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技術 運転動作模擬装置および運転動作模擬方法

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 吉田順
出願日 2019年2月26日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2019-033255
公開日 2020年9月3日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-140251
状態 未査定
技術分野
  • -
主要キーワード メカ装置 装置模擬 機械図 運転監視画面 二次元図 模擬対象 模擬動作 CG画
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重要な関連分野

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図面 (6)

課題

現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができる運転動作模擬装置および運転動作模擬方法を提供することを目的とする。

解決手段

運転動作模擬装置操作画面を生成する操作画面生成部と、操作画面に対する操作を受け付ける操作部と、操作に応じた模擬対象機械の動作の模擬を行う第1模擬部と、第1模擬部が模擬を行った結果に基づいて、操作に応じた機械の動作を三次元画像の模擬を行い、操作に応じて機械の動作を三次元画像の表示角度を変化させ、機械の模擬動作画像表示部に表示させる第2模擬部と、操作画面の画像と三次元画像を表示する画像表示部と、を備える。

概要

背景

プラント等で使用されている装置を開発や運用するには、装置が動作している状態を理解する必要がある。例えば核物質を扱う原子力発電所等の場合は、施設搬入された装置が遮蔽体に覆われている。さらに装置は、設置されている場所から離れた場所から遠隔操作される。このため、現地納入後、作業者設計者は、装置に近寄ることができず、見たり触れる等ができなくなるため、装置の詳細を理解するために大変な労力が必要になる。このため、作業者や設計者は、二次元機械図面の読み込み、実機運転による経験を積み重ねて対応している。ところが、二次元図面から装置動作を理解するのは難しく、経験の積み重ねには時間がかかりすぎる。作業者や設計者からは、実機に近づくことができない装置の装置動作の理解や運転訓練教育において、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から見たいという要求がある。

これに対して、プラントに設置されている装置の動作を、装置用プログラムに基づいてプラント装置の運転をシミュレーションすることが提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術では、シーケンスプログラムと、プラントシミュレータと、シーケンスシミュレータを用いて、仮想プラントを運転させている。ここで、シーケンスシミュレータとは、シーケンスプログラムを実行してプログラマブルロジックコントローラPLC)で制御される各デバイスへのシーケンス制御再現するものである。プラントシミュレータとは、定常シミュレータ(プロセスシミュレータ)よりもプラントの動き忠実に再現するものである。

また、CGコンピュータグラフィック)による仮想空間表示により訓練環境を構築して複数の訓練者提示し、訓練者それぞれが操作した結果を他の訓練者に同報することで複数の訓練者が訓練を行える訓練装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。特許文献2に記載の技術では、利用者仮想空間CG画面を見ながら現場訓練を行う。そして、特許文献2に記載の技術では、仮想空間CG画面には、訓練環境となる仮想空間に訓練者の分身であるアバタが表示される。この構成によって、各訓練者クライアント計算機画面上では他の訓練者の状態が適宜更新され、仮想空間内の状況が全訓練者及び教師間で共有される。

概要

現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができる運転動作模擬装置および運転動作模擬方法を提供することを目的とする。運転動作模擬装置操作画面を生成する操作画面生成部と、操作画面に対する操作を受け付ける操作部と、操作に応じた模擬対象機械の動作の模擬を行う第1模擬部と、第1模擬部が模擬を行った結果に基づいて、操作に応じた機械の動作を三次元画像の模擬を行い、操作に応じて機械の動作を三次元画像の表示角度を変化させ、機械の模擬動作画像表示部に表示させる第2模擬部と、操作画面の画像と三次元画像を表示する画像表示部と、を備える。

目的

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができる運転動作模擬装置および運転動作模擬方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

作画面を生成する操作画面生成部と、前記操作画面に対する操作を受け付ける操作部と、操作に応じた模擬対象機械の動作の模擬を行う第1模擬部と、前記第1模擬部が模擬を行った結果に基づいて、操作に応じた前記機械の動作を三次元画像の模擬を行い、操作に応じて前記機械の動作を前記三次元画像の表示角度を変化させ、前記機械の模擬動作画像表示部に表示させる第2模擬部と、前記操作画面の画像と前記三次元画像を表示する画像表示部と、を備える運転動作模擬装置

