特開 2023-122413 作業補助システム、作業補助方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023122413

(43)【公開日】2023-09-01

(54)【発明の名称】作業補助システム、作業補助方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/04 20120101AFI20230825BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026095

(22)【出願日】2022-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 康平

(72)【発明者】

【氏名】高見 文宣

(72)【発明者】

【氏名】木村 亮

【テーマコード（参考）】

5L049

【Ｆターム（参考）】

5L049CC03

(57)【要約】

【課題】詳細な作業支援を行うことができる作業補助システムを提供すること。
【解決手段】作業補助システム１００、１００ａは、第１記憶部１３と、第２記憶部１５と、作業測定部２と、形状推定部１６と、差分計算部１７と、提示部３と、を備える。第１記憶部１３は、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の表面形状である初期表面形状を記憶する。第２記憶部１５は、研磨作業の終了時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。作業測定部２は、加工面Ｙ１１を移動する作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報Ｄ１を測定する。差分計算部１７は、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。提示部３は、差分に基づいて、研磨作業を支援する支援情報Ｄ２を作業者Ｘ１に提示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業者が作業子を押し付けて作業対象物を研磨する研磨作業を補助する作業補助システムであって、
前記研磨作業の開始時における前記作業対象物の加工面の表面形状である初期表面形状を記憶する第１記憶部と、
前記研磨作業の終了時における前記作業対象物の前記加工面の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する第２記憶部と、
前記加工面を移動する前記作業子の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報を測定する作業測定部と、
前記初期表面形状及び前記作業情報に基づいて、現在の前記作業対象物の前記加工面の表面形状である作業表面形状を推定する形状推定部と、
前記作業表面形状と前記目標表面形状との差分を計算する差分計算部と、
前記差分に基づいて、前記研磨作業を支援する支援情報を前記作業者に提示する提示部と、を備える、
作業補助システム。

【請求項2】

前記提示部は、前記支援情報として、前記差分を色で表すヒートマップを提示する、
請求項１に記載の作業補助システム。

【請求項3】

前記提示部は、前記作業対象物の前記加工面のうち前記差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、前記研磨作業を行うことを促す指示を提示する、
請求項１又は２に記載の作業補助システム。

【請求項4】

前記研磨作業の開始時における前記作業対象物の前記加工面である初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する粗さ測定部を更に備え、
前記初期表面形状は、前記粗さ測定量によって表される、
請求項１～３のいずれか一項に記載の作業補助システム。

【請求項5】

前記粗さ測定部は、前記初期表面の粗さを二次元的に測定し、
前記粗さ測定量は、最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値、及び、算術平均粗さであるＲａ値の少なくとも一方である、
請求項４に記載の作業補助システム。

【請求項6】

前記粗さ測定部は、前記初期表面の粗さを三次元的に測定し、
前記粗さ測定量は、前記作業対象物の前記加工面の最も高い点から最も低い点までの距離であるＳｚ値、算術平均高さであるＳａ値、二乗平均平方根高さであるＳｑ値、及び、前記初期表面形状のアスペクト比であるＳｔｒ値の少なくとも１つである、
請求項４に記載の作業補助システム。

【請求項7】

前記初期表面形状に基づいて前記目標表面形状を算出する目標算出部を更に備える、
請求項１～６のいずれか一項に記載の作業補助システム。

【請求項8】

前記初期表面形状に基づいて前記目標表面形状を算出する目標算出部を更に備え、
前記粗さ測定量は、前記ＰＶ値であり、
前記目標算出部は、前記ＰＶ値に基づいて前記目標表面形状を算出する、
請求項５に記載の作業補助システム。

【請求項9】

前記目標表面形状は、前記ＰＶ値の所定数倍以上の研磨量を前記初期表面形状から研磨した前記表面形状である、
請求項８に記載の作業補助システム。

【請求項10】

前記初期表面形状に基づいて前記目標表面形状を算出する目標算出部を更に備え、
前記粗さ測定量は、前記Ｓｔｒ値であり、
前記目標算出部は、前記Ｓｔｒ値に基づいて前記目標表面形状を算出する、
請求項６に記載の作業補助システム。

【請求項11】

前記目標表面形状は、前記Ｓｔｒ値が所定値以上の前記表面形状である、
請求項１０に記載の作業補助システム。

【請求項12】

前記目標表面形状が入力される目標入力部を更に備える
請求項１～６のいずれか一項に記載の作業補助システム。

【請求項13】

前記作業情報は、前記作業子の前記圧力、前記位置、前記速度、前記加速度、及び前記振動のうち少なくとも２つの情報を含み、
前記形状推定部は、前記作業表面形状を推定するときに、前記研磨作業に用いられるスラリーの種類に応じて、前記少なくとも２つの情報のそれぞれの影響度合いを変化させる、
請求項１～１２のいずれか一項に記載の作業補助システム。

【請求項14】

作業者が作業子を押し付けて作業対象物を研磨する研磨作業を補助する作業補助方法であって、
前記研磨作業の開始時における前記作業対象物の加工面の表面形状である初期表面形状を記憶する第１記憶ステップと、
前記研磨作業の終了時における前記作業対象物の前記加工面の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する第２記憶ステップと、
前記加工面を移動する前記作業子の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報を測定する作業測定ステップと、
前記初期表面形状及び前記作業情報に基づいて、現在の前記作業対象物の前記加工面の表面形状である作業表面形状を推定する形状推定ステップと、
前記作業表面形状と前記目標表面形状との差分を計算する差分計算ステップと、
前記差分に基づいて、前記研磨作業を支援する支援情報を前記作業者に提示する提示ステップと、を含む、
作業補助方法。

【請求項15】

コンピュータシステムに、
請求項１４に記載の作業補助方法を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、作業補助システム、作業補助方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、研磨作業を補助する作業補助システム、作業補助方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、作業者が作業子を繰り返し移動させる反復動作を含む作業に用いられ、取得部を備える作業管理システムが開示されている。取得部は、反復動作を行う作業期間において、計測器の計測結果を取得データとして取得する。計測器は、作業子の移動に関する物理量を計測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２８６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の作業管理システム（作業補助システム）は、取得データ（作業情報）を作業支援に利用している。すなわち、作業子の移動に関する物理量を作業支援として作業者に提示するため、大まかな内容の作業支援になってしまうという問題があった。言い換えると、詳細な作業支援を行うことができないという問題があった。

【0005】

本開示の目的とするところは、詳細な作業支援を行うことができる作業補助システム、作業補助方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る作業補助システムは、作業者が作業子を押し付けて作業対象物を研磨する研磨作業を補助する。前記作業補助システムは、第１記憶部と、第２記憶部と、作業測定部と、形状推定部と、差分計算部と、提示部と、を備える。前記第１記憶部は、前記研磨作業の開始時における前記作業対象物の加工面の表面形状である初期表面形状を記憶する。前記第２記憶部は、前記研磨作業の終了時における前記作業対象物の前記加工面の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。前記作業測定部は、前記加工面を移動する前記作業子の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報を測定する。前記形状推定部は、前記初期表面形状及び前記作業情報に基づいて、現在の前記作業対象物の前記加工面の表面形状である作業表面形状を推定する。前記差分計算部は、前記作業表面形状と前記目標表面形状との差分を計算する。前記提示部は、前記差分に基づいて、前記研磨作業を支援する支援情報を前記作業者に提示する。

