JP7689879B2 - Joining operation support device, joining operation support system, joining operation support method, and program - Google Patents
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Description
本開示は、ろう付け又は溶接等の接合作業を支援するための接合作業支援装置、接合作業支援システム、接合作業支援方法、及び、プログラムに関する。 The present disclosure relates to a joining operation support device, a joining operation support system, a joining operation support method, and a program for supporting joining operations such as brazing or welding.
従来、ろう付け又は溶接等の接合作業を支援するための接合作業時の作業者に対して、接合作業支援情報を提示することで、その接合作業を支援する技術が普及している。例えば、特許文献1には、接合作業時の作業者に対して、接合部の異常箇所を提示することで、その接合作業を支援する技術が、開示されている。 Conventionally, technology has been widespread that supports joining work by presenting joining work support information to a worker performing joining work such as brazing or welding. For example, Patent Literature 1 discloses a technology that supports joining work by presenting abnormalities in a joint to a worker performing joining work.
近年、ろう付け又は溶接等の接合作業を支援するための接合技術においては、作業経験が豊富な作業者が不足している。作業経験が豊富な作業者は、作業経験が少ない作業者を指導することが求められている。作業者に対して接合作業を指導する場合、指導者が作業者を接合作業時に指導できれば、当該作業者の接合技術は、速く上達すると考えられる。これに対して、特許文献1に開示された技術は、指導者が作業者を接合作業時に指導できるものではない。 In recent years, there has been a shortage of workers with extensive work experience in the field of joining techniques to support joining work such as brazing or welding. Workers with extensive work experience are required to instruct workers with less work experience. When instructing workers on joining work, it is believed that if the instructor can instruct the worker during the joining work, the worker's joining technique will improve quickly. In contrast, the technique disclosed in Patent Document 1 does not allow the instructor to instruct the worker during the joining work.
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、指導者が作業者を接合作業時に指導することができる接合作業支援装置を提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a joining work support device that allows an instructor to instruct a worker during joining work.
本開示に係る接合作業支援装置は、2つの表示装置にそれぞれ設けられ、且つ、接合対象部材及びマーカを含む接合作業領域を撮影する可視撮影部によって撮影された各可視撮影画像、及び、2つの表示装置のそれぞれに設けられ、且つ、接合作業領域の温度分布を撮影する熱撮影部によって撮影された各熱撮影画像を取得する画像取得部と、画像取得部によって取得された各可視撮影画像と各熱撮影画像とをそれぞれ重ね合わせ、この重ね合わせた画像同士を3次元的に繋ぎ合わせることで、接合対象部材における接合部の温度を検出する温度検出部と、温度検出部によって検出された接合部の温度に対する可否を判定する温度判定部と、記憶部から、接合対象部材、接合対象部材が接合される母材、接合対象部材及び母材を固定する治具における各3次元形状及び各寸法を示す3次元データを取得する3次元データ取得部と、温度判定部によって判定された判定結果に基づいて、2つの表示装置がそれぞれ有する表示部に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示し、画像取得部によって取得された一方の可視撮影画像に含まれるマーカの位置及び向き、並びに、3次元データ取得部によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置を介して見える接合作業を、他方の表示装置の表示部に3次元的に表示する表示制御部とを備えるものである。 The joining operation support device according to the present disclosure includes an image acquisition unit that acquires each visible image taken by a visible image acquisition unit that is provided on each of the two display devices and that captures a joining operation area including the materials to be joined and a marker, and each thermal image taken by a thermal imaging unit that is provided on each of the two display devices and that captures a temperature distribution in the joining operation area, a temperature detection unit that detects the temperature of the joining portion of the materials to be joined by superimposing each of the visible image and each of the thermal image acquired by the image acquisition unit and connecting the superimposed images together in three dimensions, and a temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joining portion detected by the temperature detection unit is acceptable. and a three-dimensional data acquisition unit that acquires from the memory unit three-dimensional data indicating the three-dimensional shapes and dimensions of the components to be joined, the base material to which the components to be joined are joined, and the jig for fixing the components to be joined and the base material, and a display control unit that displays joining work support information for supporting the joining work on the display units of each of the two display devices based on the judgment result determined by the temperature judgment unit, and displays the joining work seen through one of the display devices in three dimensions on the display unit of the other display device based on the position and orientation of a marker included in one of the visible photographed images acquired by the image acquisition unit and the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit.
本開示によれば、指導者が作業者を接合作業時に指導することができる。
作業者及びこの作業者を指導する指導者は、今まで熟練作業者の勘による動作及び動作タイミングを見よう見まねでしか習えなかった接合作業を、作業者の実作業と共に、定量的に見ることができる。このため、指導者は、作業者に対して、正確、且つ、短時間で、その接合作業を指導することができる。また、作業者の勘による接合作業に対して、接合作業支援情報を定量的に表示することで、接合品質の安定と、その接合品質の管理とが、可能となる。
According to the present disclosure, an instructor can instruct a worker during a joining operation.