請求項2

前記第1模擬部は、前記機械で用いられるプログラムを用いて、操作に応じた前記機械の動作の模擬を行い、前記第2模擬部は、前記機械の三次元CAD(Computer−AidedDesign)データ用いて操作に応じた前記機械の動作を三次元画像で模擬を行う、請求項1に記載の運転動作模擬装置。

請求項3

前記画像表示部は、VR(VirtualReality)ゴーグルであり、前記操作部は、前記画像表示部に取り付けられ、利用者視線を検出することによって前記操作画面に対する操作を受け付ける、請求項1または請求項2に記載の運転動作模擬装置。

請求項4

前記画像表示部は、第1の表示部と第2の表示部を備え、前記操作画面を前記第1の表示部に表示させ、前記三次元画像を前記第2の表示部に表示させる、請求項3に記載の運転動作模擬装置。

請求項5

操作画面生成部が、操作画面を生成する操作画面生成手順と、操作部が、前記操作画面に対する操作を受け付ける操作手順と、第1模擬部が、操作に応じた模擬対象の機械の動作の模擬を行う第1模擬手順と、第2模擬部が、前記第1模擬部によって模擬が行われた結果に基づいて、操作に応じた前記機械の動作を三次元画像の模擬を行う手順と、前記第2模擬部が、操作に応じて前記機械の動作を前記三次元画像の表示角度を変化させ、前記機械の模擬動作を画像表示部に表示させる第2模擬手順と、前記画像表示部が、前記操作画面の画像と前記三次元画像を表示する画像表示手順と、を含む運転動作模擬方法

技術分野

0001

本発明は、運転動作模擬装置および運転動作模擬方法に関する。

背景技術

0002

プラント等で使用されている装置を開発や運用するには、装置が動作している状態を理解する必要がある。例えば核物質を扱う原子力発電所等の場合は、施設搬入された装置が遮蔽体に覆われている。さらに装置は、設置されている場所から離れた場所から遠隔操作される。このため、現地納入後、作業者設計者は、装置に近寄ることができず、見たり触れる等ができなくなるため、装置の詳細を理解するために大変な労力が必要になる。このため、作業者や設計者は、二次元機械図面の読み込み、実機運転による経験を積み重ねて対応している。ところが、二次元図面から装置動作を理解するのは難しく、経験の積み重ねには時間がかかりすぎる。作業者や設計者からは、実機に近づくことができない装置の装置動作の理解や運転訓練教育において、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から見たいという要求がある。

0003

これに対して、プラントに設置されている装置の動作を、装置用プログラムに基づいてプラント装置の運転をシミュレーションすることが提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術では、シーケンスプログラムと、プラントシミュレータと、シーケンスシミュレータを用いて、仮想プラントを運転させている。ここで、シーケンスシミュレータとは、シーケンスプログラムを実行してプログラマブルロジックコントローラPLC)で制御される各デバイスへのシーケンス制御再現するものである。プラントシミュレータとは、定常シミュレータ(プロセスシミュレータ)よりもプラントの動き忠実に再現するものである。

0004

また、CGコンピュータグラフィック)による仮想空間表示により訓練環境を構築して複数の訓練者提示し、訓練者それぞれが操作した結果を他の訓練者に同報することで複数の訓練者が訓練を行える訓練装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。特許文献2に記載の技術では、利用者仮想空間CG画面を見ながら現場訓練を行う。そして、特許文献2に記載の技術では、仮想空間CG画面には、訓練環境となる仮想空間に訓練者の分身であるアバタが表示される。この構成によって、各訓練者クライアント計算機画面上では他の訓練者の状態が適宜更新され、仮想空間内の状況が全訓練者及び教師間で共有される。

先行技術

0005

特開2014−35710号公報
特開2002−366021号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、シーケンスプログラムに基づいて仮想プラントの運転をシミュレーションできても、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができなかった。また、特許文献2に記載の技術でも、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができなかった。