【0007】

本開示の一態様に係る作業補助方法は、作業者が作業子を押し付けて作業対象物を研磨する研磨作業を補助する。前記作業補助方法は、第１記憶ステップと、第２記憶ステップと、作業測定ステップと、形状推定ステップと、差分計算ステップと、提示ステップと、を含む。前記第１記憶ステップは、前記研磨作業の開始時における前記作業対象物の加工面の表面形状である初期表面形状を記憶する。前記第２記憶ステップは、研磨作業の終了時における前記作業対象物の前記加工面の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。前記作業測定ステップは、前記加工面を移動する前記作業子の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報を測定する。前記形状推定ステップは、前記初期表面形状及び前記作業情報に基づいて、現在の前記作業対象物の前記加工面の表面形状である作業表面形状を推定する。前記差分計算ステップは、前記作業表面形状と前記目標表面形状との差分を計算する。前記提示ステップは、前記差分に基づいて、前記研磨作業を支援する支援情報を前記作業者に提示する。

【0008】

本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記の作業補助方法を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、詳細な作業支援を行うことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態１の作業補助システムの全体構成を示す概略説明図である。

【図2】図２Ａは、同上の作業補助システムが用いられる研磨作業の様子を示す側面図である。図２Ｂは、同上の作業補助システムが用いられる研磨作業の様子を示す平面図である。

【図3】図３Ａは、同上の作業補助システムの第１作業測定部の使用例を示す斜視図である。図３Ｂは、同上の作業補助システムの第２作業測定部の使用例を示す斜視図である。

【図4】図４は、同上の作業補助システムを用いた場合のヒートマップの一例を示す概略図である。

【図5】図５は、同上の作業補助システムにおいて提示部が作業者に対して支援情報の提示を行う様子を示す概略説明図である。

【図6】図６は、実施形態１の作業補助方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、実施形態２の作業補助システムの全体構成を示す概略説明図である。

【図8】図８は、実施形態２の作業補助方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
（１－１）概要
以下、実施形態１に係る作業補助システム１００の概要について、図１～図２Ｂを参照して説明する。

【0012】

作業補助システム１００は、図１～図２Ｂに示すように、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押し付けて作業対象物Ｙ１を研磨する研磨作業を補助する。本開示でいう「研磨」は、物体の表面を滑らかにするために研ぎ磨くことを意味し、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、作業対象物Ｙ１の表面である加工面Ｙ１１を、パッド等の作業子Ｘ２で繰り返し擦ることによって表面部分を削り、平滑にしていく作業である。

【0013】

作業補助システム１００は、図１に示すように、第１記憶部１３と、第２記憶部１５と、作業測定部２と、形状推定部１６と、差分計算部１７と、提示部３と、を備える。

【0014】

第１記憶部１３は、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の表面形状である初期表面形状を記憶する。第２記憶部１５は、研磨作業の終了時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。作業測定部２は、加工面Ｙ１１を移動する作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報Ｄ１を測定する。形状推定部１６は、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて、現在の作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の表面形状である作業表面形状を推定する。差分計算部１７は、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。提示部３は、差分計算部１７が計算した差分に基づいて、研磨作業を支援する支援情報Ｄ２を作業者Ｘ１に提示する。

【0015】

以上から、実施形態１の作業補助システム１００では、作業者Ｘ１は、作業表面形状と目標表面形状との差分に基づいた支援情報Ｄ２に従って、研磨作業を行うことができる。すなわち、実施形態１の作業補助システム１００は、詳細な作業支援を行うことができるという利点がある。

【0016】

（１－２）詳細な構成
（１－２－１）作業補助システム
（全体の構成）
以下に、実施形態１の作業補助システム１００の詳細な構成について、図１～図６を参照して説明する。

【0017】

作業補助システム１００は、図１に示すように、作業管理システム１０と、作業測定部２と、提示部３と、制御装置４と、を備える。

【0018】

作業補助システム１００は、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押し付けて作業対象物Ｙ１を研磨する研磨作業を補助する。

【0019】

また、本開示でいう「作業対象物」は、作業者Ｘ１による研磨作業が施される物体（有体物）である。すなわち、図２Ａに示すように、研磨作業によって作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１が平滑化されることになる。実施形態１では一例として、作業対象物Ｙ１は、樹脂成型に用いられる金型であることと仮定する。より詳細には、例えば、樹脂ミラー又は樹脂レンズ等の光学部品の成型用の金型が、作業対象物Ｙ１であることとする。

【0020】

さらに、図２Ａに示すように、金型である作業対象物Ｙ１は、金型基材Ｙ１２と、めっき層Ｙ１３と、を有している。金型基材Ｙ１２は、金型の基材として金型の形状を決定する。めっき層Ｙ１３は、例えば、ＮｉＰ等のめっき層であって、金型基材Ｙ１２の表面を覆うように形成されている。このような作業対象物Ｙ１においては、めっき層Ｙ１３について研磨が施されることにより、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１が研磨されることになる。

【0021】

また、本開示でいう「作業者」は、研磨作業を行う者、つまり研磨作業の実行主体である。すなわち、研磨作業を指示する者と、指示を受けて実際に研磨作業を行う者とが存在する場合には、実際に研磨作業を行う者が作業者Ｘ１である。実施形態１では一例として、作業が行われる工場の従業員が作業者Ｘ１であることと仮定する。

【0022】

また、本開示でいう「作業子」は、図２Ａに示すように、作業者Ｘ１が作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１を繰り返し移動させる物体である。実施形態１では一例として、研磨に用いられるパットである。

【0023】

実施形態１では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、作業者Ｘ１は、作業子Ｘ２としてのパッドを操作し、作業対象物Ｙ１としての金型の加工面Ｙ１１を、作業子Ｘ２で繰り返し擦ることによって、作業対象物Ｙ１の研磨作業を行う場合を想定する。このとき、作業者Ｘ１は、手の指先で作業子Ｘ２としてのパッドを、適当な力で作業対象物Ｙ１に押し付けた状態で、作業対象物Ｙ１の表面上を滑らせるように、作業子Ｘ２を繰り返し移動させることで、作業対象物Ｙ１の研磨を行う。

【0024】

実施形態１では、遊離砥粒方式の研磨を実現するべく、図２Ａに示すように、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１と、作業子Ｘ２としてのパッドとの間には、スラリーＹ２を介在させた状態で、研磨作業が行われる。スラリーＹ２は、砥粒を混ぜ込んだ液体であって、このようなスラリーＹ２を用いることで、遊離砥粒方式の研磨が可能となる。つまり、作業対象物Ｙ１との間にスラリーＹ２が介在した状態で、作業子Ｘ２が移動させられることによって、スラリーＹ２中の砥粒が作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１上を潤滑に移動しつつ、作業対象物Ｙ１の遊離砥粒方式の研磨を実現する。つまり、スラリーＹ２は、研磨作業に関連する作業関連材であって、より詳細には、作業子Ｘ２による研磨作業を補助する補助材料として機能する。

【0025】

ところで、実施形態１では、上述したように、例えば、樹脂ミラー又は樹脂レンズ等の光学部品の成型用の金型が、作業対象物Ｙ１である場合を想定している。このような金型においては、金型の表面の仕上がりが成型品（光学部品）の特性にも影響し得るため、その研磨作業は非常に繊細な作業となる。また、この種の金型においては、表面が様々な曲面（自由曲面）を含み、かつ個体ごとにその表面の形状が異なることも相まって、その研磨作業の自動化を図ることは困難である。例えば、研磨作業に際しての作業子Ｘ２の動きが単調過ぎると、作業子Ｘ２の動きの規則性に応じて金型の表面に虹面が生じる等、金型の表面の仕上がりが劣化する可能性がある。つまり、この金型の研磨作業にあっては、作業対象物Ｙ１の面形状等の様々な要素に応じて、作業子Ｘ２の微妙な操作の調整が必要であって、作業者Ｘ１の熟練度によって研磨作業の仕上がりにも差が生じ得る。そして、研磨作業の仕上がりが成型品の特性にも影響することを考えると、このような金型の研磨作業に関しては、作業者Ｘ１に、いわゆる熟練者のような比較的高いスキルが要求される。