The worker and the trainer who trains the worker can quantitatively view the actual work of the worker, which they could only learn by watching and imitating the movements and timing of skilled workers based on intuition. This allows the trainer to accurately train the worker on the joining work in a short time. In addition, by quantitatively displaying the joining work support information for the joining work based on the worker's intuition, it becomes possible to stabilize the joining quality and manage that joining quality.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings.
実施の形態1.
実施の形態1に係る接合作業支援装置10について、図1から図10を用いて説明する。
Embodiment 1.
A joining
図1は、実施の形態1に係る接合作業支援装置10が適用された接合作業支援システムの構成を示すブロック図である。図2は、配管部材71,72,73を接合する際に使用する治具61の構成を示す図である。図3は、表示装置20,30の構成と接合作業とを対応付けた図である。
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a joining operation support system to which a joining
図1に示す接合作業支援システムは、ろう付け又は溶接等の接合作業を行う作業者に対して、その接合作業を支援するための接合作業支援情報を提示することで、当該作業者を支援するものである。本実施の形態においては、接合作業支援システムが、ろう付け作業を支援する場合を説明するが、そのろう付け作業に限定されるものではない。 The joining work assistance system shown in FIG. 1 assists a worker performing joining work such as brazing or welding by presenting joining work assistance information to assist the worker in the joining work. In this embodiment, a case will be described in which the joining work assistance system assists with brazing work, but the present invention is not limited to brazing work.
ここで、図2に示すように、作業者は、治具61を用いて、接合対象部材となる配管部材71を、母材となる配管部材72,73にろう付けして、配管70を組み立てる作業を行う。このとき、図3における上の図に示すように、作業者は、配管部材71の接合部に対して、ろう材63を供給しつつ、ガスバーナ62から噴射した炎で加熱する。
As shown in FIG. 2, the worker uses a
具体的には、先ず、作業者は、治具61の一端側において、配管部材71,72を縦置き状態で固定し、配管部材71の一端を配管部材72の一端にろう付けする(図2のI部)。次いで、作業者は、治具61の他端側において、配管部材72にろう付けされた配管部材71と、配管部材73とを、横置き状態で固定し、配管部材71の他端を配管部材73の一端にろう付けする(図2のII部)。
Specifically, first, the worker fixes the
また、治具61には、複数のARマーカ51,52,53が互いに異なる位置に設けられている。図2は、治具61に3つのARマーカ51,52,53を設けた例である。ARマーカ51,52,53は、例えば、正方形の黒い枠部と、その枠部の内側に設けられる四角部とから構成されている。各四角部には、互いに異なる形状又は文字或いは色等が描かれている。このため、ARマーカ51,52,53は、互いに区別されている。
The
図1に示すように、実施の形態1に係る接合作業支援システムは、接合作業支援装置10、表示装置20,30、及び、CAD装置40を備えている。接合作業支援装置10は、表示装置20,30とは有線又は無線で接続された、コンピュータである。また、接合作業支援装置10は、CAD装置40とは電気的に接続されていない。このCAD装置40によって作成されたCADデータは、例えば、必要なときに、記憶媒体等を使用して、接合作業支援装置10に受け渡される。
As shown in FIG. 1, the joining work support system according to the first embodiment includes a joining
図3に示すように、表示装置20,30は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ方式の透過型のスマートグラスであり、透過によって見る実像に重ねて、デジタル情報を表示する。このような、表示装置20,30は、そのデジタル情報を、表示面(反射面)に映し出す方式、又は、人の網膜に直接投影する方式でも構わない。一方の表示装置20は、接合作業を行う作業者が装着するものである。他方の表示装置30は、作業者を指導する指導者が装着するものである。なお、図3に示す表示装置20,30は、ろう付け作業に向かって見た構成である。また、作業者を指導する指導者は、例えば、作業経験が豊富な熟練作業者である。
As shown in FIG. 3, the
図1及び図3に示すように、表示装置20は、可視撮影部21、熱撮影部22、及び、表示部23を有している。
