CN102804091A - 显示装置、显示方法、程序、虚拟机械结构库以及计算机可读记录介质 - Google Patents

显示装置、显示方法、程序、虚拟机械结构库以及计算机可读记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够让用户无须制备忠实再现每个控制目标装置的外观的三维模型即可理解该控制目标装置的运动的显示装置。PC（10）作为显示装置展示虚拟机械结构的选项，并接受其选择。所述虚拟机械结构具有这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，所述虚拟机械结构还包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式。所述虚拟机械结构的多个选项包括多个虚拟机械结构，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。通过使用作为控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或实际测量值，PC（10）在屏幕上显示运动图像，所述运动图像示出所选定的虚拟机械结构在将命令值输入至控制目标装置中的每个时段或这些时段中的特定时段中的状态。

Description

显示装置、显示方法、程序、虚拟机械结构库以及计算机可读记录介质
技术领域
本发明涉及一种将受程序控制的控制目标装置的运动显示为虚拟机械结构的运动图像的显示装置、显示控制方法、程序、计算机可读记录介质、存储在该显示装置中的虚拟机械结构库、以及其中存储有虚拟机械结构库的计算机可读记录介质，其中该虚拟机械结构是电子构建（electronically-constructed）的三维模型。
背景技术
迄今为止，用于操作控制目标装置的控制程序已为人所知。
专利文献1描述了利用由上述控制程序操作的机器工具来模拟机器或工件的模拟装置，用以将模拟结果显示为三维模型的运动图像，其中该三维模型逼真地再现了机器工具和工件的外观。
专利文献2公开了具有定序器、三维模拟器和显示器的模拟装置。该定序器通过使用阶梯程序（ladder program）来控制设备。三维模拟器控制该设备的三维模型（该三维模型是借助于定序器的阶梯程序在三维虚拟空间上构建的），以进行此三维模型的操作的模拟。显示器显示该三维模型的模拟操作。模拟装置使用用于对设备实际进行操作控制的真实PLC（真实可编程逻辑控制器，real Programmable Logic Controller）作为定序器，并且将此真实PLC连接至三维模拟器，以借助于真实PLC的阶梯程序而在虚拟空间上操作该设备的三维模型。
专利文献3公开了作为控制程序的编程挂件（pendant）（以手持模式使用的训导装置），用以训导工业机器人。该编程挂件存储有利用运动顺序描述针对机器人的目标位置数据的操作程序。该编程挂件以图形方式三维地显示被机器人手臂握持的焊枪（torch）顶端的轨迹，其中该轨迹根据操作程序而运动。
下面的非专利文献1公开了能够通过对三维显示的物体（其具有内在功能）进行组合和功能合成而构建交互式三维应用***的三维目标功能合成***（被称为“IntelligentBox”原型***）。
专利文献1：日本未审专利申请号2008-71350；
专利文献2：日本未审专利申请号2007-265238；
专利文献3：日本未审专利申请号2007-242054。
非专利文献1：“Interactive 3D Software Constructive System-IntelligentBox”，作者：Okada Yoshihiro和Tanaka Yuzuru，《计算机软件》第12卷第4期，P374-384（1995年7月17日），由日本软件科学和技术协会出版。
发明内容
本发明解决的技术问题
顺便提及，例如，在如专利文献1和2中模拟受程序控制的控制目标装置的操作以显示模拟结果的情形下，当三维模型忠实再现了控制目标装置的外观以表示控制目标装置的运动时，用户可以很容易地理解显示内容。进而，对于通过使用控制目标装置的操作的实际测量记录来再现控制目标装置的操作的情形而言，也是如此。然而，如果没有针对每个控制目标装置都建立三维模型，就不能进行这种显示。这就限制了借助于三维模型进行显示的应用机会。
对于昂贵的机器工具之类，可由机器制造商提供能够借助于三维模型来进行操作显示的该工具专用的模拟器。然而，对于常规的机械装置，机器制造商通常不会备有模拟器。进而，当用户自己设计和生产机械装置并加以利用时，也不会提供该机械装置专用的模拟器。即使在这种情形下也存在这样的需求，即，通过借助于运动图像检查控制目标装置的运动来测试用以控制该控制目标装置的运动的程序。
然而，每次想要借助运动图像来检查控制目标装置的运动时，在制备忠实再现该控制目标装置的外观的三维模型所花费的造价和时间方面，实际上困难重重。本发明面对上述问题而设立，且其目的是提供能够让用户无须制备忠实再现每个控制目标装置的外观的三维模型即可理解控制目标装置的运动的显示装置、显示方法、程序、虚拟机械结构库和计算机可读记录介质。
用于解决技术问题的手段
根据本发明的一个方面，提供一种用于在屏幕上将控制目标装置的操作显示为虚拟机械结构的运动图像的显示装置，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置，且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型。该显示装置包括：虚拟机械结构展示部，被配置为在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；虚拟机械结构接受部，被配置为从虚拟机械结构展示部展示的虚拟机械结构的选项中接受对一个虚拟机械结构的选择；获取部，被配置为获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；运动图像数据创建部，被配置为通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值，创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及显示控制部，被配置为通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像，其中所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。所述虚拟机械结构展示部至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
优选地，该虚拟机械结构展示部至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。该线性运动元件具有柱形线性运动轴和沿着该线性运动轴运动的可运动部。以这样的模式显示该线性运动元件，该模式中该线性运动轴的长度在再现至少一个运动图像时自始至终保持不变。
优选地，该虚拟机械结构接受部进一步接受用于设置所述机械结构元件的模式的输入。该虚拟机械结构接受部针对该线性运动元件而接受的输入仅仅是用于设置该可运动部的可运动长度的输入，其中该所接受的输入作为使得包括所述机械结构元件的该虚拟机械结构可用的基本的输入。
优选地，该虚拟机械结构展示部至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。该线性运动元件具有柱形线性运动轴。以这样的模式显示该线性运动元件，即该模式中根据所述命令值或所述实际测量值而改变该线性运动轴的长度。
优选地，该虚拟机械结构展示部至少展示具有旋转元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。该旋转元件是绕对称轴旋转的柱体。
优选地，该虚拟机械结构展示部至少展示具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。
优选地，该显示装置还包括：机械结构元件展示部，被配置为在所述屏幕上展示可用于定义所述虚拟机械结构的机械结构元件的选项；机械结构元件接受部，被配置为接受从作为选项而展示的所述机械结构元件中对彼此连接的机械结构元件的选择，以及接受对所选定的机械结构元件的联锁模式的指定；以及虚拟机械结构创建部，被配置为创建包括所选定的机械结构元件且这些机械结构元件以特定形式联锁的虚拟机械结构。
优选地，该显示装置还包括：存储装置，存储包括多个各不相同的虚拟机械结构的虚拟机械结构库。该虚拟机械结构展示部展示包括在该虚拟机械结构库中的虚拟机械结构的选项。