【0026】

なお、「研磨」は、機械的な研磨だけでなく、例えば、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）等も含んでいる。化学的機械研磨は、砥粒自体が有する表面化学作用又はスラリーＹ２に含まれる化学成分の作用にて、化学的に作業対象物Ｙ１の表面を溶融又は変質させ、砥粒による機械的な研磨を補助することで、相乗的に研磨の速度及び質を向上させる手法である。

【0027】

（制御装置）
制御装置４は、作業管理システム１０での管理対象となる研磨作業が行われる施設に設置されている。実施形態１では一例として、制御装置４は、１以上のメモリ及び１以上のプロセッサを含むコンピュータシステム、例えば、パーソナルコンピュータを主構成とする。言い換えれば、コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、プロセッサが実行することにより、制御装置４の機能が実現される。プログラムはメモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0028】

制御装置４は、作業測定部２及び提示部３の各々と、通信可能に構成されている。さらに、制御装置４は、作業管理システム１０とも通信可能に構成されている。本開示でいう「通信可能」とは、有線通信又は無線通信の適宜の通信方式により、直接的、又はネットワークＮＴ１若しくは中継器等を介して間接的に、信号を授受できることを意味する。実施形態１では一例として、制御装置４は、作業管理システム１０、作業測定部２、及び提示部３の各々との間で、双方向に通信可能である。これにより、作業管理システム１０は、作業測定部２及び提示部３の各々とも、制御装置４を介して間接的に信号の授受が可能となる。つまり、制御装置４は、ゲートウェイとして機能する。

【0029】

（作業測定部）
作業測定部２は、加工面Ｙ１１を移動する作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報Ｄ１を測定する機能を有している。すなわち、作業情報Ｄ１は、作業子Ｘ２の移動に関する物理量の情報である。実施形態１では、作業測定部２は、複数設けられている。複数の作業測定部２は、第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３を含んでいる。本開示において、第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３を特に区別しない場合には、第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３の各々を「作業測定部２」ともいう。

【0030】

作業測定部群２０は、第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３によって構成されている。第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３は、作業子Ｘ２の移動に関し、互いに異なる物理量を計測する、異なる種類の作業測定部２である。実施形態１では一例として、第１作業測定部２１は、作業子Ｘ２の圧力、速度、及び加速度を測定する。第２作業測定部２２は、作業子Ｘ２の振動を測定する。第３作業測定部２３は、作業子Ｘ２の位置を測定する。すなわち、作業測定部群２０は、互いに異なる作業子Ｘ２の物理量を測定する、複数種類の作業測定部２を含んでいる。

【0031】

実施形態１では一例として、第１作業測定部２１は、図３Ａに示すように、例えば、作業者Ｘ１の作業子Ｘ２（パッド）を操作する手の指先に装着される指サック型の作業測定部２であって、圧力センサ、速度センサ、及び加速度センサを含んでいる。第１作業測定部２１は、例えば、作業者Ｘ１の指先と作業子Ｘ２との間に介在する歪みゲージ式又はピエゾ抵抗式等の圧力センサにより、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押すことで作業子Ｘ２から作業対象物Ｙ１に加わる圧力を計測する。すなわち、本開示でいう「作業子Ｘ２の圧力」とは、例えば、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押すことで作業子Ｘ２から作業対象物Ｙ１に加わる圧力、又は作業子Ｘ２が作業対象物Ｙ１から受ける圧力（反力）等である。

【0032】

また、第１作業測定部２１は、例えば、互いに直交する３軸の速度に対してそれぞれ感度を有する３軸の速度センサにより、作業者Ｘ１の指先にかかる速度から、複数のサンプリングタイミングの各々における作業子Ｘ２の速度を測定する。同様に、第１作業測定部２１は、例えば、互いに直交する３軸の加速度に対してそれぞれ感度を有する３軸の加速度センサにより、作業者Ｘ１の指先にかかる加速度から、複数のサンプリングタイミングの各々における作業子Ｘ２の加速度を測定する。

【0033】

また、第２作業測定部２２は、図３Ｂに示すように、例えば、作業者Ｘ１の作業子Ｘ２（パッド）を操作する手の指に装着される指輪型の作業測定部２であって、振動センサを含んでいる。第２作業測定部２２は、例えば、圧電型の振動センサにより、作業者Ｘ１の指にかかる振動から、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を移動させることで作業子Ｘ２に加わる振動を測定する。本開示でいう「振動」は、例えば、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を移動させることで作業子Ｘ２に加わる振動、又は作業子Ｘ２が作業対象物Ｙ１から受ける振動等である。

【0034】

このように、実施形態１では、少なくとも第１作業測定部２１及び第２作業測定部２２は、作業子Ｘ２の移動に関する物理量を、作業子Ｘ２を操作する作業者Ｘ１の指に装着されるセンサにて間接的に検知する。

【0035】

第３作業測定部２３は、実施形態１では一例として、イメージセンサを含むカメラである。第３作業測定部２３は、作業者Ｘ１が作業対象物Ｙ１の研磨作業を行う作業スペースを撮像するように、作業スペースの上方の定位置に設置されている。この第３作業測定部２３は、作業子Ｘ２が移動する作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１を上方から撮影することで、撮影された画像から、平面視における作業子Ｘ２の位置（二次元位置）を測定する。

【0036】

本開示でいう「画像」は、動画（動画像）及び静止画（静止画像）を含む。さらに、「動画」は、コマ撮り等により得られる複数の静止画にて構成される画像を含む。ここでは一例として、第３作業測定部２３で得られる画像は、時間経過に伴って変化するフルカラーの画像（つまり動画）である。より詳細には、一例として、画像は、モーションＪＰＥＧ（Motion JPEG）等の時系列に沿った複数の静止画にて構成される動画である。さらに、画像は、イメージセンサで生成されたデータそのものでなくてもよく、例えば、撮影された画像から一部を切り出す加工、ピント調整、明度調整又はコントラスト調整等の加工が施されていてもよい。

【0037】

実施形態１では一例として、作業測定部群２０における各作業測定部２と制御装置４との間の通信は、Wi-Fi（登録商標）又はBluetooth（登録商標）等の通信規格に準拠した、電波を媒体とした無線通信である。つまり、各作業測定部２は、上述したようなセンサに加えて、制御装置４との無線通信機能、及び電源回路等を有している。

【0038】

（提示部）
提示部３は、研磨作業を支援する支援情報Ｄ２を作業者に提示する。提示部３での提示の態様には、例えば、表示、音、印刷（プリントアウト）、情報端末への送信、非一時的記録媒体への記録（書き込み）等が含まれる。実施形態１では、提示部３は、複数設けられている。複数の提示部３は、第１提示部３１、第２提示部３２、及び第３提示部３３を含んでいる。本開示において、第１提示部３１、第２提示部３２、及び第３提示部３３を特に区別しない場合には、第１提示部３１、第２提示部３２、及び第３提示部３３の各々を「提示部３」ともいう。

【0039】

第１提示部３１、第２提示部３２、及び第３提示部３３は、互いに情報の提示の態様が異なる種類の提示部３である。実施形態１では一例として、第１提示部３１は、据え置き型のモニタ（ディスプレイ）であって、表示により情報を提示する。第２提示部３２は、眼鏡型のウェアラブル端末であって、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）表示により情報を提示する。第３提示部３３は、スピーカ又はヘッドホン等であって、音（音声を含む）により情報を提示する。これら複数の提示部３（第１提示部３１、第２提示部３２及び第３提示部３３）は、提示部群３０を構成する。つまり、提示部群３０は、互いに異なる態様で情報を提示する、複数種類の提示部３を含んでいる。

【0040】

実施形態１では一例として、提示部群３０における各提示部３と制御装置４との間の通信は、Wi-Fi（登録商標）又はBluetooth（登録商標）等の通信規格に準拠した、電波を媒体とした無線通信である。つまり、提示部３の各々は、制御装置４との無線通信機能、及び電源回路等を有している。

