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TW201604800A - 控制裝置及利用其之作業管理系統 - Google Patents

控制裝置及利用其之作業管理系統 Download PDF

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TW201604800A
TW201604800A TW104118198A TW104118198A TW201604800A TW 201604800 A TW201604800 A TW 201604800A TW 104118198 A TW104118198 A TW 104118198A TW 104118198 A TW104118198 A TW 104118198A TW 201604800 A TW201604800 A TW 201604800A
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TW104118198A
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TWI552094B (zh
Inventor
小林浩治
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松下知識產權經營股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可掌握使用工具之作業狀態之控制裝置及利用其之作業管理系統。控制裝置2係包含通信部23、及處理部24。通信部23係與使緊固零件(例如螺釘10)緊固之作業時所使用之工具3之間、及與拍攝進行作業之作業部位之攝像裝置41之間分別進行通信。處理部24係執行基於藉由工具3賦予緊固零件之緊固轉矩、及藉由攝像裝置41拍攝之攝像圖像，判定作業是否正常進行之判定處理。

Description

控制裝置及利用其之作業管理系統
本發明一般而言為控制裝置、作業管理系統，更詳細而言係關於使用工具進行作業管理之控制裝置及利用其之作業管理系統。
先前，已知有具備於將螺栓等之緊固零件緊固於對象物之預先設定之位置之作業中，用以防止忘記緊固之機器或機構之緊固工具或緊固管理系統，例如專利文獻1所揭示。記述於專利文獻1之緊固管理系統係具備有緊固工具即轉矩扳手、及管理緊固位置資訊之管理裝置。
轉矩扳手係將緊固零件緊固後之緊固轉矩藉由無線通信輸出至管理裝置。又，轉矩扳手係於使轉矩扳手移動之情形時，基於自加速度感測器、陀螺儀感測器、地磁性感測器輸出之信號而特定緊固位置，且將表示該緊固位置之緊固位置資訊藉由無線等之通信媒體而輸出至管理裝置。管理裝置係藉由通信媒體而取得自轉矩扳手輸出之緊固位置資訊、與緊固轉矩，且管理經取得之緊固位置資訊及緊固轉矩。
[專利文獻1]日本專利特開2013-188858號公報
然而，於上述先前例中，作業者可使用工具明確緊固零件緊固 後(即，作業者使用工具進行作業)之位置，但存在無法掌握使用工具之作業之狀態之問題。例如，存在作業者認為緊固零件已緊固，但實際緊固零件未被正確緊固之情形。於此般情形時，於上述先前例中，無法掌握緊固零件是否被正確緊固之狀態(即，使用工具之作業之狀態)。
本發明係鑒於上述方面而完成者，其目的在於提供一種可掌握使用工具之作業之狀態之控制裝置及利用其之作業管理系統。
本發明之控制裝置之特徵在於，其具備：通信部，其與使緊固零件緊固之作業時所使用之工具之間、及與拍攝進行上述作業之作業部位之攝像裝置之間分別進行通信；及處理部，其執行基於藉由上述工具賦予上述緊固零件之緊固轉矩、及藉由上述攝像裝置拍攝之攝像圖像，判定上述作業是否正常進行之判定處理。
本發明之作業管理系統之特徵在於，其具備：上述控制裝置；上述工具，其具有朝上述控制裝置發送與上述緊固轉矩相關之資料之通信部；及可穿戴終端，其具有上述攝像裝置及朝上述控制裝置發送與上述攝像圖像相關之資料之通信裝置。
本發明係可掌握使用工具之作業之狀態。
1‧‧‧作業管理系統
2‧‧‧控制裝置
3‧‧‧工具
4‧‧‧可穿戴終端
5‧‧‧上階裝置
6‧‧‧零件管理系統
7‧‧‧零件棚
8‧‧‧顯示器
9‧‧‧作業台
10‧‧‧螺釘
11‧‧‧工件
21‧‧‧顯示部
22‧‧‧記憶部
23‧‧‧通信部
24‧‧‧處理部
31‧‧‧測定部
32‧‧‧通信部
41‧‧‧攝像裝置
42‧‧‧顯示裝置
43‧‧‧通信裝置
44‧‧‧處理裝置
51‧‧‧無線存取點
71‧‧‧零件箱
81‧‧‧開關
100‧‧‧頭部
300‧‧‧轉矩扳手
301‧‧‧頭
302‧‧‧插入角
302A‧‧‧插口
303‧‧‧橫桿部
304‧‧‧把持部
305‧‧‧負載單元
306‧‧‧轉矩運算部
307‧‧‧通信I/F
308‧‧‧外殼
310‧‧‧衝擊螺絲起子
311‧‧‧衝擊機構
312‧‧‧馬達
313‧‧‧軸
314‧‧‧輸出軸
314A‧‧‧鑽頭
315‧‧‧加速度感測器
316‧‧‧轉矩感測器
317‧‧‧控制電路
318‧‧‧本體部
319‧‧‧把手部
320‧‧‧電池組
321‧‧‧充電池
322‧‧‧電線
323‧‧‧電線
324‧‧‧電線
325‧‧‧操作桿
CA1‧‧‧纜線
P1‧‧‧零件
S1~S13‧‧‧步驟
W1‧‧‧作業者
圖1係實施形態之控制裝置及作業管理系統之概略方塊圖。
圖2係表示實施形態之作業管理系統之一例之概略圖。
圖3係表示實施形態之作業管理系統之工具之一例之概略圖。