As shown in Figures 1 and 3, the
可視撮影部21は、その撮影範囲が作業者の視野の大部分と重なるものである。この可視撮影部21は、例えば、可視画像カメラである。このため、可視撮影部21は、作業者の接合作業時において、少なくとも、治具61に固定された配管部材71、及び、治具61に設けられたARマーカ51,52,53を含む接合作業領域を、作業者側から撮影可能となっている。また、可視撮影部21は、撮影した可視撮影画像を接合作業支援装置10に出力する。
The
熱撮影部22は、その撮影範囲が作業者の視野の大部分と重なるものである。この熱撮影部22は、例えば、サーモカメラである。このため、熱撮影部22は、上記接合作業領域の温度分布を作業者側から撮影可能となっている。また、熱撮影部22は、撮影した熱撮影画像を接合作業支援装置10に出力する。
The
表示部23は、接合作業支援情報を作業者の視界領域に表示するものである。接合作業支援情報とは、接合作業を行う作業者に対してその接合作業を支援するための情報である。この接合作業支援情報は、例えば、配管部材71における接合部の温度、ろう材63の差し込み時期及び引き抜き時期(差し込み終了時期)、配管部材71の温度上昇による警報等である。表示部23は、後述する表示制御部15によって、接合作業支援情報の表示又は非表示が制御される。
The
図1及び図3に示すように、表示装置30は、可視撮影部31、熱撮影部32、及び、表示部33を有している。
As shown in Figures 1 and 3, the
可視撮影部31は、その撮影範囲が指導者の視野の大部分と重なるものである。この可視撮影部31は、例えば、可視画像カメラである。このため、可視撮影部31は、作業者の接合作業時において、少なくとも、治具61に固定された配管部材71、及び、治具61に設けられたARマーカ51,52,53を含む接合作業領域を、指導者側から撮影可能となっている。また、可視撮影部31は、撮影した可視撮影画像を接合作業支援装置10に出力する。
The
熱撮影部32は、その撮影範囲が指導者の視野の大部分と重なるものである。この熱撮影部32は、例えば、サーモカメラである。このため、熱撮影部32は、上記接合作業領域を指導者側から撮影可能となっている。また、熱撮影部32は、撮影した熱撮影画像を接合作業支援装置10に出力する。
The
表示部33は、接合作業支援情報を指導者の視界領域に表示するものである。この表示部33には、表示部23に表示される接合作業支援情報と同じものが同時に表示される。また、詳細については後述するが、表示部33は、表示装置20を介して見える作業者の接合作業を3次元的に表示可能となっている。表示部33は、後述する表示制御部15によって、それらの表示又は非表示が制御される。
The
CAD装置40は、治具61、配管70、及び、配管部材71,72,73の設計を行うものである。このCAD装置40は、それらに関するCADデータを単体で作成して、記憶部41に記憶する。治具61、配管70、及び、配管部材71,72,73に関するCADデータは、治具61の3次元形状及び寸法、配管70の3次元形状及び寸法、及び、配管部材71,72,73の3次元形状及び寸法を示す3次元データである。なお、記憶部41は、接合作業支援装置10が備えても構わない。
The
これに対して、接合作業支援装置10は、画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15を有している。
In contrast, the joining
画像取得部11は、可視撮影部21によって撮影された可視撮影画像、及び、熱撮影部22によって撮影された熱撮影画像を取得する。また、画像取得部11は、可視撮影部31によって撮影された可視撮影画像、及び、熱撮影部32によって撮影された熱撮影画像を取得する。このような画像取得部11は、各可視撮影画像及び各熱撮影画像を温度検出部12に出力する。
The image acquisition unit 11 acquires a visible image captured by the visible
温度検出部12は、画像取得部11によって取得された各可視撮影画像及び各熱撮影画像に基づいて、配管部材71における接合部の温度を検出する。また、温度検出部12は、検出した接合部の温度を温度判定部13に出力する。
The
具体的には、温度検出部12は、可視撮影部21によって撮影された可視撮影画像と、熱撮影部22によって撮影された熱撮影画像とを重ね合わせる。また、温度検出部12は、可視撮影部31によって撮影された可視撮影画像と、熱撮影部32によって撮影された熱撮影画像とを重ね合わせる。そして、温度検出部12は、重ね合わせた画像同士を3次元的に繋ぎ合わせて、この繋ぎ合わせた3次元画像から、配管部材71における接合部の温度を検出する。
Specifically, the
温度判定部13は、温度検出部12によって検出された配管部材71における接合部の温度の可否を判定する。また、温度判定部13は、判定結果を表示制御部15に出力する。具体的には、温度判定部13は、ろう材温度判定部13a及び母材温度判定部13bを有している。
The
ろう材温度判定部13aは、温度検出部12によって検出された配管部材71における接合部の温度が、ろう材63の溶融温度を超えているか否かを判定する。また、母材温度判定部13bは、温度検出部12によって検出された配管部材71における接合部の温度が、母材となる配管部材72,73の溶融温度を超えていないか否かを判定する。
The brazing material
3次元データ取得部14は、CAD装置40の記憶部41から、配管部材71の3次元形状及び寸法、当該配管部材71が接合される配管部材72,73の3次元形状及び寸法、及び、配管部材71,72,73を固定する治具61の3次元形状及び寸法を示す3次元データを取得する。また、3次元データ取得部14は、取得した3次元データを表示制御部15に出力する。
The three-dimensional
表示制御部15は、温度判定部13によって判定された判定結果に基づいて、2つの表示装置20,30がそれぞれ有する表示部23,33に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示する。