【0041】

（作業管理システム）
作業管理システム１０は、図１に示すように、取得部１１と、粗さ測定部１２と、第１記憶部１３と、目標算出部１４と、第２記憶部１５と、形状推定部１６と、差分計算部１７と、補助処理部１８と、通信部１９と、有する。

【0042】

取得部１１は、作業測定部２の測定結果を作業情報Ｄ１として取得する。実施形態１では、取得部１１は、作業測定部群２０に含まれる複数の作業測定部２の各々から、測定結果を作業情報Ｄ１として取得する。取得部１１は、複数の作業測定部２から、制御装置４及びネットワークＮＴ１を介して、作業情報Ｄ１を取得する。

【0043】

粗さ測定部１２は、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１である初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する。

【0044】

実施形態１の粗さ測定部１２は、初期表面の粗さを二次元的に測定する。本開示でいう「初期表面の粗さを二次元的に測定する」とは、触針の先端が初期表面を直接なぞることにより得た初期表面の断面形状に基づいて、初期表面の粗さを測定することである。すなわち、粗さ測定部１２は、触針の先端が初期表面を直接なぞることにより、初期表面の粗さを測定する接触式である。一般的に、二次元的に測定された粗さ（二次元的な表面形状を表す粗さ）は、「線粗さ」と呼ばれる。すなわち、実施形態１の粗さ測定部１２は、初期表面の線粗さを測定する。なお。粗さ測定部１２は、レーザ等が初期表面をなぞることにより得た初期表面の断面形状に基づいて、初期表面の粗さを測定する非接触方式であってもよい。

【0045】

粗さ測定部１２は、初期表面において最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値を、粗さ測定量として測定する。言い換えれば、粗さ測定量は、初期表面において最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値である。具体的には、粗さ測定量は、触針の先端が初期表面を直接なぞることにより得た初期表面の断面形状において、最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値である。

【0046】

第１記憶部１３は、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の表面形状である初期表面形状を記憶する。初期表面形状は、粗さ測定部１２が測定した粗さ測定量によって表される。実施形態１では、初期表面形状は、粗さ測定部１２が測定したＰＶ値によって表される。第１記憶部１３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）のような書き換え可能な不揮発性メモリを含む。

【0047】

目標算出部１４は、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する。実施形態１の目標算出部１４は、ＰＶ値に基づいて目標表面形状を算出する。より詳細には、目標算出部１４は、ＰＶ値の所定数倍以上の研磨量を初期表面形状から研磨した表面形状を目標表面形状とする。言い換えれば、目標表面形状は、ＰＶ値の所定数倍以上の研磨量を初期表面形状から研磨した表面形状である。なお、目標表面形状は、ＰＶ値の１０倍以上の研磨量を初期表面形状から研磨した表面形状であることが望ましい。この場合、研磨作業前に加工面Ｙ１１に存在した虹目が研磨作業によって除去されるという利点がある。

【0048】

第２記憶部１５は、目標表面形状を記憶する。実施形態１では、第２記憶部１５は、目標算出部１４が算出した目標表面形状を記憶する。第２記憶部１５は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）のような書き換え可能な不揮発性メモリを含む。なお、第２記憶部１５は、第１記憶部１３と一体になっていてもよい。

【0049】

形状推定部１６は、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて、現在の作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の表面形状である作業表面形状を推定する。より詳細には、形状推定部１６は、第１記憶部１３が記憶している初期表面形状、及び取得部１１が取得した作業情報Ｄ１に基づいて、作業表面形状を推定する。本開示でいう「作業表面形状」とは、研磨作業中の作業対象物Ｙ１における加工面Ｙ１１の表面形状である。言い換えれば、「作業表面形状」とは、研磨作業が行われているときの作業対象物Ｙ１における加工面Ｙ１１の表面形状である。また、研磨作業中において、スラリーＹ２が作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１上に存在しているため、粗さ測定部１２が作業表面形状を測定することは難しい。

【0050】

一例として、形状推定部１６は、プレストンの法則に従い、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて、現在の作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の形状である作業表面形状を推定する。より具体的には、形状推定部１６は、プレストンの法則に従い作業情報Ｄ１から研磨作業の研磨量δを計算し、初期表面形状から研磨量δを差し引くことで作業表面形状を推定する。プレストンの法則では、研磨量δは、係数「ｋ」を用いて下記の式１で表される。

【0051】

δ＝ｋ×ｐ×ｖ×ｔ ・・・（式１）
ここで、変数「ｐ」は「圧力」、つまり作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押すことで作業子Ｘ２から作業対象物Ｙ１に加わる圧力である。変数「ｖ」は「速度」、つまり作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を移動させたときの作業対象物Ｙ１に対する作業子Ｘ２の相対的な速度である。変数「ｔ」は「存在時間」、つまり作業子Ｘ２が対象領域に存在している累積時間である。式１で表される研磨量δは、作業対象物Ｙ１における対象領域の研磨量に相当する。

【0052】

具体的には、圧力「ｐ」については、第１作業測定部２１にて、作業子Ｘ２から作業対象物Ｙ１に加わる圧力を測定している。また、速度「ｖ」については、第１作業測定部２１にて、作業子Ｘ２の速度を測定している。言い換えれば、第１作業測定部２１から取得される作業情報Ｄ１が圧力「ｐ」及び速度「ｖ」に相当する。存在時間「ｔ」については、第３作業測定部２３にて、平面視における作業子Ｘ２の位置を計測しているので、第３作業測定部２３の計測結果の時系列分析により存在時間「ｔ」が求まる。言い換えれば、第３作業測定部２３から取得される作業情報Ｄ１が存在時間「ｔ」に相当する。

【0053】

差分計算部１７は、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。より詳細には、差分計算部１７は、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、第２記憶部１５に記憶されている目標表面形状との差分を計算する。すなわち、実施形態１の差分計算部１７は、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分を計算する。

【0054】

補助処理部１８は、差分計算部１７が計算した差分に基づいて、作業者Ｘ１に対して研磨作業を補助する補助処理を行う。補助処理は、作業者Ｘ１に対する情報の提示を含んでいる。すなわち、補助処理部１８は、補助処理として、制御装置４を介して間接的に、提示部群３０の提示部３を制御し、作業者Ｘ１に対する情報の提示を提示部３に実行させる。具体的には、補助処理部１８は、提示部３が提示する情報である支援情報Ｄ２を、制御装置４を介して提示部３に送信する処理を、補助処理として実行する。

【0055】

実施形態１では、補助処理部１８は、支援情報Ｄ２として、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分を、提示部３に制御装置４を介して送信する。すなわち、提示部３は、支援情報Ｄ２として、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分を作業者Ｘ１に提示する。

【0056】

より具体的には、補助処理部１８は、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を色で表すヒートマップ（図４参照）を第１提示部３１及び第２提示部３２に制御装置４を介して送信する。すなわち、第１提示部３１及び第２提示部３２は、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を色で表すヒートマップを提示する。より詳細には、図５に示すように、第１提示部３１は、据え置き型のモニタにヒートマップを表示し、第２提示部３２は、拡張現実表示によりヒートマップを表示する。

【0057】

本開示のヒートマップとは、作業表面形状と目標表面形状との差分を色によって可視化したものである。言い換えれば、ヒートマップは、目標表面形状に達するまで、作業表面形状からあとどのぐらいの研磨量が必要かを色によって可視化したものである。実施形態１におけるヒートマップは、図４に示すように、作業表面形状と目標表面形状との差分を色のグラデーションによって可視化したものである。より詳細には、実施形態１のヒートマップでは、色が、赤と青との間で、作業表面形状と目標表面形状との差分に応じて段階的（又は連続的）に変化する。実施形態１のヒートマップでは、差分が大きいほど赤に近くなり、差分が小さいほど青に近くなる（図４では、差分が大きいほど黒に近くなり、差分が小さいほど白に近くなる）。すなわち、加工面Ｙ１１において、目標表面形状に到達するまでに必要な研磨量が多いほど、ヒートマップで表示される色が赤に近づく。一方、加工面Ｙ１１において、目標表面形状に到達するまでに必要な研磨量が少ないほど、ヒートマップで表示される色が青に近づく。

