JP6625949B2 - 高速変換器、測定システム、及び高速変換プログラム - Google Patents
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Description
そのため、ネットワークを介して通信をして同期を取ることが考えられるが、この方法ではネットワーク速度に依存することになるため、やはりネットワーク速度以上の高速な周期での処理が難しいという課題があった。
図1を参照すると、本実施形態は、測定対象100、センサ210、高速変換器220、及び解析用サーバ300を含む。解析用サーバ300は、例えば本社工場に設置される。一方で、測定対象100、センサ210、及び高速変換器220は例えば本社とは異なる国に構築された海外工場に設置される。ただし、高速変換器220内部の通信装置221と解析用サーバ300とはネットワーク400を介して接続されていることから、高速変換器220と解析用サーバ300は、異なる国という遠隔地に設置されていても通信を行うことが可能となっている。
また、この制御に対する測定対象100の状態の変化をセンサ210が測定し、測定結果を高速変換器220に対して送信する。高速変換器220は、受信した測定結果をデジタル量やデジタル信号の変化に変換して解析用サーバ300に送信する。
これにより、解析用サーバ300が、テストデータに対する測定対象100をデジタル量やデジタル信号の変化で分析することが可能である。
一方で、上述したように、本実施形態の高速変換器220は、測定対象100におきた現象を電気的に変換するセンサ210を、複数個外部接続できる構成である。そのため、接続されているセンサ210が故障したとしても、高速変換器220に新たに他のセンサ210を接続すればよく、センサ210以外を交換等する必要はない。
しかしながら、本実施形態では、仮にセンサ210が故障したとしても、上述したようにセンサ210を交換するだけでよく、センサ21の故障時に測定装置20全体を交換する必要がある一般的な構成と比べて、運用コストを安価にすることができる。
高速変換器220は、通信装置221、クロック生成回路222、CPU223、記憶装置230、AD240、A/D241、ADB242、ADM243、DA250、D/A251、DAB252、DAM253、DI260、DI261、DIB262、DIM263、DO270、DO271、DOB272、及びDOM273を備える。
CPU223は、ADB242に入力された、サンプリングデータを、基準ビットに基づいた所定の高速周期(例えば、一周期が10[μs]程度)で参照することができる。
なお、これらの記憶装置は、n個(nは任意の自然数)の記憶領域を有している。そのため、これらの記憶装置には、時系列に沿って変化していくサンプリングデータをn個保存しておくことができる。なお、nは例えば2000であるとする。
CPU223は、測定パターン231に基づいたタイミングで、DAM253が記憶している連続データを順番に読み出し、DAB252に一時記憶させる。また、DAB252に記憶されている連続データは、D/A251に出力される。ここで、連続データはデジタル量を表す所定ビットのデジタル信号として出力される。
また、上述したように、高速変換器220内の各部は、基準クロックで動作するCPU223により制御される。そのため、例えば、A/D241、ADB242及びADM243からなる組が複数設けられており、この複数の組のそれぞれにセンサ210が接続されるような場合であっても、CPU223によって、転送周期の同期が確保される。
CPU223は、DIB262に入力された、サンプリングデータを、基準ビットに基づいた所定の高速周期で参照することができる。
CPU223は、測定パターン231に基づいたタイミングで、DOM273が記憶している連続データを順番に読み出し、DOB272に一時記憶させる。また、DOB272に記憶されている連続データは、DO271に出力される。ここで、連続データは0又は1を表すデジタル信号として出力される。
更に、例えば、測定対象100をDO270で制御することにより動作させて、これにより測定対象100におきた現象をDI260ではなく、AD240で測定するようにしてもよい。
測定パターン342及びデータファイル343は、各種の測定対象100に対応できるように複数種類記憶されている。そして、測定対象とする測定対象100の種類に基づいて選択された測定パターン342及びデータファイル343が高速変換器220に送信される。
項目内の「入力信号」ならば高速変換器220の、DI261がDI260による入力信号を受け付けたならば測定と出力が開始される。また、項目内の「設定時刻」ならば、設定時刻が到来したならば測定と出力が開始される。また、項目内の「ADレベル」ならば、高速変換器220の、AD240の入力レベル(すなわち、アナログ量)が所定のレベル以上となったならば測定と出力が開始される。
項目内の「入力信号」ならば高速変換器220の、DI261がDI260による入力信号を受け付けたならば測定と出力が終了となる。また、項目内の「タイムアップ」ならば、測定と検出を開始してから、「測定/出力時間」に格納された長さだけ時間が経過したならば測定と出力が終了となる。