优选地，该显示装置还包括：存储装置，存储包括多个各不相同的虚拟机械结构的虚拟机械结构库，以及存储包括至少一个机械结构元件的机械结构元件库；以及虚拟机械结构登记部，被配置为将由该虚拟机械结构创建部创建的虚拟机械结构登记到该虚拟机械结构库中。该虚拟机械结构展示部展示在该虚拟机械结构库中包括的该虚拟机械结构的选项。该机械结构元件展示部展示在该机械结构元件库中包括的机械结构元件的选项。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于在显示装置的屏幕上将控制目标装置的操作显示为虚拟机械结构的运动图像的显示方法，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置，且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型。该显示方法包括以下步骤：通过该显示装置的处理器在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；通过该处理器接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；通过该处理器获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；通过该处理器使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及通过该处理器使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像。所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，所述处理器至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于在显示装置的屏幕上将控制目标装置的操作显示为虚拟机械结构的运动图像的程序，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置，且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型。该程序使得该显示装置执行以下步骤：在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像。所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
根据本发明的又一个方面，提供一种计算机可读记录介质，用于存储用于在显示装置的屏幕上将控制目标装置的操作显示为虚拟机械结构的运动图像的程序，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置，且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型。该程序使得该显示装置执行以下步骤：在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测实际测量值；通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值而创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像。所述虚拟机械结构包括这样的结构，其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
根据本发明的又一个方面，提供一种虚拟机械结构库，其包括虚拟机械结构作为电子构建的三维模型。所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。该虚拟机械结构库至少包括这样的多个虚拟机械结构，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
优选地，所述虚拟机械结构库至少包含具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构。
根据本发明的又一个方面，提供一种计算机可读记录介质，其存储有虚拟机械结构库，该虚拟机械结构库包括虚拟机械结构作为电子构建的三维模型。所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系。该虚拟机械结构库至少包括这样的多个虚拟机械结构，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同。所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
优选地，该虚拟机械结构库至少包含具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构。
本发明的效果
可以让用户无须制备忠实再现每个控制目标装置的外观的三维模型即可理解该控制目标装置的运动。
附图说明
图1是示出控制***的概略配置的图表；
图2是示出个人计算机（PC）的硬件配置的方框图；
图3是示出PLC支持程序的配置的图表；
图4是示出在运动图像创建程序单元中包括的运动图像数据处理部和虚拟机械结构管理部的功能配置的图表；
图5是示出在PC中基于PLC支持程序而进行的处理的流程图；
图6是示出在执行PLC支持程序时在PC上显示的窗口的视图；
图7是示出用于选择虚拟机械结构的窗口的视图；
图8是示出第一虚拟机械结构的视图；
图9是示出第二虚拟机械结构的视图；
图10是示出第三虚拟机械结构的视图；
图11是示出第四虚拟机械结构的视图；
图12是示出第五虚拟机械结构的视图；
图13是示出第六虚拟机械结构的视图；
图14是示出第七虚拟机械结构的视图；
图15是示出第八虚拟机械结构的视图；
图16是示出用于设置虚拟机械结构的窗口的视图；
图17是示出其中显示有虚拟机械结构和特定部分的轨迹的窗口的视图；
图18是示出用于新创建虚拟机械结构的窗口的视图；以及
图19是示出关于在图8至图15中示例的每个虚拟机械结构的定义信息的视图。
具体实施方式
下文中，将结合附图描述根据本发明的实施例的显示装置。在下面的描述中，相同的附图标记指代相同的部件。其名称和功能也一样。因此，将不必具体描述这些部件。
图1是示出根据本实施例的控制***1的概略配置的图表。参阅图1，该控制***1包括PC（个人计算机）10、PLC（可编程逻辑控制器）20、控制目标装置30、以及服务器装置40。
该PC（显示装置）10存储有安装好的PLC支持程序11。进而，该PC10存储有用户创建的控制程序12。
CD-ROM（紧密光盘存储器）999存储有PLC支持程序11。在PC10中安装的该PLC支持程序11是使用CD-ROM999安装的一个程序。
PLC20作为控制器用于控制控制目标装置30的运动。换句话说，该PLC20具有所谓的运动控制功能。该PLC20存储有针对控制目标装置30而限定控制内容的控制程序21。PLC20与PC10可通信地连接。在PLC20中存储的控制程序21是从PC10传输的一个程序。具体而言，该控制程序21是存储在PC10中的控制程序12的副本。
控制目标装置30包括诸如伺服电机或步进电机等电机。该控制目标装置30由该电机驱动。从电机驱动器提供驱动电流给该电机。
在每个控制时段（period）中，将位置命令值从执行控制程序的PLC20提供给电机驱动器。该电机驱动器给电机提供与该位置命令值对应的驱动电流。当该电机是伺服电机时，该电机具有编码器。该编码器检测电机旋转位置的实际测量值。电机驱动器将该旋转位置的实际测量值用于反馈控制。
PC10通过诸如互联网等网络50可连接至服务器40。可从服务器装置40将PLC支持程序11下载到PC10。
图2是示出PC10的硬件配置的方框图。参阅图2，作为主要构件，PC10包括：CPU（中央处理器）901，用于执行程序；ROM（只读存储器）902，用于以非易失方式存储数据；RAM（随机访问存储器）903，用于以易失方式存储通过CPU901执行程序而创建的数据或通过键盘905或鼠标906输入的数据；HDD（硬盘驱动）904，用于以非易失方式存储数据，该键盘905和鼠标906用于接受PC10的用户的指令输入；监视器907；CD-ROM驱动装置908；以及通信接口（IF）909。每个构件通过数据总线彼此连接。CD-ROM999被安装至CD-ROM驱动装置908。
由每一个硬件和CPU901执行的软件实现PC10中的处理。这种软件可以预先存储在HDD904中，该软件也可被存储在CD-ROM999或其它存储介质中，并作为程序产品分发。可选地，该软件可以程序产品（该程序产品能够由连接至所谓的互联网的信息供应者下载）的方式提供。这种软件由CD-ROM908或其它读出装置从存储介质中读出，或通过通信IF909下载，并且一次性地存储在HDD904中。由CPU901从HDD904读出软件，并将其以可执行程序的形式存储在RAM903中。该CPU901执行该程序。
在图中示出的构成PC10的每个构件都是常规构件。因此本实施例的必要部分是存储在RAM903、HDD904、CD-ROM999或其它存储介质中的软件，或可以通过互联网下载的软件。须注意，由于PC10的每个硬件的操作是公知的，这里不再重复其具体描述。
