JPH07237106A - 遠隔操作疵手入れ方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらかじめ疵位置に付されたマ−キングを検
出し該位置の疵手入れを行なう遠隔操作疵手入れにおい
て、操作者の負担を軽減し、且つ品質の高い疵手入れを
実現する。 【構成】 検査工程における疵位置マーキングの画像処
理、または検査装置からの直接的な位置と疵種類情報に
より、疵手入れ箇所までの疵手入れ装置の移動を自動化
し、さらに標準的な疵手入れパターンを予め用意して実
際の疵との対応でこれを選択し、疵手入れパターンに応
じた接触力や手入れ軌跡の許容値との比較を疵手入れ実
行中に行い、許容値を越えた場合に警告を発して操作者
にこれを知らせると共に自動疵手入れを中止して、操作
者による遠隔手動疵手入れを実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等のプログラ
ム動作可能なマニピュレータの手先に手入れ工具をつけ
て、例えば鋼材等の疵取りを行う方法およびその装置に
関し、特に、疵手入れ箇所への疵取り装置を搭載した台
車の自動移動、および自動疵手入れ動作の実行、およ
び、その手入れ動作状況を監視し、予め設定したプログ
ラム動作のみでは期待した疵取り品質が達成できない
時、警告を発して操作者にこれを知らせ、自動疵手入れ
動作をやめて、遠隔動作指令装置からの操作者による指
令により前記マニピュレータを制御して、手入れ動作を
実行する遠隔操作疵手入れ方法およびその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼材等の製造においてはその製造
過程で疵が発生する。その後の製造工程での疵の拡大を
回避したり（中間手入れ）、最終製品としての品質確保
（仕上げ手入れ）のために、多くの人手で、疵取り手入
れが実施されている。一般に、これらの手入れ工具とし
て、グラインダーやハンドミルなどが用いられている
が、発塵，騒音のほか労働環境の良くない作業で、いわ
ゆる３Ｋ作業の代表的作業としてその機械化，自動化が
鋭意検討されている。

【０００３】しかし、現状の技術では疵の検査，自動検
出と疵手入れとをコンパクトに統合することは難しく、
検査工程と手入れ工程を分割し、検査で疵を発見した
時、疵位置に現物マーキングし、次工程の疵取り工程で
現物マーキングを基に疵取りが実施されることが殆どで
ある。特に人の目視検査で疵検査を行う場合には、この
手入れ方式とすることが多く、また疵手入れの実行は人
手による疵手入れに頼っているのが実状である。

【０００４】これらの作業を快適化するために、特開昭
６０−２９２９１号公報の画像情報を用いた遠隔操作型
ロボットの発明や、特開昭６０−３３６０８号公報の手
動遠隔操作による修正動作を持たせた自動運転ロボット
の発明、特開昭６２−４５８０号公報の移動装置と遠隔
操作マニピュレータによる遠隔検出の発明、特開平３−
２５１３５９号公報のロボット制御によるグラインダー
掛けの発明、さらに同様な技術として特開昭６３−６３
１４６号公報の、表面を写真撮影して手入れの必要な位
置と損傷程度の判断を行う、錆落とし，塗装を対象とし
た発明などがおこなわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの作業
で操作者の負担を軽くするためには、できるだけ自動化
率を上げることが望ましいが、疵手入れのように対象作
業がいろいろ変化する作業では、完全に自動化すること
は難しく、結局人による手入れに頼っているのが現状で
ある。

【０００６】本発明は上記の現状をふまえて、部分的に
でも自動化できるものは自動化し、遠隔操作による疵手
入れを最小限にし、必要な場合にのみ操作者による遠隔
操作手入れを行おうとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、自動化
率を上げる手段として、疵位置検出または疵位置指令に
よる疵手入れ装置の自動走行，停止を可能にすると共
に、疵手入れパターンを選択して自動疵手入れプログラ
ムを起動し、この時、予め設定した疵手入れパターンで
は対処できない特別な疵の場合や、疵手入れ実行時に疵
手入れ品質を監視して予め設定しておいた許容値と比較
して手入れ達成度不良と判定され人手による遠隔操作が
必要となった時のみ、警告を発して人手遠隔操作手入れ
を実施するようにした。これにより操作者の負荷を軽減
したものである。

