トレーシングシステム及びトレーシングシステム設定処理用プログラム
【課題】トレースの対象となる作業者の動きに対し基準特徴量を容易に設定可能なトレーシングシステムとそれに用いられるトレーシングシステム設定処理用プログラムを提供する。
【解決手段】時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）と、特徴量を求めるための条件を選択条件情報の入力を促して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）と、入力された選択条件情報に基いてセンサデータを処理し入出力手段に処理結果を表示する処理ステップ（ＳＴＥＰ３）と、処理ステップにより表示された処理結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、処理果に対応して選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップにより処理された結果を基準データとして基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップ（ＳＴＥＰ５）と、を有する。
【解決手段】時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）と、特徴量を求めるための条件を選択条件情報の入力を促して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）と、入力された選択条件情報に基いてセンサデータを処理し入出力手段に処理結果を表示する処理ステップ（ＳＴＥＰ３）と、処理ステップにより表示された処理結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、処理果に対応して選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップにより処理された結果を基準データとして基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップ（ＳＴＥＰ５）と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返しの一連の作業が確実に行われているか否かを判定するに当たって、判定の基準を容易に設定することが可能なトレーシングシステムと、このトレーシングシステムにおいて用いられるプログラムであって、判定の基準となる基準特徴量を設定するトレーシングシステム設定処理用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の製造ラインには、自動車のボディを一定の速度で搬送するための搬送手段が配備されており、さらにボディに取り付ける部品などをボディの近傍で運搬する移動台車が配備されている。この移動台車は、ボディに対して決められた位置関係となるようにボディの搬送と連関して移動するよう構成されている。作業者は手持ちの取り付け工具を利用してボディに部品をボルト締めする。そのような取り付け工具に関し、特許文献１には、ネジ締め付け位置を特定できるように構成した締め付け位置検出装置について開示されている。
【０００３】
また、本発明者らは、自動車の製造ラインなどでなされる組み付け作業が確実に行われているか否かを判定して、人為的なエラーを防止するトレーシングシステムの開発を行っている。特許文献２には、作業者がマニュアルに沿って作業を行っているか否かを確認するためのトレーシングシステムが開示されている。そのトレーシングシステムでは、地磁気センサや加速度センサなどのセンサを作業者が取り付け、トレースする前に、作業者がセンサを装着した状態で、作業工程別の各工程に基準となる動作を行う。特徴量抽出部がセンサからセンサデータを取得すると、センサデータに基いて特徴を抽出して特徴量を求める。この処理を同一の作業について行っておき、標準データ蓄積部に蓄積しておく。その後、同一の作業者がセンサを装着してその作業工程を行う。すると、特徴量抽出部が特徴量を求め、参照部がこの求めた特徴量を標準データ蓄積部に蓄積されている標準データと比較して、その結果を判定部に出力する。このシステムでは、センサから出力されたセンサデータに基いて特徴抽出部が特徴量を求め、予め正しい作業を行った場合の標準作業データと比較して、作業者による作業が適切であったか否かを判断する。よって、作業者がマニュアル通りに作業をしているか否かの判断を行える。
【０００４】
特許文献２に開示されたトレーシングシステムにあっては、一連の作業をトレースし終わって、センサデータから特徴量を抽出して、その特徴量の時間的変化により一連の作業がマニュアルどおりに行われているか否かを判断している。その判断は、抽出した特徴量を基準特徴量と照合して基準特徴量の範囲内か否かで行っているため、基準特徴量の設定が必要不可欠となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８５３９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されているトレーシングシステムにおいては、基準となる動作に基いて特徴量を設定するには、センサから取得したデータをエクセル等の汎用性のあるプログラムやソフトウェアを用いて視覚化し、その表示されたデータに基いて人為的になされているため、その設定を行う者に統計的な数学的素養や熟練を要する。また、作業内容に僅かな変更が生じた場合にも、基準となる特徴量を設定し直す必要があるため、迅速な対応がとれない。
【０００７】
さらに、同トレーシングシステムにおいて、トレースの対象として新たに設定される一連の作業について基準となる特徴量を設定するに当たっては、熟練者による試行錯誤に依存しているため、新たな一連の作業にトレーシングシステムを導入するには労力がかかる。また、トレースの対象として新たな一連の作業を設定した場合には、仮に基準特徴量が求まったとしても、その基準特徴量に合わせてプログラムを設定し直す必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、トレースの対象となる作業者の動きに変更が生じたり新たな一連の作業をトレースしたりする際、基準特徴量の設定が容易なトレーシングシステムを提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、トレーシングシステムを利用するに当たって基準となる特徴量を容易に設定することができるトレーシングシステム設定処理用プログラムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の目的を達成するために、本発明は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、を備え、作業者の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて、センサユニットから時系列で入力されたセンサデータを格納するデータ格納手段と、データ格納手段に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容を選択する選択手段と、選択手段により選択された選択条件情報に基いてデータ格納手段に格納されているセンサデータを処理する処理手段と、選択手段で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理手段により処理された結果のうち基準データとして決められた特徴量を基準特徴量格納手段へ格納する書込手段と、データ格納手段に格納されているセンサデータを表示すると共に、選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段で処理された結果を表示するための入出力手段と、選択手段、処理手段及び書込手段の何れか又は全てと入出力手段とで入出力インタフェースを行う入出力インタフェース手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、さらに、トレースすべき一連の各作業を区分するためのトリガー信号を発生させる信号発生手段を備えており、データ格納手段が前記センサユニットからのセンサデータと共に信号発生手段により発生したトリガー信号を格納し、入出力手段がデータ格納手段に格納されているセンサデータ及びトリガー信号を表示することを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、信号発生手段には、各作業に供される工具類に内蔵されたものが含まれるか、又は、センサユニット内のセンサの一つとして加速度センサが備えられており、信号発生手段には、加速度センサの各成分データが所定の条件を満たさなくなるとトリガー信号を発生するものが含まれる。
【００１３】
上記構成において、さらに、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段を備え、データ格納手段が、撮影手段により生成される撮影データをも格納し、入出力手段が、データ格納手段に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示すると共に、選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段で処理された結果とデータ格納手段に格納されている撮影データとを表示することを特徴とする。
【００１４】
上記構成において、入出力インタフェース手段は、入出力手段に対してグラフィック表示を行い、グラフィック表示への入力機能を有することを特徴とする。
【００１５】
