２と、第２のカメラ３によってその光（ビットの先端）を撮影し、その位置を測定する。具体的には、工具４の発光部４１が発光したことを検出すると、第２のカメラ３が発光部４１を撮影可能な位置まで移動されて、工具４を撮影する。そして、撮影した画像に基づいて、ステレオマッチング法により工具４の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を測定する
【００３４】
工具位置表示タスク５８は、工具位置測定タスク５７によって測定した工具４の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）を、仮想画像表示タスク５６によって表示した仮想画像に重ね合わせて表示部４３に表示する機能を有するプログラム、タスクである。
【００３５】
検知エリア判定タスク５９は、工具位置測定タスク５７で測定した工具４の位置が、仮想画像表示タスク５６によって設定した検知エリア内であるか否かを判定する機能を有するプログラム、タスクである。
【００３６】
検知エリア判定タスク５９は、図６に示すフローチャートに沿った情報処理を行う。検知エリア判定タスク５９は、図７に示すように、工具４の発光部４１が発光した際に、工具位置測定タスク５７と、工具位置表示タスク５８に続いて、起動されるように制御部５０によって制御されている。工具４の発光部４１が発光した位置が、検知エリア内であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００３７】
検知エリア外であると判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、このタスクの処理を終了する。検知エリア内であると判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０とは、中間配線盤１００の作業が計画された際に、予め記憶部（図示略）に記憶されている。作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０である場合（「ＹＥＳ」の場合）は、工具４に対して操作を許可する旨の制御信号を送信する（ステップＳ１３）。作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０でない場合（「ＮＯ」の場合）は、工具４の絶対位置が、作業禁止範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。作業禁止範囲とは、作業を禁止する範囲のことであり、この実施の形態では、作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０の検知エリア以外を全て作業禁止範囲として設定する。作業禁止範囲内ではないと判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、このタスクの処理を終了する。作業禁止範囲内であると判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、工具４に対して操作を禁止する旨の制御信号を送信する（ステップＳ１５）。
【００３８】
制御部５０は、検知エリア判定タスク５９によって検知エリア外であると判定された場合には、工具４の駆動を停止するよう制御する機能を有するプログラム、タスクである。また、制御部５０は、光検出部（図示略）が工具４の発光部４１が発光したことを検出すると、図７に示すように、工具位置測定タスク５７と、工具位置表示タスク５８、検知エリア判定タスク５９の起動を制御する。
【００３９】
次に、作業支援システム１を使用した作業方法および作用について説明する。
【００４０】
まず、中間配線盤１００やＩＤＦ端子ピン１２０が設置されたり、構成が変更、撤去されたりした場合には、中間配線盤１００やＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が測定されて、絶対位置データベース５２ａに記憶される。具体的には、事前測定タスク５５が起動されて、第１のカメラ２と第２のカメラ３によって中間配線盤１００とＩＤＦ端子ピン１２０が撮影されて、ステレオマッチング法により中間配線盤１００とＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が測定される。そして、中間配線盤１００とＩＤＦ端子ピン１２０の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が絶対位置データベース５２ａに記憶される。また、図１、図５に示すように、中間配線盤１００についてボックス１３０とセル１４０で構成される検知エリアが設定されて、検知エリアの絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が絶対位置データベース５２ａに記憶される。
【００４１】
そして、仮想画像表示タスク５６によって、仮想画像が表示部４３に表示される。
【００４２】
中間配線盤１００のＩＤＦ端子ピン１２０にラッピング作業を行う際は、作業者Ｍによって、工具４が、作業対象の中間配線盤１００のＩＤＦ端子ピン１２０に近接される。
【００４３】
そして、作業者Ｍによって工具４のボタン４２が押下されて、発光部４１が点灯される。
【００４４】
管理装置５の光検出部（図示略）が、工具４の発光を検出すると、制御部５０によって工具位置測定タスク５７が起動され、第２のカメラ３が発光部４１を撮影可能な位置まで移動されて、工具４が撮影される。そして、撮影された画像に基づいて、ステレオマッチング法により工具４の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が測定される。
【００４５】
そして、工具位置表示タスク５８によって、測定された工具４の絶対位置（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）が、仮想画像表示タスク５６によって表示された仮想画像に重ね合わせて表示部４３に表示される。
【００４６】
そして、検知エリア判定タスク５９によって、工具位置測定タスク５７で測定した工具４の位置が、検知エリア内であるか否かが判定される。
【００４７】
これにより、正しい中間配線盤１００のＩＤＦ端子ピン１２０を作業しようとした場合には、作業が許可されて、工具４が作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０の位置にある旨が表示部４３に表示されて、ラッピング作業が実施される。
【００４８】
また、作業者Ｍが誤って、異なる中間配線盤１００（例えば、隣接する別の中間配線盤１００）を作業しようとした場合や、異なるＩＤＦ端子ピン１２０（例えば、隣接する別のＩＤＦ端子ピン１２０）を作業しようとした場合には、工具４が作業対象のＩＤＦ端子ピン１２０の位置ではない旨が表示部４３に表示されて、ラッピング作業が実施できない。
【００４９】
以上のように、この作業支援システム１によれば、工具４の絶対位置が、仮想画像に重ね合わせて表示されるので、仮想画像上において工具４の位置を確認しながら作業を行うことができる。これにより、工具４による作業時に、作業対象を誤ってしまうことを防止できる。具体的には、工具４が作業対象外のＩＤＦ端子ピン１２０をラッピングしてしまうようなヒューマンエラーを確実に防止できる。
【００５０】
また、工具４の位置が検知エリア外であると判定された場合には、工具４の駆動を停止するので、誤った作業対象に作業をしてしまうことをより確実に防止できる。
【００５１】
また、絶対位置データベース５２ａ、図面情報データベース５３ａ、作業履歴データベース５４ａを対応して記憶することにより、中間配線盤１００やＩＤＦ端子ピン１２０などを一元的に管理することができる。
【００５２】
しかも、作業時に、ＩＤＦ端子ピンの写真を作業履歴データベース５４ａとして記憶すれば、効率的に電力設備を管理することができる。
【００５３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、中間配線盤１００のＩＤＦ端子ピン１２０をラッピングする場合について説明したが、対象物はこれに限定されないことはもちろんである。
【符号の説明】
【００５４】
１      作業支援システム（仮想画像を利用した作業支援システム）
２      第１のカメラ（第１の撮影手段）
３      第２のカメラ（第２の撮影手段）
４      工具
５      管理装置
５０    制御部（制御手段）
５２ａ  絶対位置データベース
５３ａ  図面情報データベース
５４ａ  作業履歴データベース
５５    事前測定タスク
５６    仮想画像表示タスク
５７    工具位置測定タスク
５８    工具位置表示タスク
５９    検知エリア判定タスク
１００  中間配線盤（配線盤）
１１０  端子板
１２０  ＩＤＦ端子ピン
【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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