此外，所述记录介质不限于是DVD-ROM（数字视盘存储器）、CD-ROM、FD（软盘）和硬盘，还可以是固定装载有程序的介质，所述介质例如是磁带、盒带、光盘（MO（磁光盘）/MD（迷你盘）/DVD（数字通用盘））、IC（集成电路）卡（包括存储卡）、光学卡、以及半导体存储器，该半导体存储器包括掩模ROM、EPROM（电子可编程只读存储器）、EEPROM（电子可擦除可编程只读存储器）、以及闪存ROM。进而，该记录介质是非暂态介质，计算机可从中读出程序等。
这里所述的程序不仅包括可由CPU直接执行的程序，还包括呈源程序形式的程序、经压缩处理的程序、和编码的程序等。
图3是示出PLC支持程序11的配置的图表。参阅图3，其设置有用户界面单元101、PLC接口单元102、控制程序编辑单元103、控制程序模拟单元104、以及运动图像创建程序单元105。该运动图像创建程序单元105包括库111、虚拟机械结构管理部112、以及运动图像数据处理部113。该库111包括虚拟机械结构库1111和机械结构元件库1112。
用户界面单元101创建待显示于PC10的屏幕（监视器907的屏幕）上的窗口内容。该用户界面单元101借助于键盘和鼠标来接受用户的操作。稍后将描述用户界面单元101的功能配置（图4）。
控制程序编辑单元103根据从用户处接受的指令来输入和编辑控制程序。当需要编译以执行控制程序时，该控制程序编辑103还进行编译。该控制程序编辑单元103通过PLC接口单元102将所创建的控制程序传输至PLC20。该控制程序编辑单元103也能读出存储在PLC20中的控制程序21，并编辑所读出的控制程序21。
控制程序模拟单元104是PLC20的模拟器。控制程序模拟单元104模拟执行控制程序21的PLC20的操作，并计算应该由PLC20在每个控制时段中输出的位置命令值。
虚拟机械结构库1111包括多个虚拟机械结构。所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型。虚拟机械结构具有这样的结构，其中多个机械结构元件相结合而具有联锁关系。虚拟机械结构库1111至少包含多个虚拟机械结构，它们的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的模式不同。虚拟机械结构具有不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。即，虚拟机械结构被设计为具有很少个性的简单模式，从而可以很容易地被用作各种控制目标装置的模型，其中每个这种控制目标装置都具有与虚拟机械结构的基本结构共同的基本结构。所述基本结构是对应于如何结合机械结构元件的结构。该虚拟机械结构库1111除了包括抽象模式下的虚拟机械结构之外，还可以包括模仿特定的控制目标装置的模式下的虚拟机械结构。
机械结构元件库1112包含至少一个机械结构元件。
虚拟机械结构管理部112通过用户界面单元101将在虚拟机械结构库1111中制备的虚拟机械结构作为选项展示给用户。虚拟机械结构管理部112根据从用户处接受的指令选择虚拟机械结构。进而，当有些内容要由用户针对所选定的虚拟机械结构来设置时，虚拟机械结构管理部112也会通过用户界面单元101接受这种设置。
当用户定义了未在虚拟机械结构库1111中制备的新的虚拟机械结构时，虚拟机械结构管理部112通过用户界面单元101将在机械结构元件库1112中制备的机械结构元件作为选项展示给用户。虚拟机械结构管理部112根据从用户处接受的指令选择该机械结构元件。进而，虚拟机械结构管理部112通过用户界面单元101接受关于哪个机械结构元件将与哪个机械结构元件连接和联锁的指定操作。
虚拟机械结构管理部112基于用户指定的内容而定义新的虚拟机械结构并使其可用，并且将可用的虚拟机械结构添加至虚拟机械结构库1111。
下面将更具体地描述PLC支持程序11。
图4是示出在运动图像创建程序单元105中包括的运动图像数据处理部113和虚拟机械结构管理部112的功能配置的图表。参阅图4，运动图像数据处理部113具有获取部1131、运动图像数据创建部1132和显示控制部1133。虚拟机械结构管理部112包括虚拟机械结构展示部1121、虚拟机械结构接受部1122、机械结构元件展示部1123、机械结构元件接受部1124、虚拟机械结构创建部1125和虚拟机械结构登记部1126。
虚拟机械结构展示部1121通过用户界面单元101而在监视器907的屏幕上展示在库111中的虚拟机械结构库1111中包含的虚拟机械结构的选项。虚拟机械结构展示部1121至少展示多个虚拟机械结构的选项，它们的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的模式不同。
虚拟机械结构接受部1122接受通过虚拟机械结构展示部1121展示的虚拟机械结构的选项中的一个选择。这个选择由操作键盘905和鼠标906的用户给出。
获取部1131从控制程序模拟单元104获取作为控制程序12的执行结果的一系列位置的命令值。进而，获取部1131从PLC接口单元102获取作为控制程序12的执行结果的一系列位置的实际测量值。
运动图像数据创建部1132通过虚拟机械结构管理部112从虚拟机械结构库1111获取已经过必要的设置并变成可用的虚拟装置。使用从控制程序模拟单元104获取的一系列位置的命令值或从PLC接口单元102获取的一系列位置的实际测量值，该运动图像数据创建部1132创建这样的运动图像数据，即该运动图像数据示出了上述所选定的虚拟机械结构在每个控制时段或在多个特定的控制时段中的状态。须注意，所述“多个特定的控制时段”例如是指针对每个恒定的时段提取的数个控制时段。
通过用户界面单元101，显示控制部1133使用上述运动图像数据而在监视器907的屏幕上显示运动图像。这就允许PC 10显示所选定的虚拟机械结构的运动图像。
在定义了新的虚拟机械结构的情形下，机械结构元件展示部1123通过用户界面单元101而在监视器907的屏幕上显示机械结构元件的选项，这些选项包括在机械结构元件库1112中并且可用于虚拟机械结构的定义。机械结构元件接受部1124接受从作为选项展示的机械结构元件中对彼此连接的机械结构元件的选择，并接受对这些机械结构元件之间的联锁形式的描述（specification）。这些选择和描述由操作键盘905和鼠标906的用户给出。
虚拟机械结构创建部1125创建包括上述机械结构元件且所述机械结构元件以上述指定模式联锁的虚拟装置。虚拟机械结构登记部1126将所创建的虚拟机械结构登记在库111的虚拟机械结构库1111中。
运动图像数据处理部113获取特定部分在每个控制时段或多个特定控制时段中的一系列位置，该一系列位置与所获取的该位置的命令值对应。运动图像数据处理部113创建轨迹数据，所述轨迹数据示出了所述特定部分按照时间流逝的顺序经过一系列位置的每一个的轨迹。运动图像数据处理部113的运动图像数据创建部1132基于所述轨迹数据来创建用于在屏幕上以图像形式显示该轨迹的空间模式的运动图像数据。PC10可以以这样的模式显示该运动图像，即该模式中虚拟机械结构的运动图像包括特定部分的轨迹。
图5是示出在PC10中基于PLC支持程序11而进行的处理的流程图。参阅图5，在步骤S2中，PC10显示虚拟机械结构的选项。即，虚拟机械结构展示部1121在屏幕上显示虚拟机械结构的选项。在步骤S4中，运动图像创建程序单元105确定是否已经通过用户界面单元101接受到用以创建虚拟机械结构的指令。
当确定尚未接受到所述指令时（步骤4中为否），虚拟机械结构接受部1122在步骤S6中接受选择虚拟机械结构的操作（输入）。虚拟机械结构接受部1122根据所接受的操作将一指令传输至运动图像数据处理部113。在步骤S8中，虚拟机械结构接受部1122接受进行虚拟机械结构的设置的操作。虚拟机械结构接受部1122根据所接受的操作而将一指令传输至运动图像数据处理部113。
在步骤S10中，获取部1131获取控制程序的执行结果。在步骤S12中，运动图像数据处理部113创建虚拟机械结构的特定部分的轨迹数据。在步骤S12中，运动图像数据创建部1132创建其操作与控制程序的执行结果吻合的虚拟机械结构，并创建用于在屏幕上以图像形式显示虚拟机械结构的特定部分的轨迹的空间模式的运动图像数据。在步骤S16中，PC10通过使用所创建的运动图像数据来显示运动图像。
当确定已经接受到所述指令（在步骤S4中为是）时，PC10在步骤S18中显示所述机械结构元件的选项。即，机械结构元件展示部1123在屏幕上至少显示可用于定义虚拟机械结构的一个机械结构元件。在步骤S20中，机械结构元件接受部1124接受一操作，该操作指定待用的机械结构元件和指定待与其他机械结构元件连接和联锁的机械结构元件的可运动部分。即，机械结构元件接受部1124接受所显示的机械结构元件中选择的彼此连接的机械结构元件，并接受对所选定的机械结构元件之间的联锁形式的具体描述。
在步骤S22中，虚拟机械结构创建部1125根据指定内容来定义新的虚拟机械结构。即，虚拟机械结构创建部1125创建包括上述所选定的机械结构元件且所述机械结构元件以上述指定模式联锁的虚拟机械结构。在步骤S24中，虚拟机械结构登记部1126在虚拟机械结构库1111中登记所定义（创建）的虚拟机械结构。
图6是示出在执行PLC支持程序11时在PC10上显示的窗口120的视图。参阅图6，该窗口120包括设置区121、控制程序编辑区122和图像显示链接区123。