0007

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができる運転動作模擬装置および運転動作模擬方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る運転動作模擬装置(1,1A)は、操作画面を生成する操作画面生成部(1521)と、前記操作画面に対する操作を受け付ける操作部(11、12)と、操作に応じた模擬対象機械の動作の模擬を行う第1模擬部(151)と、前記第1模擬部が模擬を行った結果に基づいて、操作に応じた前記機械の動作を三次元画像で模擬を行い、操作に応じて前記機械の動作を前記三次元画像の表示角度を変化させ、前記機械の模擬動作画像表示部に表示させる第2模擬部(152)と、前記操作画面の画像と前記三次元画像を表示する画像表示部(16,16A)と、を備える。
このような構成によれば、実機に近づくことができない装置の動作を、操作状態に応じた現場で装置が運転されている状態を見ることができる。また、この構成によれば、実機に近づくことができない装置の動作を、色々な角度から見ることができる。この結果、このような構成によれば、例えば汚染される等の理由で実機に近づくことができない装置の運転訓練や教育が可能となる。

0009

また、本発明の一態様に係る運転動作模擬装置において、前記第1模擬部は、前記機械で用いられるプログラムを用いて、操作に応じた前記機械の動作の模擬を行い、前記第2模擬部は、前記機械の三次元CAD(Computer−Aided Design)データ用いて操作に応じた前記機械の動作を三次元画像の模擬を行うようにしてもよい。
このような構成によれば、資産流用することで設計思想表示内容を新たに検討したり製作せずにすむので、運転動作模擬装置の開発時間を短縮でき、運転動作模擬装置の開発コストを低減することができる。

0010

また、本発明の一態様に係る運転動作模擬装置において、前記画像表示部は、VR(Virtual Reality)ゴーグルであり、前記操作部は、前記画像表示部に取り付けられ、利用者の視線を検出することによって前記操作画面に対する操作を受け付けるようにしてもよい。
このような構成によれば、利用者に高い没入感を与えることができ、通常は不可能な体験や困難な事象疑似体験することができる。また、VRゴーグルを用いた場合は、利用者が見たい方向に頭を向けたり、のぞき込む動作を行うことで、その動作に応じて利用者が所望している角度の画像を提供することできる。

0011

また、本発明の一態様に係る運転動作模擬装置において、前記画像表示部は、第1の表示部と第2の表示部を備え、前記操作画面を前記第1の表示部に表示させ、前記三次元画像を前記第2の表示部に表示させるようにしてもよい。
このような構成によれば、利用者は操作画面の設定状態を確認しながら、装置の動作状態を確認することができる。

0012

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る運転動作模擬方法は、操作画面生成部が、操作画面を生成する操作画面生成手順と、操作部が、前記操作画面に対する操作を受け付ける操作手順と、第1模擬部が、操作に応じた模擬対象の機械の動作の模擬を行う第1模擬手順と、第2模擬部が、前記第1模擬部によって模擬が行われた結果に基づいて、操作に応じた前記機械の動作を三次元画像の模擬を行う手順と、前記第2模擬部が、操作に応じて前記機械の動作を前記三次元画像の表示角度を変化させ、前記機械の模擬動作を画像表示部に表示させる第2模擬手順と、前記画像表示部が、前記操作画面の画像と前記三次元画像を表示する画像表示手順と、を含む。

発明の効果

0013

本発明によれば、現場で装置が運転されている状態を操作状態に応じて色々な角度から確認することができる。

図面の簡単な説明

0014

実施形態に係る運転動作模擬装置の構成例を示す図である。
実施形態に係る操作プログラム記憶部が記憶するプログラムの例を示す図である。
実施形態に係る画像表示部に表示される画像例を示す図である。
実施形態に係る運転動作模擬装置の処理手順例のフローチャートを示す図である。
実施形態に係る運転動作模擬装置の他の構成例を示すブロック図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る運転動作模擬装置1の構成例を示す図である。図1に示すように、運転動作模擬装置1は、操作部11と、センサ12(操作部)と、操作プログラム記憶部13と、DB14と、模擬部15(第1模擬部、第2模擬部)と、画像表示部16を備える。
また、模擬部15は、第1模擬部151と第2模擬部152を備える。第1模擬部151は、アクチュエータ模擬部1511とエミュレーション部1512を備える。第2模擬部152は、操作画面模擬部1521(操作画面生成部)と運転状態画像模擬部1522を備える。画像表示部16は、運転画像表示部161(第2の表示部)と操作画面表示部162(第1の表示部)を備える。