また、図5には図示していないが、これ以外にも各測定対象の測定対象100に対応した所定のサンプリング時間や、各測定対象の測定対象100に対応した所定のダイナミックレンジといった、測定や出力に関する情報が格納されている。
例えば、図7に示すように解析用サーバ300に、ネットワーク400等を介してガイダンス装置500を接続し、このネットワーク400のユーザインタフェースに図6に示すようなユーザインタフェースを表示させる。ガイダンス装置500は、例えばパーソナルコンピュータや、携帯可能なタブレット型の端末等により実現する。以下では、解析用サーバ300が、ガイダンス装置500等の他の機器に表示をさせるための処理を行うことも含めて、解析用サーバ300が表示する、と表現する。
なお、ユーザに変換器ID及びパスワードをユーザに入力させて認証するのではなく、高速変換器220が記憶している変換器ID232を受信したことを認証の代わりとしてもよい。このようにすれば、ユーザによる入力の手間を省くことができる
まず、ユーザが測定する項目を選択するために、図8の画面上段でドロップダウンリストを選択すると図9のようなドロップダウンリストが表示される。ユーザはドロップダウンリストに表示された項目のなかから、今回測定対象とする機器である測定対象100に対応した項目を選択する。
ユーザはこれらの操作が完了すると、送信ボタンを操作する。これにより、ガイダンス装置500は、選択された測定項目と、入力された測定対象とする機器である測定対象100のIDとをネットワーク400を介して解析用サーバ300に対して送信する。
解析用サーバ300は、ネットワーク400を介して、選択された測定項目と、入力された測定対象とする機器である測定対象100のIDとを受信し、受信した測定対象100のIDにより、今回測定対象とする測定対象100を特定する。この場合に、選択された測定項目が、特定した測定対象100と対応しない測定項目であったならば、ユーザが誤った入力をした可能性があるので、その旨をユーザインタフェースに表示し、再度の入力を促す。
そして、取得したガイダンスファイルにより、図10のようなガイダンス用の画面を表示する。そして、ユーザは、このガイダンス用の画面を参照しながら、測定対象とする測定対象100と高速変換器220とを接続する。このようにグラフィカルな表示を行うことにより、ユーザは容易に接続を行うことができる。ここで、本例では、測定対象100がプリント基板(PCB:Printed circuit board)を例に取って説明を行う。
また、C1からC2までが信号を送受信するためのケーブルであり、これをプリント基板の対応する端子であるA1からA4までにそれぞれ接続すればよいことがわかる。なお、例えばC1及びC2を介して高速変換器220からプリント基板に出力される信号がDA250に相当する。また、C3及びC4を介してプリント基板から高速変換器220に出力される信号がDO270に相当する。
プリント基板には、所定のテスト電圧を印加すると、所定の出力電圧が出力されるような検査回路がついているものがある。このような場合に図10のような接続を行なえば検査回路を利用した検査を行うことができる。
解析用サーバ300は、ネットワーク400を介して、確認ボタンが操作された旨を受信すると、図11に示すように解析を開始してよいかを確認するための画面を表示する。
解析用サーバ300が、ネットワーク400を介して、解析開始ボタンが操作された旨を受信すると、解析部330は、測定パターン342を参照することにより、測定対象とする測定対象100に対応する解析シーケンスを特定する。そして、特定した解析シーケンスによる処理を開始する。
まず、測定パターン342を参照することにより、測定対象とする測定対象100に対応する測定パターンを測定パターン342から取得する。また、測定対象とする測定対象100に対応する連続データをデータファイル343から取得する。そして、取得した測定パターン及び連続データを高速変換器220に対して送信する。
これらを受信した高速変換器220は、受信した測定パターンを測定パターン231として記憶装置230に記憶することにより設定を行う。また、受信した連続データをDAM253やDOM273に格納することにより設定を行う(ステップS11)。
そして、設定した測定パターンに基づいたサンプリング時間毎に、測定により得られたサンプリングデータは、ADM243や、DIM263に保存される(ステップS12)。
測定が終了すると、ADM243やDIM263に保存されたサンプリングデータは、高速変換器220から解析用サーバ300に対して送信される。かかるサンプリングデータにより再現される波形を、以下の説明では「波形A」と呼ぶ。
この場合、例えば波形Aと波形Bが0又は1で表される波形ならば、波形Aと波形Bが共に1、又は共に0であれば合致度は1となり、そうでなければ合致度はゼロとなる。また、例えば波形Aと波形Bがデジタル量で表される波形であれば、一方の波形のデジタル量の値が10であり、他方の波形のデジタル量の値が9であれば合致度は0.9となる。
この点、通信機能付き測定器(A)は、測定用センサ、A/D変換機、測定制御手段と通信装置を備えている。しかし、測定用センサは、測定目的によって異なるセンサを搭載した通信機能付き測定器を用意する必要があるという課題があった。