圖4係表示實施形態之作業管理系統之工具之一例之概略圖。
圖5係表示實施形態之作業管理系統之動作之流程圖。
圖6A係表示於實施形態之作業管理系統中，螺釘被正常緊固之 狀態之圖，圖6B係表示於實施形態之作業管理系統中，螺釘未被正常緊固之狀態之圖。
圖7A係零件管理系統之概略圖，圖7B係應用實施形態之作業管理系統之零件管理系統之概略方塊圖。
本發明之實施形態之控制裝置2係如圖1、圖2所示，具備有通信部23、及處理部24。通信部23係與使緊固零件(例如螺釘10)緊固之作業時所使用之工具3之間、及與拍攝進行作業之作業部位之攝像裝置41之間，分別進行通信。處理部24係執行基於藉由工具3賦予緊固零件之緊固轉矩、與藉由攝像裝置41拍攝之攝像圖像，判定作業是否正常進行之判定處理。
又，本發明之實施形態之作業管理系統1係如圖1、圖2所示，具備有本實施形態之控制裝置2、工具3、及可穿戴終端(wearable device)4。工具3係具有朝控制裝置2發送緊固轉矩之資料之通信部32。可穿戴終端4係具有攝像裝置41及朝控制裝置2發送攝像圖像之資料之通信裝置43。
以下，詳細說明本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1。其中，以下說明之構成僅為本發明之一例，本發明並未限定於下述之實施形態，即便於該實施形態以外，只要未脫離本發明之技術性思想，即可根據設計等進行各種變更。
本實施形態之作業管理系統1係如圖1所示具備有控制裝置2、工具3、可穿戴終端4。又，本實施形態之作業管理系統1係具備與控制裝置2之間進行通信之上階裝置5。
控制裝置2係具備有顯示部21、記憶部22、通信部23、及處理部24。顯示部21係以例如液晶顯示器或有機EL(Electro-Luminescence：電致發光)顯示器等構成，使用文字及圖像中至少一者顯示對作業者 W1之指示內容等各種資訊。於本實施形態之控制裝置2中，顯示部21係以觸控面板型液晶顯示器構成。
記憶部22係以例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：電子可抹除可程式化唯讀記憶體)或快閃記憶體構成，記憶以處理部24啟動之應用等各種資訊。又，記憶部22係將自工具3發送之緊固轉矩之資料、與可穿戴終端4所拍攝之攝像圖像之資料記憶於每個作業部位。另外，記憶部22係將使緊固零件緊固時所要求之轉矩(目標轉矩)、表示作業者W1應進行作業之作業部位之圖像(指示圖像)之資料、及表示緊固零件正常被緊固之狀態之圖像(基準圖像)記憶於每個作業部位。再者，緊固零件係例如螺釘10(參照圖6A)或螺栓等構件。
於表1中表示記憶部22所記憶之資料之一例。表1係表示有作業者W1進行緊固作為緊固構件之螺釘10之作業之情形之資料。於表1中，「編號」為賦予各作業者W1進行作業之每個作業部位之編號。又，「規格」係每個作業部位所要求之緊固零件之規格(例如‘M8’、‘M10’等)。
通信部23係以與有線通信之規格及無線通信之規格(例如， Bluetooth(註冊商標)或WiFi(註冊商標))對應之通信模組構成。於本實施形態之控制裝置2中，通信部23係與工具3之間、及與上階裝置5之間分別進行無線通信，且與可穿戴終端4之間經由纜線CA1(參照圖2)進行有線通信。當然，通信部23與可穿戴終端4之間亦可進行無線通信，與工具3之間、及與上階裝置5之間亦可分別經由纜線(未圖示)進行有線通信。
處理部24係例如以CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)構成，啟動記憶部22所記憶之應用，藉此實現各種處理。具體而言，處理部24係執行自記憶部22讀取指示內容之資料並朝可穿戴終端4發送指示信號之處理。又，處理部24係執行基於藉由工具3賦予緊固零件之緊固轉矩、與由可穿戴終端4拍攝之攝像圖像，判定作業者W1是否正常進行作業之判定處理。關於判定處理之詳細情況將於下文敍述。
本實施形態之控制裝置2係如圖2所示，以平板型可攜式終端構成。因此，本實施形態之控制裝置2係作業者W1可一面攜帶一面進行作業，便利性優秀。當然，並未意欲將控制裝置2限定為平板型可攜式終端。例如，控制裝置2亦可以智慧型手機構成。此外，控制裝置2係除可攜式終端外，亦可以PLC(Programmable Logic Controller：可程式邏輯控制器)、或PC(Personal Computer：個人電腦)等構成。進而，控制裝置2只要至少具備通信部23與處理部24即可，是否具備顯示部21及記憶部22係任意。
例如，控制裝置2亦可不具備顯示部21，而具備有以聲音輸出對作業者W1之作業之指示內容之聲音輸出部(未圖示)。當然，控制裝置2亦可具備有聲音輸出部與顯示部21之兩者。
工具3係藉由賦予緊固零件特定之轉矩，而以將緊固零件緊固於工件11(參照圖6A)之方式構成。再者，工件11係表示例如木板或鐵 板，成為作業(此處，使緊固零件緊固之作業)之對象之構件。工具3係如圖1所示，具備有測定賦予緊固零件之緊固轉矩之測定部31、及與控制裝置2之間進行通信之通信部32。
作為工具3係例舉有例如轉矩扳手、或電動式之衝擊螺絲起子等。另外，作為工具3例舉電動式之衝擊扳手等。再者，衝擊螺絲起子或衝擊扳手亦可不為電動式，亦可為例如以壓縮空氣作為動力源之工具。進而，工具3亦可為手動式之螺絲起子。任意之工具3皆具有通信部32。再者，工具3無須具有測定部31。於工具3不具有測定部31之情形時，亦可將例如將轉矩限制器(下述)所設定之設定轉矩作為緊固轉矩而發送至控制裝置2。
以下，作為工具3之例，使用圖式簡單地說明轉矩扳手300及衝擊螺絲起子310。