0016

運転動作模擬装置1は、プラント等で運用される装置の操作画面を利用者(作業者、設計者等)に提示する。運転動作模擬装置1は、利用者が操作画面を操作した操作結果に応じて装置の運転状態を三次元(3D)画像で模擬(シミュレーション)を行って、模擬を行った装置の3D画像を利用者に提示する。運転動作模擬装置1は、利用者からの指示に応じて利用者が見たい角度(方向)の装置の運用状態画像の模擬を行って、模擬を行った利用者が見たい角度(方向)の装置の運用状態画像を利用者に提示する。なお、三次元(3D)画像は、実機の機械やスイッチやセンサの動作してるアニメーション動画)画像である。

0017

操作部11は、例えば画像表示部16の画面上に設けられているタッチパネルセンサーマウスキーボード触覚グローブである。操作部11は、利用者の操作結果を検出し、検出した操作結果を模擬部15に出力する。操作結果には、操作画面を操作した結果を示す情報、または利用者が見たい角度(方向)を示す指示(角度指示)の少なくとも1つが含まれている。また、操作部11は、画像表示部16に取り付けられている視線入力装置であってもよい。操作部11が視線入力装置の場合、例えば操作部11は、例えば利用者の視線が所定時間、所定位置静止した場合に、その位置に該当するスイッチ画像が選択されたと検出する。

0018

センサ12は、例えば加速度センサジャイロセンサ等である。センサ12は、画像表示部16がVR(Virtual Reality)ゴーグルの場合、画像表示部16に設けられ、利用者の頭の動きを検出する。センサ12は検出した検出結果(角度指示)を模擬部15に出力する。または、画像表示部16が、例えばパソコン用の表示装置の場合、センサ12は、利用者の頭や手に取り付けられていてもよい。

0019

操作プログラム記憶部13は、装置を動作させるためのプログラム等を記憶する。プログラムは、例えばラダー言語記述されている。なお、装置を動作させるためのプログラムは、プラントで用いられる装置で使用されるプログラムと同じか同等のものである。

0020

DB(データベース)14は、装置の3DのCAD(Computer−Aided Design)データを格納する。

0021

模擬部15は、操作部11が出力する操作結果に基づいて、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。模擬部15は、操作部11が出力する操作結果またはセンサ12が出力する検出結果に基づいて、DB14が格納する装置の3D CADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、利用者が見たい角度の装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。

0022

第1模擬部151は、装置の運転状態の模擬を行う。
アクチュエータ模擬部1511は、プログラムに基づいて、装置が有するアクチュエータ(モータ)の動作状態、センサの動作状態、センサの検出値、スイッチの状態等の模擬を行う。ここで、装置が有するセンサは、例えばモータに取り付けられているエンコーダ接触状態検出センサ等である。
エミュレーション部1512は、操作部11が出力する操作結果に基づいて、装置の3DCADデータとプログラムとアクチュエータ模擬部1511が模擬を行った結果を用いて、装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。エミュレーション部1512は、操作部11が出力する操作結果またはセンサ12が出力する検出結果に基づいて、装置の3D CADデータとプログラムを用いて、利用者が見たい角度の装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。

0023

第2模擬部152は、操作画面の画像と、装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。
操作画面模擬部1521は、操作部11が出力する操作結果と、アクチュエータ模擬部1511が模擬を行ったセンサの状態や検出値を取得する。操作画面模擬部1521は、取得した操作結果とセンサの状態や検出値に基づいて、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、操作画面の画像の模擬を行う。
運転状態画像模擬部1522は、操作部11が出力する操作結果と、アクチュエータ模擬部1511が模擬を行ったセンサの状態や検出値を取得する。運転状態画像模擬部1522は、取得した操作結果とセンサの状態や検出値に基づいて、DB14が格納する装置の3D CADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、装置が有するPLC(プログラマブルロジックコントローラ)の動作の模擬を行うことで装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。運転状態画像模擬部1522は、取得した角度指示とセンサの状態や検出値に基づいて、装置の3D CADデータとプログラムを用いて、装置が有するPLCの動作の模擬を行うことで利用者が見たい角度における装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。

0024

画像表示部16は、例えば液晶表示装置有機EL(Electro− Luminescence)表示装置、またはVRゴーグルである。操作画面と、装置の運転状態の3D画像を表示する。画像表示部16は、1つの表示装置であってもよく、複数の表示装置で構成されていてもよい。
運転画像表示部161は、運転状態画像模擬部1522が模擬を行った装置の運転状態の3D画像を表示する。
操作画面表示部162は、操作画面模擬部1521が模擬を行った操作画面の画像を表示する。