上記第２の目的を達成するために、本発明は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、特徴量算出手段から入力された特徴量を基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、入出力手段とを備え、作業の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて用いられるトレーシングシステム設定処理用プログラムにおいて、センサユニットから時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップと、データ格納ステップで格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段に表示し、入出力手段に対して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップと、選択条件入力ステップにより入力された選択条件情報に基いてデータ格納ステップで格納したセンサデータを処理し入出力手段にその処理の結果を表示する処理ステップと、処理ステップにより表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、その処理の結果に対応して選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップにより処理された結果を基準データとして基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
上記データ格納ステップでは、トレーシングシステムに含まれている信号発生手段により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、センサユニットから時系列に入力されるセンサデータと共に格納し、処理ステップにおいて処理の結果と共にトリガー信号を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トレーシングシステムにおいて必須となる基準特徴量の設定が容易となり、トレースの対象となる作業者の一連の作業に僅かな変更が生じても迅速に対応することができるばかりか、トレーシングシステムを新たに適用することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るトレーシングシステムのブロック構成図である。
【図２】図１に示すトレーシングシステムを用いてトレースされる繰り返し作業の一例として、自動車のボディへの燃料タンク取付作業を説明するための模式図である。
【図３】図１に示すトレーシングシステムにおいて、入出力手段へのセンサデータと選択条件情報の表示の態様を模式的に示す図である。
【図４】図１に示すトレーシングシステムにおいて、処理手段により選択条件情報に基づいて処理された結果を表示する態様を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
〔システム構成〕
図１は本発明の実施形態に係るトレーシングシステムのブロック構成図である。本発明の実施形態に係るトレーシングシステム１は、図１に示すように、作業者に装着されるセンサユニット１０と信号発生手段２０とデータ処理装置３０と撮影手段６０とを含んで構成される。
【００２１】
〔センサユニット〕
センサユニット１０は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したものであり、具体的には、センサ部１１とデータ処理手段１２と送信手段１３とを備える。センサユニット１０は腕時計タイプで腕に取り付けられたり、腕章内に収納されて取り付けられたり、又は工具に取り付けられたりすることにより、作業者に対して常に同じように装着される。
【００２２】
センサ部１１は、加速度センサ１１ａ、地磁気センサ１１ｂなどの各種のセンサを有する。加速度センサ１１ａは、加速度を検出してデータ処理手段１２に随時出力する。地磁気センサ１１ｂは、地磁気を検出してデータ処理手段１２に随時出力する。加速度センサ１１ａ，地磁気センサ１１ｂは、何れも三軸センサであることが好ましく、この場合、各センサデータはｘ成分、ｙ成分、ｚ成分からなる。なお、センサの種類は二種類である必要はなく一種類でも三種類以上でもよい。
【００２３】
データ処理手段１２は、加速度センサ１１ａ，地磁気センサ１１ｂからのデータを同一のタイミングでサンプリングしてセンサデータとして送信部１１ｃに出力する。センサデータは、サンプリングしたデータのみならず、サンプリングしたときの日時などの時間、センサの種類やＩＤ番号、センサユニット１１のＩＤ番号の付随情報も含まれる。
【００２４】
送信手段１３は、データ処理手段１２からセンサデータを受けるとセンサ情報として随時データ処理装置３０へ送信する。その際、図示しない中継機等を介在してデータ処理装置３０へ送信されてもよいし、直接データ処理装置３０に送信されてもよい。
【００２５】
〔信号発生手段〕
信号発生手段２０は、作業者によって第１番から第ｎ番までの一連の作業のうち各作業が終了する毎に第ｉ番目（ただし、ｉは１からｎまでの任意の数）のトリガー信号を生じるものである。この信号発生手段２０は、後述のデータ処理装置３０に内蔵されたり、各作業に供される工具類に内蔵されたりする。図１に示す信号発生手段２１は、作業者が作業を完了する毎にレバーを引いたり又はボタンを押圧したりすることでトリガー信号が発生するものである。それ以外に、信号発生手段２０には工具５０内に内蔵して構成されてもよい。例えば工具５０としてのボルト締め付け工具には、トルク計測手段５２が内蔵されており、工具５０内の基準データ格納手段５３に格納されている基準データよりも大きいトルクを計測すると、信号発生手段５１によってトリガー信号が発生する。ここでは、工具５０内に基準データ格納手段５３と信号発生手段５１を設けているが、設備側にトルク計測手段５２からトルク量が送られ、設備側でそのトルク量が規定に達したことを判断してトリガー信号を発生するようにしてもよい。
【００２６】
〔データ処理装置〕
データ処理装置３０は、従来と同様に、受信手段３１と特徴量算出手段３２と基準特徴量蓄積手段３３と判定手段３４と警告手段３５とを備える。これらの手段について先ず説明する。
【００２７】
受信手段３１は、センサユニット１０から送信されたセンサ情報を受信して特徴量算出手段３２にセンサデータとしてセンサ部１１からの出力信号を出力する。データ処理手段１２により付された付随情報も併せて特徴量算出手段３２に出力する。
【００２８】
特徴量算出手段３２は、センサ部１１からの出力に基づいたセンサデータを受信手段３１から入力されると、特徴量算出条件に従ってそのセンサデータから特徴量を求めるものである。具体的には、特徴量算出手段３２は、特徴量算出条件に従って纏まったセンサデータを処理して、地磁気センサ１１ａ、加速度センサ１１ｂなどの複数のセンサからの出力信号のｘ成分、ｙ成分、ｚ成分そのものを特徴量としたり、各成分の所定時間内での平均値を特徴量としたり、或いはそれらの微分した値を特徴量としたりする。
【００２９】
基準特徴量格納手段３３は、特徴量に関する基準データを格納するものである。
判定手段３４は、特徴量算出手段３２から入力された特徴量を基準特徴量格納手段３３に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する。
【００３０】
本発明の実施形態にあっては、データ処理装置３０は、さらに、信号発生手段２０の一つとして、トリガー信号発生手段３７とそれに必要となる基準データ格納手段３６とを備える。トリガー信号発生手段３７は、基準データ格納手段３６に格納されている基準データと比べ、その閾値を越えるようなデータがセンサユニット１０から後述のデータ格納手段３８に入力されると、トリガー信号を発生する。つまり、前述の信号発生手段２０の一つとして、データ処理装置３０内にトリガー信号発生手段が機能として内蔵されている。作業として嵌め込み作業がある場合であっては、その衝撃を加速度センサ１１ｂで検出しその衝撃加速度が規定以上であるとき、トリガー信号発生手段３７がトリガー信号を発生する。基準データ格納手段３６は、センサデータのうち加速度センサ１１ｂの出力するセンサデータの閾値を格納している。
【００３１】
さらに、データ処理装置３０は、データ格納手段３８、選択手段３９、処理手段４０、書込手段４１、入出力インタフェース手段４２及び入出力手段４３を備える。以下、これらの手段を詳細に説明する。
【００３２】
データ格納手段３８は、センサユニット１０から時系列で入力されたセンサデータを格納する。
【００３３】
選択手段３９は、データ格納手段３８に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類及びセンサデータに施す処理の内容を選択する。
【００３４】
処理手段４０は、選択手段３９により選択された選択条件情報に基いてデータ格納手段３８に格納されているセンサデータを処理する。
【００３５】
書込手段４１は、選択手段３９で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを、特徴量算出手段３２へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理手段４０により処理された結果のうち、基準データとして決められた特徴量を基準特徴量格納手段３３へ格納する。
【００３６】
入出力手段４３は、データ格納手段３８に格納されているセンサデータを表示すると共に、選択手段３９における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段４０で処理された結果を表示するものである。入出力手段４３は、モニターなどの表示部とキーボード、ポインティングデバイスとしての入力部とで構成される。