轉矩扳手300係如圖3所示，具備有頭301、橫桿部303、把持部304、及外殼308。又，於橫桿部303之內部設置有磁伸縮式負載單元(檢測部)305。又，於外殼308之內部，收納有CPU(轉矩運算部)306、及通信I/F(介面)307。
頭301係作業者W1進行緊固作業時，成為旋轉中心之部位。於頭301設置有安裝有插口302A之插入角302。插口302A係例如嵌入至螺栓等緊固零件之構件。以將該插口302A安裝於插入角302之狀態將插口302A嵌入至緊固零件，使頭301旋轉，藉此可對緊固零件賦予特定之轉矩。換言之，頭301係安裝與緊固零件之規格相應之插口302A，藉由旋轉而經由插口302A將轉矩賦予緊固零件。再者，可於插入角302，適當安裝與緊固零件之規格相應之插口302A。
把持部304係使緊固零件緊固時由作業者W1握持之構件，以便於作業者W1握持之形狀形成。橫桿部303係將施加於把持部304之力經由頭301傳遞至緊固零件之棒狀之構件。於橫桿部303之內部，設置有 轉矩限制器(未圖示)。
轉矩限制器係若施加於緊固零件之轉矩達到預先設定之設定轉矩則作動，以不對緊固零件施加過大轉矩之方式進行限制之機構。再者，因轉矩限制器係先前周知之機構，故此處省略詳細說明。又，轉矩限制器作動之設定轉矩係可藉由例如調整旋鈕(未圖示)而設定。由於此般調整旋鈕亦先前周知，故此處省略詳細說明。
負載單元305係具備有應變計(未圖示)。負載單元305係根據使緊固零件緊固時所施加之轉矩而略微變化。而且，負載單元305係以應變計檢測出因變形而產生之應變，且對CPU306輸出與該應變成比例之電性信號。即，負載單元305係輸出與施加於緊固零件之轉矩相應之電性信號。CPU306係基於負載單元305輸出之電性信號，而運算緊固轉矩。即，於轉矩扳手300中，負載單元305及CPU306相當於測定部31。
通信I/F307係以與無線通信之規格(例如，Bluetooth(註冊商標))對應之通信模組而構成。此處，通信I/F307係藉由使用天線(未圖示)之無線通信，朝控制裝置2發送包含CPU306所算出之緊固轉矩之資料之信號而構成。即，於轉矩扳手300中，通信I/F307相當於通信部32。再者，通信I/F307亦可藉由經由纜線(未圖示)之有線通信，朝控制裝置2發送包含CPU306所算出之緊固轉矩之資料之信號而構成。
再者，轉矩扳手300亦可以自外殼308之一面露出之形式具備顯示緊固轉矩等之資訊之液晶顯示器(未圖示)。於該構成中，因作業者W1可直接確認緊固轉矩，故較佳。
衝擊螺絲起子301係如圖4所示，具備有衝擊機構311、馬達312、輸出軸314、磁伸縮式轉矩感測器316(第1檢測部)、加速度感測器315(第2檢測部)、及控制電路317(轉矩運算部)。又，衝擊螺絲起子310係具備有筒形狀之本體部318、及自本體部318之周面沿與輸出軸 314之軸方向交叉之方向(圖4中為下方向)突出之把手部319。
於把手部319之一端(圖4中的下端)，裝卸自由地安裝有於樹脂製之外殼內收納有充電池321之電池組320。衝擊螺絲起子310係藉由自該充電池321供給之電力而動作。具體而言，藉由對馬達312及控制電路317之各者自充電池321經由電線323、324供給電力，而使充電螺絲起子310動作。
又，於把手部319設置有作業者W1可按入之操作桿325。於操作桿325機械性地連接有開關電路(未圖示)。開關電路係根據作業者W1對操作桿325之按入操作，將操作信號輸出至控制電路317而構成。
衝擊機構311係與馬達312之軸313連結，根據軸313之旋轉產生脈衝狀之衝擊力，將產生之衝擊力施加於輸出軸314而構成。即，衝擊機構311產生脈衝狀之衝擊力。馬達312係以例如附設電刷之DC(Direct Current，直流)馬達、或無刷之DC馬達構成。馬達312係以軸313與本體部318之軸線一致之方式，收納於本體部318之內部。對於馬達312，自控制電路317經由電線324供給驅動電流。又，馬達312之軸313之旋轉數或旋轉速度係藉由控制電路317而控制。
輸出軸314係以與本體部318之軸線一致之方式，旋轉自由地安裝於本體部318之一端(圖4中的左端)。輸出軸314係藉由自衝擊機構311施加之衝擊力而旋轉之構成。於輸出軸314之前端安裝例如與螺釘10或螺栓等之緊固零件之規格相應之鑽頭314A。藉由於輸出軸314安裝該鑽頭314A之狀態下將鑽頭314A嵌入至緊固零件，可使用衝擊螺絲起子310將特定之轉矩賦予緊固零件。即，輸出軸314係藉由安裝與緊固零件之規格相應之鑽頭314A且自衝擊機構311施加之衝擊力而旋轉。
轉矩感測器316係使緊固構件緊固時，藉由對輸出軸314施加轉矩，而非接觸地檢測輸出軸314所產生之應變。而且，轉矩感測器316 係將與該應變成比例之電性信號經由電線322輸出至控制電路317。即，轉矩感測器316係檢測施加於輸出軸314之轉矩。
加速度感測器315係例如以貼附於藉由對輸出軸314之一部分實施D切割加工而形成之槽(未圖示)之形式設置。加速度感測器315係檢測輸出軸314之圓周方向之加速度及輸出軸314之角速度之至少一者。再者，加速度感測器315係除輸出軸314之圓周方向之加速度外，亦可檢測輸出軸314之徑方向之加速度而構成。
又，為了對加速度感測器315供給電力，且將加速度感測器315之檢測值發送至控制電路317，而於輸出軸314設置有一對通信線圈(未圖示)。一者之通信線圈(第1通信線圈)係固定於輸出軸314之圓周面。另一者之通信線圈(第2通信線圈)係形成為圓筒狀，使輸出軸314通過其中心，且與第1通信線圈對向而配置。
