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JP7708040B2 - Teacher data collection device - Google Patents
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JP7708040B2 - Teacher data collection device - Google Patents

Teacher data collection device

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JP7708040B2 JP2022135353A JP2022135353A JP7708040B2 JP 7708040 B2 JP7708040 B2 JP 7708040B2 JP 2022135353 A JP2022135353 A JP 2022135353A JP 2022135353 A JP2022135353 A JP 2022135353A JP 7708040 B2 JP7708040 B2 JP 7708040B2
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Description

本開示は、教師データ収集装置に関する。 This disclosure relates to a teacher data collection device.

特許文献1には、工場における異常を検知する学習済みモデルを生成するための機械学習に用いる教師データを自動で生成する技術が開示されている。この技術では、動画とともに対象物の異常を判定するために必要な情報(例えば重量等)を取得し、動画と判定結果とを紐づけて教師データとする。 Patent Document 1 discloses a technology that automatically generates training data to be used in machine learning to generate a trained model that detects abnormalities in factories. This technology acquires information (such as weight) necessary to determine whether an object is abnormal along with a video, and links the video to the determination result to generate training data.

特開2020-194270号公報JP 2020-194270 A

しかしながら、実際の工場では、不良品の発生確率は極めて低く、十分な数量の教師データを収集することができなかった。 However, in an actual factory, the probability of defective products occurring is extremely low, and it was not possible to collect a sufficient amount of training data.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、大量の教師データを収集することができる教師データ収集装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a teacher data collection device capable of collecting large amounts of teacher data.

本開示に係る教師データ収集装置は、作業者が部品をワークに組み付ける作業を撮像した動画であって、前記作業者、前記部品、及び前記ワークが作業開始時において所定の領域に映るように配置して撮像された動画を取得し、前記動画から前記作業者の手、前記部品、及び前記ワークの位置情報を抽出し、前記位置情報に基づいて作業が所定の手順で行われたか否かを判定し、前記動画と該動画に対する判定結果と紐づけて、機械学習に用いる教師データとして記憶するように構成されるプロセッサを備える。 The teacher data collection device according to the present disclosure includes a processor configured to acquire a video of a worker assembling a part to a workpiece, the video being captured with the worker, the part, and the workpiece positioned so that they are reflected in a predetermined area at the start of the work, extract positional information of the worker's hands, the part, and the workpiece from the video, determine whether the work was performed according to a predetermined procedure based on the positional information, and link the video with the determination result for the video and store the result as teacher data to be used in machine learning.

本開示によれば、大量の教師データを収集することができる教師データ収集装置を実現することができる。 This disclosure makes it possible to realize a teacher data collection device that can collect large amounts of teacher data.

図1は、実施形態に係る教師データ収集装置の概略的な構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a teacher data collection device according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る教師データ収集装置が実行する教師データ収集方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a teacher data collection method executed by the teacher data collection device according to the embodiment. 図3は、作業の様子を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the state of work.

本開示の実施形態に係る教師データ収集装置について、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 A teacher data collection device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the components in the following embodiments include those that are easily replaceable by a person skilled in the art, or those that are substantially identical.

(教師データ収集装置)
教師データ収集装置は、工場等において、作業者が部品をワークに組み付ける作業が適切な手順で行われたか否かを判定する学習済みモデルを生成するための機械学習に用いる教師データを収集する装置である。教師データは、作業の様子が撮像された動画とその動画における作業が適切な手順で行われたか否かの判定結果とを紐づけたデータ群である。この教師データを用いてAIが機械学習を行うことにより、撮像された動画における作業が適切な手順で行われたか否かを判定する学習済みモデルを生成することができる。
(Teacher data collection device)
The teacher data collection device is a device that collects teacher data used for machine learning to generate a trained model that judges whether or not a worker has performed an appropriate procedure for assembling a part to a workpiece in a factory or the like. The teacher data is a group of data that links a video of the work being performed with a judgment result of whether or not the work in the video was performed in an appropriate procedure. By having an AI perform machine learning using this teacher data, a trained model that judges whether or not the work in the video was performed in an appropriate procedure can be generated.

教師データ収集装置は、多数の工場から作業の様子が撮像された動画を収集することにより、大量の教師データを収集することができる。 The teacher data collection device can collect large amounts of teacher data by collecting video footage of work processes from many factories.