设置区121是用于输入在进行控制程序12的编辑和模拟时所需要的各种设置的区域。当用户选择（例如，点击）了在设置区121中包括的字符“虚拟机械结构”时，PC10打开用于选择虚拟机械结构的窗口（参见图7）作为另一个窗口。字符“XY机械结构”表示当前选择的虚拟机械结构是XY机械结构。
控制程序编辑区122被用户用于输入控制程序或编辑所述控制程序。
当用户选择图像显示链接区123时，PC10打开图像显示屏幕（图17）作为另一个窗口。
图7是示出用于选择虚拟机械结构的窗口130的视图。图7还示出通过执行PLC支持程序11而输出至PC10的屏幕的图像。参阅图7，窗口130包括示出虚拟机械结构名称的区131、示出帮助信息的区132和示出OK（确定）按钮的区133。
PC10在示出虚拟机械结构名称的区131中示出可用的虚拟机械结构的列表。当用户点击所述虚拟机械结构的名称之一时，PC10将所点击的虚拟机械结构引入选定状态。图7示出选定由矩形框出的XY机械结构1311的状态。
状态。当用户在此状态下按下OK按钮，对XY机械结构的选择就得以确认。当所选定的虚拟机械结构需要输入设置信息时，PC10打开虚拟机械结构设置屏幕（图16）作为另一个窗口。
PC10在示出帮助信息的区中显示对选定的虚拟机械结构的描述。
当示出虚拟机械结构名称的区131的“新创建”区1312得以选定且该选择得以确认时，PC10打开新的虚拟机械结构创建屏幕作为另一个窗口。这就允许用户定义新的虚拟机械结构。
下面基于图8至图15而示出虚拟机械结构的八个实例。此外，每个虚拟机械结构配置有多个元件（机械结构元件）。进而，当“n”是不小于1的自然数时，假设第（n+1）个元件依赖于第n个元件。即，某个元件直接依赖于其序号仅比该元件自身的序号小1的元件。例如，第二元件直接依赖于第一元件。第三元件直接依赖于第二元件，并借助于第二元件而间接依赖于第一元件。
图8示出第一虚拟机械结构。更具体而言，图8是示出XY机械结构1800的视图。参阅图8，XY机械结构1800具有沿X方向的线性运动元件1810作为第一元件，以及沿Y方向的线性运动元件1820作为第二元件，该第二元件与第一元件联锁。
以这样的模式显示线性运动元件1810，即该模式中包括柱形线性运动轴1812和沿着该线性运动轴1812运动的立方体形可运动部1811。线性运动轴1812的剖面形状不限于圆形，还可以使用矩形或其他任意形状。此外，稍后描述的每个线性运动轴也是这样的。在线性运动轴1812的每一端设置有垂直于该线性运动轴的扁平端部件1813。
给线性运动元件1810设置可运动长度。该线性运动元件1812被显示为具有这样的长度的轴，即此长度允许可运动部1811刚好运动该可运动长度。线性运动轴1812的长度是恒定值，直到该可运动长度的设置被改变。因此，线性运动轴1812长度至少在一个运动图像中自始至终是恒定值。
只有可运动长度是线性运动元件1810的基本的设置信息。当仅设置可运动长度时，运动图像数据处理部113将沿X方向的最小位置设为零。
作为对设置沿X方向的可运动长度的替代，PLC支持程序11可被这样配置，即使得沿X方向的可运动范围的最大值和最小值由用户输入。在此情形下，该最大值和最小值之间的差值就是可运动长度。
须注意，当线性运动轴的长度不设成恒定值时，可以忽略对沿X方向的可运动长度的设置。在此情形下，可以考虑这样的显示模式，其中可运动部被设置在伸长/缩短的线性运动轴的顶端，或考虑这样的模式，其中可运动部也被忽略，而线性运动元件的基端（basal end）部沿Y方向直接连接至伸长/缩短的线性运动轴的顶端。在此情形下，显示出线性运动元件的端子部件1813沿X方向仅位于基端一侧。进而，在省略对线性运动元件的可运动长度的设置之时，作为另一种显示模式，线性运动轴可被设成无限长或实际上足够长。在这些情形下，线性运动元件的长度不是保持在运动图像显示器的屏幕内，并且因此线性运动元件的端部在屏幕内未被示出。可选地，PLC支持程序11可被如此配置，即使得在开始再现运动图像时绘制出具有适当长度的线性运动轴，并且无论该长度在什么时候变得不够长，都改变显示模式以将显示长度设置成必需的长度。在PLC支持程序11中，当能够在开始显示运动图像之前获取沿X方向的位置的最小值和最大值（该位置应该被显示），该最小值和最大值之间的差值可被自动设置为可运动长度。
以这样的模式显示线性运动元件1820，即该模式中柱形线性运动轴1821的长度根据沿Y方向的命令值的变化或沿Y方向的实际测量值而伸长/缩短。线性运动元件1820的基端沿Y方向被连接至线性运动元件1810的可运动部1811。由此，整个线性运动元件1820根据线性运动元件1810的可运动部1811的运动而沿X方向运动。须注意，运动图像数据创建部1132创建改变线性运动轴的长度的运动图像数据。
虽然用户还能给线性运动元件1820设置可运动长度，但这种设置不是必须的。在已经设置了可运动长度的情形下，即使沿Y方向的位置超出了给定的可运动长度，线性运动轴1821的长度改变也会停在可运动长度的界限位置处。
当对线性运动轴1821给定负的位置值时，线性运动轴1821被显示为沿负Y方向伸长。线性运动轴1821的顶端位置示出给定位置的XY坐标。
在本实施例中，在有其他线性运动元件直接或间接地依赖于某个线性运动元件的情形下，以这样的模式显示该线性运动元件，即该模式中包括位于端部的端子部件不与其他元件连接。进而，若其他线性运动元件不是直接或间接地依赖于某个线性运动元件，以可伸长的柱形模式显示该线性运动元件，该模式中不包括端子部件。此外，可省略对所有端子部件的显示。
线性运动元件的显示模式的核心是根据给定位置的值来改变长度的线段。这个线段不具有宽度。当设定可运动长度时，补充添加具有可运动长度的线段。可选地，当设定可运动长度时，具有可运动长度的线段及其上的一点（其为可运动段的核心，沿着该线段运动且不具有尺寸）可以被当做线性运动元件的核心。当第二线性运动元件被连接至第一线性运动元件时，该线段的基端部作为第二线性运动元件的核心而被连接至作为第一线性运动元件的核心的伸长/缩短的线段的顶端（或被连接至作为可运动段的核心的点）。具有剖面形状的轴、可运动部和端子部件是关于作为显示模式的核心的线段的改进元件。由于PLC支持程序11被配置为对以物理实际方式动作的改进元件影响很小，即使当多个改进元件彼此干涉时，PLC支持程序11对所述改进元件进行重叠显示，而不会考虑其干涉。
当基于上述显示模式的核心进行运动图像创建程序单元105的设计时，此设计得以简化。然而，运动图像创建程序单元105可被这样设计，即使得所有显示模式以物理实际方式进行动作。
图9是示出第二虚拟机械结构的视图。更具体而言，图9是示出XYZ机械结构1900的视图。参阅图9，XYZ机械结构1900具有沿X方向的线性运动元件1910作为第一元件、沿Y方向的线性运动元件1920作为与第一元件联锁的第二元件、以及沿Z方向的线性运动元件1930作为与第二元件联锁的第三元件。
线性运动元件1910包括可运动部1911、线性运动轴1912、以及端子部件1913。由于线性运动元件1910具有与线性运动元件1810（图8）相同的配置，不再重复对该线性运动元件1910的描述。
以这样的模式显示线性运动元件1920，即该模式中包括柱形线性运动轴1922和沿着该线性运动轴1922运动的立方体形可运动部1921。线性运动轴1922的剖面形状不限于圆形，还可以使用矩形或其他任意形状。在线性运动轴1922的可运动部1911的相对侧的端部（顶端）设置有垂直于该线性运动轴1922的扁平端部件1923。
以这样的模式显示线性运动元件1930，即该模式中柱形线性运动轴1930的长度根据沿Z方向的命令值或沿Z方向的实际测量值的改变而伸长/缩短。位于线性运动元件1930的顶端1931A的相对侧的基端部1931B被连接至可运动部1921。
图10是示出第三虚拟机械结构的视图。更具体而言，图10是示出XYθ机械结构2000的视图。参阅图10，Xyθ机械结构2000具有沿X方向的线性运动元件2010作为第一元件、沿Y方向的线性运动元件2020作为与第一元件联锁的第二元件、以及旋转轴沿Y方向转动的旋转元件2030作为与第二元件联锁的第三元件。
线性运动元件2010包括可运动部2011、线性运动轴2012、以及端子部件2013。由于线性运动元件2010具有与线性运动元件1810（图8）相同的配置，不再重复对该线性运动元件2010的描述。
以这样的模式显示线性运动元件2020，即该模式中包括柱形线性运动轴2021的长度根据沿Y方向的命令值或沿Y方向的实际测量值的改变而伸长/缩短。即，线性运动元件2020具有与线性运动元件1820（图8）类似的配置。
以这样的模式显示旋转元件2030，即该模式中柱体具有较大宽度并且沿轴向（Y方向）具有小于线性运动轴2021的长度。这个柱体的中心位置示出给定位置的XY坐标。在该柱体的侧表面上显示平行于该轴的线标2031。用户根据线标2031的运动而能够看出该旋转元件2030旋转。
该旋转元件2030的显示模式的核心是中心点，柱形状是关于该中心点的改进元件。该中心点具有沿旋转轴方向上的属性，并具有沿垂直于该轴且与旋转元件的旋转相关联地旋转的参考径向上的属性。在柱体侧表面上显示的线标2031示出该参考径向。
