CN110389560A - 波形显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的波形显示装置具有:波形图案存储部,其将控制指令与通过该控制指令控制制造机械时测定出的时间序列数据的波形图案关联起来而进行存储;波形解析部,其从时间序列数据中提取特征波形,参照波形图案存储部而确定与特征波形对应的控制指令;对应关系解析部,其根据与特征波形对应的控制指令和控制用程序,确定特征波形与控制用程序所包含的指令之间的对应关系;以及显示部,其进行显示,以便掌握特征波形与所述控制用程序所包含的指令之间的对应关系。
Description
技术领域
本发明涉及波形显示装置,特别是涉及对表示从制造机械获取的物理量的波形数据与程序的指令之间的关系进行解析的波形显示装置。
背景技术
有时根据机器人、机床等制造机械的动作过程中测定出的轴位置、速度、转矩等物理量的时间序列数据来对该动作的内容进行解析,并根据解析得到的结果来进行用于动作的控制用程序的改善等。在这样的情况下,时间序列数据的任意部分与控制用程序的哪个执行部位对应,需要其对应起来。一般情况下,作业员一边观察时间序列数据波形的形状一边根据经验来进行这样的对应作业。此外,在控制用程序的执行过程中,通过执行部位与所获取的物理量逐次关联起来存储而进行对应作业(例如,日本特开2013-037383号公报、日本特开2010-092405号公报等)。
但是,在使用了日本特开2013-037383号公报、日本特开2010-092405号公报所公开的那样的技术时,需要以任意的形式(例如,在程序执行环境中使用的计时器与物理量的检测器的内置时钟同步等)预先将控制用程序的执行环境与获取物理量的结构关联起来。无法进行使用没有与程序的执行环境关联起来的传感器等测量出的物理量与控制用程序的执行部位的对应。因此,在控制用程序的执行环境与获取物理量的结构没有预先关联起来的情况下,需要通过与上述文献所公开的方法不同的方法来进行物理量与控制用程序的执行部位的对应。此外,在由作业员进行对应的作业的情况下,作业员难以根据进给轴、主轴的位置或速度的波形来理解该波形数据与控制用程序的执行部位之间的对应。特别是,存在成为对于经验少的作业员而言困难的作业这样的课题。
发明内容
对此,本发明的目的在于提供一种波形显示装置,其能够容易地解析表示从制造机械获取的物理量的时间序列的变化的波形数据与控制用程序的指令之间的关系。
本发明的波形显示装置通过预先学习起因于机械的动作类别的特征波形图案,自动显示与波形图案对应的控制用程序的执行部位,而解决上述课题。
并且,本发明的一方式是波形显示装置,对控制制造机械的控制用程序、与在根据该控制用程序来控制制造机械时测定的物理量的时间序列数据所包含的特征波形之间的对应关系进行显示,所述波形显示装置具有:波形图案存储部,其将控制指令与在通过该控制指令来控制制造机械时测定出的时间序列数据的波形图案关联起来而进行存储;波形解析部,其从在根据所述控制用程序来控制制造机械时测定的物理量的时间序列数据中提取特征波形,并参照所述波形图案存储部而确定与所述特征波形对应的所述控制指令;对应关系解析部,其根据所述控制用程序和与所述波形解析部确定出的所述特征波形对应的所述控制指令,来确定所述特征波形与所述控制用程序所包含的指令之间的对应关系;以及显示部,其进行显示,以便掌握所述对应关系解析部确定出的、所述特征波形与所述控制用程序所包含的指令之间的对应关系。
通过本发明,作业员可以容易地掌握物理量与控制用程序之间的对应关系,因此,能够有效地进行物理量的波形分析。
附图说明
通过参照附图的以下实施例的说明可以清楚本发明的所述以及其他目的和特征。这些图中:
图1是一实施方式涉及的波形显示装置的概要硬件结构图。
图2是一实施方式涉及的波形显示装置的概要功能块图。
图3A是对从时间序列数据提取的特征波形进行说明的图。
图3B是对从时间序列数据提取的特征波形进行说明的图。
图4是表示将控制指令与波形图案关联起来而进行存储的示例的图。
图5是对特征波形与控制用程序内的指令之间的对应关系进行说明的图。
图6是示出显示特征波形与控制用程序内的指令之间的对应关系的示例的图。
具体实施方式
以下,与附图一起对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的波形显示装置的主要部分的概要硬件结构图。本实施方式的波形显示装置1安装于控制制造机械的控制装置。此外,波形显示装置1也可以安装于与控制制造机械的控制装置并设的个人电脑、经由网络与控制装置连接的单元计算机、主计算机、云服务器等计算机。图1示出波形显示装置1安装于经由网络与控制制造机械的控制装置连接的计算机时的示例。
本实施方式涉及的波形显示装置1具有的CPU11是对波形显示装置1进行整体控制的处理器。CPU11经由总线21读出存储于ROM12的系统程序,按照该系统程序来对波形显示装置1整体进行控制。将临时的计算数据或显示于显示装置70的显示数据以及操作员经由输入装置71输入的各种数据等存储于RAM13中。存储于RAM13的数据经由接口18发送给显示装置70。此外,操作员输入的各种数据等经由接口19发送给RAM13。