Based on the result of the determination made by the
具体的には、表示制御部15は、ろう材温度判定部13aによって、温度検出部12によって検出された配管部材71における接合部の温度が、ろう材63の溶融温度を超え、且つ、予め設定された最適溶融温度に達していると判定された場合、接合作業支援情報を各表示部23,33に表示する。即ち、表示制御部15は、ろう材63が適切に溶けて、良好なろう付けが行われているため、作業者に対して、そのろう付け作業を支援するための接合作業支援情報を提示する。
Specifically, when the brazing material
また、表示制御部15は、母材温度判定部13bによって、温度検出部12によって検出された配管部材71における接合部の温度が、母材となる配管部材72,73の溶融温度の直前の温度である判定された場合、警報を各表示部23,33に表示する。即ち、表示制御部15は、母材が溶けてしまうと、良好なろう付けが行われていないため、作業者に対して、そのろう付け作業への注意喚起を母材が溶ける前に行う。
In addition, when the base material
更に、表示制御部15は、画像取得部11によって取得された一方の可視撮影画像に含まれるARマーカ51,52,53の位置及び向き、並びに、3次元データ取得部14によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置20を介して見える接合作業を、他方の表示装置30の表示部33に3次元的に表示する。
Furthermore, the
具体的には、表示制御部15は、可視撮影部21によって撮影された可視撮影画像に含まれるARマーカ51,52,53の位置及び向き、及び、3次元データに基づいて、表示装置20の3次元座標及び向きを演算する。次に、表示制御部15は、その演算結果と、可視撮影部21によって撮影された可視撮影画像とに基づいて、作業者が表示装置20を介して見える接合作業を、指導者に装着される表示装置30の表示部33に3次元的に表示する。
Specifically, the
このため、指導者は、作業者が接合作業領域を見ている同じ方向から、作業者の接合作業を疑似的に見ることができる。この結果、指導者は、作業者の接合作業に対して、細かな指導を行うことができる。また、接合作業支援装置10が、作業者が表示装置20を介して見える接合作業を、表示装置20,30とは別の表示装置に対して、リアルタイムで映し出すことで、指導者が作業者を指導しても良い。更に、接合作業支援装置10が、作業者が表示装置20を介して見える接合作業を、録画しておき、その録画した接合作業を、表示装置20,30とは別の表示装置に映し出すことで、指導者が作業者を指導しても良い。
Therefore, the instructor can virtually view the joining work of the worker from the same direction as the worker views the joining work area. As a result, the instructor can provide detailed guidance to the worker on the joining work. The joining
これに対して、作業者は、今まで熟練作業者の勘による動作を見よう見まねでしか習えなかった接合作業を、実際の接合作業と共に、定量的に確認することができる。このため、作業者は、正確で、且つ、短時間の指導で、熟練作業者の接合技術と同等の高い接合技術を身に着けることができる。 In contrast, workers can now quantitatively confirm the actual joining work, whereas previously they could only learn by imitating the movements of experienced workers, relying on intuition. This allows workers to acquire high-level joining techniques equivalent to those of experienced workers, with accurate and short instruction.
図4は、指導者が装着する表示装置30の表示状態を示す図である。その図4Aから図4Dは、表示装置30の表示部33に、作業者が表示装置20を介して見える接合作業を示す3次元画像と、接合作業支援情報又は警報とが、表示された状態を示している。なお、上述したように、表示部33に表示される接合作業支援情報又は警報は、表示部23に表示されるものと同じものである。また、図4Aから図4Dにおいては、可視撮影部31及び熱撮影部32が省略されている。
Figure 4 is a diagram showing the display state of the
図4Aに示す接合作業支援情報は、配管部材71における接合部の温度、及び、これに対応する接合部への加熱指示である。その温度は、グラフ及び数字で表示されている。図4Bに示す接合作業支援情報は、配管部材71における接合部の温度、及び、これに対応するろう材差し込み開始指示である。図4Cに示す接合作業支援情報は、配管部材71における接合部の温度、及び、これに対応するろう材差し込み終了指示である。図4Dに示す接合作業支援情報は、配管部材71における接合部の温度である。これに対応して、表示部33には、接合部の温度が上昇している旨の警報が、表示されている。
The joining work support information shown in FIG. 4A is the temperature of the joint in the piping
図5は、ろう付け過程を順に示す図である。図5Dは、図5Cの縦断面図である。 Figure 5 shows the brazing process in sequence. Figure 5D is a vertical cross-sectional view of Figure 5C.