若控制電路317使交流電流流動於第2通信線圈，則藉由彼此感應而使交流電流流動於第1通信線圈。加速度感應器315係在將流動於第1通信線圈之交流電流轉換成直流後，例如預先於電容器(未圖示)蓄積電荷，藉此確保動作電力。又，加速度感測器315係藉由使與自控制電路317輸入之交流電流不同頻率之脈衝信號流動於第1通信線圈，而經由第2通信線圈及電線322將檢測值發送至控制電路317。
控制電路317係以微電腦(微型控制器)、及與無線通信之規格(例如Bluetooth(註冊商標))對應之通信模組而構成。控制電路317係具備有基於根據操作桿325之按入操作而自開關電路輸出之操作信號，控制馬達312之軸313之旋轉之功能。
於該衝擊螺絲起子310中，控制電路317係基於轉矩感測器316之檢測值、自加速度感測器315之檢測值求得之輸出軸314及鑽頭314A之慣性轉矩，運算緊固轉矩。即，於衝擊螺絲起子310中，轉矩感測器316及加速度感測器315、以及控制電路317係相當於測定部31。 又，控制電路317係具備有若經算出之緊固轉矩到達預先設定之設定轉矩則停止馬達312之動作之功能。
進而，控制電路317係具備有藉由使用天線(未圖示)之無線通信，朝控制裝置2發送包含經算出之緊固轉矩之資料之信號之功能。即，於衝擊螺絲起子310中，控制電路317相當於通信部32。再者，控制電路317亦可藉由經由纜線(未圖示)之有線通信，朝控制裝置2發送包含經算出之緊固轉矩之資料之信號而構成。
可穿戴終端4係於例如所謂之眼鏡或護目鏡、安全帽之穿戴於作業者W1之頭部之機器安裝攝像裝置41及顯示裝置42而構成。於本實施形態之作業管理系統1中，可穿戴終端4係如圖2所示，以眼鏡型之終端而構成，且攝像裝置41、顯示裝置42、通信裝置43、處理裝置44係一體地設置。
攝像裝置41係使用例如CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合器件)影像感測器、或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器而構成。攝像裝置41係其拍攝之範圍與顯示裝置42之顯示範圍大致一致，且與穿著可穿戴終端4之作業者W1之視野大致一致而設置。因此，攝像裝置41係可拍攝作業者W1之視野附近之範圍。再者，由於攝像裝置41所拍攝之範圍與作業者W1之視野並未嚴格一致，故較佳為藉由對攝像圖像實施修正處理，而使拍攝之範圍與作業者W1之視野一致。又，攝像裝置41係如圖6A所示，以使攝像圖像為自與施工面正交之方向(該圖中與紙面正交之方向)觀察工件11(作業部位)之圖像之方式進行拍攝。再者，「正交」係於嚴格意義上來說，亦可不「正交」。
顯示裝置42係以例如頭盔顯示器(Head Mounted Display：HMD)等而構成，使用文字及圖像中至少一者顯示對作業者W1之各種資訊。頭盔顯示器亦可為藉由利用半鏡面等形成虛像而觀察影像之投影 方式，又可為利用眼球之晶狀體直接成像於視網膜之投影方式。
通信裝置43係以與有線通信之規格對應之模組構成，經由纜線CA1而與控制裝置2之間進行通信。再者，通信裝置43亦可以與無線通信之規格(例如，Bluetooth(註冊商標))對應之模組構成。於該情形時，可於控制裝置2與可穿戴終端4之間進行無線通信。
處理裝置44以例如CPU構成，藉由執行程式而實現各種處理。具體而言，處理裝置44係基於自控制裝置2發送之指示信號，以攝像裝置41執行拍攝作業部位之處理。又，處理裝置44係基於自控制裝置2發送之指示信號所含之資料，執行使對作業者W1之指示內容顯示於顯示裝置42之處理。另外，處理裝置44係執行朝控制裝置2發送攝像裝置41拍攝之攝像圖像之資料之處理。
上階裝置5係例如以PLC、或PC、伺服器等構成。上階裝置5係具有與控制裝置2之間進行通信之功能。於本實施形態之作業管理系統1中，控制裝置2係經由上階裝置5具備之無線存取點51(參照圖2)而與上階裝置5之間進行無線通信。又，上階裝置5係具有統一管理自控制裝置2發送之資料之功能。具體而言，上階裝置5係藉由於各作業記憶自控制裝置2發送之緊固轉矩之資料及攝像圖像之資料，而管理藉由作業者W1進行之作業之履歷。
再者，控制裝置2朝上階裝置5發送資料之時序任意。例如，控制裝置2亦可定期朝上階裝置5發送資料，又可於全部作業結束之時間點朝上階裝置5發送資料。另外，控制裝置2亦可於自上階裝置5要求資料之發送之時間點，朝上階裝置5發送資料。
以下，關於本實施形態之作業管理系統1之動作，使用圖5進行說明。首先，若作業者W1為了開始作業而操作控制裝置2，則控制裝置2之處理部24係執行將包含作業內容之資料之指示信號向可穿戴終端4發送之處理(S1)。再者，控制裝置2之處理部24亦可將作業者W1 利用之工具3及可穿戴終端4之任意之操作作為觸發執行‘S1’之流程而構成。
可穿戴終端4之處理裝置44係若接收指示信號，則執行使指示信號所含之表示作業部位之指示圖像之資料、及作業所需之指示資料(例如，螺釘10之規格或規定之緊固轉矩)投影(顯示)至顯示裝置42之處理(S2)。作業者W1係藉由觀察投影至顯示裝置42之指示圖像，而特定作業部位。又，作業者W1係藉由觀察指示資料，而進行使用工具3之作業所需之準備(S3)。例如，若工具3為衝擊螺絲起子310，則作業者W1係將與螺釘10之規格相應之鑽頭314A安裝於輸出軸314，或對設定轉矩進行設定。