【００３７】
入出力インタフェース手段４２は、選択手段３９、処理手段４０及び書込手段４１の何れか又は全てと入出力手段４３とで入出力インタフェースを行う。入出力インタフェース手段４２は、特に、入出力手段４３に対してグラフィック表示を行い、このグラフィック表示への入力機能を有することが好ましい。これによりプログラムなどの知識などや経験がなくても、操作者が選択条件情報を容易に設定することができ、また処理手段４０により処理された結果を判断しやすく表示することができる。
【００３８】
よって、基準特徴量蓄積手段３３に基準データが格納されていない場合であっても、センサユニット１０を装着した作業者が繰り返し一連の作業を行うことで、センサ部１１から出力されたセンサデータを受信手段３１が受信し、データ格納手段３８に格納する。そのため、入出力手段４３により入出力インタフェース手段４２を介在して選択手段３９により、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類及びセンサデータに施す処理の内容を選択することができる。その選択などの設定は、入出力インタフェース手段４２によりグラフィック表示にて行うことができるため、入出力手段４３の操作者が数学的又は統計的な知識や経験がなくても難なく設定することができる。
【００３９】
処理手段４０は、このように選択設定された選択条件情報に基づいてデータ格納手段３８に格納したセンサデータを処理し、その処理結果を入出力インタフェース手段４２を介して入出力手段４３にグラフィック表示するので、操作者はその表示、即ち、センサデータのうち、地磁気センサ１１ａの特定の成分とか、加速度センサ１１ｂの特定の成分とかの時系列表示、設定した区間の平均値、標準偏差、最大値、最小値などの処理結果から、選択条件情報として適切なものを選択することができる。
【００４０】
本発明の実施形態にあっては、特に、信号発生手段２１、５１及びトリガー信号発生手段３７を備えているので、これらの手段により、トレースすべき一連の各作業を区分するトリガー信号がセンサデータと共にデータ格納手段３８に格納される。よって、前述のように、入出力手段４３にセンサデータと共にトリガー信号が表示されるので、操作者はトリガー信号により一つの作業が終了したことを認識しながら、選択手段３９に対して入出力手段４３から入出力インタフェース手段４２を介して基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間を指定することができる。
【００４１】
本発明の実施形態にあっては、図１に示すように、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段６０を備えておき、データ格納手段３８が、撮影手段６０により生成される撮影データをも格納し、入出力手段４３が、データ格納手段３８に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示する。これにより、選択手段３９における選択条件情報を表示して操作者に選択させることができる。その結果、処理手段４０で、その選択によって処理された結果とデータ格納手段３８に格納されている撮影データとを表示する。このようにすることにより、操作者は単に入出力手段４３に表示されている各種波形のみならず、撮影データが表示されることで、選択条件情報として設定すべき内容を容易に確認しながら設定することができる。
【００４２】
ここで、本発明の実施形態におけるトレーシングシステムに適用される繰り返し一連の作業を例示する。図２は、図１に示すトレーシングシステム１を用いてトレースされる繰り返し作業の一例として、自動車のボディへの燃料タンク取付作業を説明するための模式図である。図２は自動車のボディ５を下側から見た様子を示しており、図中のＦｒは自動車の前方を示す。搬送される自動車のボディ５に対し、燃料タンク６を組み付ける際、燃料タンク６の四隅６ａ〜６ｄを自動車のボディ５にボルトで締め付けて作業を行う。よって、第１番から第ｎ番までの作業としては、自動車のボディ５の組付位置に燃料タンク６を設置する第１番の作業と、車幅方向右後方の隅部（以下、「第１の隅部」と呼ぶ。）６ａで仮止めをする第２の作業と、車幅方向左前方の隅部（以下、「第２の隅部」と呼ぶ。）６ｂをボルト締めする第３の作業と、車幅方向右前方の隅部（以下、「第３の隅部」と呼ぶ。）６ｃをボルト締めする第４の作業と、第１の隅部６ａを本締めする第５の作業と、車幅方向左後方の隅部（以下、「第４の隅部」と呼ぶ。）６ｄをボルト締めする第６の作業とで構成されるとする。図中の矢印Ｓ１〜Ｓ４は、作業者の移動方向を示している。
【００４３】
本発明の実施形態に係るトレーシングシステム１を使用するに当たって、基準特徴量蓄積手段３４に基準状態における特徴量を作業毎に基準データとして格納する。上述した自動車のボディ５への燃料タンク６の組付作業をトレースする例の場合には、先ず作業者はセンサユニット１０を装着し、第１から第６までの作業を正確に繰り返し行う。この例にあっては、工具４０としてのボルト締め付け工具にはボルトを締め付ける毎にトリガー信号を生じさせる機構が内蔵されている。また、ボルト締め付け工具それ自体に加速度センサが内蔵されており、その加速度センサのある成分（例えばｚ成分）が急激に増加したとき第１の作業が完了して次の作業に移行したことを検知し、トリガー信号を発生させるようにする。これにより、各作業が終了する毎にトリガー信号が発生され、特徴量抽出手段３３にそのトリガー信号が入力される。
【００４４】
一方、作業者が各作業を順に正確に行うことにより、センサユニット１０からデータ処理装置３０の受信手段３１に対してセンサデータが送信される。データ処理装置３０側では、受信手段３１がセンサデータを受信し、特徴量算出手段３２に入力され、特徴量算出手段３２によって特徴量が時系列で算出される。特徴量は地磁気センサ１１のｚ成分であったり、加速度センサ１１のｙ成分とｚ成分のベクトル的な足し算、即ち、合成ベクトルの大きさと向きであったりする。特徴量抽出手段３３には特徴量算出手段３２から算出した特徴量が時系列で入力される。特徴量抽出手段３３は、信号発生手段２０から第ｉ番目のトリガー信号が入力されると、次のトリガー信号（第ｉ＋１番目のトリガー信号）が入力されるまでの特徴量を抽出する。基準特徴量蓄積手段３４には、特徴量抽出手段３３で抽出した特徴量が第ｉ番目の特徴量として入力されるので、その値を蓄積する。
【００４５】
基準特徴量蓄積手段３４には、このようにして各作業毎の特徴量が入力されるので、既に蓄積した値と演算処理を行って絶えず更新する。これにより特徴量のサンプリング数を多くして、誤差を小さくすることができる。
【００４６】
以上により、基準状態における特徴量を作業毎に基準データとして基準特徴量蓄積手段３４に格納したので、作業者の一連の作業をトレースする準備が完了する。
【００４７】
図３は、図１に示すトレーシングシステムにおいて入出力手段４３へのセンサデータと選択条件情報の表示の態様を模式的に示す図である。図示するように、表示部４３ａに横軸を時間、縦軸を強度でセンサデータの波形Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３とトリガー信号Ｔを併せて表示する。この波形Ｇ１乃至Ｇ３は、地磁気センサ、加速度センサ、回転角センサの各成分を指定して表示される。基準位置としてプルダウンにより区間を設定する。このようにして設定された区間内の波形Ｇ１乃至Ｇ３のうち何れかについて、平均、標準偏差、最大値、最小値、及び傾きなど波形の特徴を示す指標に関する選択肢から行いたい数学的な処理を選択する。これにより、操作者が数学的知識や統計的知識がなくても選択条件情報を設定することができる。
【００４８】
図４は、図１に示すトレーシングシステム１において、処理手段４０により選択条件情報に基づいて処理された結果を表示する態様を模式的に示す図である。図４に示すように、入出力手段４３の表示部４３ａの画面に表示される。符号４３ｂで指し示すように、各区間毎に軸の種類、開始位置、終了位置、計算方法を表示し、符号４３ｃ，４３ｄで指し示すように、その軸の種類に対応したセンサデータをグラフィック表示すると共に、符号４３ｅ，４３ｆで指し示すように、グラフの右側に撮影データを表示する。その際、グラフの上側に符号４３ｇ，４３ｈで指し示すようにバーを設定しておき、撮影データのどの時間のデータを表示するかを指定することができる。
【００４９】
〔トレーシングシステム設定処理用プログラム〕
次に、本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムについて説明する。このプログラムは、図１に示すセンサユニット１０と特徴量算出手段３２と基準特徴量格納手段３３と判定手段３４と入出力手段４３などを備えて、作業者の動きをトレースするトレーシングシステム１において用いられる。このプログラムを実行することにより、図１に示すシステムが実現される。図５は、本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムのフロー図である。
【００５０】
トレーシングシステム設定処理用プログラムは、次の複数のステップで構成される。プログラムが開始されると、先ず、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）において、センサユニット１０からのセンサデータを時系列でデータ格納手段３４に格納する。
【００５１】