此外，虽然旋转元件2030的形状如上所述为柱体，但该形状也可具有多边形柱体或球体的剖面。
图11是示出第四虚拟机械结构的视图。更具体而言，图11是示出XYZθ机械结构2100的视图。参阅图11，XYZθ机械结构2100具有沿X方向的线性运动元件2110作为第一元件、沿Y方向的线性运动元件2120作为与第一元件联锁的第二元件、沿Y方向的线性运动元件2130作为与第二元件联锁的第三元件、以及旋转轴沿Z方向转动的旋转元件2140作为与第三元件联锁的第四元件。
线性运动元件2110包括可运动部2111、线性运动轴2112、以及端子部件2113。由于线性运动元件2110具有与线性运动元件1810（图8）相同的配置，不再重复对该线性运动元件2110的描述。
线性运动元件2120包括可运动部2121、线性运动轴2122、以及端子部件2123。由于线性运动元件2120具有与线性运动元件1920（图9）相同的配置，不再重复对该线性运动元件2120的描述。
以这样的模式显示线性运动元件2130，即该模式中包括柱形线性运动轴2131的长度根据沿Z方向的命令值或沿Z方向的实际测量值的改变而伸长/缩短。即，线性运动元件2130具有与线性运动元件1930（图9）类似的配置。线性运动元件2130的基端2131B被连接至可运动部2121。
旋转元件2140被连接至旋转元件2130的顶端2131A。旋转元件2140具有与旋转元件2130（图10）类似的配置，只不过其旋转轴是沿Z方向转动。
图12是示出第五虚拟机械结构的视图。更具体而言，图12是示出θXY机械结构2200的视图。参阅图12，θXY机械结构2200具有旋转轴沿Z方向转动的旋转元件2210作为第一元件、沿X方向的线性运动元件2220作为与第一元件联锁的第二元件、以及沿Y方向的线性运动元件2230作为与第二元件联锁的第三元件。即，θXY机械结构2200是使得XY机械结构依赖于旋转元件2210的虚拟机械结构。
须注意，线性运动元件2220具有可运动部2221、线性运动轴2222、以及端子部件2223。由于线性运动元件2220具有与线性运动元件1810（图8）类似的配置，只不过该线性运动轴2222的一端被连接至旋转元件2210。线性运动元件2230具有线性运动轴2231。该线性运动元件2230具有与线性运动元件1820（图8）类似的配置。
顺便提及，图8至图11中的X方向、Y方向和Z方向是整个空间的全局坐标系（Global Coordinate System）（控制目标装置30被设置于其中）中的方向。与此相对，图12中的X方向、Y方向和Z方向是依赖于旋转元件2210的旋转轴的局部坐标系（Local Coordinate System）中的方向。
对于在一个虚拟机械结构中包括的多个旋转元件中具有最高依赖级别的的旋转元件（即，该元件（机械结构元件）的序号小），在依赖于此旋转元件的部分中，第一局部X方向被定义为与参考径向吻合。进而，第一局部Z方向被定义为与旋转元件的旋转轴的方向吻合。第一局部Y方向被定义为与第一局部X方向和第一局部Z方向正交。第一局部坐标***的原点与旋转元件的中心吻合。对于在所述多个旋转元件中具有第二高依赖级别的旋转元件（除了一个旋转元件之外，该旋转元件的级别高于其他任何旋转元件），在依赖于此旋转元件的部分中，按照与上述类似的方式定义第二局部坐标系。须注意，当对第一元件给定的位置（旋转角）为零时，第一局部X方向变成全局X方向（在全局坐标系中的X-轴方向）。
在旋转元件2210的位置（旋转角）为零时怎样在旋转元件2210的旋转轴的垂直平面内定义局部X方向，这是可以任意设计的事情，而不唯上述方式可用。在本实施例中，在每个虚拟机械结构中，局部X方向可以被定义为用户感觉最自然的方向。当给定的位置（旋转角）增加时，从被旋转元件2210定义的局部Z方向的负值侧看过来，旋转元件2210逆时针旋转。
图13是示出第六虚拟机械结构的视图。更具体而言，图13是示出XθY机械结构2300的视图。参阅图13，XθY机械结构2300具有沿X方向的线性运动元件2310作为第一元件、旋转轴沿X方向转动的旋转元件2320作为第二元件、以及线性运动元件2330作为与第二元件联锁的第三元件。
线性运动元件2310包括线性运动轴2311和端子部件2312。以这样的模式显示线性运动元件2330，即该模式中柱形线性运动轴2331的长度伸长/缩短。即，线性运动元件2330具有与线性运动元件1820（图8）类似的配置。
如上述，在XθY机械结构2300中，在XY机械结构中线性运动元件1810的沿X方向作为第一元件的可运动部1811（图8）被旋转元件2320的作为第二元件的柱体所替代。
线性运动元件2330的方向是被旋转元件2320定义的第一局部X方向。当对旋转元件2320给定的位置（旋转角）为零时，第一局部X方向与全局Y方向吻合。
图14是示出第七虚拟机械结构的视图。更具体而言，图14是示出梯级状（scalar）机械结构2400的视图。参阅图14，梯级状机械结构2400具有旋转元件2410作为第一元件、臂元件2420作为第二元件、旋转元件2430作为第三元件、臂元件2440作为第四元件、旋转元件2450作为第五元件、以及线性运动元件2460作为第六元件。
旋转元件2410是其旋转轴沿Z方向转动的旋转元件。旋转元件2410沿被旋转元件定义2410的第一局部X方向与臂元件2420连接。
臂元件2420被显示为具有设置长度的棱柱模式。然而，由于与其他连接元件的显示模式形成干涉，显示器上的臂元件的长度被显示得短于设置长度。臂元件2420的显示模式的核心是具有设置长度的线段，并且该棱柱形是关于该线段的改进元件。
旋转元件2430是其旋转轴沿Z方向转动的旋转元件。旋转元件2430定义了第二局部坐标系。在第二局部坐标系中，臂元件2420连接至旋转元件2430的方向根据对旋转元件2430给定的位置（旋转角）而改变。当对旋转元件2430给定的旋转角为零时，臂元件2420从第二局部坐标系的负X方向被连接至旋转元件2430。
臂元件2420沿第二局部X方向转动，并且被连接至旋转元件2430。
旋转元件2450是其旋转轴沿Z方向转动的旋转元件。旋转元件2450定义了第三局部坐标系。在第三局部坐标系中，臂元件2440被连接至旋转元件2450的方向根据对旋转元件2450给定的位置（旋转角）而改变。当对旋转元件2450给定的旋转角为零时，臂元件2440从第三局部坐标系的负X方向被连接至旋转元件2450。
线性运动元件2460是其轴向沿着Z方向转动的线性运动元件。更具体而言，该线性运动元件2460被显示为长度伸长/缩短的柱形线性运动轴2461的模式。图14示出通过给定负值位置，线性运动轴已沿负Z方向伸长的状态。
图15是示出第八虚拟机械结构的视图。更具体而言，图15是示出极坐标机械结构2500的视图。参阅图15，该极坐标机械结构2500包括旋转元件2510作为第一元件、臂元件2520作为第二元件、臂元件2530作为第三元件、旋转元件2540作为第四元件、以及线性运动元件2550作为第五元件。
旋转元件2510是其旋转轴沿Z方向转动的旋转元件。当对旋转元件2510给定的位置（旋转角）为零时，第一局部X方向与全局X方向吻合。
臂元件2520沿Z方向被连接至旋转元件2510。旋转元件2530沿被旋转元件2510定义的第一局部X方向被连接至臂元件2520。旋转元件2540被连接至臂元件2530，其旋转轴沿第一局部X方向转动。当对旋转元件2540给定的位置（旋转角）为零时，第二局部X方向与第一局部Y方向吻合。旋转元件2550是沿被旋转元件2540定义的第二局部X方向被连接至该旋转元件2540的线性运动元件。
除了如上所示的虚拟机械结构之外，例如，虚拟机械结构库1111还可包括仅由一个线性运动元件构成的单轴线性运动机械结构，或仅由一个旋转元件构成的单轴旋转机械结构。
图16是示出用于设置虚拟机械结构的窗口140的视图。更具体而言，图16是当在窗口130（图7）中确认对虚拟机械结构的选择时，为了选择该虚拟机械结构而新打开该窗口140。PC 10在用于虚拟机械结构的名称的区域161中显示选定虚拟机械结构的名称。PC10在用于设置项目的区域162中显示虚拟机械结构中可设置的项目。PC10在用于设置值的区域163中从用户接受设置内容的输入。PC10通过输入收集设置值。
PC10在屏幕下部中的区域164中显示所选定的虚拟机械结构的外观。PC10显示示出第一元件的数字“1”、示出第二元件的数字“2”、以及示出第三元件的数字“3”。在用于设置项目的区域162中，所述数字也被显示在机械结构元件名称的前面。在用于设置值的区域163中，“轴J1”、“轴J2”和“轴J3”是用于区别和显示电机的参数。而在控制程序中，同样的参数也被用于显示每个电机。
须注意，在PC10中，旋转元件的默认旋转方向是逆时针方向，但该旋转方向也可以如图所示变成顺时针方向。
图17是示出其中显示有虚拟机械结构和特定部分的轨迹的窗口140的视图。具体而言，图17是示出当图6中的图像显示链接区123被点击时打开窗口140的视图。进而，图17示出通过执行PLC支持程序11输出至PC10的屏幕的图像。