其次，作業者W1係操作可穿戴終端4之攝像裝置41。藉由該操作，而處理裝置44係執行以攝像裝置41拍攝作業部位及作業部位之周邊之攝像處理(S4)。此時，較佳為作業者W1於拍攝前，以作業部位位於視野中央之方式，活動頭部等調整攝像裝置41之位置。又，於顯示裝置42顯示成為攝像範圍之指標之框之情形時，作業者W1係以於該框內收納作業部位之方式，活動頭部等調整攝像裝置41之位置。接著，處理裝置44係執行朝控制裝置2發送經拍攝之攝像圖像之資料之處理。
控制裝置2之處理部24係若接收攝像圖像之資料，則執行比較預先記憶之作業部位之指示圖像與攝像圖像，且確認作業者W1是否將於正確之作業部位進行作業之確認處理(S5)。於該確認處理中，例如比較攝像圖像之資料與指示圖像之資料求出類似度。接著，於該確認處理中，若求出之類似度在預先設定之臨限值以上，則判定為正常(作業者W1將於正確之作業部位進行作業)，若未滿臨限值，則判定為異常(作業者W1將於錯誤之作業部位進行作業)。判定為正常之情形(S5：是)，處理部24係執行將指示作業者W1開始作業之開始信號向 可穿戴終端4發送之處理(S6)。
此處，「類似度」只要為對攝像圖像之資料與指示圖像之資料有多相似進行數值化之參數即可。例如，亦可求出攝像圖像與指示圖像之差分圖像，且求出將差分圖像中濃淡值小於特定值之像素數設為類似度。又，例如，亦可求出攝像圖像與指示圖像之差分圖像，進而使差分圖像2值化求出2值圖像，且標記該2值圖像，並將標記之區域之面積設為類似度。
再者，判定為異常之情形(S5：否)，處理部24係執行對可穿戴終端4發送指示作業者W1再次拍攝作業部位之信號之處理。而且，重複上述‘S1~S5’之流程，直至可確認作業者W1將於正確之作業部位進行作業。
可穿戴終端4之處理裝置44係若接收開始信號，則執行使促使作業者W1開始作業之圖像或訊息投影於顯示裝置42之處理(S7)。作業者W1係藉由觀察投影至顯示裝置42之圖像或訊息，而開始使用工具3之作業(S8)。此處，作業者W1係使用工具3進行將螺釘10緊固於工件11之作業。此時，工具3之測定部31係於緊固螺釘10時，測定賦予螺釘10之緊固轉矩。若作業結束，則工具3之通信部32係執行朝控制裝置2發送測定部31所測定之緊固轉矩之資料之處理(S9)。
若接收緊固轉矩之資料，則控制裝置2之處理部24係判定為作業者W1之作業結束，且執行將指示作業者W1拍攝作業後之作業部位之信號向可穿戴終端4發送之處理(S10)。若接收該信號，則可穿戴終端4之處理裝置44係執行使促使作業者W1可拍攝作業部位之圖像或訊息投影至顯示裝置42之處理。
作業者W1係藉由觀察顯示於顯示裝置42之圖像或訊息，而操作攝像裝置41。藉由該操作，處理裝置44係執行以攝像裝置41拍攝作業部位及作業部位之周邊之攝像處理(S11)。此時，較佳為，作業者W1 係與‘S4’之流程同樣，於攝像前活動頭部等調整攝像裝置41之位置。接著，處理裝置44係執行將拍攝之攝像圖像之資料向控制裝置2發送之處理。
再者，於上述之‘S4’、‘S11’之流程中，作業者W1藉由操作攝像裝置41而拍攝作業部位及作業部位之周邊，亦可為攝像裝置41自動地拍攝之構成。例如，亦可為於顯示裝置42所顯示之框內收納作業部位之時間點由攝像裝置41自動地拍攝之構成。
若接收攝像圖像之資料，則控制裝置2之處理部24係執行基於已取得之緊固轉矩與攝像圖像之資料，判定作業是否正常進行之判定處理(S12)。於判定為正常之情形時(S13：是)，處理部24係判定當前作業部位之作業結束，且執行將後續作業部位相關之指示信號向可穿戴終端4發送之處理。於判定為異常之情形時(S13：否)，處理部24係執行將指示作業正確進行之信號向可穿戴終端4發送之處理。而且，重複上述‘S6’~‘S13’之流程，直至判定為作業者W1正常進行作業。接著，重複上述‘S1’~‘S13’之流程，直至全部作業部位之作業結束。
再者，此處，於‘S13’之流程中判定為異常之情形時，控制裝置2之處理部24係指示作業者W1再次進行相同作業，但是否進行該指示係任意。又，控制裝置2之處理部24亦可在全部作業部位之作業結束後，對判定為異常之各作業，指示作業者W1再次進行相同作業而構成。
以下，詳細說明‘S12’之流程之判定處理。首先，控制裝置2之處理部24執行比較自工具3發送之緊固轉矩與目標轉矩之處理。例如，若為與表1之編號‘1’對應之作業，則工具3所測定之緊固轉矩為19.8(N．m)，即落入作為目標轉矩之20±10%(N．m)之範圍。因此，於該情形時，處理部24係判定為螺釘10充分緊固。再者，緊固轉 矩未落入目標轉矩之範圍內之情形時，處理部24係判定為異常(作業未正常進行)。
此處，於緊固零件(此處為螺釘10)被充分緊固之情形時，作業亦未必正常進行。例如，如圖6A所示，自正交於施工面之方向(與該圖中的紙面正交之方向)而觀察工件11(作業部位)，螺釘10未傾斜之情形時，螺釘10係正確緊固(即，作業正常進行)。另一方面，如圖6B所示，自正交於施工面之方向而觀察工件11，螺釘10傾斜之情形時，螺釘10未正確緊固(即，作業未正常進行)。再者，「正交」於嚴格意義上來說，亦可非「正交」。
因此，於判定為緊固零件充分緊固之情形時，後續處理部24係執行比較攝像圖像之資料與基準圖像之資料之處理。於該處理中，例如，與‘S5’之流程同樣，比較攝像圖像之資料、與基準圖像之資料而求出類似度。接著，於該處理中，若求出之類似度在預先設定之臨限值以上，則判定為正常(作業正常進行)，若未滿臨限值，則判定為異常(作業未正常進行)。例如，若為與表1之編號‘1’對應之作業，則處理部24於比較基準圖像之資料B(1)與攝像圖像之資料C(1)而求出之類似度若在臨限值以上，則判定為正常(螺釘10正確緊固於工件11)。另一方面，處理部24於求出之類似度若未滿臨限值，則判定為異常(螺釘10未相對於工件11正確緊固)。