作業者は、表示装置20の表示部23に表示された接合作業支援情報を見ながら、配管部材71を配管部材72にろう付けする。図5Aから図5Dに示すように、例えば、作業者が行うろう付け作業は、配管部材71の一端に配管部材72の一端を挿入した状態において、それらの間に形成される隙間に、ろう材63を溶かして供給するものである。このため、その隙間からはみ出したろう材63は、フィレットを形成する。このフィレットは、配管部材71,72の周方向全域に亘って形成されている。このような、作業者のろう付け作業は、3次元画像として、指導者に装着される表示装置30の表示部33に表示されている。
The worker brazes the piping
このとき、表示制御部15は、画像取得部11によって取得された2つの可視撮影画像に基づいて、ろう材63のフィレットが適切に形成されていると判定した場合、表示部23,33に、ろう付け作業が完了した旨を表示しても構わない。
At this time, if the
図6は、ろう付けが正しく行われていない状態を示す図である。図6Aは、ろう材63が配管部材71,72間の隙間に十分に供給されておらず、フィレットが繋がっていない状態を示している。図6Bは、ろう材63が配管部材71,72間の隙間に過剰に供給され、フィレット正しく環状に形成されていない状態を示している。
Figure 6 shows a state where brazing has not been performed correctly. Figure 6A shows a state where the
このとき、表示制御部15は、画像取得部11によって取得された2つの可視撮影画像を用いて、図6A及び図6Bに示すような、ろう付け不良が発生したと判定した場合、表示部23,33に、ろう付け不良が発生した旨を表示しても構わない。
At this time, if the
図7は、弁部74を有する配管70の構成を示す図である。この図7に示すように、配管70が、弁部74を有する場合がある。この弁部74は、圧力センサ及び電磁弁等を内蔵するものであり、高温に保持されると、破損するおそれがある部位である。特に、配管部材71,72,73がアルミニウム又は銅等で形成される場合、それらの材料は熱伝導が良好なため、配管部材71のろう付け時に発生する熱が、弁部74に伝達されるおそれがある。
Figure 7 is a diagram showing the configuration of a
そこで、図7に示すように、接合作業支援装置10は、冷却液供給管81を備える場合を示している。この冷却液供給管81は、冷却液を弁部74の外側に供給するものである。冷却液は、例えば、水又は油である。接合作業支援装置10は、作業者による接合作業が開始されると、冷却液供給管81を使用して、冷却液を弁部74の外側に供給し始める。この冷却液の供給は、接合作業が完了するまで続けられる。このとき、接合作業支援装置10は、画像取得部11によって取得された可視撮影画像及び熱撮影画像に基づいて、作用者による接合作業の開始及び完了を判定する。
As shown in FIG. 7, the joining
そして、接合作業支援装置10は、画像取得部11によって取得された可視撮影画像及び熱撮影画像に基づいて、弁部74の温度が予め設定された温度を超えたと判定した場合、表示部23,33に、弁部74の温度が上昇している旨を表示する。よって、接合作業支援装置10は、配管部材71のろう付け時に発生する熱によって、弁部74が破損することを防止することができる。
When the joining
図8は、接合部の温度変化を示す図である。図8の縦軸は、接合部の温度を示している。図8の横軸は、時間経過を示している。また、図8に示す実線は、接合部の温度変化の温度理想曲線である。図8に示す2点鎖線は、接合部の温度変化の温度上限曲線である。図8に示す1点鎖線は、接合部の温度変化の温度下限曲線である。 Figure 8 is a diagram showing the temperature change of the junction. The vertical axis of Figure 8 indicates the temperature of the junction. The horizontal axis of Figure 8 indicates the passage of time. The solid line shown in Figure 8 is the ideal temperature curve of the temperature change of the junction. The two-dot chain line shown in Figure 8 is the upper temperature limit curve of the temperature change of the junction. The one-dot chain line shown in Figure 8 is the lower temperature limit curve of the temperature change of the junction.
接合作業支援装置10は、予め、配管部材71,72,73の径及び厚さに基づいて、配管部材71の接合部に対応する、温度理想曲線、温度上限曲線、及び、温度下限曲線を演算する。そして、接合作業支援装置10は、画像取得部11によって取得された2つの可視撮影画像及び2つの熱撮影画像に基づいて、接合部の温度変化を検出し、その検出した温度が、温度上限曲線又は温度下限曲線を超える前に、表示部23,33に、接合部の温度が上昇している旨、又は、接合部の温度が下降している旨を表示する。
The joining
次に、実施の形態1に係る接合作業支援方法について、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態1に係る接合作業支援方法を示すフローチャートである。 Next, the joining operation support method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart showing the joining operation support method according to the first embodiment.