0025

次に、操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムの例を説明する。
図2は、本実施形態に係る操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムの例を示す図である。図2に示すプログラムは、シーケンスプログラムの一例であり、PLCを制御するプログラムである。また、図2に示すプログラムは、ラダー言語で記述されている。なお、図2に示したプログラムは一例であり、プログラムは装置に応じたものであればよい。また、プログラム言語は、ラダー言語に限らず他の言語であってもよい。

0026

次に、画像表示部16に表示される画像例を説明する。
図3は、本実施形態に係る画像表示部16に表示される画像例を示す図である。図3において、符号g1は画像表示部16に表示される画像であり、符号g11は装置の運転状態の3D画像であり、符号g12は操作画面の画像である。なお、符号g11の装置の運転状態の3D画像は、利用者の操作に応じて、表示される角度が任意に変化する。また、符号g12に示すように、操作画面には、運転状態、スイッチの状態、センサの状態、センサの検出値などが含まれている。このように、本実施形態によれば、利用者は操作画面の設定状態を確認しながら、装置の動作状態を色々な角度から確認することができる。
なお、図3に示した図は一例であり、装置の運転状態の3D画像と操作画面の画像は縦に並べて表示されていてもよい。また、仮想空間上に3D画像と操作画面が表示されるようにしてもよい。

0027

次に、運転動作模擬装置1の処理手順例を説明する。
図4は、本実施形態に係る運転動作模擬装置1の処理手順例のフローチャートを示す図である。

0028

(ステップS1)模擬部15は、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、操作画面の画像と、装置の3D画像の模擬を行う。
(ステップS2)画像表示部16は、操作画面の画像と、装置の3D画像を表示する。

0029

(ステップS3)模擬部15は、操作部11が操作画面を操作した操作結果を検出したか否かを判別する。模擬部15は、操作部11が操作画面を操作した操作結果を検出したと判別した場合(ステップS3;YES)、ステップS4の処理に進める。模擬部15は、操作部11が操作画面を操作した操作結果を検出していないと判別した場合(ステップS3;NO)、ステップS3の処理を繰り返す。

0030

(ステップS4)模擬部15は、操作画面が操作された操作結果を取得する。
(ステップS5)模擬部15は、操作画面が操作された操作結果に基づいて、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。

0031

(ステップS6)画像表示部16は、操作画面が操作された操作結果に基づいて模擬を行った操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を表示する。

0032

(ステップS7)模擬部15は、利用者が見たい角度である角度指示を検出したか否かを判別する。模擬部15は、操角度指示を検出したと判別した場合(ステップS7;YES)、ステップS8の処理に進める。模擬部15は、角度指示を検出していないと判別した場合(ステップS7;NO)、ステップS3に処理を戻す。

0033

(ステップS8)模擬部15は、角度指示を取得する。
(ステップS9)模擬部15は、角度指示に基づいて、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、運転状態の3D画像の模擬を行う。

0034

(ステップS10)画像表示部16は、角度指示に基づいて模擬を行った装置の運転状態の3D画像を表示する。画像表示部16は、処理後、ステップ3に処理を戻す。

0035

運転動作模擬装置1は、運転動作模擬装置1の電源オフ状態にされるかシミュレーションがオフ状態にされるまでステップS3〜S10の処理を繰り返す。

0036

なお、上述した例では、図3に示したように、装置の3D画像と、操作画面の画像を並べて表示する例を説明したが、これに限らない。例えば、図4のステップS7以降、操作画面において操作が所定時間以上行われず角度指示のみが検出される場合、画像表示部16は、操作画面の画像を表示せずに装置の3D画像のみを表示するようにしてもよい。また、ステップS7以降、操作画面において操作が所定時間以上行われず角度指示のみが検出される場合、画像表示部16は、装置の3D画像内に縮小した操作画面の画像を重ねて表示するようにしてもよい。

0037

以上のように、本実施形態では、実際の装置で使用されるプログラムを用いて、装置の運転状態を模擬するようにした。そして、本実施形態では、装置の運転状態に基づいて、装置の3DCADデータを用いて、装置の運転状態の3D画像の模擬を行うようにした。本実施形態では、操作画面を操作された結果に基づいて、装置の3D画像を変化させるようにした。さらに、本実施形態では、利用者が見たい角度を指示した際、その角度に装置の3D画像を変化させるようにした。