再者，於判定處理中，處理部24亦可藉由比較攝像圖像之資料與基準圖像之資料，而判定螺釘10之頭部100之直徑是否與規格(例如，‘M8’或‘M10’等)一致。例如，於必須緊固‘M10’之規格之螺釘之作業部位錯誤緊固了‘M8’之規格之螺釘之情形時，處理部24係判定為異常。於該情形時，處理部24係可判定是否緊固有與作業部位相應之適當規格之螺釘10。
又，於判定處理中，表示緊固轉矩大幅超過目標轉矩等之異常 值之情形時，處理部24亦可判定為工具3之測定部31存在異常。於該情形時，藉由將工具3之測定部31存在異常之主旨通過工具3或可穿戴終端4通知作業者W1，可促使工具3之修理或更換。另外，於判定處理中，處理部24亦可於自作業開始到結束為止之期間(作業期間)內，定期自工具3取得緊固轉矩，且基於該時間序列之資料，判定緊固是否正常進行。例如，於作業期間中，若緊固轉矩大致固定，則處理部24可判定為正常緊固。另一方面，於作業期間中，若緊固轉矩非連續地變化，則處理部24係可判定為未正常緊固。
如上所述，於本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1中，基於利用工具3賦予緊固零件之緊固轉矩、與藉由攝像裝置41拍攝之作業部位之攝像圖像，判定作業者W1之作業是否正常進行。因此，本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1係可掌握緊固零件是否正常緊固之狀態(即，使用工具3之作業之狀態)。因此，於本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1中，藉由根據作業之狀態將適當指示賦予作業者W1，可提高作業效率。進而，於本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1中，藉由掌握作業之狀態，可降低作業者W1之失誤，因而亦存在可謀求作業所製作之製品之品質提高之優點。
尤其，於本實施形態之控制裝置2中，處理部24係於判定處理中，比較表示作業部位中緊固零件被正常緊固之狀態之基準圖像與攝像圖像且求出類似度。且，處理部24係基於作業所要求之目標轉矩與緊固轉矩之比較結果，及類似度與預先設定之臨限值之比較結果，判定作業是否正常進行。於該構成中，可更確實地掌握緊固零件是否正確緊固之狀態。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之控制裝置2中，若接收緊固轉矩之資料，則處理部24亦可判定為作業者W1結束作業，且執行將指示作業者W1拍攝作業後之作業部位之信號向可穿戴終端4發送之處理。接著，可穿 戴終端4之攝像裝置41若接收該信號，亦可自動地拍攝作業部位。即，於本實施形態之控制裝置2中，亦可以來自工具3之信號為觸發決定攝像裝置41之攝像時序。於該構成中，因作業者W1使用工具3結束作業時進行攝像裝置41之拍攝，故存在無須勞煩作業者W1動手，可拍攝作業部位之優點。再者，是否採用該構成係任意。
又，本實施形態之控制裝置2係具備有使用文字及圖像中至少一者顯示對作業者W1之作業之指示內容之顯示部21。於該構成中，可將指示內容藉由視覺傳達給作業者W1。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之控制裝置2中，攝像圖像係自正交於施工面之方向觀察作業部位之圖像。因此，本實施形態之控制裝置2由於可判定緊固零件是否於正交於施工面之方向緊固，故可容易判定緊固零件是否正確緊固於施工面。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，可穿戴終端4係具備有使用文字及圖像中至少一者顯示自控制裝置2發送之對作業者W1之作業之指示內容之顯示裝置42。因此，於本實施形態之作業管理系統1中，作業者W1係只要查看身著之顯示裝置42，即可容易確認作業之指示內容。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，工具3較佳為具備頭301、負載單元(檢測部)305、CPU(轉矩運算部)306之轉矩扳手300。於該構成中，因可測定工具3實際賦予緊固零件之轉矩並獲得緊固轉矩，故可高精度進行作業是否正常進行之判定。再者，是否採用上述轉矩扳手300作為工具3係任意。
又，工具3亦可為具備衝擊機構311、輸出軸314、磁伸縮式轉矩感測器316(第1檢測部)、加速度感測器315(第2檢測部)、及控制電路317(轉矩運算部)之衝擊螺絲起子310。於該構成中，亦因可測定工具 3實際賦予緊固零件之轉矩且獲得緊固轉矩，故可高精度進行作業是否正常進行之判定。再者，工具3是否採用上述衝擊螺絲起子310係任意。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，可穿戴終端4係例如所謂之防護用眼鏡或護目鏡、安全帽之穿戴於作業者W1之頭部之機器。於該構成中，因作業者W1之視野與攝像裝置41之攝像範圍大體相同，故存在容易拍攝作業部位之優點。進而，於該構成中，即使作業者W1未意識到，亦於存在於作業者W1之視野內之顯示裝置42映出有作業之指示內容等之資訊，因而亦存在便於作業者W1作業，又，使作業者W1不易看漏作業指示內容之優點。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，可穿戴終端4及控制裝置2中至少一者較佳為具備以聲音輸出對作業者W1之作業之指示內容之功能。於該構成中，因可利用聽覺將作業之指示內容傳達給作業者W1，故作業者W1不必中斷作業，具有便於作業之優點。再者，是否採用該構成係任意。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，具備有上階裝置5。而且，上階裝置5係於每次作業記憶有自控制裝置2發送之緊固轉矩之資料及攝像圖像之資料。於該構成中，因可使用上階裝置5管理作業者W1進行作業之履歷，故存在所謂之可使作業管理與品質管理合併而容易進行之優點。