窗口140包括示出当前使用的虚拟机械结构的名称的区141、轨迹线标142、示出设置和编辑的按钮143、示出坐标值的区144、示出轴和动作FB（功能模块）的对应关系的区145、目标图像显示区146A、146B、146C和146D、显示设置区147、播放滑块151、播放按钮152、以及停止按钮153。该播放滑块151包括播放时间条1511和当前时间标签（tab）1512。
PC10在窗口140内的上部显示示出了当前使用的虚拟机械结构名称的区141、三角标142和示出设置和编辑的按钮143。PC10在窗口140内的下部显示播放滑块151、播放按钮152和停止按钮153。
当用户选择三角标142时，PC10显示虚拟机械结构的列表。通过由用户选择在所显示的列表中包含的项目，PC10当前使用的虚拟机械结构改变为选定的虚拟机械结构。当用户按下用于设置和编辑的按钮143时，PC10打开虚拟机械结构设置屏幕以作为另一个窗口。PC10在示出坐标值的区144中显示命令值的关于每个坐标轴的当前值。
PC10在示出轴和动作FB的对应关系的区145中显示轴名称和在控制程序12中使用的动作FB名称的对应关系。动作FB是在控制程序12中使用的程序元件。具体而言，动作FB是针对每个基本单元而模块化的诸如从一点运动到另一点等操作的动作程序。动作FB在每个控制时段计算命令值。PC10在示出轴和动作FB的对应关系的区145中显示当前操作动作FB。
PC10在目标图像显示区146A中显示XYZ机械结构1900关于XY平面（由两个正交坐标轴X、Y形成）的投影图和轨迹300。PC10在目标图像显示区146B中显示XYZ机械结构1900的3D图像和轨迹300。PC10在目标图像显示区146C中显示XYZ机械结构1900关于XZ平面（由两个正交坐标轴X、Z形成）的投影图和轨迹300。PC10在目标图像显示区146D中显示XYZ机械结构1900关于YZ平面（由两个正交坐标轴Y、Z形成）的投影图和轨迹300。
PC10在显示设置区147中显示表示对应的显示方法（“3D”、“X-Y”、“X-Z”、“Y-Z”）的每个按钮1471以对应于目标图像显示区146A、146B、146C和146D各自的位置关系而布置。当从用户接受到改变四个按钮1471的布置的指令时，PC10改变每个目标图像显示区146A至146D的所述布置。当从用户接受到用户选择了任意一个按钮1471的指令时，PC10扩展并显示与选定按钮对应的目标图像显示区。
以透视方法绘出所述3D显示。PC10在三维空间内根据用户的鼠标操作改变观察点的位置和观察方向。
PC10能够在每个目标图像显示区146A至146D中改变显示内容的显示幅度。PC10还能上下和左右滚动所述显示内容。
PC10在目标图像显示区146A至146D的每一个中显示XYZ机械结构1900。更具体而言，在每个目标图像显示区146A至146D中，PC10以重叠方式显示控制目标装置30和XYZ机械结构1900的特定部分的轨迹300（本实施例中是位置的命令值的轨迹）。须注意，在图17中，轨迹300以曲线示出。PC10显示表示线性运动元件1930的顶端1931A沿Z方向的当前位置的当前位置线标1990。在图17中，当前位置线标1990以小球示出。由PC10显示的轨迹300是绘出半圆形（作为XY坐标平面的投影）并同时沿Z方向升高的轨迹。
除了每个前述目标图像显示区146A至146D的布置之外，PC10还在显示设置区147中显示用于保证用户对是否显示命令值的轨迹300的选择的检查栏1472、用于保证用户对是否显示实际测量值的轨迹300的选择的检查栏1473、以及用于保证用户对是否显示XYZ机械结构1900的选择的检查栏1474。
当显示XYZ机械结构1900时，PC10在显示设置区147中显示无线电按钮1475，其中该无线电按钮1475接受关于是否根据命令值操作XYZ机械结构1900或根据实际测量值来操作XYZ机械结构1900的选择。
当不显示XYZ机械结构1900时，PC10仅显示轨迹300。进而，当不显示XYZ机械结构1900时，PC10可仅显示轨迹300和当前位置线标1990。当用户按下细节设置按钮时，PC10显示操作屏幕以进行轨迹宽度设置、轨迹显示颜色设置、坐标轴显示和坐标数值设置等。
播放时间条1511示出从头到尾执行控制程序12需要的时间。PC10根据执行控制程序12的时间的流逝在播放时间条1511上从左向右运动当前时间标签1512。当用户用鼠标拖拽当前时间标签1512时，PC10改变运动图像的显示开始时间。
当用户按下播放按钮152时，PC10开始显示运动图像。当用户按下停止按钮153时，PC10停止显示运动图像。
当开始显示运动图像时，PC10显示每个机械结构元件运动的状态和当前位置线标1990沿着轨迹运动的状态。PC10在每个目标图像显示区146A至至146D中逐个绘出同一时刻的XYZ机械结构1900，并使得在每个目标图像显示区146A至146D中显示的XYZ机械结构1900的运动彼此同步。
构成运动图像的每个依序显示的静态图像是以恒定的间隔提取的针对控制时段而绘制轨迹和XYZ机械结构1900的一幅图像。作为实例，假设通过以每秒60帧显示的静态图像的顺序来配置运动图像，即，间隔为16.7-ms，而控制时段是167μs。在此情形下，通过创建和依序显示与每100个控制时段中的该控制时段对应的静态图像，PC10能够显示如实际控制目标装置30相同速度下运动的虚拟机械结构。用于创建静态图像的控制时段不必局限于恒定的间隔。特别是在不能在所有整数倍控制时段中一次性地实现期望的显示速度的情形下，PC10可每次都微调用于创建静态图像的控制时段的间隔，从而平均地实现期望的显示速度。
当PC10被配置以接受用于改变创建静态图像的控制时段的间隔的用户操作时，用户能够在显示器上自由地加快或减慢控制目标装置30的操作速度。当PC10被配置以依序显示所有控制时段中的静态图像时，用户能够通过慢动作来观察虚拟机械结构的运动细节。
图18是示出用于新创建虚拟机械结构的窗口170的视图。具体而言，图18是示出在用于选择虚拟机械结构的窗口130（图7中示出）中确认了对“新创建”区1312的选择时所显示的窗口的视图。
参阅图18，窗口170包括用于虚拟机械结构名称的区域171、列表172、示出待创建的虚拟机械结构的元件的创建区域173、以及用于接受完成虚拟机械结构的创建的指令的OK按钮174。
列表172被配置为示出机械结构元件的选项的区域1721和示出轴向的选项的区域1722。创建区域173包括用于指派机械结构元件的区域1731和用于指定轴向的区域1732。
PC10使用户能够在用于虚拟机械结构名称的区域171中输入待新创建的虚拟机械结构的名称。须注意，图18示出了新创建的XY机械结构的情形的实例。
接下来，PC10指定每一级机械结构元件的类型和与该元件关联的轴向。通过从位于屏幕下部的列表172的拖拽操作来进行此指定。
由于有第二元件依赖于第一元件和第三元件依赖于第二元件的关系，指定与每一级元件关联的机械结构元件的操作是关于哪个机械结构元件与哪个机械结构元件连接和联锁的指定操作。
当完成虚拟机械结构的定义输入时，用户按下OK按钮174。然后，虚拟机械结构管理部112（图3）将新定义的虚拟机械结构添加至虚拟机械结构库1111中。
图19是示出关于在图8至图15中示例的每个虚拟机械结构的定义信息的视图。每个定义信息示出机械结构元件与每一级元件的对应关系和轴向。参阅这些实例，能够促进对各种不同于如上具体示出的虚拟机械结构的虚拟机械结构的定义。
如上所述的PC10的一些配置和功能等可以归纳如下。
（1）PC10具有存储虚拟机械结构库1111的存储装置、虚拟机械结构展示部1211、虚拟机械结构接受部1122、获取部1131、运动图像数据创建部1132、以及显示控制部1133。该虚拟装置库1111不必建在PC10中，例如，虚拟机械结构库1111可被设置在服务器装置40中并通过互联网50而从PC10利用。包含在虚拟机械结构库1111中的至少部分虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被组合而具有联锁关系。虚拟机械结构包括不模仿特定控制目标装置的模式的抽象模式，并且当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。虚拟机械结构展示部1121向用户展示包括在虚拟机械结构库1111中的虚拟机械结构的选项。虚拟机械结构展示部1121至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件类型或这些机械结构元件间的联锁关系的模式不同。虚拟机械结构接受部1122接受由虚拟机械结构展示部1121展示的虚拟机械结构的选项中的一个选择。获取部1131获取作为控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值。通过使用所获取的这些位置的命令值或这些位置的实际测量值，运动图像数据创建部1132创建示出所选定的虚拟机械结构在每个控制时段中或在多个指定的控制时段中的状态的运动图像数据。PC10包括通过使用运动图像数据在屏幕上显示运动图像的显示控制部1133。