次に、選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）において、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）でデータ格納手段３４に格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段４３に表示する。そして、操作者から入出力手段３４に対して入力された選択条件情報を受ける。
【００５２】
次に、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）において、選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）により入力された選択条件情報に基いて、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）で格納されたデータ格納手段３８内のセンサデータを処理する。そして、その処理の結果を入出力手段４３に表示する。
【００５３】
処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により表示された処理の結果が、基準データとしてふさわしく、かつ選択条件情報として設定したものが特徴量算出条件としてふさわしい場合（ＳＴＥＰ４でＹｅｓ）には、次のＳＴＥＰ４に移行する一方、そうでない場合（ＳＴＥＰ４でＮｏ）には再度ＳＴＥＰ２に戻る。
【００５４】
ＳＴＥＰ４でＹｅｓとなった場合には、書込ステップ（ＳＴＥＰ５）において、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けた場合には、その処理の結果に対応して選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）で入力された選択条件情報を特徴量算出手段３２へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により処理された結果を、基準データとして基準特徴量格納手段３３へ格納する。
【００５５】
以上により、トレーシングシステム１に対し、特徴量算出手段３２に特徴量算出のための条件を設定し、かつ基準特徴量蓄積手段３３に基準データを格納することができる。
【００５６】
以上のトレーシングシステム設定処理プログラムにおいて、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）では、トレーシングシステム１に含まれている信号発生手段２１，５１，３７により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、センサユニット１０から時系列に入力されるセンサデータと共に格納することが好ましい。さらに、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）において、処理の結果と共にトリガー信号を表示することが好ましい。このようにすることで、選択条件情報を設定する操作者が一つの作業の区切りを意識して区間の設定を行うことができる。
【００５７】
本発明の実施形態は上述に限られることなく特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で種々設計変更することができる。例えばセンサユニット１０には地磁気センサ１１ａと加速度センサ１１ｂとを備えているが、それ以外のセンサ、例えば角度センサでもよい。
【００５８】
本発明の実施形態によれば、トレーシングシステムにおいて必須となる基準特徴量を容易に設定することができ、トレースの対象となる作業者の一連の動きに僅かな変更が生じても迅速に対応することができるばかりか、トレーシングシステムを新たに適用することが容易になる。
【符号の説明】
【００５９】
１：トレーシングシステム
５：自動車のボディ
６：燃料タンク
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ：燃料タンクの隅部
１０：センサユニット
１１：センサ部
１１ａ：地磁気センサ
１１ｂ：加速度センサ
１２：データ処理手段
１３：送信手段
２０，２１，５１：信号発生手段
３０：データ処理装置
３１：受信手段
３２：特徴量算出手段
３３：基準特徴量蓄積手段
３４：判定手段
３５：警告発生手段
３６：基準データ格納手段
３７：トリガー信号発生手段
３８：データ格納手段
３９：選択手段
４０：処理手段
４１：書込手段
４２：入出力インタフェース手段
４３：入出力手段
５０：工具
５１：信号発生手段
５２：トルク計測手段
５３：基準データ格納手段
６０：撮像手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返しの一連の作業が確実に行われているか否かを判定するに当たって、判定の基準を容易に設定することが可能なトレーシングシステムと、このトレーシングシステムにおいて用いられるプログラムであって、判定の基準となる基準特徴量を設定するトレーシングシステム設定処理用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の製造ラインには、自動車のボディを一定の速度で搬送するための搬送手段が配備されており、さらにボディに取り付ける部品などをボディの近傍で運搬する移動台車が配備されている。この移動台車は、ボディに対して決められた位置関係となるようにボディの搬送と連関して移動するよう構成されている。作業者は手持ちの取り付け工具を利用してボディに部品をボルト締めする。そのような取り付け工具に関し、特許文献１には、ネジ締め付け位置を特定できるように構成した締め付け位置検出装置について開示されている。
【０００３】
また、本発明者らは、自動車の製造ラインなどでなされる組み付け作業が確実に行われているか否かを判定して、人為的なエラーを防止するトレーシングシステムの開発を行っている。特許文献２には、作業者がマニュアルに沿って作業を行っているか否かを確認するためのトレーシングシステムが開示されている。そのトレーシングシステムでは、地磁気センサや加速度センサなどのセンサを作業者が取り付け、トレースする前に、作業者がセンサを装着した状態で、作業工程別の各工程に基準となる動作を行う。特徴量抽出部がセンサからセンサデータを取得すると、センサデータに基いて特徴を抽出して特徴量を求める。この処理を同一の作業について行っておき、標準データ蓄積部に蓄積しておく。その後、同一の作業者がセンサを装着してその作業工程を行う。すると、特徴量抽出部が特徴量を求め、参照部がこの求めた特徴量を標準データ蓄積部に蓄積されている標準データと比較して、その結果を判定部に出力する。このシステムでは、センサから出力されたセンサデータに基いて特徴抽出部が特徴量を求め、予め正しい作業を行った場合の標準作業データと比較して、作業者による作業が適切であったか否かを判断する。よって、作業者がマニュアル通りに作業をしているか否かの判断を行える。
【０００４】
特許文献２に開示されたトレーシングシステムにあっては、一連の作業をトレースし終わって、センサデータから特徴量を抽出して、その特徴量の時間的変化により一連の作業がマニュアルどおりに行われているか否かを判断している。その判断は、抽出した特徴量を基準特徴量と照合して基準特徴量の範囲内か否かで行っているため、基準特徴量の設定が必要不可欠となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８５３９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されているトレーシングシステムにおいては、基準となる動作に基いて特徴量を設定するには、センサから取得したデータをエクセル等の汎用性のあるプログラムやソフトウェアを用いて視覚化し、その表示されたデータに基いて人為的になされているため、その設定を行う者に統計的な数学的素養や熟練を要する。また、作業内容に僅かな変更が生じた場合にも、基準となる特徴量を設定し直す必要があるため、迅速な対応がとれない。
【０００７】
さらに、同トレーシングシステムにおいて、トレースの対象として新たに設定される一連の作業について基準となる特徴量を設定するに当たっては、熟練者による試行錯誤に依存しているため、新たな一連の作業にトレーシングシステムを導入するには労力がかかる。また、トレースの対象として新たな一連の作業を設定した場合には、仮に基準特徴量が求まったとしても、その基準特徴量に合わせてプログラムを設定し直す必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、トレースの対象となる作業者の動きに変更が生じたり新たな一連の作業をトレースしたりする際、基準特徴量の設定が容易なトレーシングシステムを提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、トレーシングシステムを利用するに当たって基準となる特徴量を容易に設定することができるトレーシングシステム設定処理用プログラムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の目的を達成するために、本発明は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、を備え、作業者の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて、センサユニットから時系列で入力されたセンサデータを格納するデータ格納手段と、データ格納手段に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容を選択する選択手段と、選択手段により選択された選択条件情報に基いてデータ格納手段に格納されているセンサデータを処理する処理手段と、選択手段で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理手段により処理された結果のうち基準データとして決められた特徴量を基準特徴量格納手段へ格納する書込手段と、データ格納手段に格納されているセンサデータを表示すると共に、選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段で処理された結果を表示するための入出力手段と、選択手段、処理手段及び書込手段の何れか又は全てと入出力手段とで入出力インタフェースを行う入出力インタフェース手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、さらに、トレースすべき一連の各作業を区分するためのトリガー信号を発生させる信号発生手段を備えており、データ格納手段が前記センサユニットからのセンサデータと共に信号発生手段により発生したトリガー信号を格納し、入出力手段がデータ格納手段に格納されているセンサデータ及びトリガー信号を表示することを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、信号発生手段には、各作業に供される工具類に内蔵されたものが含まれるか、又は、センサユニット内のセンサの一つとして加速度センサが備えられており、信号発生手段には、加速度センサの各成分データが所定の条件を満たさなくなるとトリガー信号を発生するものが含まれる。