進而，於本實施形態之作業管理系統1中，上階裝置5較佳為記憶電性連接於控制裝置2之機器(例如，工具3或可穿戴終端4)之資訊。作為機器之資訊，例舉機器之各種參數之校正資訊、或機器之位置資訊、操作機器之作業者W1之資訊、使用機器進行作業之時刻資訊等。於該構成中，除每次作業之緊固轉矩之管理外，亦可對連接於 控制裝置2之機器、或操作該機器之作業者W1進行管理，更可進行細緻之作業管理。例如，於該構成中，藉由參照操作機器之作業者W1之作業精度、或作業時間之履歷，可以進行精度更高之作業之方式變更作業計劃。又，於該構成中，對作業精度較低之作業者W1，亦可進行要求其閱覽作業手冊等之個別指導。
再者，本實施形態之作業管理系統1是否具備上階裝置5係任意。於本實施形態之作業管理系統1不具備上階裝置5之情形時，只要使緊固轉矩之資料及攝像圖像之資料或機器之資訊於每次作業時記憶於控制裝置2之記憶部22即可。根據如此構成，可使控制裝置2具備與上階裝置5同樣之功能。
又，本實施形態之作業管理系統1亦可如圖7A、圖7B所示般與零件管理系統6聯合。零件管理系統6係由根據特定之生產計劃，自複數個零件箱71中按序取出零件P1，且組合取出之零件P1之所謂之單元生產方式所使用之系統。該零件管理系統6係如圖7A、圖7B所示，具備有以複數個零件箱71構成之零件棚7、以1對1之方式安裝於複數個零件箱71之複數個顯示器8、及作業者W1進行作業之作業台9。於複數個零件箱71分別配置有零件P1。零件P1亦可於各零件箱71為不同之種類，又可於數個零件箱71中，配置有相同種類之零件P1。於該零件管理系統6中，本實施形態之控制裝置2控制複數個顯示器8。
顯示器8係藉由纜線(未圖示)而電性連接於控制裝置2。顯示器8係以根據自控制裝置2發送之信號點亮之方式構成。控制裝置2係以藉由根據特定之生產計劃使複數個顯示器8之任一者點亮，可自與該顯示器8對應之零件箱71取出零件P1而顯示給作業者W1之方式構成。又，顯示器8係具備有作業者W1可操作之開關(或槓桿)81。於顯示器8點亮之狀態中，藉由作業者W1操作該開關81，而使顯示器8熄滅。
以下，說明零件管理系統6之控制裝置2之動作。控制裝置2之處 理部24係基於藉由開關81之操作而自顯示器8輸出之信號，判定為自與該顯示器8對應之零件箱71取出了零件P1。又，處理部24係若判定為零件P1被取出，則執行朝可穿戴終端4發送指示作業者W1拍攝所取出之零件P1之信號之處理。可穿戴終端4之處理裝置44係若接收該信號，則執行令促使作業者W1拍攝取出之零件P1之圖像或訊息投影至顯示裝置42之處理。
作業者W1係藉由觀察顯示於顯示裝置42之圖像或訊息，而操作攝像裝置41。藉由該操作，處理裝置44係執行以攝像裝置41拍攝取出之零件P1之攝像處理。再者，處理裝置44亦可執行若接收來自控制裝置2之信號，則以攝像裝置41自動地拍攝之處理。而且，處理裝置44係執行朝控制裝置2發送拍攝之攝像圖像之資料之處理。
控制裝置2之處理部24係若接收攝像圖像之資料，則執行比較預先記憶之零件P1之圖像與攝像圖像，確認作業者W1是否取出正確零件之處理。換言之，處理部24係執行藉由比較以攝像裝置41拍攝所取出之零件P1之圖像、與預先記憶之零件P1之圖像，而判定正確之零件P1是否自複數個零件箱71之任一者取出之處理。於該處理中，比較例如攝像圖像之資料、與零件P1之圖像之資料而求出類似度。而且，於該處理中，若求出之類似度在預先設定之臨限值以上，則判定為正常(作業者W1取出正確之零件P1)，若未滿臨限值，則判定為異常(作業者W1取出錯誤之零件P1)。
於判定為正常之情形時，處理部24係執行點亮與收納有後續應取出之零件P1之零件箱71對應之顯示器8之處理。於判定為異常之情形時，處理部24係執行使例如與收納有正確之零件P1之零件箱71對應之顯示器8熄滅之處理、或朝可穿戴終端4發送指示取出正確之零件P1之信號之處理。
於該構成中，控制裝置2係具有可統一管理組裝所取出之零件P1 之作業(此處為使緊固零件緊固之作業)、與取出其前階段之零件P1之作業之優點。再者，於該構成中，若藉由上述之判定處理而判定作業者W1取出了錯誤之零件P1，則藉由自控制裝置2通知作業者W1，可促使作業者W1取出正確之零件P1。
再者，於本實施形態之控制裝置2及作業管理系統1中，執行關於使緊固零件緊固之作業之判定處理，亦可執行其他作業相關之判定處理。例如，若為於工件11開孔之作業，則工具3於開孔時將賦予工件11之轉矩之資料向控制裝置2發送。又，攝像裝置41係拍攝作業後之開孔之作業部位。而且，控制裝置2之處理部24係執行若自工具3發送之轉矩超過目標轉矩，則判定為工件11開孔足夠大之處理。又，處理部24係執行比較基準圖像之資料與攝像圖像之資料且求出類似度，並比較類似度與預先設定之臨限值，藉此判定工件11是否正確開孔之處理。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，於可穿戴終端4設置有攝像裝置41，攝像裝置41亦可例如設置於工具3。於該情形時，工具3只要具有執行基於自控制裝置2發送之指示信號使攝像裝置41拍攝作業部位之處理、與將攝像裝置41所拍攝之攝像圖像之資料向控制裝置2發送之處理之功能即可。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，控制裝置2與上階裝置5之間係進行使用Bluetooth(註冊商標)之無線通信，亦可進行使用WiFi(註冊商標)或ZigBee(註冊商標)等之無線規格之無線通信。又，控制裝置2與上階裝置5之間之無線通信，亦可使用LTE(Long Term Evolution：長期演進)等之可攜式電話之通信規格。於使用可攜式電話之通信規格進行無線通信之情形時，係例如於控制裝置2被設置於屋外，且作業者W1於屋外進行作業之情形時特別有效。