0038

この構成によれば、実機に近づくことができない装置の動作を、操作状態に応じた現場で装置が運転されている状態を見ることができる。また、この構成によれば、実機に近づくことができない装置の動作を、色々な角度から見ることができる。この結果、本実施形態によれば、例えば汚染される等の理由で実機に近づくことができない装置の運転訓練や教育が可能となる。

0039

なお、センサ12の出力値が例えばオン状態とオフ状態の2値の場合、指示されてから所定時間後に状態が切り替わる場合もあり得る。このような場合、模擬部15は、オン状態とオフ状態の中間状態も3D画像として模擬するようにしてもよい。これにより、利用者は、より装置の動作を理解することができる。

0040

また、本実施形態によれば、実機で用いられるプログラムを装置の動作の模擬に用い、実機の3DCADデータを装置の3D画像の模擬に用いている。これにより、本実施形態によれば、資産を流用することで設計思想や表示内容を新たに検討したり製作せずにすむので、運転動作模擬装置1の開発時間を短縮でき、運転動作模擬装置1の開発コストを低減することができる。

0041

また、本実施形態において、画像表示部16にVRゴーグルを用いた場合は、利用者に高い没入感を与えることができ、通常は不可能な体験や困難な事象の疑似体験することができる。また、VRゴーグルを用いた場合は、利用者が見たい方向に頭を向けたり、のぞき込む動作を行うことで、その動作に応じて利用者が所望している角度の画像を提供することできる。

0042

<運転動作模擬装置1の他の構成例>
次に、運転動作模擬装置1の他の構成例を説明する。
図5は、本実施形態に係る運転動作模擬装置の他の構成例を示すブロック図である。図5に示すように、運転動作模擬装置1Aは、操作プログラム記憶部13と、DB14と、装置模擬装置15A1(第1模擬部)と、画像模擬装置15A2(第2模擬部)と、画像表示装置16Aを備えている。
また、装置模擬装置15A1は、第1模擬部151と通信部153を備えている。画像模擬装置15A2は、操作部11と、第2模擬部152と、通信部154を備えている。画像表示装置16Aは、センサ12(操作部)と、通信部163と、画像表示部164を備えている。第1模擬部151は、アクチュエータ模擬部1511とエミュレーション部1512を備える。第2模擬部152は、操作画面模擬部1521(操作画面生成部)と運転状態画像模擬部1522を備える。画像表示部164は、運転画像表示部161と操作画面表示部162を備える。
なお、運転動作模擬装置1が備えている機能部と同じ機能を有する機能部には、同じ符号を用いて説明を省略する。

0043

なお、装置模擬装置15A1と画像模擬装置15A2は、有線回線または無線回線で接続されている。また、画像模擬装置15A2と画像表示装置16Aは、有線回線または無線回線で接続されている。

0044

装置模擬装置15A1は、例えばパーソナルコンピュータである。装置模擬装置15A1は、画像模擬装置15A2が出力する操作結果に基づいて装置の運転状態を模擬し、模擬した結果を画像模擬装置15A2に出力する。

0045

第1模擬部151は、画像模擬装置15A2が出力する操作結果に基づいて、操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、装置の運転状態の模擬を行い、模擬を行った結果を通信部153に出力する。

0046

通信部153は、第1模擬部151が出力した模擬が行われた装置の運転状態の情報を画像模擬装置15A2に送信する。通信部153は、画像模擬装置15A2が送信した操作結果を受信し、受信した操作結果を第1模擬部151に出力する。

0047

画像模擬装置15A2は、例えばパーソナルコンピュータである。画像模擬装置15A2は、操作画面の画像と、装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。操作画面に対して操作された操作結果を装置模擬装置15A1に送信する。

0048

第2模擬部152は、装置模擬装置15A1が送信した模擬が行われた装置の運転状態の情報を受信する。第2模擬部152は、模擬が行われた装置の運転状態の情報と、取得した操作結果に基づいて、DB14が格納する装置の3DCADデータと操作プログラム記憶部13が記憶するプログラムを用いて、操作画面の画像の模擬を行う。運転状態画像模擬部1522は、取得した角度指示とセンサの状態や検出値に基づいて、装置の3D CADデータとプログラムを用いて、装置が有するPLCの動作の模擬を行うことで利用者が見たい角度における装置の運転状態の3D画像の模擬を行う。また、第2模擬部152は、操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を通信部154に出力する。