在非易失性存储器14中例如使用了由未图示的电池支持的SRAM等,或使用SSD等。即,非易失性存储器14是即使断开波形显示装置1的电源也可保持存储状态的存储器。在非易失性存储器14中存储有经由输入装置71输入的数据或程序、以(经由未图示的外部装置等)离线或(经由与接口20连接的网络300)在线的方式从制造机械2获取的数据。此外,在非易失性存储器14中还存储有以(经由未图示的外部装置等)离线或(经由与接口20连接的网络300)在线的方式从测量长度装置、拍摄装置等的传感器3获取的数据等。存储于非易失性存储器14的数据或程序等可以在利用时在RAM13中展开。此外,在ROM12中预先写入为了解析时间序列数据所需的各种算法、或用于执行其他所需的处理的系统程序。
图2是本发明的一实施方式涉及的波形显示装置1的概要功能块图。图2所示的各功能块通过图1所示的波形显示装置1所具备的CPU11执行系统程序并控制波形显示装置1各部分的动作来实现。
本实施方式的波形显示装置1具有:数据获取部100、程序获取部110、波形解析部120、对应关系解析部130、以及显示部140。此外,在非易失性存储器14上确保有存储时间序列数据的时间序列数据存储部200、存储控制用程序的程序存储部210、以及存储预先设定的时间序列数据的波形图案与控制指令之间的关系的波形图案存储部220。
数据获取部100是将从制造机械2获取的数据、或测量长度装置、拍摄装置等的传感器3检测出的数据作为时间序列数据而存储于时间序列数据存储部200的功能单元。数据获取部100例如根据内置于波形显示装置1的未图示的RTC(实时时钟)等的时刻数据,将所获取的各数据按时间序列排列而生成时间序列数据。数据获取部100将生成的各时间序列数据存储于时间序列数据存储部200。此外,数据获取部100也可以将在外部制作出的时间序列数据直接存储于时间序列数据存储部200。数据获取部100获取的数据例如是制造机械2具有的电动机的位置、速度、转矩命令、电流值/电压值、制造机械2的内部压力、环境声音等的数据。另外,在波形显示装置1进行基于以离线方式获取的数据的处理时,由于时间序列数据例如从外部装置被直接存储于时间序列数据存储部200,因此数据获取部100未必为必需。
程序获取部110是将从制造机械2获取的控制用程序存储于程序存储部210的功能单元。例如在制造机械2是机床的情况下,通过程序获取部110获取的控制用程序是通过该机床来加工工件时使用的加工程序。此外,在制造机械2是机器人的情况下,通过程序获取部110获取的控制用程序是控制该机器人的动作的程序。另外,在波形显示装置1根据以离线的方式获取的控制用程序来进行处理的情况下,控制用程序例如从外部装置直接存储于程序存储部210,因此,程序获取部110未必为必需。
波形解析部120是对存储于时间序列数据存储部200的时间序列数据的波形进行解析的功能单元。波形解析部120从存储于时间序列数据存储部200的时间序列数据中提取特征波形,在提取出的特征波形、与预先存储于波形图案存储部220的特征波形图案之间进行匹配。波形解析部120根据该匹配结果,来确定与该特征波形对应的控制指令。
图3A和图3B是表示波形解析部120从时间序列数据中提取出的特征波形的示例的图。图3B表示进行刚性丝锥加工(控制指令是M29)时的主轴速度以及Z轴位置的时间序列数据的曲线图。图3A表示将图3B所示的时间序列数据的曲线图中的特征波形放大的曲线图。波形解析部120例如,如图3B所示,可以将时间序列数据中的、值在仅预先设定的规定期间没有变化的部分设为边界区域,将通过边界区域划分出的区间(提取区间)提取为特征波形。波形解析部120在该提取出的特征波形、与存储于波形图案存储部220的与控制指令对应起来的波形图案之间进行使用了DP匹配等公知的方法的处理。由此,波形解析部120可以确定提取出的特征波形是基于何种控制指令涉及的动作的波形。另外,在波形图案存储部220中,如图4所例示那样,按照由制造机械2进行的加工的加工类别,预先将控制指令、与执行该控制指令时测定出的时间序列数据的波形图案(或者,表示该波形图案的特征的数据、MFCC(Mel-Frequency Cepstrum Coefficients)等)关联起来而进行存储。此外,在波形图案存储部220中,按照通过制造机械来进行与加工类别对应的加工时的主轴速度、Z轴位置等时间序列数据的种类来进行区分,存储有控制指令与波形图案关联起来而得到的数据。波形解析部120根据时间序列数据的测定时进行的加工的加工类别以及提取出特征波形的时间序列数据的种类,从波形图案存储部220读出适当的波形图案有关的数据而进行时间序列数据的解析。