尤其，於使用可攜式電話之通信規格進行無線通信之情形時， 較佳可使用利用了GPS(Global Positioning System：全球定位系統)之位置特定服務或氣象預報等之利用可攜式電話之線路之現有服務。即，於該情形時，因可藉由GPS特定控制裝置2之位置，故上階裝置5可管理控制裝置2或作業者W1之位置。又，於該情形時，可藉由氣象預報掌握控制裝置2所處之位置之環境(例如，高溫多濕氣候等)。因此，上階裝置5係可推定與控制裝置2之使用環境相應之機器(包含工具3或可穿戴終端4)之壽命而進行管理。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，工具3亦可如衝擊螺絲起子310，為使用充電池(二次電池)321之電池驅動式者。於該構成中，因無需連接工具3與電源之間、或工具3與壓縮空氣源(空氣壓縮機)之間之纜線，故存在作業者W1可不必在意纜線，容易操作工具3之優點。
又，於本實施形態之作業管理系統1中，控制裝置2係以控制1個工具3及1個可穿戴終端4之方式構成，亦可為其他構成。例如，控制裝置2亦可將工具3及可穿戴終端4設為1組，控制複數組之各者而構成。又，於本實施形態之作業管理系統1中，上階裝置5係與1個控制裝置2之間進行通信，亦可與複數之控制裝置2之各者之間進行通信而構成。
1‧‧‧作業管理系統
2‧‧‧控制裝置
3‧‧‧工具
4‧‧‧可穿戴終端
5‧‧‧上階裝置
21‧‧‧顯示部
22‧‧‧記憶部
23‧‧‧通信部
24‧‧‧處理部
31‧‧‧測定部
32‧‧‧通信部
41‧‧‧攝像裝置
42‧‧‧顯示裝置
43‧‧‧通信裝置
44‧‧‧處理裝置

Claims (11)

  1. 一種控制裝置，其特徵在於包含：通信部，其與使緊固零件緊固之作業時所使用之工具之間、及與拍攝進行上述作業之作業部位之攝像裝置之間分別進行通信；及處理部，其執行基於藉由上述工具賦予上述緊固零件之緊固轉矩、及藉由上述攝像裝置拍攝之攝像圖像，判定上述作業是否正常進行之判定處理。
  2. 如請求項1之控制裝置，其中上述處理部係於上述判定處理中，比較表示於上述作業部位中上述緊固零件正常緊固之狀態之基準圖像與上述攝像圖像並求出類似度；且基於上述作業所要求之目標轉矩與上述緊固轉矩之比較結果、及上述類似度與預先設定之臨限值之比較結果，判定上述作業是否正常進行。
  3. 一種作業管理系統，其特徵在於包含：如請求項1或2之控制裝置；上述工具，其具有朝上述控制裝置發送與上述緊固轉矩相關之資料之通信部；及可穿戴終端，其具有上述攝像裝置及朝上述控制裝置發送與上述攝像圖像相關之資料之通信裝置。
  4. 如請求項3之作業管理系統，其中上述可穿戴終端進而包含使用文字及圖像中至少一者顯示自上述控制裝置發送之對作業者之上述作業之指示內容之顯示裝置。
  5. 如請求項3之作業管理系統，其中上述工具為轉矩扳手，該轉矩扳手包含： 頭，其被安裝與上述緊固零件之規格相應之插口，藉由旋轉而經由上述插口將轉矩賦予上述緊固零件；檢測部，其輸出與施加於上述緊固零件之轉矩相應之電性信號；及轉矩運算部，其基於上述電性信號運算上述緊固轉矩。
  6. 如請求項3之作業管理系統，其中上述工具為衝擊螺絲起子，該衝擊螺絲起子包含：衝擊機構，其產生脈衝狀之衝擊力；輸出軸，其被安裝與上述緊固零件之規格相應之鑽頭，且藉由自上述衝擊機構施加之衝擊力而旋轉；第1檢測部，其檢測施加於上述輸出軸之轉矩；第2檢測部，其檢測上述輸出軸之圓周方向之加速度、及上述輸出軸之角速度中至少一者；及轉矩運算部，其基於上述第1檢測部之檢測值、與自上述第2檢測部之檢測值求得之慣性轉矩而運算上述緊固轉矩。
  7. 如請求項3之作業管理系統，其中上述可穿戴終端係穿戴於上述作業者之頭部之機器。
  8. 如請求項3之作業管理系統，其中上述可穿戴終端及上述控制裝置中至少一者係以聲音輸出對作業者之上述作業之指示內容。
  9. 如請求項3之作業管理系統，其中包含與上述控制裝置之間進行通信之上階裝置；且上述上階裝置係於上述每次作業時記憶自上述控制裝置發送之上述緊固轉矩及上述攝像圖像。
  10. 如請求項9之作業管理系統，其中上述上階裝置係記憶電性連接於上述控制裝置之機器之資訊。
  11. 如請求項3之作業管理系統，其中上述控制裝置係以於包含各自 配置零件之複數個零件箱、及1對1而安裝於上述複數個零件箱之複數個顯示器之零件管理系統中，可藉由根據取出上述零件之作業之進度狀況點亮上述複數個顯示器之任一者，而對上述作業者顯示能自與該顯示器對應之零件箱取出上述零件之方式構成；上述處理部係進而執行藉由比較以上述攝像裝置拍攝取出之上述零件之圖像、與預先記憶之上述零件之圖像，而判定是否自上述零件箱取出了正確之上述零件之處理。
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