教師データ収集装置の具体的構成としては、様々なものが想定される。教師データ収集装置としては、例えばサーバシステム、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末装置、車両、又はその他の工作機械等が挙げられる。また、教師データ収集装置は、上記に列挙した構成の内部に、例えばディープラーニング(Deep Learning)や他の機械学習等による学習結果からなる学習済みモデルを搭載していてもよい。 Various specific configurations of the teacher data collection device are envisioned. Examples of teacher data collection devices include server systems, personal computers, workstations, mobile phones, smartphones, tablet terminal devices, vehicles, and other machine tools. In addition, the teacher data collection device may be equipped with a trained model consisting of the learning results of, for example, deep learning or other machine learning within the configurations listed above.

教師データ収集装置1は、図1に示すように、制御部11と、記憶部12と、取得部13と、表示部14と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the teacher data collection device 1 includes a control unit 11, a memory unit 12, an acquisition unit 13, and a display unit 14.

制御部11は、例えばCPU(Central Processing Unit)等からなるプロセッサと、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等からなるメモリ(主記憶部)と、によって実現される。 The control unit 11 is realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory (main storage unit) such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).

制御部11は、プログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等を制御することにより、所定の目的に合致した機能を実現する。制御部11は、前記したプログラムの実行を通じて、抽出部111及び判定部112として機能する。 The control unit 11 loads a program into the working area of the main memory and executes it, and by controlling each component through the execution of the program, realizes a function that meets a predetermined purpose. Through the execution of the program, the control unit 11 functions as an extraction unit 111 and a determination unit 112.

なお、図1では、一つの装置(例えばコンピュータ等)によって制御部11の各部の機能を実現する場合の例を示しているが、例えば複数の装置によって各部の機能をそれぞれ実現してもよい。すなわち、制御部11のうち、抽出部111と判定部112とを異なる装置によって実現し、それらの装置をネットワークによって接続した構成であってもよい。 Note that while FIG. 1 shows an example in which the functions of each part of the control unit 11 are realized by one device (e.g., a computer, etc.), the functions of each part may be realized by, for example, multiple devices. In other words, the extraction unit 111 and the determination unit 112 of the control unit 11 may be realized by different devices, and these devices may be connected by a network.

抽出部111は、作業者が部品をワークに組み付ける作業を撮像した動画から作業者の手、部品、及びワークの位置情報を抽出する。 The extraction unit 111 extracts positional information of the worker's hands, parts, and workpiece from a video that captures the worker assembling parts to a workpiece.

判定部112は、抽出部111が抽出した作業者の手、部品、及びワークの位置情報に基づいて作業が所定の手順で行われたか否かを判定する。 The determination unit 112 determines whether the work was performed according to a specified procedure based on the position information of the worker's hands, parts, and work extracted by the extraction unit 111.

記憶部12は、例えばEPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)及びリムーバブルメディア等の記録媒体によって実現される。リムーバブルメディアとしては、例えばUSB(Universal Serial Bus)メモリ、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)のようなディスク記録媒体が挙げられる。 The storage unit 12 is realized by a recording medium such as an erasable programmable ROM (EPROM), a hard disk drive (HDD), or a removable medium. Examples of removable media include a universal serial bus (USB) memory, a compact disc (CD), a digital versatile disc (DVD), and a Blu-ray (registered trademark) disc (BD).

記憶部12には、オペレーティングシステム(Operating System:OS)、各種プログラム、各種テーブル、各種データベース等が格納可能である。記憶部12には、教師データ121が格納されている。教師データは、動画とその動画に対する判定部112の判定結果とを紐づけたデータである。なお、記憶部12には、これらの他にも、必要に応じて制御部11における処理結果等が格納されてもよい。また、記憶部12には、教師データを用いて生成した学習済みモデルが格納されていてもよい。 The storage unit 12 can store an operating system (OS), various programs, various tables, various databases, and the like. The storage unit 12 stores teacher data 121. The teacher data is data that links a video with the judgment result of the judgment unit 112 for that video. In addition to the above, the storage unit 12 may also store processing results in the control unit 11, etc., as necessary. The storage unit 12 may also store a trained model generated using the teacher data.