【0058】

また、補助処理部１８は、作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において研磨作業を行うことを促す指示を、第３提示部３３に制御装置４を介して送信する。すなわち、第３提示部３３は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示を提示する。より詳細には、第３提示部３３は、作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、差分に応じて段階的（又は連続的）に研磨量を変化させる研磨作業を行うことを促す指示を音によって提示する。具体的には、第３提示部３３は、所定範囲において、赤に近い色で示された箇所（図４では、黒色に近い色で示された箇所）ほど研磨量が大きく、青に近い色で示された箇所（図４では、白色に近い色で示された箇所）ほど研磨量が小さくなるように、研磨作業を行うことを促す指示を段階的（又は連続的）に音によって提示する。例えば、加工面Ｙ１１の中央における差分が予め定められた閾値以上であり、加工面Ｙ１１の中央がヒートマップにおいて赤に近い色で示されている場合、第３提示部３３は、「加工面の中央を集中的に研磨してください」という音声を出力する。一方、加工面Ｙ１１の周縁部における差分が閾値以上であり、加工面Ｙ１１の周縁部がヒートマップにおいて青に近い色で示されている場合、第３提示部３３は、「加工面の周縁部をあと少しだけ研磨してください」という音声を出力する。

【0059】

また、第３提示部３３は、作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値よりも小さい所定範囲において、研磨作業を行いすぎないように注意する指示を音により提示する。例えば、加工面Ｙ１１の周縁部における差分が閾値よりも小さい場合、第３提示部３３は、「加工面の周縁部を避けて研磨してください」という音声を出力する。

【0060】

閾値は、例えば、０よりもわずかに大きい値に設定される。この結果、第３提示部３３は、作業表面形状が目標表面形状と一致する前に、研磨作業を行いすぎないように注意する指示を音により提示することができるという効果を奏する。そのため、作業補助システム１００は、作業者Ｘ１が作業対象物Ｙ１を研磨し過ぎてしまうことを防止することができるという利点がある。

【0061】

通信部１９は、制御装置４と通信する機能を有している。実施形態１では、通信部１９はネットワークＮＴ１に接続され、ネットワークＮＴ１を介して制御装置４と通信する。さらに、通信部１９は、制御装置４を介して、作業測定部２又は提示部３とも通信可能である。

【0062】

作業管理システム１０は、例えば、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するコンピュータシステム（実施形態１では一例としてクラウドコンピューティング）を主構成とする。コンピュータシステムは、１以上のメモリに記録されているプログラムを１以上のプロセッサで実行することにより、作業管理システム１０としての機能を実現する。プログラムは、予めメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような非一時的記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。言い換えれば、上記プログラムは、１以上のプロセッサを、作業管理システム１０として機能させるためのプログラムである。

【0063】

（１－２－２）作業補助方法
次に、実施形態１の作業補助方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。実施形態１の作業補助方法は、作業者Ｘ１が作業子Ｘ２を押し付けて作業対象物Ｙ１を研磨する研磨作業を補助する。作業補助方法は、図６に示すように、粗さ測定ステップＳＴ１と、第１記憶ステップＳＴ２と、目標算出ステップＳＴ３と、第２記憶ステップＳＴ４と、作業測定ステップＳＴ５と、形状推定ステップＳＴ６と、差分計算ステップＳＴ７と、提示ステップＳＴ８と、終了判断ステップＳＴ９と、を含む。

【0064】

まず、粗さ測定ステップＳＴ１では、粗さ測定部１２が、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１である初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する。実施形態１の粗さ測定ステップＳＴ１では、粗さ測定部１２の触針の先端が初期表面を直接なぞることにより得た初期表面の断面形状に基づいて、粗さ測定部１２が初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する。第１記憶ステップＳＴ２では、第１記憶部１３が、粗さ測定部１２が測定した粗さ測定量によって表される初期表面形状を記憶する。

【0065】

目標算出ステップＳＴ３では、目標算出部１４が、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する。第２記憶ステップＳＴ４では、第２記憶部１５が、目標算出部１４が算出した目標表面形状を記憶する。

【0066】

その後、作業者Ｘ１が研磨作業を開始する。作業測定ステップＳＴ５では、作業測定部２が、加工面Ｙ１１を移動する作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報Ｄ１を測定する。

【0067】

形状推定ステップＳＴ６では、形状推定部１６が、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて、現在の作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の形状である作業表面形状を推定する。具体的には、形状推定部１６は、プレストンの法則に従い作業情報Ｄ１から研磨作業の研磨量δを計算し、初期表面形状から研磨量δを差し引くことで作業表面形状を推定する。

【0068】

差分計算ステップＳＴ７では、差分計算部１７が、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。

【0069】

提示ステップＳＴ８では、提示部３が、差分計算部１７が計算した差分に基づいて、研磨作業を支援する支援情報Ｄ２を作業者に提示する。より具体的に、提示ステップＳＴ８について説明する。提示ステップＳＴ８では、補助処理部１８が、支援情報Ｄ２として、差分計算部１７が計算した差分を色のグラデーションで表すヒートマップ（図４参照）を第１提示部３１及び第２提示部３２に制御装置４を介して送信する。その後、第１提示部３１及び第２提示部３２は、支援情報Ｄ２として、ヒートマップを提示する。また、提示ステップＳＴ８では、補助処理部１８が、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において研磨作業を行うことを促す指示を、第３提示部３３に制御装置４を介して送信する。その後、第３提示部３３は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示を提示する。

【0070】

終了判断ステップＳＴ９では、作業管理システム１０が、作業者Ｘ１が研磨作業を終了したか否かを判断する。作業者Ｘ１が研磨作業を終了すると、作業管理システム１０は、研磨作業が終了したと判断し（ＳＴ９：ＹＥＳ）、研磨作業の補助を終了する。一方、作業者Ｘ１が引き続き研磨作業を継続していると、作業管理システム１０は研磨作業が終了していないと判断し（ＳＴ９：ＮＯ）、作業測定部２が作業情報Ｄ１を再び測定する（ＳＴ５）。すなわち、作業補助方法は作業測定ステップＳＴ５に戻る。

【0071】

図６のフローチャートは、実施形態１の作業補助方法の一例に過ぎず、その処理の順序が適宜入れ替わっていてもよいし、いずれかの処理について適宜省略されてもよい。

【0072】

（１－３）利点
作業補助システム１００では、形状推定部１６が、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて作業表面形状を推定し、差分計算部１７が、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分を計算する。そして、提示部３は、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を作業者Ｘ１に提示する。その結果、実施形態１の作業補助システム１００では、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分に基づいた支援情報Ｄ２を確認しながら、研磨作業を行うことができるという利点がある。すなわち、実施形態１の作業補助システム１００は、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、目標算出部１４が算出した目標表面形状と、の差分に基づいて、詳細な作業支援を行うことができるという利点がある。

【0073】

作業補助システム１００は、研磨作業の開始時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１である初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する粗さ測定部１２を備える。その結果、作業者Ｘ１が研磨作業ごとに初期表面形状を入力する必要がなくなり、作業者Ｘ１の負担を軽減することができるという利点がある。また、作業者Ｘ１が誤った初期表面形状を入力してしまうことを防止することができるという利点もある。

【0074】

粗さ測定部１２は、初期表面の粗さを二次元的に測定することによって、走査方向における初期表面の粗さの推移を確認することができるという利点がある。

【0075】

また、第１提示部３１及び第２提示部３２が、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を色によって可視化したヒートマップを提示する。その結果、作業者Ｘ１が、研磨作業による加工面Ｙ１１の表面形状の仕上がりを目標表面形状に容易に近づけることができるという利点がある。