0049

通信部154は、第2模擬部152が出力する操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を画像表示装置16Aに送信する。

0050

操作部11は、例えば視線入力装置または触覚グローブである。操作部11は、利用者の操作結果を第2模擬部152に出力する。操作部11が視線入力装置の場合、例えば操作部11は、例えば利用者の視線が所定時間、所定位置に静止した場合に、その位置に該当するスイッチ画像が選択されたと検出する。

0051

画像表示装置16Aは、例えばVRゴーグルである。画像模擬装置15A2が送信する操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を表示する。画像表示装置16Aは、センサ12が検出した角度指示を画像模擬装置15A2に送信する。
センサ12は、利用者の頭の動きを検出し、検出した検出結果(角度指示)を通信部163に出力する。なお、センサ12の検出値は、仮想空間内での位置や方向検出用トラッキング機能に用いられる。

0052

通信部163は、センサ12が出力する角度指示を画像模擬装置15A2に送信する。通信部163は、画像模擬装置15A2が送信した操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を受信し、受信した操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を画像表示部164に出力する。

0053

画像表示部164は、通信部163が出力する操作画面の画像と装置の運転状態の3D画像を表示する。
操作画面表示部162は、操作画面の画像を表示する。
運転画像表示部161は、装置の3D画像(アニメーション)を表示する。画像表示装置16AがVRゴーグルの場合は、仮想空間上に運転画像表示部161、操作画面表示部162が表示させる。

0054

以上のように、本実施形態の他の構成では、装置模擬装置15A1が実機のPLCのソフトを用いて、画像模擬装置15A2から受信した操作結果に応じた実機のメカ装置の模擬を行って動作演算を行い、演算結果を画像模擬装置15A2に送信するようにした。そして、本実施形態の他の構成では、画像模擬装置15A2が、実機のメカ装置の3D−CADモデルと、装置模擬装置15A1から受信した演算結果を用いて画像表示装置16A(VRデバイス)への表示内容の模擬を行って演算するようにした。そして、本実施形態の他の構成では、画像表示装置16Aが、メカ装置の3Dモデル表示(装置の3D画像)、運転監視画面(操作画面)を表示するようにした。また、本実施形態の他の構成では、利用者の操作結果を、例えば利用者の視線の動きによって周知の手法で検出し、検出した操作結果を画像模擬装置15A2に送信するようにした。さらに本実施形態の他の構成では、画像表示装置16Aが備えるセンサ12が、利用者の頭の動きを検出して、検出した結果を角度指示として画像模擬装置15A2に送信するようにした。そして、本実施形態の他の構成では、画像模擬装置15A2が、画像表示装置16Aから受信した角度情報に基づいて、仮想空間内での位置・方向検出用のトラッキングを行い、さらに利用者が見たい角度の3D画像の模擬を行って画像表示装置16Aに表示させるようにした。

0055

この構成によれば、実機に近づくことができない装置の装置動作を、操作状態に応じた現場で装置が運転されている状態を見ることができる。また、この構成によれば、実機に近づくことができない装置の動作を、色々な角度から見ることができる。この結果、本実施形態によれば、例えば汚染される等の理由で実機に近づくことができない装置の運転訓練や教育が可能となる。

0056

なお、本発明における運転動作模擬装置1(または1A)の機能の全てまたは一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより運転動作模擬装置1(または1A)が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワーク電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

0057

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル差分プログラム)であってもよい。

0058

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。

0059

1,1A…運転動作模擬装置、
11…操作部、
12…センサ、
13…操作プログラム記憶部、
14…DB、
15…模擬部、
15A1…装置模擬装置、
15A2…画像模擬装置、
16…画像表示部、
16A…画像表示装置、
151…第1模擬部、
152…第2模擬部
153…通信部、
154…通信部、
1511…アクチュエータ模擬部、
1512…エミュレーション部、
1521…操作画面模擬部、
1522…運転状態画像模擬部、
161…運転画像表示部、
162…操作画面表示部、
163…通信部、
164…画像表示部、

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