取得部13は、例えば各種情報を受信可能な通信モジュール等により構成される。取得部13は、例えば図示しないネットワーク等を通じて、外部の機器等と通信を行い、各種情報を受信する。取得部13は、作業者が部品をワークに組み付ける作業を撮像した動画であって、作業者、部品、及びワークが作業開始時において所定の領域に映るように配置して撮像された動画を取得する。 The acquisition unit 13 is configured, for example, with a communication module capable of receiving various types of information. The acquisition unit 13 communicates with external devices, for example, via a network (not shown), and receives various types of information. The acquisition unit 13 acquires a video of a worker assembling a part to a workpiece, the video being captured by positioning the worker, the part, and the workpiece so that they are reflected in a predetermined area at the start of the work.

表示部14は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等により構成される。表示部14は、例えば制御部11における処理結果やその他の各種情報を表示する。 The display unit 14 is configured, for example, with a liquid crystal display or an organic EL display. The display unit 14 displays, for example, the processing results of the control unit 11 and various other information.

(教師データ収集方法)
実施形態に係る教師データ収集装置が実行する教師データ収集方法の処理手順の一例について、図2を参照しながら説明する。図3は、作業の様子を説明するための図である。図3に示すように、作業開始時において撮像された画像Imでは、作業者O、部品P1~P4、及びワークWが画像Imの所定の領域に映るように配置されている。換言すると、図3に示す画像Imが撮像されるように、カメラの画角、作業者O、部品P1~P4、及びワークWの作業開始時における位置が調整されている。そして、作業者OがワークWに部品P1~P4を組み付ける作業の手順は、部品P1、部品P2、部品P3、部品P4の順と定められているものとする。
(Teacher data collection method)
An example of the processing procedure of the teacher data collection method executed by the teacher data collection device according to the embodiment will be described with reference to FIG. 2. FIG. 3 is a diagram for explaining the state of work. As shown in FIG. 3, in an image Im captured at the start of work, a worker O, parts P1 to P4, and a workpiece W are arranged so as to be reflected in a predetermined area of the image Im. In other words, the camera's angle of view, the positions of the worker O, parts P1 to P4, and workpiece W at the start of work are adjusted so that the image Im shown in FIG. 3 is captured. The procedure of the work in which the worker O assembles the parts P1 to P4 to the workpiece W is set to the order of parts P1, P2, P3, and P4.

画像Imは、例えば工場の天井に取り付けられた上面カメラが撮像した画像であるが、画像において作業者、ワーク、及び部品が映る領域が定められていればよく、画像を撮像する方向や画角は特に限定されない。ただし、複数の工場や複数の生産ラインから動画を収集する場合、どの工場及びどの生産ラインにおいても、画像Imの所定の領域に作業者O、部品P1~P4、及びワークWが映るように配置することが求められる。 Image Im is, for example, an image captured by a top-view camera attached to the ceiling of a factory, but the direction or angle of view in which the image is captured is not particularly limited as long as the areas in the image that show the worker, work, and parts are defined. However, when collecting videos from multiple factories or multiple production lines, it is required that the worker O, parts P1 to P4, and work W are positioned so that they are captured in specified areas of image Im in every factory and every production line.

部品P1~P4及びワークWは、特に限定されない。すなわち、作業を撮像した動画ごとに部品P1~P4及びワークWが異なり、完成品も異なっていてもよい。 The parts P1 to P4 and the workpiece W are not particularly limited. In other words, the parts P1 to P4 and the workpiece W may be different for each video of the work, and the finished product may also be different.

まず、取得部13は、作業者Oが部品P1~P4をワークWに組み付ける作業を撮像した動画を取得する(ステップS1)。この動画では、図3に示すように、予め作業者O、部品P1~P4、及びワークWが作業開始時において所定の領域に映るように配置されている。 First, the acquisition unit 13 acquires a video of the worker O assembling the parts P1 to P4 onto the workpiece W (step S1). In this video, as shown in FIG. 3, the worker O, the parts P1 to P4, and the workpiece W are positioned in advance so that they are visible in a predetermined area at the start of the work.

続いて、抽出部111は、作業者Oが部品P1~P4をワークWに組み付ける作業を撮像した動画から作業者Oの手、部品P1~P4、及びワークWの位置情報を抽出する(ステップS2)。 Next, the extraction unit 111 extracts position information of the hands of the worker O, the parts P1 to P4, and the workpiece W from a video of the worker O assembling the parts P1 to P4 onto the workpiece W (step S2).