波形解析部120可以由公知的机器学习器构成。在使用机器学习器时,波形解析部120构成为进行监督学习的机器学习器。波形解析部120进行基于将各控制指令涉及的动作时测定出的时间序列数据(或者,表示该时间序列数据的特征的数据、MFCC(Mel-FrequencyCepstrum Coefficients)等)设为输入数据、将该控制指令设为输出数据的训练数据的监督学习。该情况下,各波形图案作为机器学习器的模型而存储于波形图案存储部220。并且,波形解析部120在被输入从时间序列数据提取出的特征波形时,使用存储于波形图案存储部220的学习完成模型来进行推定处理,并输出与该波形对应的控制指令。在波形解析部120由机器学习器构成时,针对各加工类别而按照时间序列数据的种类来构筑学习完成模型。波形解析部120根据时间序列数据的测定时进行的加工的加工类别以及提取出特征波形的时间序列数据的种类,读出适当的学习完成模型而进行时间序列数据的解析。另外,作为构成波形解析部120的机器学习器,例如可以使用多层神经网络。此外,构成波形解析部120的机器学习器也可以通过能够容易地处理时间序列数据的循环神经网络等构成。
波形解析部120对从多个时间序列数据(例如,主轴速度与Z轴位置等的时间序列数据)的每一个时间序列数据提取出的同一时间段的特征波形进行与按照时间序列数据的种类而从波形图案存储部220读出的波形图案的匹配。波形解析部120根据匹配的结果来确定与该特征波形对应的控制指令。在根据从各时间序列数据提取出的特征波形而确定的控制指令彼此不同时,例如通过使用多数表决逻辑,或使用选择在各匹配算法中计算出的高的准确性(分数)这样的方法,可以高精度地确定与特征波形对应的控制指令。
对应关系解析部130是根据与波形解析部120从时间序列数据提取出的特征波形的每一个特征波形对应的控制指令来确定特征波形与控制用程序的各指令之间的对应关系而进行输出的功能单元。对应关系解析部130确定对应关系,以使得按照与各控制指令对应的特征波形的时间序列数据内的时间顺序来排列波形解析部120所确定的各控制指令,并避免按照该时间顺序排列的控制指令与控制用程序内的各指令的出现顺序产生矛盾。例如,如图5所例示那样,从时间序列数据提取两个特征波形1、2,在通过波形解析部120确定出各特征波形1、2与控制指令M29(刚性丝锥加工)对应时,对应关系解析部130从控制用程序内检索指令M29,关联成将在检索出的两个指令M29内位于前方的波形与特征波形1对应并将位于后方的波形与特征波形2对应。
对应关系解析部130在无法确定按照时间顺序排列的控制指令与控制用程序内的各指令的出现顺序的对应时,输出暗示对应关系的可能性的信息。例如,在图5中,当在控制用程序的未图示的N012程序块中存在M29指令时,特征波形1与N003的M29指令或N008的M29指令对应,特征波形2与N008的M29指令或N012的M29指令对应,输出对应关系的可能性。此外,在图5中,当在控制用程序的N008程序块中不存在M29指令时,即控制用程序所包含的M29指令只是N003时,特征波形1或特征波形2与N003的M29指令对应,输出对应关系的可能性。
显示部140是将对应关系解析部130确定出的特征波形与控制用程序的各指令之间的对应关系显示于显示装置70的功能单元。显示部140例如像图6所例示那样,将时间序列数据与加工程序显示于相同的画面上。此外,显示部140可以进行显示,以便在选择加工程序的指令时使作业者等掌握与该指令对应的时间序列数据的特征波形的部分。此外,显示部140可以在时间序列数据所包含的各特征波形的附近显示对应的控制用程序的指令的程序块号码。此外,显示部140只要掌握控制用程序所包含的指令与时间序列数据的特征波形的对应关系,可以以任何方法来显示它们。
显示部140在对应关系解析部130输出对应关系的可能性时,显示对应关系的可能性,以便掌握多个控制用程序的指令中的某一个有可能与特征波形对应、或者多个特征波形的某一个有可能与控制用程序的指令对应的情况。例如,在时间序列数据中包含两个执行M29指令时测定的特征波形、在控制用程序中只包含一个M29指令时,闪烁显示两个特征波形,并且通过消息等来显示两个特征波形有可能与该M29指令对应即可。
以上,对本发明的一实施方式进行了说明,但是本发明并不只限定于上述实施方式的示例,可以通过加以适当的变更而以各种方式来实施。
Claims (1)
1.一种波形显示装置,该波形显示装置对控制制造机械的控制用程序与在根据该控制用程序来控制制造机械时测定的物理量的时间序列数据所包含的特征波形之间的对应关系进行显示,
其特征在于,
所述波形显示装置具有:
波形图案存储部,其将控制指令与在通过该控制指令来控制制造机械时测定出的时间序列数据的波形图案关联起来而进行存储;
波形解析部,其从在根据所述控制用程序来控制制造机械时测定的物理量的时间序列数据中提取特征波形,并参照所述波形图案存储部而确定与所述特征波形对应的所述控制指令;
对应关系解析部,其根据所述控制用程序和与所述波形解析部确定出的所述特征波形对应的所述控制指令,来确定所述特征波形与所述控制用程序所包含的指令之间的对应关系;以及
显示部,其进行显示,以便掌握所述对应关系解析部确定出的、所述特征波形与所述控制用程序所包含的指令之间的对应关系。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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