【００１３】
上記構成において、さらに、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段を備え、データ格納手段が、撮影手段により生成される撮影データをも格納し、入出力手段が、データ格納手段に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示すると共に、選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段で処理された結果とデータ格納手段に格納されている撮影データとを表示することを特徴とする。
【００１４】
上記構成において、入出力インタフェース手段は、入出力手段に対してグラフィック表示を行い、グラフィック表示への入力機能を有することを特徴とする。
【００１５】
上記第２の目的を達成するために、本発明は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、特徴量算出手段から入力された特徴量を基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、入出力手段とを備え、作業の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて用いられるトレーシングシステム設定処理用プログラムにおいて、センサユニットから時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップと、データ格納ステップで格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段に表示し、入出力手段に対して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップと、選択条件入力ステップにより入力された選択条件情報に基いてデータ格納ステップで格納したセンサデータを処理し入出力手段にその処理の結果を表示する処理ステップと、処理ステップにより表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、その処理の結果に対応して選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップにより処理された結果を基準データとして基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
上記データ格納ステップでは、トレーシングシステムに含まれている信号発生手段により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、センサユニットから時系列に入力されるセンサデータと共に格納し、処理ステップにおいて処理の結果と共にトリガー信号を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トレーシングシステムにおいて必須となる基準特徴量の設定が容易となり、トレースの対象となる作業者の一連の作業に僅かな変更が生じても迅速に対応することができるばかりか、トレーシングシステムを新たに適用することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るトレーシングシステムのブロック構成図である。
【図２】図１に示すトレーシングシステムを用いてトレースされる繰り返し作業の一例として、自動車のボディへの燃料タンク取付作業を説明するための模式図である。
【図３】図１に示すトレーシングシステムにおいて、入出力手段へのセンサデータと選択条件情報の表示の態様を模式的に示す図である。
【図４】図１に示すトレーシングシステムにおいて、処理手段により選択条件情報に基づいて処理された結果を表示する態様を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
〔システム構成〕
図１は本発明の実施形態に係るトレーシングシステムのブロック構成図である。本発明の実施形態に係るトレーシングシステム１は、図１に示すように、作業者に装着されるセンサユニット１０と信号発生手段２０とデータ処理装置３０と撮影手段６０とを含んで構成される。
【００２１】
〔センサユニット〕
センサユニット１０は、作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したものであり、具体的には、センサ部１１とデータ処理手段１２と送信手段１３とを備える。センサユニット１０は腕時計タイプで腕に取り付けられたり、腕章内に収納されて取り付けられたり、又は工具に取り付けられたりすることにより、作業者に対して常に同じように装着される。
【００２２】
センサ部１１は、加速度センサ１１ａ、地磁気センサ１１ｂなどの各種のセンサを有する。加速度センサ１１ａは、加速度を検出してデータ処理手段１２に随時出力する。地磁気センサ１１ｂは、地磁気を検出してデータ処理手段１２に随時出力する。加速度センサ１１ａ，地磁気センサ１１ｂは、何れも三軸センサであることが好ましく、この場合、各センサデータはｘ成分、ｙ成分、ｚ成分からなる。なお、センサの種類は二種類である必要はなく一種類でも三種類以上でもよい。
【００２３】
データ処理手段１２は、加速度センサ１１ａ，地磁気センサ１１ｂからのデータを同一のタイミングでサンプリングしてセンサデータとして送信部１１ｃに出力する。センサデータは、サンプリングしたデータのみならず、サンプリングしたときの日時などの時間、センサの種類やＩＤ番号、センサユニット１１のＩＤ番号の付随情報も含まれる。
【００２４】
送信手段１３は、データ処理手段１２からセンサデータを受けるとセンサ情報として随時データ処理装置３０へ送信する。その際、図示しない中継機等を介在してデータ処理装置３０へ送信されてもよいし、直接データ処理装置３０に送信されてもよい。
【００２５】
〔信号発生手段〕
信号発生手段２０は、作業者によって第１番から第ｎ番までの一連の作業のうち各作業が終了する毎に第ｉ番目（ただし、ｉは１からｎまでの任意の数）のトリガー信号を生じるものである。この信号発生手段２０は、後述のデータ処理装置３０に内蔵されたり、各作業に供される工具類に内蔵されたりする。図１に示す信号発生手段２１は、作業者が作業を完了する毎にレバーを引いたり又はボタンを押圧したりすることでトリガー信号が発生するものである。それ以外に、信号発生手段２０には工具５０内に内蔵して構成されてもよい。例えば工具５０としてのボルト締め付け工具には、トルク計測手段５２が内蔵されており、工具５０内の基準データ格納手段５３に格納されている基準データよりも大きいトルクを計測すると、信号発生手段５１によってトリガー信号が発生する。ここでは、工具５０内に基準データ格納手段５３と信号発生手段５１を設けているが、設備側にトルク計測手段５２からトルク量が送られ、設備側でそのトルク量が規定に達したことを判断してトリガー信号を発生するようにしてもよい。
【００２６】
〔データ処理装置〕
データ処理装置３０は、従来と同様に、受信手段３１と特徴量算出手段３２と基準特徴量蓄積手段３３と判定手段３４と警告手段３５とを備える。これらの手段について先ず説明する。
【００２７】
受信手段３１は、センサユニット１０から送信されたセンサ情報を受信して特徴量算出手段３２にセンサデータとしてセンサ部１１からの出力信号を出力する。データ処理手段１２により付された付随情報も併せて特徴量算出手段３２に出力する。
【００２８】
特徴量算出手段３２は、センサ部１１からの出力に基づいたセンサデータを受信手段３１から入力されると、特徴量算出条件に従ってそのセンサデータから特徴量を求めるものである。具体的には、特徴量算出手段３２は、特徴量算出条件に従って纏まったセンサデータを処理して、地磁気センサ１１ａ、加速度センサ１１ｂなどの複数のセンサからの出力信号のｘ成分、ｙ成分、ｚ成分そのものを特徴量としたり、各成分の所定時間内での平均値を特徴量としたり、或いはそれらの微分した値を特徴量としたりする。
【００２９】
基準特徴量格納手段３３は、特徴量に関する基準データを格納するものである。
判定手段３４は、特徴量算出手段３２から入力された特徴量を基準特徴量格納手段３３に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する。
【００３０】