根据上述配置，当用户选择驱动结构（机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式）与控制目标装置30的驱动结构吻合的虚拟机械结构时，通过对虚拟机械结构的运动图像的显示，用户能够理解控制目标装置30的运动。特别是在测试原来控制该控制目标装置30的运动的程序是否符合预期操作的这种应用的情形下，这对不同于虚拟机械结构的外观的控制目标装置30的实际外观没有太大损害。进而，在上述应用的情形下，只要用户能够明白抽象模式下的虚拟机械结构的运动，通常这就足够了，其中抽象模式在控制目标装置30的大量模型中是共同的。因此，对PC10的使用消除了用户创建再现每个控制目标装置30的外观的三维模型的需求。进而，出于验证程序的目的，PC10的使用能够让用户充分理解控制目标装置30的运动。
（2）虚拟机械结构展示部1121至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。该线性运动元件具有柱形线性运动轴和沿着该线性运动轴运动的可运动部。以这样的模式显示该线性运动元件，即该模式中线性运动轴的长度在再现至少一幅运动图像时自始至终保持不变。
具有上述配置的线性运动元件是这样的模式，即该模式中将实际线性运动元件抽象为诸如线性运动段（stage）等，此处可运动部在恒定的长度范围内运动。这促进了用户对实际线性运动元件的运动的理解。
在开始创建运动图像以使得线性运动元件能够在再现至少一个运动图像时自始至终得以显示之前，运动图像数据创建部1132可决定显示线性运动元件的模式，特别是线性运动轴的长度。可以通过运动图像数据创建部1132在开始创建运动图像数据之前检查用来创建运动图像数据的命令值或实际测量值的范围。在这种方式下，为了使虚拟机械结构可用，也可以让待由用户输入的关于线性运动元件的模式的基本的设置信息不存在。
进而，在开始创建运动图像之前，运动图像数据创建部1132可决定显示线性运动元件的模式，使得线性运动轴具有初始长度，并且当可运动部的位置超出通过在创建运动图像的处理中的初始长度而可显示的位置范围时，运动图像数据创建部1132可将线性运动轴的长度改变为这样的长度，即以使得可运动部的位置在图像运动期间可显示。而且通过使用上述运动图像数据创建部1132，为了使虚拟机械结构可用，也可以让待由用户输入的关于线性运动元件的模式的基本的设置信息不存在。
（3）虚拟机械结构接受部1122进而接受用于设置虚拟机械结构的模式的输入。作为用于使包括线性运动元件的虚拟机械结构可用的基本的输入，虚拟机械结构接受部1122针对线性运动元件所接受的输入仅仅是用于设置可运动部的可运动长度的输入。
因此，对于线性运动元件的模式，用户能够通过至少设置可运动长度而使用虚拟机械结构。
（4）虚拟机械结构展示部1121至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。线性运动元件具有柱形线性运动轴。以这样的模式显示线性运动元件，即该模式中根据命令值或实际测量值来改变线性运动轴的长度。
上述线性运动元件是通过抽象诸如活塞-缸筒机械结构或齿轮齿条机械结构等实际线性运动元件（其中从基端或固定部到顶端的长度会改变）而形成的模式。
在此情形下，PC10可避免对关于线性运动轴的长度改变范围的上限的输入的要求，或允许不进行此输入。在此方式下，为了使虚拟机械结构可用，也可以让待由用户输入的关于线性运动元件的模式的基本的设置信息不存在。
（5）虚拟机械结构展示部1121至少展示具有旋转元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。该旋转元件是绕对称轴旋转的柱体。
上述旋转元件是通过抽象诸如电机或旋转轴等实际旋转元件而形成的模式。这会促进用户对实际线性运动元件的理解。
（6）虚拟机械结构展示部1121至少展示具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。
实际存在大量的具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构（例如，XY机械结构）或具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构。为此，当虚拟机械结构库1111提供这两种虚拟机械结构作为选项时，能够增强PC10的通用多功能性。
（7）PC10进一步包括存储机械结构元件库1112的存储装置、机械结构元件展示部1123、机械结构元件接受部1124、虚拟机械结构创建部1125和虚拟机械结构登记部1126。机械结构元件库至少包含一个机械结构元件。在在定义新的虚拟机械结构的情形下，机械结构元件展示部1123在屏幕上显示包括在机械结构元件库1112中且可用于定义该虚拟机械结构的机械结构元件的选项。机械结构元件接受部1124接受作为选项展示的多个机械结构元件中对彼此连接的机械结构元件的选择，以及接受对在所选定的机械结构元件之间的联锁形式的指定。虚拟机械结构创建部1125创建包括上述选定的机械结构元件且这些机械结构元件以上述指定的模式联锁的虚拟机械结构。虚拟机械结构登记部1126将所创建的虚拟机械结构登记到库111中。
因此，当PC10没有提供具有与用户的控制目标装置30的机械结构元件配置相吻合的机械结构元件配置的虚拟机械结构的选项时，用户可以创建和使用自己想要的虚拟机械结构。
须注意，虽然真实感有所降低，从基端或固定部到顶端的长度改变的实际线性运动元件可以根据环境被前述具有线性运动轴的虚拟线性运动元件再现，其中该线性运动轴具有恒定的长度。进而，与此相反，长度保持不变的线性运动元件也可通过使用从基端或固定部到顶端的长度改变的虚拟线性运动元件再现。
这里公开的这些实施例是示例性的，并且不应仅仅局限于上述内容。本发明的保护范围由权利要求限定，并且意图涵盖等同于权利要求的含义和所有落在权利要求保护范围内的改型。
附图标记说明
1控制***，11PLC支持程序，12控制程序，21控制程序，30控制目标装置，40服务器装置，50网络，101用户界面单元，102PLC接口单元，103控制程序编辑单元，104控制程序模拟单元，105运动图像创建程序单元，111库，112虚拟机械结构管理部，113运动图像数据处理部，120/130/140/170窗口，121设置区，122控制程序编辑区，123图像显示链接区，300轨迹，1012接受部，1111虚拟机械结构库，1112机械结构元件库，1121虚拟机械结构展示部，1122虚拟机械结构接受部，1123机械结构元件展示部，1124机械结构元件接受部，1125虚拟机械结构创建部，1126虚拟机械结构登记部，1131获取部，1132运动图像数据创建部，1133显示控制部，1800XY机械结构，1900XYZ机械结构，1990当前位置线标，2000XYθ机械结构，2100XYZθ机械结构，2200θXY机械结构，2300XθY机械结构，2400梯级状机械结构，2500极坐标机械结构。

Claims (16)

1.一种用于在屏幕上将控制目标装置（30）的操作显示为虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）的运动图像的显示装置（10），其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置（30），且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型，
该显示装置包括：
虚拟机械结构展示部（1121），被配置为在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；
虚拟机械结构接受部（1122），被配置为接受从虚拟机械结构展示部展示的虚拟机械结构的选项中对一个虚拟机械结构的选择；
获取部（1131），被配置为获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；
运动图像数据创建部（1132），被配置为通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及
显示控制部（1133），被配置为通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像，
其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
所述虚拟机械结构展示部至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中
该虚拟机械结构展示部至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项，
该线性运动元件具有柱形线性运动轴和沿着该线性运动轴运动的可运动部，以及
以这样的模式显示该线性运动元件，即该模式中该线性运动轴的长度在再现至少一个运动图像时自始至终保持不变。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中