ステップST11において、画像取得部11は、可視撮影部21,31によって撮影された各可視撮影画像、及び、熱撮影部22,32によって撮影された各熱撮影画像を、取得する。
In step ST11, the image acquisition unit 11 acquires each visible image captured by the visible
ステップST12において、温度検出部12は、画像取得部11によって取得された各可視撮影画像及び各熱撮影画像に基づいて、配管部材71における接合部の温度を検出する。
In step ST12, the
ステップST13において、温度判定部13は、温度検出部12によって検出された接合部の温度に対する可否を判定する。
In step ST13, the
ステップST14において、3次元データ取得部14は、CAD装置40の記憶部41から、配管部材71の3次元形状及び寸法、配管部材71が接合される配管部材72,73の3次元形状及び寸法、配管部材71,72,72を固定する治具61に3次元形状及び寸法を示す3次元データを取得する。
In step ST14, the three-dimensional
ステップST15において、表示制御部15は、温度判定部13によって判定された判定結果に基づいて、表示装置20,30の表示部23,33に、接合作業支援情報を表示する。また、表示制御部15は、表示装置20から見える接合作業を、表示装置30の表示部33に3次元的に表示する。そして、接合作業支援方法は、終了する。
In step ST15, the
次に、図10Aは、実施の形態1に係る接合作業支援装置10の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図10Bは、実施の形態1に係る接合作業支援装置10の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
Next, FIG. 10A is a block diagram showing a hardware configuration for implementing the functions of the joining
図10A及び図10Bにおいて、入力インタフェース104は、表示装置20,30から接合作業支援装置10へ出力される可視撮影画像及び熱撮影画像、及び、CAD装置40から接合作業支援装置10へ出力される3次元データを中継するインタフェースである。また、出力インタフェース105は、接合作業支援装置10から表示装置20,30へ出力される表示制御信号を中継するインタフェースである。
In Figures 10A and 10B, the
処理回路が図10Aに示す専用のハードウェアの処理回路101である場合、処理回路101は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)又はこれらを組み合わせたものが該当する。接合作業支援装置10が備える画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15の機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて一つの処理回路で実現してもよい。
When the processing circuit is the dedicated
処理回路が図10Bに示すプロセッサ102である場合、接合作業支援装置10が備える画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15の機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ103に記憶される。
When the processing circuit is the
プロセッサ102は、メモリ103に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、接合作業支援装置10が備える画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15の機能を実現する。例えば、接合作業支援装置10は、プロセッサ102によって実行されるときに、図9に示したステップST11からステップST15の処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ103を備える。これらのプログラムは、画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15が行う処理の手順又は方法を、コンピュータに実行させる。メモリ103は、コンピュータを、画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
The
メモリ103は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically-EPROM)等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVDなどが該当する。
The
接合作業支援装置10が備える画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、3次元データ取得部14、及び、表示制御部15の機能の一部を、専用のハードウェアで実現し、一部を、ソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。例えば、画像取得部11、温度検出部12、温度判定部13、及び、3次元データ取得部14は、専用のハードウェアである処理回路101によってその機能を実現し、表示制御部15は、プロセッサ102がメモリ103に記憶されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。
Some of the functions of the image acquisition unit 11,
以上、実施の形態1に係る接合作業支援装置10は、2つの表示装置20,30にそれぞれ設けられ、且つ、配管部材71及びARマーカ51,52,53を含む接合作業領域を撮影する可視撮影部21,21によって撮影された各可視撮影画像、及び、2つの表示装置20,30のそれぞれに設けられ、且つ、接合作業領域の温度分布を撮影する熱撮影部22,32によって撮影された各熱撮影画像を取得する画像取得部11と、画像取得部11によって取得された各可視撮影画像及び各熱撮影画像に基づいて、配管部材71における接合部の温度を検出する温度検出部12と、温度検出部12によって検出された接合部の温度に対する可否を判定する温度判定部13と、記憶部41から、配管部材71、配管部材71が接合される配管部材72,73、配管部材71,72,73を固定する治具61における各3次元形状及び各寸法を示す3次元データを取得する3次元データ取得部14と、温度判定部13によって判定された判定結果に基づいて、2つの表示装置20,30がそれぞれ有する表示部23,33に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示し、画像取得部11によって取得された一方の可視撮影画像に含まれるARマーカ51,52,53の位置及び向き、並びに、3次元データ取得部14によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置20を介して見える接合作業を、他方の表示装置30の表示部33に3次元的に表示する表示制御部15とを備える。このため、接合作業支援装置10は、指導者が作業者を接合作業時に指導することができる。
As described above, the joining
接合作業支援装置10においては、温度判定部13は、温度検出部12によって検出された接合部の温度が、ろう材63の溶融温度を超えているか否かを判定するろう材温度判定部13aを有し、表示制御部15は、ろう材温度判定部13aによって、温度検出部12によって検出された接合部の温度が、ろう材63の溶融温度を超えていると判定された場合、接合作業支援情報を各表示部23,33に表示する。このため、接合作業支援装置10は、接合作業が適切に行われている場合、作業者に対して、即座に、接合作業支援情報を提示することができる。
In the joining
接合作業支援装置10においては、温度判定部13は、温度検出部12によって検出された接合部の温度が、母材となる配管部材72,73の溶融温度を超えていないか否かを判定する母材温度判定部13bを有し、表示制御部15は、母材温度判定部13bによって、温度検出部12によって検出された接合部の温度が、母材となる配管部材72,72の溶融温度の直前の温度であると判定された場合、警報を各表示部23,33に表示する。このため、接合作業支援装置10は、接合作業が適切に行われていない場合、作業者に対して、即座に、警報を提示することができる。
In the joining
なお、本開示は、その開示の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In addition, within the scope of this disclosure, any of the components of the embodiments may be modified or omitted.
