2016 Fiscal Year Research-status Report
技能と品質の形式知化による3DCGを用いた技能訓練システムの開発
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15K21353
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
肥田 拓哉 青山学院大学, 理工学部, 助教 (70748326)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 科学教育 / 技能訓練 / 塗装作業 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の計画である塗装作業における塗装品質に影響を与える作業条件の明確化を行った．塗装品質に直接的な影響を与えるスプレーガンの作業条件について，先行研究で示されている条件のほか，協力企業における現場作業者へのヒアリングおよびQC工程表により抽出した．その結果，塗装品質に影響を与えるスプレーガンの作業条件は，エア圧力，塗装パターン，塗装最大距離であることが明らかとなった．
次に，塗装品質を見える化するため，塗装時の作業条件が塗装品質に与える影響を定量化した．定量化に際しては，各作業条件下において塗装を実施し，そのときの塗膜の厚さを膜厚測定器によって測定した．
さらに，実際の塗装作業における膜厚分布を3DCGで再現した．そのため，スプレーガンから吐出される塗料の粒（パーティクル）が製品表面に付着するという効果を3DCGと物理計算シミュレーションを用いて実装した．この再現にはAutodesk社のMotion BuilderとMayaを用いた．実際の製品と3DCG化した製品の膜厚を比較するためにt検定を実施したところ有意差がなく，膜厚分布の再現性を保証することができた．
また，塗装後の完成品については，製品表面を手で触れて膜厚を確認するとともに欠点を検出する触覚検査が実施されている．そこで，欠点の特徴（大きさおよび凸高さ）と作業者の操作力（対象面に与える力の大きさ）が検出精度に与える影響を明らかにし，触覚検査における有効な作業条件を提案した．この成果について，日本経営工学会2016年秋季大会および国際会議APIEMS2016にて発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は計画していた通り，塗装品質に影響を与える作業条件の明確化，塗装品質の見える化，3DCGによる膜厚分布の再現を実施した．ここまでの研究成果により，訓練対象者の動作をモーションキャプチャシステムにより取得することで，そのときの塗装品質を3DCGにより再現することができるようになった．また，塗装後の完成品における膜厚分布と欠点の有無を確認する触覚検査における有効な作業条件を提案した．この成果については，日本経営工学会2016年秋季大会および国際会議APIEMS2016にて発表した．このような理由から，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究については，当初の計画に沿って進める予定である．具体的には，技能訓練システムの開発を行う．技能訓練システムについては，(1)技能評価，(2)技能診断，(3)訓練実施の3つの要素を含み，①熟練者の動作との一致率の評価，②塗装品質レベルの評価，③手本となる作業動作のリアルタイム表示，④熟練者の技能を習得するためのアドバイスの表示の4つの機能を有するシステムとする予定である．訓練者の動作とスプレーガンの動きについては，モーションキャプチャシステムを用いることで正確な値が取得可能であるが，技能訓練システムの使い勝手の観点から，簡易的な方法の検討も必要である．そのため技能訓練システムの構築に向けて，モーションキャプチャシステム以外のモーションデータの取得方法の検討も進める．
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| Causes of Carryover |
技能訓練用パソコンを既有のパソコンで代替し，新規に購入しなかったため．また，29年度購入予定のスマートグラス（EPSON社製 MOVERIO BT-200）を購入したが，想定よりも安価であったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
技能訓練用パソコンおよび高機能なスマートグラスの購入に充当する予定である．
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