【０００８】すなわち本発明の方法は、あらかじめ手入
れ対象材の疵位置を検出し、移動台車に搭載した疵手入
れ装置にて当該位置の疵手入れを行なう遠隔操作疵手入
れ方法において、前記疵位置と前記移動台車との相対位
置情報に基づいて、移動台車制御装置にて移動台車の移
動制御を行い、さらに、動作制御装置にて取り込んだ疵
情報に基づいて自動疵手入れを行い、疵手入れ状況の監
視データを取り込み、予め定められた疵手入れ状況の許
容値を監視データが越えた場合には警告信号を発し自動
疵手入れ動作を停止し、マニュアルによる遠隔操作疵手
入れに切り換えることを特徴とした遠隔操作疵手入れ方
法、である。

【０００９】また、本発明の装置は、あらかじめ手入れ
対象材の疵位置を検出し、移動台車に搭載した疵手入れ
装置にて当該位置の疵手入れを行なう遠隔操作疵手入れ
装置において、前記疵位置と前記移動台車との相対位置
情報に基づいて、前記移動台車の移動制御を行う移動台
車制御装置と、取り込んだ疵情報に基づいて前記疵手入
れ装置の疵手入れの実行制御を行ない、疵手入れ状況を
監視しながら、予め定められた疵手入れ状況許容値を監
視データが越えた場合には警告信号を発する動作制御装
置と、前記警告信号に基づき警告内容を表示する操作パ
ネルと、警告が発せられた際、動作制御装置への指令入
力をマニュアルで送る為の手動遠隔動作指令装置からな
ることを特徴とした遠隔操作疵手入れ装置、である。

【００１０】

【作用】あらかじめ手入れ対象材の疵位置を検出し、移
動台車に搭載した疵手入れ装置にて当該位置の疵手入れ
を行なう遠隔操作疵手入れにより、自動疵手入れが行な
われる。この自動自動疵手入れにおいて疵手入れ状況の
監視データを取り込みこれが予め定められた疵手入れ状
況の許容値を越えた場合に警告信号が発せられるので、
自動疵手入れの信頼性が向上する。すなわち、自動疵手
入れは、その信頼性が高い状況のみに限定すればよいの
で、信頼度の高い自動疵手入れを実現しうる。

【００１１】作業者にはマニュアル介入が必要な場合に
それが自動的に報知され、自動疵手入れ動作が停止しマ
ニュアルによる遠隔操作疵手入れに切り換わるので、作
業者はただちにマニュアル操作を開始すればよく、作業
者の自動からマニュアルへの切換え作業は不要である。
したがって疵取り工程での人手作業の負荷が大幅に低減
する。これは、省力化のみならず要員確保の面からも意
義が大きい。

【００１２】

【実施例】以下理解を容易にするために、本発明の一実
施例である鋼管内面の疵取りを対象として、疵検査員に
より目視疵検査と疵位置を示す現物マーキング７を行な
い、この現物マーキング７を画像処理で自動検出して、
現物マ−キング７部の疵の自動手入れを行う遠隔操作疵
手入れ方法およびその装置について、図を用いて説明す
る。

【００１３】図１および図２において、前の検査工程に
おいて疵の検出がなされ、手入れが必要な疵位置に、例
えば囲みマークで疵取り範囲を、また数字で疵種類を表
わす現物マーキング７が施こされた鋼管１０が、手入れ
工程に送られてくると、カメラ３１によりマ−キング７
（囲み線＋数字）が撮影され、画像処理装置３２に画像
情報が伝送される。画像処理装置３２では、鋼管１０に
対する移動装置１の位置および姿勢，移動装置１に対す
るカメラ３１の位置および姿勢、ならびに、撮影画面上
のマ−キング７の位置、から移動装置１に定めている３
次元座標軸上のマ−キング７の位置を算出し、かつマ−
キング７の情報を解読し、しかもロボット２に取付けた
疵手入れ工具２０の該３次元座標軸上の位置および姿勢
を常時算出（追跡）して、ロボット２（疵手入れ工具２
０）の疵取り動作領域にマーキング７が入るように、鋼
管１０に対する移動装置１の台車の位置を制御する。