また、異なる通信機能付き測定器(A)間の通信は、ネットワークしかなく、高速なサンプリング周期で同期した複数のデータを取得することが難しいという課題があった。
更に、通信機能付き測定器(A)の測定制御手段は、監視端末(B)から送られてくる測定サイクルで制御され、測定サイクルは、例えば数分、数時間、1日毎であり、測定時間なども自由に設定することが可能で、正しい条件を設定するためには、測定に関する知識が必要であるという課題があった。
更に、監視端末(B)は通信機能付き測定器(A)に用いる測定処理手段や診断装置(C)に対する診断条件指示手段、表示装置、通信装置などを有し、測定処理手段で測定器(A)にて測定された結果を診断装置(C)に送信し、診断条件指示手段で診断装置(C)にて診断された結果を監視端末(B)で受信し、診断する仕組みのため、この監視端末で測定処理手段と情報処理手段を操作しなければシステムは成立しないという課題があった。
(1)測定対象によっては、2つの現象を同時に観察することが重要な場合もあり、測定された複数の信号の同期性が重要であるが、複数の信号を高速に同期させることは困難であった。
しかしながら、本実施形態によれば、測定された複数の信号に加えて、出力する複数の信号についても、CPU223がクロック生成回路222により出力されるクロックに基づいて入出力を行うことから。複数の信号を高速に同期させることが可能であるという、効果を奏する。つまり、本実施形態によれば、上記(1)の課題を解決することができる。
しかしながら、本実施形態によれば、センサ210と高速変換器220を別個の装置として実現していることから、高速変換器220には、任意の種類であって任意の個数のセンサ210を接続したり、接続解除したりすることが可能である。そのため、センサ部が故障した場合であっても、他の部分を交換する必要はない、という効果を奏する。つまり、本実施形態によれば、上記(2)の課題を解決することができる。
しかしながら、本実施形態によれば、図6から図11に示すような、理解しやすいユーザインタフェースをユーザに提供できる。更に本実施形態では、高速変換器220と測定対象100との間での接続確認が必要な場合、図13に示すような接続確認表示を、ユーザに提供することができる。加えて、測定対象とする測定対象100毎に予め測定パターンが用意されているため、ユーザがサンプリングに関するパラメータ等を入力する必要もない。従って、本実施形態は、誰でも簡単に高品位な測定が可能である、という効果を奏する。つまり、本実施形態によれば、上記(3)の課題を解決することができる。
例えば、上述した実施形態では、測定を行うものとして説明をした。しかし、測定を必須としない構成も考えられる。かかる構成について、図15を参照して説明する。
一方で、電気回路760は、DO270がONレベルとなると電磁石720をONさせる。すると、この電磁石720が発生する磁力がバネ740の弾性力を上回ると、ハンマー730が電磁石720に引き寄せられる。これにより、ハンマー730は、試料750と接触する。このようにして、DOM273に格納する連続データによって試料750とハンマー730の接触時間を調整するような装置を駆動させることも可能となる。この場合に、例えばこの装置をかた叩き機として実現するようなこともできる。
具体的には、高速変換器220を変形した高速変換器220aは通信装置221を有していない代わりに、数値制御装置600と例えばUSB規格に準拠したケーブルで接続されて、データを送受信する。そして、数値制御装置600が通信装置221に代わって、ネットワーク400を介して解析用サーバ300と通信を行う。このようにすれば、通信装置221のみが故障したにも関わらず、高速変換器220全体を交換するようなことがないのでよい。ここで、数値制御装置600は、工場に設置された、工作機械用の数値制御装置(CNC:Computer Numerical Control)である。
図17を参照すると、数値制御装置600は、CPU11、ROM12、RAM13、CMOSメモリ14、インタフェース15、PMC16、I/Oユニット17、インタフェース18、インタフェース19、データ通信バス25、軸制御回路30〜34、サーボアンプ40〜44、サーボモータ50〜54、スピンドル制御回路60、スピンドルアンプ61、スピンドルモータ62、パルスエンコーダ63、表示器/MDIユニット70、外部機器72、及び通信回路81を備える。
以下、これら各機能ブロックについて説明をする。
RAM13には一時的な計算データや表示データ及び表示器/MDIユニット70を介してオペレータが入力した各種データが格納される。また、RAM13には、位置情報やサーボモータへの指令データや、負荷電流データなどを高速に記憶することができる。
ROM12には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムがあらかじめ書き込まれている。