10 接合作業支援装置、11 画像取得部、12 温度検出部、13 温度判定部、13a ろう材温度判定部、13b 母材温度判定部、14 3次元データ取得部、15 表示制御部、20,30 表示装置、21,31 可視撮影部、22,32 熱撮影部、23,33 表示部、40 CAD装置41 記憶部、51~53 ARマーカ、61 治具、62 ガスバーナ、63 ろう材、70 配管、71,72,73 配管部材、74 弁部、81 冷却液供給管、101 処理回路、102 プロセッサ、103 メモリ、104 入力インタフェース、105 出力インタフェース。
10 Joining work support device, 11 Image acquisition unit, 12 Temperature detection unit, 13 Temperature determination unit, 13a Brazing material temperature determination unit, 13b Base material temperature determination unit, 14 3D data acquisition unit, 15 Display control unit, 20, 30 Display device, 21, 31 Visible light photography unit, 22, 32 Thermal photography unit, 23, 33 Display unit, 40
Claims (6)
前記画像取得部によって取得された各可視撮影画像と各熱撮影画像とをそれぞれ重ね合わせ、この重ね合わせた画像同士を3次元的に繋ぎ合わせることで、前記接合対象部材における接合部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度に対する可否を判定する温度判定部と、
記憶部から、前記接合対象部材、前記接合対象部材が接合される母材、前記接合対象部材及び前記母材を固定する治具における各3次元形状及び各寸法を示す3次元データを取得する3次元データ取得部と、
前記温度判定部によって判定された判定結果に基づいて、前記2つの表示装置がそれぞれ有する表示部に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示し、前記画像取得部によって取得された一方の可視撮影画像に含まれる前記マーカの位置及び向き、並びに、前記3次元データ取得部によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置を介して見える接合作業を、他方の表示装置の表示部に3次元的に表示する表示制御部とを備える
ことを特徴とする接合作業支援装置。 an image acquisition unit that acquires each visible image captured by a visible image capturing unit that is provided on each of the two display devices and captures an image of a joining work area including the joining target material and a marker, and each thermal image captured by a thermal image capturing unit that is provided on each of the two display devices and captures a temperature distribution of the joining work area;
a temperature detection unit that detects the temperature of the joint of the joining target members by superimposing each of the visible light photographed images and each of the thermal photographed images acquired by the image acquisition unit and three-dimensionally connecting the superimposed images;
a temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joint detected by the temperature detection unit is acceptable;
a three-dimensional data acquisition unit that acquires, from a storage unit, three-dimensional data indicating three-dimensional shapes and dimensions of the members to be joined, a base material to which the members to be joined are joined, and a jig for fixing the members to be joined and the base material;
a display control unit that displays joining work support information for supporting the joining work on a display unit possessed by each of the two display devices based on a determination result determined by the temperature determination unit, and that displays in three dimensions the joining work seen through one of the display devices on the display unit of the other display device based on the position and orientation of the marker included in one of the visible photographed images acquired by the image acquisition unit and the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit.
前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度が、ろう材の溶融温度を超えているか否かを判定するろう材温度判定部を有し、
前記表示制御部は、
前記ろう材温度判定部によって、前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度が、前記ろう材の溶融温度を超えていると判定された場合、前記接合作業支援情報を各表示部に表示する
ことを特徴とする請求項1記載の接合作業支援装置。 The temperature determination unit is
a brazing material temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joint detected by the temperature detection unit exceeds a melting temperature of the brazing material,
The display control unit is
The joining work assistance device according to claim 1, characterized in that, when the brazing material temperature determination unit determines that the temperature of the joining portion detected by the temperature detection unit exceeds the melting temperature of the brazing material, the joining work assistance information is displayed on each display unit.
前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度が、前記母材の溶融温度を超えていないか否かを判定する母材温度判定部を有し、
前記表示制御部は、
前記母材温度判定部によって、前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度が、前記母材の溶融温度の直前の温度であると判定された場合、警報を各表示部に表示する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の接合作業支援装置。 The temperature determination unit is
a base material temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joint detected by the temperature detection unit exceeds a melting temperature of the base material;
The display control unit is
The joining work support device according to claim 1 or 2, characterized in that when the base material temperature determination unit determines that the temperature of the joining portion detected by the temperature detection unit is a temperature just before the melting temperature of the base material, an alarm is displayed on each display unit.