そして、判定部112は、抽出部111が抽出した作業者Oの手、部品P1~P4、及びワークWの位置情報に基づいて作業が所定の手順で行われたか否かを判定する(ステップS3)。具体的には、判定部112は、動画における各位置情報の時間変化に基づいて、作業者OがワークWに部品P1、部品P2、部品P3、部品P4の順に組み付けたか否かを判定する。このとき、組み付けの順番が間違っていたり、部品P1~P4のいずれかの部品を組み付ける工程が抜けていたりすると、判定部112は、作業が所定の手順で行われていないと判定する。 Then, the determination unit 112 determines whether the work was performed according to the predetermined procedure based on the position information of the hand of the worker O, parts P1 to P4, and the workpiece W extracted by the extraction unit 111 (step S3). Specifically, the determination unit 112 determines whether the worker O assembled parts P1, P2, P3, and P4 in the order on the workpiece W based on the time change of each piece of position information in the video. At this time, if the assembly order is incorrect or a process for assembling any of parts P1 to P4 is missing, the determination unit 112 determines that the work was not performed according to the predetermined procedure.

その後、記憶部12は、動画とその動画に対する判定部112の判定結果とを紐づけた教師データを記憶する(ステップS4)。 Then, the memory unit 12 stores teacher data linking the video with the judgment result of the judgment unit 112 for that video (step S4).

以上説明した実施形態に係る教師データ収集装置では、予め動画に映る作業者O、部品P1~P4、及びワークWの作業開始時における配置と作業の手順とを決めて作業の動画を撮像する。その結果、部品、ワーク、又は完成品が異なる作業を撮像した動画であっても、作業が適切な手順で行われたか否かを判定する学習済みモデルを生成するための機械学習に用いる教師データとして利用することができる。そして、教師データ収集装置1によれば、異なる部品、ワーク、又は完成品を用いる多数の工場から大量の動画を収集することにより、同一の部品、ワーク、及び完成品を用いる工場から動画を収集する場合よりも、大量の教師データを収集することができる。 In the teacher data collection device according to the embodiment described above, the positioning of the worker O, parts P1-P4, and workpiece W at the start of the work and the procedure for the work are determined in advance, and then a video of the work is captured. As a result, even if the video captures work involving different parts, workpieces, or finished products, it can be used as teacher data to be used in machine learning to generate a trained model that determines whether the work was performed in the appropriate procedure. Moreover, according to the teacher data collection device 1, by collecting a large amount of video from multiple factories that use different parts, workpieces, or finished products, it is possible to collect a larger amount of teacher data than when collecting videos from factories that use the same parts, workpieces, and finished products.

そして、教師データ収集装置1により収集した大量の教師データを用いて機械学習を行うことにより、作業が適切な手順で行われたか否かを判定する学習済みモデルを生成することができる。この学習済みモデルを用いると、作業者が作業の順序を間違えたり、工程を飛ばしたりした場合に、作業者にアラートを通知することも可能となる。 By performing machine learning using the large amount of training data collected by the training data collection device 1, a trained model can be generated that determines whether work has been performed in the correct procedure. Using this trained model, it is also possible to notify an alert to a worker if the worker makes a mistake in the order of work or skips a step.

更なる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わし、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further advantages and modifications may readily occur to those skilled in the art. Thus, the invention in its broader aspects is not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Thus, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and equivalents thereof.

1 教師データ収集装置
11 制御部
111 抽出部
112 判定部
12 記憶部
121 教師データ
13 取得部
14 表示部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Teacher data collection device 11 Control unit 111 Extraction unit 112 Determination unit 12 Storage unit 121 Teacher data 13 Acquisition unit 14 Display unit

Claims (1)

作業者が部品をワークに組み付ける作業を撮像した動画であって、前記作業者、前記部品、及び前記ワークが作業開始時において所定の領域に映るように配置して撮像された動画を取得し、
前記動画から前記作業者の手、前記部品、及び前記ワークの位置情報を抽出し、
前記位置情報に基づいて作業が所定の手順で行われたか否かを判定し、
前記動画と該動画に対する判定結果と紐づけて、機械学習に用いる教師データとして記憶するように構成されるプロセッサ
を備える教師データ収集装置。
A video is acquired by capturing an image of an operator assembling a part to a workpiece, the video being captured while the operator, the part, and the workpiece are positioned so as to be captured in a predetermined area at the start of the operation;
Extracting position information of the worker's hands, the parts, and the workpiece from the video;
determining whether the work has been performed according to a predetermined procedure based on the position information;
A training data collection device comprising: a processor configured to link the video and a judgment result for the video and store them as training data to be used in machine learning.
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