本発明の実施形態にあっては、データ処理装置３０は、さらに、信号発生手段２０の一つとして、トリガー信号発生手段３７とそれに必要となる基準データ格納手段３６とを備える。トリガー信号発生手段３７は、基準データ格納手段３６に格納されている基準データと比べ、その閾値を越えるようなデータがセンサユニット１０から後述のデータ格納手段３８に入力されると、トリガー信号を発生する。つまり、前述の信号発生手段２０の一つとして、データ処理装置３０内にトリガー信号発生手段が機能として内蔵されている。作業として嵌め込み作業がある場合であっては、その衝撃を加速度センサ１１ｂで検出しその衝撃加速度が規定以上であるとき、トリガー信号発生手段３７がトリガー信号を発生する。基準データ格納手段３６は、センサデータのうち加速度センサ１１ｂの出力するセンサデータの閾値を格納している。
【００３１】
さらに、データ処理装置３０は、データ格納手段３８、選択手段３９、処理手段４０、書込手段４１、入出力インタフェース手段４２及び入出力手段４３を備える。以下、これらの手段を詳細に説明する。
【００３２】
データ格納手段３８は、センサユニット１０から時系列で入力されたセンサデータを格納する。
【００３３】
選択手段３９は、データ格納手段３８に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類及びセンサデータに施す処理の内容を選択する。
【００３４】
処理手段４０は、選択手段３９により選択された選択条件情報に基いてデータ格納手段３８に格納されているセンサデータを処理する。
【００３５】
書込手段４１は、選択手段３９で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを、特徴量算出手段３２へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理手段４０により処理された結果のうち、基準データとして決められた特徴量を基準特徴量格納手段３３へ格納する。
【００３６】
入出力手段４３は、データ格納手段３８に格納されているセンサデータを表示すると共に、選択手段３９における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により処理手段４０で処理された結果を表示するものである。入出力手段４３は、モニターなどの表示部とキーボード、ポインティングデバイスとしての入力部とで構成される。
【００３７】
入出力インタフェース手段４２は、選択手段３９、処理手段４０及び書込手段４１の何れか又は全てと入出力手段４３とで入出力インタフェースを行う。入出力インタフェース手段４２は、特に、入出力手段４３に対してグラフィック表示を行い、このグラフィック表示への入力機能を有することが好ましい。これによりプログラムなどの知識などや経験がなくても、操作者が選択条件情報を容易に設定することができ、また処理手段４０により処理された結果を判断しやすく表示することができる。
【００３８】
よって、基準特徴量蓄積手段３３に基準データが格納されていない場合であっても、センサユニット１０を装着した作業者が繰り返し一連の作業を行うことで、センサ部１１から出力されたセンサデータを受信手段３１が受信し、データ格納手段３８に格納する。そのため、入出力手段４３により入出力インタフェース手段４２を介在して選択手段３９により、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類及びセンサデータに施す処理の内容を選択することができる。その選択などの設定は、入出力インタフェース手段４２によりグラフィック表示にて行うことができるため、入出力手段４３の操作者が数学的又は統計的な知識や経験がなくても難なく設定することができる。
【００３９】
処理手段４０は、このように選択設定された選択条件情報に基づいてデータ格納手段３８に格納したセンサデータを処理し、その処理結果を入出力インタフェース手段４２を介して入出力手段４３にグラフィック表示するので、操作者はその表示、即ち、センサデータのうち、地磁気センサ１１ａの特定の成分とか、加速度センサ１１ｂの特定の成分とかの時系列表示、設定した区間の平均値、標準偏差、最大値、最小値などの処理結果から、選択条件情報として適切なものを選択することができる。
【００４０】
本発明の実施形態にあっては、特に、信号発生手段２１、５１及びトリガー信号発生手段３７を備えているので、これらの手段により、トレースすべき一連の各作業を区分するトリガー信号がセンサデータと共にデータ格納手段３８に格納される。よって、前述のように、入出力手段４３にセンサデータと共にトリガー信号が表示されるので、操作者はトリガー信号により一つの作業が終了したことを認識しながら、選択手段３９に対して入出力手段４３から入出力インタフェース手段４２を介して基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間を指定することができる。
【００４１】
本発明の実施形態にあっては、図１に示すように、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段６０を備えておき、データ格納手段３８が、撮影手段６０により生成される撮影データをも格納し、入出力手段４３が、データ格納手段３８に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示する。これにより、選択手段３９における選択条件情報を表示して操作者に選択させることができる。その結果、処理手段４０で、その選択によって処理された結果とデータ格納手段３８に格納されている撮影データとを表示する。このようにすることにより、操作者は単に入出力手段４３に表示されている各種波形のみならず、撮影データが表示されることで、選択条件情報として設定すべき内容を容易に確認しながら設定することができる。
【００４２】
ここで、本発明の実施形態におけるトレーシングシステムに適用される繰り返し一連の作業を例示する。図２は、図１に示すトレーシングシステム１を用いてトレースされる繰り返し作業の一例として、自動車のボディへの燃料タンク取付作業を説明するための模式図である。図２は自動車のボディ５を下側から見た様子を示しており、図中のＦｒは自動車の前方を示す。搬送される自動車のボディ５に対し、燃料タンク６を組み付ける際、燃料タンク６の四隅６ａ〜６ｄを自動車のボディ５にボルトで締め付けて作業を行う。よって、第１番から第ｎ番までの作業としては、自動車のボディ５の組付位置に燃料タンク６を設置する第１番の作業と、車幅方向右後方の隅部（以下、「第１の隅部」と呼ぶ。）６ａで仮止めをする第２の作業と、車幅方向左前方の隅部（以下、「第２の隅部」と呼ぶ。）６ｂをボルト締めする第３の作業と、車幅方向右前方の隅部（以下、「第３の隅部」と呼ぶ。）６ｃをボルト締めする第４の作業と、第１の隅部６ａを本締めする第５の作業と、車幅方向左後方の隅部（以下、「第４の隅部」と呼ぶ。）６ｄをボルト締めする第６の作業とで構成されるとする。図中の矢印Ｓ１〜Ｓ４は、作業者の移動方向を示している。
【００４３】
本発明の実施形態に係るトレーシングシステム１を使用するに当たって、基準特徴量蓄積手段３４に基準状態における特徴量を作業毎に基準データとして格納する。上述した自動車のボディ５への燃料タンク６の組付作業をトレースする例の場合には、先ず作業者はセンサユニット１０を装着し、第１から第６までの作業を正確に繰り返し行う。この例にあっては、工具４０としてのボルト締め付け工具にはボルトを締め付ける毎にトリガー信号を生じさせる機構が内蔵されている。また、ボルト締め付け工具それ自体に加速度センサが内蔵されており、その加速度センサのある成分（例えばｚ成分）が急激に増加したとき第１の作業が完了して次の作業に移行したことを検知し、トリガー信号を発生させるようにする。これにより、各作業が終了する毎にトリガー信号が発生され、特徴量抽出手段３３にそのトリガー信号が入力される。
【００４４】
一方、作業者が各作業を順に正確に行うことにより、センサユニット１０からデータ処理装置３０の受信手段３１に対してセンサデータが送信される。データ処理装置３０側では、受信手段３１がセンサデータを受信し、特徴量算出手段３２に入力され、特徴量算出手段３２によって特徴量が時系列で算出される。特徴量は地磁気センサ１１のｚ成分であったり、加速度センサ１１のｙ成分とｚ成分のベクトル的な足し算、即ち、合成ベクトルの大きさと向きであったりする。特徴量抽出手段３３には特徴量算出手段３２から算出した特徴量が時系列で入力される。特徴量抽出手段３３は、信号発生手段２０から第ｉ番目のトリガー信号が入力されると、次のトリガー信号（第ｉ＋１番目のトリガー信号）が入力されるまでの特徴量を抽出する。基準特徴量蓄積手段３４には、特徴量抽出手段３３で抽出した特徴量が第ｉ番目の特徴量として入力されるので、その値を蓄積する。
【００４５】
基準特徴量蓄積手段３４には、このようにして各作業毎の特徴量が入力されるので、既に蓄積した値と演算処理を行って絶えず更新する。これにより特徴量のサンプリング数を多くして、誤差を小さくすることができる。
【００４６】
以上により、基準状態における特徴量を作業毎に基準データとして基準特徴量蓄積手段３４に格納したので、作業者の一連の作業をトレースする準備が完了する。
【００４７】
図３は、図１に示すトレーシングシステムにおいて入出力手段４３へのセンサデータと選択条件情報の表示の態様を模式的に示す図である。図示するように、表示部４３ａに横軸を時間、縦軸を強度でセンサデータの波形Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３とトリガー信号Ｔを併せて表示する。この波形Ｇ１乃至Ｇ３は、地磁気センサ、加速度センサ、回転角センサの各成分を指定して表示される。基準位置としてプルダウンにより区間を設定する。このようにして設定された区間内の波形Ｇ１乃至Ｇ３のうち何れかについて、平均、標準偏差、最大値、最小値、及び傾きなど波形の特徴を示す指標に関する選択肢から行いたい数学的な処理を選択する。これにより、操作者が数学的知識や統計的知識がなくても選択条件情報を設定することができる。