接合作業を行う作業者が有する一方の表示装置と、
前記作業者を指導する指導者が有する他方の表示装置と、
前記3次元データを記憶する前記記憶部とを備える
ことを特徴とする接合作業支援システム。 A joining operation support device according to any one of claims 1 to 3,
One display device held by a worker performing a joining operation;
Another display device is provided for an instructor who is instructing the worker; and
and a memory unit that stores the three-dimensional data.
温度検出部が、前記画像取得部によって取得された各可視撮影画像と各熱撮影画像とをそれぞれ重ね合わせ、この重ね合わせた画像同士を3次元的に繋ぎ合わせることで、前記接合対象部材における接合部の温度を検出し、
温度判定部が、前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度に対する可否を判定し、
3次元データ取得部が、記憶部から、前記接合対象部材、前記接合対象部材が接合される母材、前記接合対象部材及び前記母材を固定する治具における各3次元形状及び各寸法を示す3次元データを取得し、
表示制御部が、前記温度判定部によって判定された判定結果に基づいて、前記2つの表示装置がそれぞれ有する表示部に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示し、前記画像取得部によって取得された一方の可視撮影画像に含まれる前記マーカの位置及び向き、並びに、前記3次元データ取得部によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置を介して見える接合作業を、他方の表示装置の表示部に3次元的に表示する
ことを特徴とする接合作業支援方法。 An image acquisition unit is provided on each of the two display devices, and acquires each visible image captured by a visible image capture unit that captures an image of a joining work area including the joining target material and a marker, and each thermal image captured by a thermal image capture unit that is provided on each of the two display devices and captures a temperature distribution in the joining work area,
The temperature detection unit superimposes each of the visible light photographed images and each of the thermal photographed images acquired by the image acquisition unit, and three-dimensionally connects the superimposed images to each other to detect the temperature of the joint in the joining target members;
a temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joint detected by the temperature detection unit is acceptable;
A three-dimensional data acquisition unit acquires, from a storage unit, three-dimensional data indicating three-dimensional shapes and dimensions of the joining target members, a base material to which the joining target members are joined, and a jig for fixing the joining target members and the base material;
a display control unit displays joining work support information for supporting the joining work on a display unit of each of the two display devices based on a determination result determined by the temperature determination unit, and displays the joining work seen through one of the display devices in three dimensions on the display unit of the other display device based on the position and orientation of the marker included in one of the visible photographed images acquired by the image acquisition unit and the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit.
2つの表示装置にそれぞれ設けられ、且つ、接合対象部材及びマーカを含む接合作業領域を撮影する可視撮影部によって撮影された各可視撮影画像、及び、前記2つの表示装置のそれぞれに設けられ、且つ、前記接合作業領域の温度分布を撮影する熱撮影部によって撮影された各熱撮影画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部によって取得された各可視撮影画像と各熱撮影画像とをそれぞれ重ね合わせ、この重ね合わせた画像同士を3次元的に繋ぎ合わせることで、前記接合対象部材における接合部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記接合部の温度に対する可否を判定する温度判定部と、
記憶部から、前記接合対象部材、前記接合対象部材が接合される母材、前記接合対象部材及び前記母材を固定する治具における各3次元形状及び各寸法を示す3次元データを取得する3次元データ取得部と、
前記温度判定部によって判定された判定結果に基づいて、前記2つの表示装置がそれぞれ有する表示部に、接合作業を支援するための接合作業支援情報を表示し、前記画像取得部によって取得された一方の可視撮影画像に含まれる前記マーカの位置及び向き、並びに、前記3次元データ取得部によって取得された3次元データに基づいて、一方の表示装置を介して見える接合作業を、他方の表示装置の表示部に3次元的に表示する表示制御部として機能させるためのプログラム。 Computer,
an image acquisition unit that acquires each visible image captured by a visible image capturing unit that is provided on each of the two display devices and captures an image of a joining work area including the joining target material and a marker, and each thermal image captured by a thermal image capturing unit that is provided on each of the two display devices and captures a temperature distribution of the joining work area;
a temperature detection unit that detects the temperature of the joint of the joining target members by superimposing each of the visible light photographed images and each of the thermal photographed images acquired by the image acquisition unit and three-dimensionally connecting the superimposed images;
a temperature determination unit that determines whether or not the temperature of the joint detected by the temperature detection unit is acceptable;
a three-dimensional data acquisition unit that acquires, from a storage unit, three-dimensional data indicating three-dimensional shapes and dimensions of the members to be joined, a base material to which the members to be joined are joined, and a jig that fixes the members to be joined and the base material;
A program for functioning as a display control unit that displays joining work support information for supporting the joining work on the display units of the two display devices based on the judgment result judged by the temperature judgment unit, and that displays the joining work seen through one display device in three dimensions on the display unit of the other display device based on the position and orientation of the marker included in one of the visible photographed images acquired by the image acquisition unit and the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit.
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