【0076】

同様に、第３提示部３３が、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示を音によって提示する。その結果、作業者Ｘ１が、研磨作業による加工面Ｙ１１の表面形状の仕上がりを目標表面形状に容易に近づけることができるという利点がある。

【0077】

また、第２提示部３２が、拡張現実表示によりヒートマップを表示することによって、作業者Ｘ１は、作業対象物Ｙ１から目線を離すことなく、ヒートマップを確認できるという利点がある。

【0078】

また、第３提示部３３が、研磨作業を行うことを促す指示を音によって提示することによって、作業者Ｘ１は、作業対象物Ｙ１から目線を離すことなく、指示を確認できるという利点がある。

【0079】

また、作業補助システム１００が、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する目標算出部１４を備えることによって、作業者Ｘ１が研磨作業ごとに目標表面形状を入力する必要がなくなり、作業者Ｘ１の負担を軽減することができるという利点がある。また、作業者Ｘ１が誤った目標表面形状を入力してしまうことを防止することができるという利点もある。

【0080】

（１－４）変形例
以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0081】

実施形態１では、１人の作業者Ｘ１の研磨作業を補助対象として作業補助システム１００が適用されている。しかし、複数人の作業者Ｘ１の研磨作業を補助対象として作業補助システム１００が適用されていてもよい。すなわち、作業補助システム１００は、複数人の作業者Ｘ１のそれぞれが行う複数の研磨作業を補助対象としてもよい。複数人の作業者Ｘ１の研磨作業を補助対象とする場合には、作業測定部群２０及び提示部群３０はそれぞれ複数設けられる。

【0082】

同様に、制御装置４は、作業補助システム１００での補助対象となる研磨作業が行われる施設ごとに設置されるため、作業補助システム１００が複数の施設で行われる研磨作業を補助対象とする場合には、制御装置４も複数設けられる。

【0083】

また、実施形態１では、作業測定部２は複数設けられているが、作業測定部２は少なくとも１つ設けられていればよい。すなわち、作業補助システム１００は、第１作業測定部２１、第２作業測定部２２、及び第３作業測定部２３の少なくとも１つを備えていればよい。

【0084】

同様に、実施形態１では、提示部３は複数設けられているが、提示部３は少なくとも１つ設けられていればよい。すなわち、作業補助システム１００は、第１提示部３１、第２提示部３２、及び第３提示部３３の少なくとも１つを備えていればよい。

【0085】

実施形態１の粗さ測定量は、最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値であるが、算術平均粗さであるＲａ値であってもよい。すなわち、粗さ測定量は、最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値、及び、算術平均粗さであるＲａ値の少なくとも一方であればよい。本開示でいう「算術平均高さ」とは、加工面Ｙ１１の平均面に対する、加工面Ｙ１１上の各点における高低差の絶対値を平均した値である。

【0086】

実施形態１の作業情報Ｄ１は、作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む。すなわち、作業情報Ｄ１は、作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも２つの情報を含んでいてもよい。この場合、形状推定部１６は、作業表面形状を推定するときに、研磨作業に用いられるスラリーＹ２の種類に応じて、少なくとも２つの情報のそれぞれの影響度合いを変化させてもよい。

【0087】

この場合の利点について説明する。一般的に、スラリーＹ２に含まれる研粒の形状又は材質によって、作業子Ｘ２の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のそれぞれが研磨作業に与える影響度度合いが異なっている。そのため、形状推定部１６が、スラリーＹ２の種類に応じて、作業情報Ｄ１に含まれる少なくとも２つの情報のそれぞれの影響度合いを変化させることによって、スラリーＹ２の種類ごとの研磨作業への影響度度合いの差分を考慮して、作業表面形状を正確に推定することができるという利点がある。

【0088】

例えば、形状推定部１６は、プレストンの法則を応用した下記の式２を用いて作業情報Ｄ１から研磨作業の研磨量δを計算し、初期表面形状から研磨量δを差し引くことで作業表面形状を推定してもよい。

【0089】

δ＝ｋ×ｐ^ｍ×ｖ^ｎ×ｔ ・・・（式１）
ここで、変数「ｍ」は、「圧力」を示す変数「ｐ」のべき指数である。変数「ｍ」が大きい場合、変数「ｐ」が研磨量δへ与える影響度合いが大きくなる。一方、変数「ｍ」が小さい場合、変数「ｐ」が研磨量δへ与える影響度合いが小さくなる。すなわち、作業子Ｘ２の圧力が大きいほど研磨作業の研磨速度が速くなるスラリーＹ２が研磨作業で使用される場合、形状推定部１６は変数「ｍ」を大きく設定する。一方、作業子Ｘ２の圧力が大きくなったとしても研磨作業の研磨速度があまり変化しないスラリーＹ２が研磨作業で使用される場合、形状推定部１６は変数「ｍ」を小さく設定する。

【0090】

同様に、ここで、変数「ｎ」は、「速度」を示す変数「ｖ」のべき指数である。変数「ｎ」が大きい場合、変数「ｖ」が研磨量δへ与える影響度合いが大きくなる。一方、変数「ｎ」が小さい場合、変数「ｖ」が研磨量δへ与える影響度合いが小さくなる。すなわち、作業子Ｘ２の速度が大きいほど研磨作業の研磨速度が速くなるスラリーＹ２が研磨作業で使用される場合、形状推定部１６は変数「ｎ」を大きく設定する。一方、作業子Ｘ２の速度が大きくなったとしても研磨作業の研磨速度があまり変化しないスラリーＹ２が研磨作業で使用される場合、形状推定部１６は変数「ｎ」を小さく設定する。

【0091】

実施形態１の粗さ測定部１２は、初期表面の粗さを二次元的に測定するが、初期表面の粗さを三次元的に測定してもよい。本開示でいう「初期表面の粗さを三次元的に測定する」とは、初期表面上にある凹凸の縦、横、高さの情報を取得し、凹凸の寸法、位置関係、及び輪郭形状を測定することである。具体的には、粗さ測定部１２は、白色光を初期表面に照射し、光の干渉の強弱から初期表面の粗さを測定する白色干渉方式であってもよい。一般的に、三次元的に測定された粗さ（三次元的な表面形状を表す粗さ）は、「面粗さ」と呼ばれる。この場合、二次元的に測定した場合と比較して、触針の走査方向に依存する初期表面の粗さのばらつきが発生しないという利点がある。なお、粗さ測定部１２は、共焦点原理を利用し初期表面の粗さを測定する共焦点方式であってもよい。

【0092】

また、粗さ測定部１２が初期表面の粗さを三次元的に測定する場合、粗さ測定量は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の最も高い点から最も低い点までの距離であるＳｚ値、算術平均高さであるＳａ値、二乗平均平方根高さであるＳｑ値、及び、初期表面形状のアスペクト比であるＳｔｒ値の少なくとも１つである。本開示でいう「算術平均高さ」とは、加工面Ｙ１１の平均面に対する、加工面Ｙ１１上の各点における高低差の絶対値を平均した値である。また、本開示でいう「二乗平均平方根高さ」とは、加工面Ｙ１１の平均面に対する、加工面Ｙ１１上の各点における高低差の標準偏差である。また、本開示でいう「初期表面形状のアスペクト比」は、０～１の範囲の値であり、加工面Ｙ１１の表面性状の均一性を表す尺度である。すなわち、「初期表面形状のアスペクト比」は、加工面Ｙ１１の異方性の強さを示す値である。