【００４８】
図４は、図１に示すトレーシングシステム１において、処理手段４０により選択条件情報に基づいて処理された結果を表示する態様を模式的に示す図である。図４に示すように、入出力手段４３の表示部４３ａの画面に表示される。符号４３ｂで指し示すように、各区間毎に軸の種類、開始位置、終了位置、計算方法を表示し、符号４３ｃ，４３ｄで指し示すように、その軸の種類に対応したセンサデータをグラフィック表示すると共に、符号４３ｅ，４３ｆで指し示すように、グラフの右側に撮影データを表示する。その際、グラフの上側に符号４３ｇ，４３ｈで指し示すようにバーを設定しておき、撮影データのどの時間のデータを表示するかを指定することができる。
【００４９】
〔トレーシングシステム設定処理用プログラム〕
次に、本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムについて説明する。このプログラムは、図１に示すセンサユニット１０と特徴量算出手段３２と基準特徴量格納手段３３と判定手段３４と入出力手段４３などを備えて、作業者の動きをトレースするトレーシングシステム１において用いられる。このプログラムを実行することにより、図１に示すシステムが実現される。図５は、本発明の実施形態に係るトレーシングシステム設定処理用プログラムのフロー図である。
【００５０】
トレーシングシステム設定処理用プログラムは、次の複数のステップで構成される。プログラムが開始されると、先ず、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）において、センサユニット１０からのセンサデータを時系列でデータ格納手段３４に格納する。
【００５１】
次に、選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）において、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）でデータ格納手段３４に格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段４３に表示する。そして、操作者から入出力手段３４に対して入力された選択条件情報を受ける。
【００５２】
次に、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）において、選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）により入力された選択条件情報に基いて、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）で格納されたデータ格納手段３８内のセンサデータを処理する。そして、その処理の結果を入出力手段４３に表示する。
【００５３】
処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により表示された処理の結果が、基準データとしてふさわしく、かつ選択条件情報として設定したものが特徴量算出条件としてふさわしい場合（ＳＴＥＰ４でＹｅｓ）には、次のＳＴＥＰ４に移行する一方、そうでない場合（ＳＴＥＰ４でＮｏ）には再度ＳＴＥＰ２に戻る。
【００５４】
ＳＴＥＰ４でＹｅｓとなった場合には、書込ステップ（ＳＴＥＰ５）において、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けた場合には、その処理の結果に対応して選択条件入力ステップ（ＳＴＥＰ２）で入力された選択条件情報を特徴量算出手段３２へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）により処理された結果を、基準データとして基準特徴量格納手段３３へ格納する。
【００５５】
以上により、トレーシングシステム１に対し、特徴量算出手段３２に特徴量算出のための条件を設定し、かつ基準特徴量蓄積手段３３に基準データを格納することができる。
【００５６】
以上のトレーシングシステム設定処理プログラムにおいて、データ格納ステップ（ＳＴＥＰ１）では、トレーシングシステム１に含まれている信号発生手段２１，５１，３７により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、センサユニット１０から時系列に入力されるセンサデータと共に格納することが好ましい。さらに、処理ステップ（ＳＴＥＰ３）において、処理の結果と共にトリガー信号を表示することが好ましい。このようにすることで、選択条件情報を設定する操作者が一つの作業の区切りを意識して区間の設定を行うことができる。
【００５７】
本発明の実施形態は上述に限られることなく特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で種々設計変更することができる。例えばセンサユニット１０には地磁気センサ１１ａと加速度センサ１１ｂとを備えているが、それ以外のセンサ、例えば角度センサでもよい。
【００５８】
本発明の実施形態によれば、トレーシングシステムにおいて必須となる基準特徴量を容易に設定することができ、トレースの対象となる作業者の一連の動きに僅かな変更が生じても迅速に対応することができるばかりか、トレーシングシステムを新たに適用することが容易になる。
【符号の説明】
【００５９】
１：トレーシングシステム
５：自動車のボディ
６：燃料タンク
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ：燃料タンクの隅部
１０：センサユニット
１１：センサ部
１１ａ：地磁気センサ
１１ｂ：加速度センサ
１２：データ処理手段
１３：送信手段
２０，２１，５１：信号発生手段
３０：データ処理装置
３１：受信手段
３２：特徴量算出手段
３３：基準特徴量蓄積手段
３４：判定手段
３５：警告発生手段
３６：基準データ格納手段
３７：トリガー信号発生手段
３８：データ格納手段
３９：選択手段
４０：処理手段
４１：書込手段
４２：入出力インタフェース手段
４３：入出力手段
５０：工具
５１：信号発生手段
５２：トルク計測手段
５３：基準データ格納手段
６０：撮像手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、上記センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、上記特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、を備え、作業者の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて、
上記センサユニットから時系列で入力されたセンサデータを格納するデータ格納手段と、
上記データ格納手段に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容を選択する選択手段と、
上記選択手段により選択された選択条件情報に基いて上記データ格納手段に格納されているセンサデータを処理する処理手段と、
上記選択手段で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを上記特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、上記処理手段により処理された結果のうち基準データとして決められた特徴量を上記基準特徴量格納手段へ格納する書込手段と、
上記データ格納手段に格納されているセンサデータを表示すると共に、上記選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により上記処理手段で処理された結果を表示するための入出力手段と、
上記選択手段、上記処理手段及び上記書込手段の何れか又は全てと上記入出力手段とで入出力インタフェースを行う入出力インタフェース手段と、
を備えることを特徴とする、トレーシングシステム。
【請求項２】
さらに、トレースすべき一連の各作業を区分するためのトリガー信号を発生させる信号発生手段を備えており、
前記データ格納手段が前記センサユニットからのセンサデータと共に上記信号発生手段により発生したトリガー信号を格納し、
前記入出力手段がデータ格納手段に格納されているセンサデータ及びトリガー信号を表示することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項３】
前記信号発生手段には、各作業に供される工具類に内蔵されたものが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項４】
前記センサユニット内のセンサの一つとして加速度センサが備えられており、
前記信号発生手段には、上記加速度センサの各成分データが所定の条件を満たさなくなると前記トリガー信号を発生するものが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項５】
さらに、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段を備え、
前記データ格納手段が、上記撮影手段により生成される撮影データをも格納し、