サーボアンプ40〜44はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ50〜54を駆動する。各軸のサーボモータ50〜54は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路30〜34にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、ブロック図では、位置・速度のフィードバックについては省略している。
12 ROM
13 RAM
14 CMOSメモリ
15、18、19 インタフェース
16 PMC
17 I/Oユニット
20 測定装置
21 センサ
22 変換部
23 通信装置
25 データ通信バス
30〜34 軸制御回路
40〜44 サーボアンプ
50〜54 サーボモータ
60 スピンドル制御回路
61 スピンドルアンプ
62 スピンドルモータ
63 パルスエンコーダ
70 表示器/MDIユニット
71 操作盤
72 外部機器
81 通信回路
100 測定対象
210 センサ
220、220a 高速変換器
221 通信装置
223 CPU
230 記憶装置
231 測定パターン
232 変換器ID
240 AD
241 A/D
242 ADB
243 ADM
250 DA
251 D/A
252 DAB
253 DAM
260、261 DI
262 DIB
263 DIM
270、271 DO
272 DOB
273 DOM
300 解析用サーバ
310 CPU
320 通信装置
330 解析部
340 記憶装置
341 ID確認用データ
342 測定パターン
343 データファイル
344 ガイダンスファイル
400 ネットワーク
500 ガイダンス装置
600 数値制御装置
710 ハンマー機構
720 電磁石
730 ハンマー
720 電磁石
730 ハンマー
740 バネ
750 試料
760 電気回路
Claims (7)
- アナログ信号をデジタル量に変換する第1変換手段、デジタル量をアナログ信号に変換する第2変換手段、電気信号をデジタル信号に変換する第3変換手段、及びデジタル信号を電気信号に変換する第4変換手段、の内の変換手段を複数と、
クロックを生成するクロック生成手段と、
を備え、
ネットワークを介して取得した測定対象を測定するためのデータを少なくとも含んだ情報に基づいた方法で、前記備えている複数の変換手段の何れかが前記測定するためのデータを変換して前記測定対象に対して出力する一方で、該変換手段以外の変換手段が前記測定対象を測定する測定器から入力されたデータを変換すると共に、前記クロック生成手段から出力されるクロックに基づいて前記備えている複数の変換手段を同期して動作させる高速変換器。 - 前記ネットワークを介して取得した測定対象を測定するためのデータを少なくとも含んだ情報は、前記測定対象に対する測定を開始するための条件及び前記測定対象に対する測定を終了するための条件を更に含み、
前記開始するための条件が満たされたことを契機として前記測定対象に対する測定を開始し、その後前記終了するための条件が満たされたことを契機として前記測定対象に対する測定を終了する請求項1に記載の高速変換器。 - 前記測定対象を測定するためのデータとは、測定対象に所定の現象を起こさせるためのデータである請求項1又は2に記載の高速変換器。
- 前記測定器を接続解除して他の測定器に交換可能な請求項1から3までの何れか1項に記載の高速変換器。
- 請求項1から4までの何れか1項に記載の高速変換器と、該高速変換器とネットワークを介して接続された解析用サーバとを含む測定システムであって、
前記解析用サーバは、前記ネットワークを介して取得した測定対象を測定するためのデータを少なくとも含んだ情報として、少なくとも測定対象を測定するためのデータを前記高速変換器に送信し、
前記高速変換器は、前記測定対象を測定するためのデータに基づいて前記備えている変換手段に変換を行わせることによって前記測定対象を測定し、該測定により取得したデータを前記解析用サーバに送信し、
前記解析用サーバは、前記測定により取得したデータに基づいて前記測定対象についての解析を行う、測定システム。 - 前記解析用サーバは、ユーザが測定を行うために参照するガイダンス情報であって、前記測定対象の種類に対応したガイダンス情報を出力する請求項5に記載の測定システム。
- アナログ信号をデジタル量に変換する第1変換手段、デジタル量をアナログ信号に変換する第2変換手段、電気信号をデジタル信号に変換する第3変換手段、及びデジタル信号を電気信号に変換する第4変換手段、の内の変換手段を複数と、クロックを生成するクロック生成手段と、を備えたコンピュータを高速変換器として機能させる高速変換プログラムであって、
前記コンピュータを、
ネットワークを介して取得した測定対象を測定するためのデータを少なくとも含んだ情報に基づいた方法で、前記備えている複数の変換手段の何れかが前記測定するためのデータを変換して前記測定対象に対して出力する一方で、該変換手段以外の変換手段が前記測定対象を測定する測定器から入力されたデータを変換すると共に、前記クロック生成手段から出力されるクロックに基づいて前記備えている複数の変換手段を同期して動作させる高速変換器として機能させる高速変換プログラム。
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