【００１４】さらに、マーキング７の情報（囲み線＋数
字）を、予め速度や姿勢が定められた情報テーブルと突
き合わせて、疵手入れ工具２０の三次元的作動パターン
（前記３次元座標軸上の運動軌跡および軌跡各部での速
度）を選択しかつ編集する。この編集した三次元的作動
パターン情報を、ロボット２の制御装置４２により、各
ロボット駆動軸の速度指令，位置指令へ変換してロボッ
ト２を駆動する。すなわちマ−キング７が付された疵を
自動手入れ（除去）する。

【００１５】なお、マーキング７の情報（囲み線＋数
字）が、情報テ−ブルに対して突き合わせ不可（マーキ
ング７の囲み線および又は数字に適合する疵手入れパタ
ーンが情報テ−ブルにない、又は、部分的にあっても全
体パタ−ンの編集不可）の場合は、許容値超過の一種と
して、自動手入れ不可と判定して警告を出し、手動手入
れモードでの疵手入れを実施する。

【００１６】情報テ−ブルに存在する定められたパター
ンでの自動疵手入れ実行中は、手入れ工具２０の鋼管１
０との接触反力や手入れ工具２０の各パスの軌跡を監視
し、監視比較演算部４３で、前記の選択された三次元的
作動パターンとの誤差を、制御装置４２内の許容値と常
に比較し、誤差が許容値を越えた場合には、その重要度
に応じて、自動疵取りを継続する否を決定して、継続不
可の場合には自動疵取り動作を中止して警告を出し、手
動手入れモードでの疵手入れを実施する。すなわち、操
作者にこれらを知らせ操作者の判断により、カメラ３に
よりロボット２の工具２０と疵の状況を見ながら手動遠
隔操作指令装置５によりロボット２を遠隔操作して疵手
入れを手動終了させる。

【００１７】なお、発生した許容値超過が軽度であり、
自動疵取りを続行した場合にも、許容値超過が発生した
ことを警告として操作者に知らせ、手入れ完了中また
は、手入れ後に操作者が状況を確認して手入れの品質判
断を行う。この時、疵手入れ部分の状況の画像記録を定
期的および／または警告が発生した都度撮って記憶して
おき、必要に応じてこれを取り出し、操作者が行う判定
の補助情報とすることも有効である。

【００１８】なお、本発明では操作者の遠隔操作による
補助手入れが可能であることを前提としているので、遠
隔操作のための視覚情報の提示装置が必須であり、本実
施例においては、遠隔操作手入れのための視覚情報の提
示装置を、現物疵マーキング７の画像情報読みとり装置
に併用することで、構成機器の利用効率を高めている。

【００１９】自動疵取り動作状況判定のために取り込む
情報としては、ロボットの力検出器の値および／または
ロボット手先の位置および／または姿勢とし、例えば囲
み線と数字のマーキングまたは模様や線の本数などで示
される疵の種類や大きさに応じて予め定められた許容値
と各々比較する。例えば、溶接部以外の部分（鋼管の母
材）に擦り傷が入っているものに対しては、予め定める
許容値としては接触初期からの切り込み量、つまり研削
深さ（複数パスの場合はその積分量）を母材肉厚の０．
５％（残厚補償）以内としてこれを監視すると共に、手
入れの軌跡として、研削幅方向移動量Ｘ（ｍｍ）と切り
込み深さδ_X（ｍｍ）の関係を、 δ_X＜（１５０−Ｘ）²・δ_max δ_max：最大切り込み深さ（ｍｍ） として、手入れロボット２の手先工具２０の運動軌跡を
制御しつつ、その実績を監視することで滑らかな疵手入
れを達成する。

【００２０】また、溶接部の手入れであれば最大切り込
み深さを、母材肉厚の（５０％−α）α：余裕率 とし
てこれを監視する。

【００２１】また、ディスクグラインダーで疵手入れを
ロボットに行わせる場合、ディスクの押付角を監視し
て、例えば母材部の手入れであれば押付角が３０度を越
えると警報信号を発するなど、母材部や溶接ビード部な
どの疵の場所や形状に応じた許容角と変動角を監視す
る。さらに押付力についても、疵の場所や形状に応じた
押付パターンと許容変動幅を持たせこれを監視する。

【００２２】なお、ロボットの力検出は力検出器をロボ
ットの手先に付けてもよいし、ロボット駆動のモータ電
流からの算出も可能である。また、ロボット手先の位置
および姿勢検出は、位置や姿勢の検出器をロボット手先
につけてもよいし、ロボット駆動のモータ回転角から算
出してもよい。