该虚拟机械结构接受部进一步接受用于设置所述机械结构元件的模式的输入，以及
该虚拟机械结构接受部针对该线性运动元件而接受的输入仅仅是用于设置该可运动部的可运动长度的输入，其中该所接受的输入作为使得包括所述机械结构元件的该虚拟机械结构可用的基本的输入。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中
该虚拟机械结构展示部至少展示具有线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项，
该线性运动元件具有柱形线性运动轴，以及
以这样的模式显示该线性运动元件，即该模式中根据所述命令值或所述实际测量值的改变而改变该线性运动轴的长度。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中
该虚拟机械结构展示部至少展示具有旋转元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项，以及
该旋转元件是绕对称轴旋转的柱体。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中
该虚拟机械结构展示部至少展示具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构的选项。
7.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
机械结构元件展示部（1123），被配置为在所述屏幕上展示可用于定义所述虚拟机械结构的机械结构元件的选项；
机械结构元件接受部（1124），被配置为接受从作为选项而展示的所述机械结构元件中对彼此连接的机械结构元件的选择，以及接受对所选定的机械结构元件的联锁模式的指定；以及
虚拟机械结构创建部（1125），被配置为创建包括所选定的机械结构元件且这些机械结构元件以特定形式联锁的虚拟机械结构。
8.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
存储装置（111），存储包括多个各不相同的虚拟机械结构的虚拟机械结构库，
其中该虚拟机械结构展示部展示包括在该虚拟机械结构库中的虚拟机械结构的选项。
9.根据权利要求7所述的显示装置，还包括：
存储装置（111），存储包括多个各不相同的虚拟机械结构的虚拟机械结构库，以及存储包括至少一个机械结构元件的机械结构元件库；以及
虚拟机械结构登记部（1126），被配置为将由该虚拟机械结构创建部创建的虚拟机械结构登记到该虚拟机械结构库中，
其中
该虚拟机械结构展示部展示在该虚拟机械结构库中包括的虚拟机械结构的选项，以及
该机械结构元件展示部展示在该机械结构元件库中包括的机械结构元件的选项。
10.一种用于在显示装置（10）的屏幕上将控制目标装置（30）的操作显示为虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）的运动图像的显示方法，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置（30），且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型，
该显示方法包括：
步骤（S2），通过该显示装置的处理器（901）在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；
步骤（S6），通过该处理器接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；
步骤（S10），通过该处理器获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；
步骤（S14），通过该处理器使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及
步骤（S16），通过该处理器使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像，
其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，所述处理器至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
11.一种用于在显示装置（10）的屏幕上将控制目标装置（30）的操作显示为虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）的运动图像的程序，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置（30），且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型，
该程序使得该显示装置执行：
步骤（S2），在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；
步骤（S6），接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；
步骤（S10），获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；
步骤（S14），通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及
步骤（S16），通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像，
其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
12.一种计算机可读记录介质（999），用于存储用于在显示装置（10）的屏幕上将控制目标装置（30）的操作显示为虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）的运动图像的程序，其中通过对在预定时段内执行控制程序而输出的位置的命令值的输入来操作该控制目标装置（30），且所述虚拟机械结构是电子构建的三维模型，
该程序使得该显示装置执行：
步骤（S2），在该屏幕上展示虚拟机械结构的选项；
步骤（S6），接受从所展示的虚拟机械结构的选项中对该虚拟机械结构的一个选择；
步骤（S10），获取作为该控制程序的执行结果的一系列位置的命令值或一系列位置的实际测量值；
步骤（S14），通过使用所获取的多个位置的命令值或多个位置的实际测量值来创建示出所选定的虚拟机械结构在每个时段或多个预定时段中的状态的运动图像数据；以及
步骤（S16），通过使用所述运动图像数据而在屏幕上显示运动图像，
其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
在于屏幕上展示所述虚拟机械结构的选项的步骤中，至少展示虚拟机械结构的多个选项，这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
13.一种虚拟机械结构库（1111），其包括虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）作为电子构建的三维模型，其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
该虚拟机械结构库至少包括这样的多个虚拟机械结构，即这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
14.根据权利要求13所述的虚拟机械结构库，其中该库至少包含具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构。
15.一种计算机可读记录介质（999），其存储有虚拟机械结构库（1111），该虚拟机械结构库（1111）包括虚拟机械结构（1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500）作为电子构建的三维模型，其中
所述虚拟机械结构包括这样的结构，即其中多个机械结构元件被结合而具有联锁关系，
该虚拟机械结构库至少包括这样的多个虚拟机械结构，即这些虚拟机械结构的机械结构元件的类型或这些机械结构元件间的联锁关系的形式各不相同，以及
所述虚拟机械结构包括不模仿特定的控制目标装置的模式的抽象模式，当用户使用该虚拟机械结构时，该抽象模式能够与该虚拟机械结构相关联。
16.根据权利要求15所述的计算机可读记录介质，其中该虚拟机械结构库至少包含具有两个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构、以及具有三个彼此垂直连接的线性运动元件作为机械结构元件的虚拟机械结构。
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