【0093】

例えば、粗さ測定量がＳｔｒ値である場合、目標算出部１４は、Ｓｔｒ値に基づいて目標表面形状を算出する。より詳細には、目標算出部１４は、Ｓｔｒ値が所定値以上の表面形状を目標表面形状とする。言い換えれば、目標表面形状は、Ｓｔｒ値が所定値以上の表面形状である。なお、目標表面形状は、Ｓｔｒ値が０．５以上の表面形状であることが望ましい。この場合、研磨作業前に加工面Ｙ１１に存在した虹目が研磨作業によって除去できるという利点がある。

【0094】

また、実施形態１のヒートマップは、作業表面形状と目標表面形状との差分を色のグラデーションによって可視化したものであるが、作業表面形状と目標表面形状との差分を色の濃淡によって可視化したものであってもよい。すなわち、ヒートマップは、差分を白黒の濃淡によって可視化したものであってもよい。

【0095】

また、実施形態１の第１提示部３１及び第２提示部３２は、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を色のグラデーションで表すヒートマップを提示する。しかし、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示も更に提示してもよい。具体的には、第１提示部３１は、ヒートマップに加えて、研磨作業を行うことを促す文面を据え置き型のモニタに表示してもよい。同様に、第２提示部３２は、ヒートマップに加えて、研磨作業を行うことを促す文面を拡張現実表示により表示してもよい。

【0096】

また、実施形態１の第３提示部３３は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示を提示する。しかし、第３提示部３３は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状と目標表面形状との差分が０以下である所定範囲において、研磨作業の終了を促す指示を提示してもよい。すなわち、第３提示部３３は、作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１のうち作業表面形状が目標表面形状と一致した所定範囲において、研磨作業の終了を促す指示を提示してもよい。

【0097】

（実施形態２）
（２－１）概要
以下、実施形態２に係る作業補助システム１００ａについて、図７を用いて説明する。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0098】

実施形態２の作業補助システム１００ａでは、作業管理システム１０ａが、目標算出部１４の代わりに、目標入力部１４ａを有するという点で実施形態１の作業補助システム１００と異なる。すなわち、実施形態２の作業補助システム１００ａでは、提示部３が、支援情報Ｄ２として、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、作業者Ｘ１によって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分を作業者Ｘ１に提示する点で実施形態１の作業補助システム１００と異なる。

【0099】

（２－２）詳細な構成
（２－２－１）作業補助システム
（全体の構成）
実施形態２の作業補助システム１００ａは、図７に示すように、作業管理システム１０ａと、作業測定部２と、提示部３と、制御装置４と、を備える。

【0100】

（作業管理システム）
作業管理システム１０ａは、図７に示すように、取得部１１と、粗さ測定部１２と、第１記憶部１３と、目標入力部１４ａと、第２記憶部１５と、形状推定部１６と、差分計算部１７と、補助処理部１８と、通信部１９と、を有する。

【0101】

目標入力部１４ａは、目標表面形状が入力される。より詳細には、目標入力部１４ａは、ユーザによって目標表面形状が入力される。言い換えれば、実施形態２では、目標表面形状は、ユーザによって目標入力部１４ａに入力される。一例として、作業対象物Ｙ１の設計時に作成した目標表面形状の３Ｄデータが、目標表面形状として、目標入力部１４ａに入力される。すなわち、目標入力部１４ａは、目標表面形状の３Ｄデータが記憶された記憶媒体が接続されるコネクタ部を有している。ここでいう「ユーザ」とは、例えば、指示を受けて実際に研磨作業を行う作業者Ｘ１、又は研磨作業を作業者Ｘ１に指示する者である。

【0102】

実施形態２では、第２記憶部１５は、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状を記憶する。また、差分計算部１７は、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分を計算する。

【0103】

補助処理部１８は、支援情報Ｄ２として、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分を、提示部３に制御装置４を介して送信する。すなわち、提示部３は、支援情報Ｄ２として、形状推定部１６が推定した作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分を作業者Ｘ１に提示する。

【0104】

（２－２－２）作業補助方法
実施形態２の作業補助方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0105】

実施形態２の作業補助方法は、目標算出ステップＳＴ３の代わりに、目標入力ステップＳＴ３ａを有するという点で実施形態１の作業補助方法と異なる。

【0106】

目標入力ステップＳＴ３ａでは、ユーザが、目標表面形状を目標入力部１４ａに入力する。第２記憶ステップＳＴ４では、第２記憶部１５が、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状を記憶する。

【0107】

図８のフローチャートは、実施形態２の作業補助方法の一例に過ぎず、その処理の順序が適宜入れ替わっていてもよいし、いずれかの処理について適宜省略されてもよい。

【0108】

（２－３）利点
実施形態２の作業補助システム１００ａでは、形状推定部１６が、初期表面形状及び作業情報Ｄ１に基づいて作業表面形状を推定し、差分計算部１７が、形状推定部１６によって推定された作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分を計算する。そして、提示部３は、支援情報Ｄ２として、作業表面形状と目標表面形状との差分を作業者Ｘ１に提示する。その結果、実施形態２の作業補助システム１００ａでは、作業者Ｘ１が、形状推定部１６によって推定された作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分に基づいた支援情報Ｄ２を確認しながら、研磨作業を行うことができるという利点がある。すなわち、実施形態２の作業補助システム１００ａは、形状推定部１６によって推定された作業表面形状と、ユーザによって目標入力部１４ａに入力された目標表面形状と、の差分に基づいて、詳細な作業支援を行うことができるという利点がある。

【0109】

また、作業補助システム１００ａが、ユーザによって目標表面形状が入力される目標入力部１４ａを備えることによって、ユーザが目標表面形状を容易に変更できるという利点がある。

【0110】

（２－４）変形例
以下、実施形態２の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0111】

実施形態２では、作業対象物Ｙ１の設計時に作成した目標表面形状の３Ｄデータが、目標表面形状として、目標入力部１４ａに入力される。しかし、粗さ測定部１２が初期表面の粗さを二次元的に測定する場合、研磨作業の終了時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の目標のＰＶ値及びＲａ値の少なくとも一方が、目標表面形状として、目標入力部１４ａに入力されてもよい。

【0112】

また、粗さ測定部１２が初期表面の粗さを三次元的に測定する場合、研磨作業の終了時における作業対象物Ｙ１の加工面Ｙ１１の目標のＳｚ値、Ｓａ値、Ｓｑ値、及びＳｔｒ値の少なくとも一方が、目標表面形状として、目標入力部１４ａに入力されてもよい。

【0113】

この場合、目標入力部１４ａは、例えば、タッチパネルディスプレイを含み、ユーザの操作の受け付けと、ユーザへの情報の提示（表示）を行う。ユーザインタフェースは、タッチパネルディスプレイに限らず、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、メカニカルなスイッチ、又はジェスチャセンサ等の入力装置を有していてもよい。

【0114】

（まとめ）
実施形態に係る第１の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）は、作業者（Ｘ１）が作業子（Ｘ２）を押し付けて作業対象物（Ｙ１）を研磨する研磨作業を補助する。作業補助システム（１００、１００ａ）は、第１記憶部（１３）と、第２記憶部（１５）と、作業測定部（２）と、形状推定部（１６）と、差分計算部（１７）と、提示部（３）と、を備える。第１記憶部（１３）は、研磨作業の開始時における作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の表面形状である初期表面形状を記憶する。第２記憶部（１５）は、研磨作業の終了時における作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。作業測定部（２）は、加工面（Ｙ１１）を移動する作業子（Ｘ２）の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報（Ｄ１）を測定する。形状推定部（１６）は、初期表面形状及び作業情報（Ｄ１）に基づいて、現在の作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の表面形状である作業表面形状を推定する。差分計算部（１７）は、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。提示部（３）は、差分に基づいて、研磨作業を支援する支援情報（Ｄ２）を作業者（Ｘ１）に提示する。

【0115】

この態様によれば、詳細な作業支援を行うことができる、という利点がある。

【0116】

実施形態に係る第２の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）では、第１の態様において、提示部（３）は、支援情報（Ｄ２）として、差分を色で表すヒートマップを提示する。