前記入出力手段が、上記データ格納手段に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示すると共に、上記選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により上記処理手段で処理された結果と上記データ格納手段に格納されている撮影データとを表示することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項６】
前記入出力インタフェース手段は、前記入出力手段に対してグラフィック表示を行い、上記グラフィック表示への入力機能を有することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項７】
作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、上記センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、上記特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、入出力手段とを備え、作業の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて用いられるトレーシングシステム設定処理用プログラムにおいて、
上記センサユニットから時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップと、
上記データ格納ステップで格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段に表示し、該入出力手段に対して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップと、
上記選択条件入力ステップにより入力された選択条件情報に基いて上記データ格納ステップで格納したセンサデータを処理し上記入出力手段にその処理の結果を表示する処理ステップと、
上記処理ステップにより表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、その処理の結果に対応して上記選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を上記特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、上記処理ステップにより処理された結果を基準データとして上記基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップと、
を有することを特徴とする、トレーシングシステム設定処理用プログラム。
【請求項８】
前記データ格納ステップでは、前記トレーシングシステムに含まれている信号発生手段により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、前記センサユニットから時系列に入力されるセンサデータと共に格納し、
前記処理ステップにおいて処理の結果と共にトリガー信号を表示することを特徴とする、請求項７に記載のトレーシングシステム設定処理用プログラム。
【請求項１】
作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、上記センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、上記特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、を備え、作業者の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて、
上記センサユニットから時系列で入力されたセンサデータを格納するデータ格納手段と、
上記データ格納手段に格納されたセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容を選択する選択手段と、
上記選択手段により選択された選択条件情報に基いて上記データ格納手段に格納されているセンサデータを処理する処理手段と、
上記選択手段で選択された選択条件情報のうち特徴量算出基準として決められたものを上記特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、上記処理手段により処理された結果のうち基準データとして決められた特徴量を上記基準特徴量格納手段へ格納する書込手段と、
上記データ格納手段に格納されているセンサデータを表示すると共に、上記選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により上記処理手段で処理された結果を表示するための入出力手段と、
上記選択手段、上記処理手段及び上記書込手段の何れか又は全てと上記入出力手段とで入出力インタフェースを行う入出力インタフェース手段と、
を備えることを特徴とする、トレーシングシステム。
【請求項２】
さらに、トレースすべき一連の各作業を区分するためのトリガー信号を発生させる信号発生手段を備えており、
前記データ格納手段が前記センサユニットからのセンサデータと共に上記信号発生手段により発生したトリガー信号を格納し、
前記入出力手段がデータ格納手段に格納されているセンサデータ及びトリガー信号を表示することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項３】
前記信号発生手段には、各作業に供される工具類に内蔵されたものが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項４】
前記センサユニット内のセンサの一つとして加速度センサが備えられており、
前記信号発生手段には、上記加速度センサの各成分データが所定の条件を満たさなくなると前記トリガー信号を発生するものが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項５】
さらに、作業者の動きを撮影して撮影データを生成する撮影手段を備え、
前記データ格納手段が、上記撮影手段により生成される撮影データをも格納し、
前記入出力手段が、上記データ格納手段に格納されているセンサデータ及び撮影データを表示すると共に、上記選択手段における選択条件情報を表示して選択させ、その選択により上記処理手段で処理された結果と上記データ格納手段に格納されている撮影データとを表示することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項６】
前記入出力インタフェース手段は、前記入出力手段に対してグラフィック表示を行い、上記グラフィック表示への入力機能を有することを特徴とする、請求項１に記載のトレーシングシステム。
【請求項７】
作業者の繰り返される一連の動きを検出する一又は複数のセンサを内蔵したセンサユニットと、上記センサから出力されたセンサデータから特徴量算出条件に従って特徴量を求める特徴量算出手段と、特徴量に関する基準データを格納する基準特徴量格納手段と、上記特徴量算出手段から入力された特徴量を上記基準特徴量格納手段に格納されている基準データと照合して特徴量が基準データの範囲内か否かを判定する判定手段と、入出力手段とを備え、作業の動きをトレースするトレーシングシステムにおいて用いられるトレーシングシステム設定処理用プログラムにおいて、
上記センサユニットから時系列でセンサデータを格納するデータ格納ステップと、
上記データ格納ステップで格納したセンサデータから特徴量を求めるための条件を選択条件情報として、基準特徴量の算出の対象とすべきセンサデータの区間の指定、該対象とするセンサデータの種類、及びセンサデータに施す処理の内容の入力を促すように入出力手段に表示し、該入出力手段に対して入力された選択条件情報を受ける選択条件入力ステップと、
上記選択条件入力ステップにより入力された選択条件情報に基いて上記データ格納ステップで格納したセンサデータを処理し上記入出力手段にその処理の結果を表示する処理ステップと、
上記処理ステップにより表示された処理の結果に対し、基準特徴量を選択すべき旨の入力を受けると、その処理の結果に対応して上記選択条件入力ステップで入力された選択条件情報を上記特徴量算出手段へ特徴量算出条件として書き込み、かつ、上記処理ステップにより処理された結果を基準データとして上記基準特徴量格納手段へ格納する書込ステップと、
を有することを特徴とする、トレーシングシステム設定処理用プログラム。
【請求項８】
前記データ格納ステップでは、前記トレーシングシステムに含まれている信号発生手段により一連の各作業を区別するために発生したトリガー信号を、前記センサユニットから時系列に入力されるセンサデータと共に格納し、
前記処理ステップにおいて処理の結果と共にトリガー信号を表示することを特徴とする、請求項７に記載のトレーシングシステム設定処理用プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２１４３２（Ｐ２０１２−２２１４３２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９６３０（Ｐ２０１１−８９６３０）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１５７０８３）トヨタ自動車東日本株式会社 (1,164)
【出願人】（５０７２３４４２７）公立大学法人岩手県立大学 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１５７０８３）トヨタ自動車東日本株式会社 (1,164)
【出願人】（５０７２３４４２７）公立大学法人岩手県立大学 (22)
【Ｆターム（参考）】
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