【００２３】このようにいろいろな疵の種類や大きさに
対して標準を定めておき、実際に発生した疵に対応して
疵手入れ実行中の実績値と許容値を比較する。

【００２４】手動遠隔操作時の操作者への視覚情報提示
は、作業が精密になるほど奥行き感が重要となるので、
望ましくは立体視覚装置とするのがよい。また、疵手入
れの広さや深さ情報やロボットの動きなどの、作業者へ
の作業補助情報を、コンピュータグラフィックを用いて
視覚情報提示の画像表示装置に重ね表示し、作業支援と
して併用するのも有効であるし、手動遠隔操作指令装置
は複雑な動作をロボットに指令することが必要であれ
ば、本実施例に示したジョイスティック型より人の腕型
のマスターアームとする方が望ましい。

【００２５】また、本実施例では疵検査を人による目視
とし、疵手入れ材への疵手入れ必要箇所の直接マーキン
グを画像で読みとって疵手入れするシステムとしたが、
疵検査が自動的に行われ、疵手入れのための位置や疵取
り広さの情報が疵検査システムから疵手入れ制御装置に
直接渡されるシステムであれば、本実施例での画像処理
による移動制御と手入れパターン選択の代わりに、疵検
査システムから直接渡される情報を一部、または、全部
用いて移動制御と疵手入れパターン選択を行えばよく、
自動疵検査後での疵手入れにも本発明が適用可能である
ことはいうまでもない。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明を用いれば、疵検査
工程にて疵手入れ必要箇所を検出し、それを後工程で疵
手入れする作業において、疵手入れ品質の信頼性を高く
した移動および疵取り装置の部分的自動化が行え、３Ｋ
作業の代表ともいえる疵取り作業の人手作業の負荷を大
幅に低減でき、部分的自動化で良いので実現も容易で、
その効果は省力化のみならず要員確保の意味からも大な
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の外観を示す斜視図であ
り、疵手入れ対象鋼管１０は中央縦断面を示す。

【図２】 制御盤４内の画像処理装置およびロボット制
御装置により実行されるロボット制御の概要を示すフロ
−チャ−トである。

【図３】 自動疵取り手入れでの従来のロボット制御の
概要を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１：移動装置（移動台車） ２：ロボット ３：撮像カメラ ４：制御盤（４１〜４３の統合盤および操作パネル） ５：手動遠隔動作指令装置 ６：モニタテレ
ビ ７：疵位置マーキング １０：被手入れ材
（鋼管） ３１：撮像カメラ本体 ３２：カメラ画像
処理装置 ４１：移動台車制御装置 ４２：動作制御装
置 ４３：監視比較演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山 下 英 一 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ手入れ対象材の疵位置を検出
   し、移動台車に搭載した疵手入れ装置にて当該位置の疵
   手入れを行なう遠隔操作疵手入れ方法において、 前記疵位置と前記移動台車との相対位置情報に基づい
   て、移動台車制御装置にて移動台車の移動制御を行い、
   さらに、動作制御装置にて取り込んだ疵情報に基づいて
   自動疵手入れを行い、疵手入れ状況の監視データを取り
   込み、予め定められた疵手入れ状況の許容値を監視デー
   タが越えた場合には警告信号を発し自動疵手入動作を停
   止し、マニュアルによる遠隔操作疵手入れに切り換える
   ことを特徴とした遠隔操作疵手入れ方法。
2. 【請求項２】あらかじめ手入れ対象材の疵位置を検出
   し、移動台車に搭載した疵手入れ装置にて当該位置の疵
   手入れを行なう遠隔操作疵手れ装置において、 前記疵位置と前記移動台車との相対位置情報に基づい
   て、移動台車の移動制御を行う移動台車制御装置と、取
   り込んだ疵情報に基づいて前記疵手入れ装置の疵手入れ
   の実行制御を行い、疵手入れ状況を監視しながら予め定
   められた疵手入れ状況の許容値を監視データが越えた場
   合には警告信号を発する動作制御装置と、前記警告信号
   に基づき警告内容を表示する操作パネルと、警告が発せ
   られた際、動作制御装置への指令入力をマニュアルで送
   る為の手動遠隔動作指令装置と、からなることを特徴と
   した遠隔操作疵手入れ装置。