【0117】

この態様によれば、作業者（Ｘ１）が、研磨作業による加工面（Ｙ１１）の表面形状の仕上がりを目標表面形状に容易に近づけることができる、という利点がある。

【0118】

実施形態に係る第３の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）では、第１又は第２の態様において、提示部（３）は、作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）のうち差分が予め定められた閾値以上である所定範囲において、研磨作業を行うことを促す指示を提示する。

【0119】

この態様によれば、作業者（Ｘ１）が、研磨作業による加工面（Ｙ１１）の表面形状の仕上がりを目標表面形状により容易に近づけることができる、という利点がある。

【0120】

実施形態に係る第４の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）は、第１～第３のいずれかの態様において、研磨作業の開始時における作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）である初期表面の粗さを粗さ測定量として測定する粗さ測定部（１２）を更に備える。初期表面形状は、粗さ測定量によって表される。

【0121】

この態様によれば、作業者（Ｘ１）が研磨作業ごとに初期表面形状を入力する必要がなくなり、作業者（Ｘ１）の負担を軽減することができる、という利点がある。また、作業者（Ｘ１）が誤った初期表面形状を入力してしまうことを防止することができるという利点もある。

【0122】

実施形態に係る第５の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）では、第４の態様において、粗さ測定部（１２）は、初期表面の粗さを二次元的に測定する。粗さ測定量は、最も高い山の高さと最も深い谷の深さとの和であるＰＶ値、及び、算術平均粗さであるＲａ値の少なくとも一方である。

【0123】

この態様によれば、走査方向における初期表面の粗さの推移を確認することができる、という利点がある。

【0124】

実施形態に係る第６の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）は、第４の態様において、粗さ測定部（１２）は、初期表面の粗さを三次元的に測定する。粗さ測定量は、作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の最も高い点から最も低い点までの距離であるＳｚ値、算術平均高さであるＳａ値、二乗平均平方根高さであるＳｑ値、及び、初期表面形状のアスペクト比であるＳｔｒ値の少なくとも１つである。

【0125】

この態様によれば、走査方向に依存する初期表面の粗さのばらつきが発生しない、という利点がある。

【0126】

実施形態に係る第７の態様の作業補助システム（１００）は、第１～第６のいずれかの態様において、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する目標算出部（１４）を更に備える。

【0127】

この態様によれば、作業者（Ｘ１）が研磨作業ごとに目標表面形状を入力する必要がなくなり、作業者（Ｘ１）の負担を軽減することができる、という利点がある。また、作業者（Ｘ１）が誤った目標表面形状を入力してしまうことを防止することができるという利点もある。

【0128】

実施形態に係る第８の態様の作業補助システム（１００）は、第５の態様において、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する目標算出部（１４）を更に備える。粗さ測定量は、ＰＶ値である。目標算出部（１４）は、ＰＶ値に基づいて目標表面形状を算出する。

【0129】

この態様によれば、研磨作業毎における目標表面形状を算出する基準が一定になるという、という利点がある。

【0130】

実施形態に係る第９の態様の作業補助システム（１００）では、第８の態様において、目標表面形状は、ＰＶ値の所定数倍以上の研磨量を初期表面形状から研磨した表面形状である。

【0131】

この態様によれば、研磨作業前に加工面（Ｙ１１）に存在した虹目を研磨作業によって除去できる、という利点がある。

【0132】

実施形態に係る第１０の態様の作業補助システム（１００）は、第６の態様において、初期表面形状に基づいて目標表面形状を算出する目標算出部（１４）を更に備える。粗さ測定量は、Ｓｔｒ値である。目標算出部（１４）は、Ｓｔｒ値に基づいて目標表面形状を算出する。

【0133】

この態様によれば、研磨作業毎における目標表面形状を算出する基準が一定になるという、という利点がある。

【0134】

実施形態に係る第１１の態様の作業補助システム（１００）では、第１０の態様において、目標表面形状は、Ｓｔｒ値が所定値以上の表面形状である。

【0135】

この態様によれば、研磨作業前に加工面（Ｙ１１）に存在した虹目が研磨作業によって除去できる、という利点がある。

【0136】

実施形態に係る第１２の態様の作業補助システム（１００ａ）は、第１～第６のいずれかの態様において、目標表面形状が入力される目標入力部（１４ａ）を更に備える。

【0137】

この態様によれば、ユーザが目標表面形状を容易に変更できる、という利点がある。

【0138】

実施形態に係る第１３の態様の作業補助システム（１００、１００ａ）は、第１～第１２のいずれかの態様において、作業情報（Ｄ１）は、作業子（Ｘ２）の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも２つの情報を含む。形状推定部（１６）は、作業表面形状を推定するときに、研磨作業に用いられるスラリー（Ｙ２）の種類に応じて、少なくとも２つの情報のそれぞれの影響度合いを変化させる。

【0139】

この態様によれば、スラリー（Ｙ２）の種類ごとの研磨作業への影響度度合いの差分を考慮して、作業表面形状を正確に推定することができる、という利点がある。

【0140】

実施形態に係る第１４の態様の作業補助方法は、作業者（Ｘ１）が作業子（Ｘ２）を押し付けて作業対象物（Ｙ１）を研磨する研磨作業を補助する。作業補助方法は、第１記憶ステップ（ＳＴ２）と、第２記憶ステップ（ＳＴ４）と、作業測定ステップ（ＳＴ５）と、形状推定ステップ（ＳＴ６）と、差分計算ステップ（ＳＴ７）と、提示ステップ（ＳＴ８）と、を含む。第１記憶ステップ（ＳＴ２）は、研磨作業の開始時における作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の表面形状である初期表面形状を記憶する。第２記憶ステップ（ＳＴ４）は、研磨作業の終了時における作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の目標の表面形状である目標表面形状を記憶する。作業測定ステップ（ＳＴ５）は、加工面（Ｙ１１）を移動する作業子（Ｘ２）の圧力、位置、速度、加速度、及び振動のうち少なくとも１つの情報を含む作業情報（Ｄ１）を測定する。形状推定ステップ（ＳＴ６）は、初期表面形状及び作業情報（Ｄ１）に基づいて、現在の作業対象物（Ｙ１）の加工面（Ｙ１１）の表面形状である作業表面形状を推定する。差分計算ステップ（ＳＴ７）は、作業表面形状と目標表面形状との差分を計算する。提示ステップ（ＳＴ８）は、差分に基づいて、研磨作業を支援する支援情報（Ｄ２）を作業者（Ｘ１）に提示する。

【0141】

この態様によれば、専用の作業補助システム（１００、１００ａ）を用いなくとも、詳細な作業支援を行うことができる、という利点がある。

【0142】

実施形態に係る第１５の態様のプログラムは、コンピュータシステムに、第１４の態様に係る作業補助方法を実行させる。

【0143】

この態様によれば、専用の作業補助システム（１００、１００ａ）を用いなくとも、詳細な作業支援を行うことができるという利点がある。

【符号の説明】

【0144】

１００、１００ａ 作業補助システム
１０、１０ａ 作業管理システム
１２ 粗さ測定部
１３ 第１記憶部
１４ 目標算出部
１４ａ 目標入力部
１５ 第２記憶部
１６ 形状推定部
１７ 差分計算部
２ 作業測定部
３ 提示部
Ｘ１ 作業者
Ｘ２ 作業子
Ｙ１ 作業対象物
Ｙ１１ 加工面
Ｄ１ 作業情報
Ｄ２ 支援情報
ＳＴ２ 第１記憶ステップ
ＳＴ４ 第２記憶ステップ
ＳＴ５ 作業測定ステップ
ＳＴ６ 形状推定ステップ
ＳＴ７ 差分計算ステップ
ＳＴ８ 提示ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】