CN110568819A - 位置信息显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种位置信息显示系统，其能够在触摸屏上准确并且简便地进行位置指定。本发明具备控制装置、变换信息计算装置、图像信息控制装置，变换信息计算装置具备：变换信息计算部，其将产业用机械的各轴的坐标值作为变量，计算表示第二坐标系中的第一坐标系的位置和/或姿势的变换信息，图像信息控制装置具备：坐标信息变换部，其使用变换信息和各轴的坐标值，计算第二坐标系中的位置和/或姿势；位置信息计算用数据设定部，其在显示装置的第三坐标系中，设定用于视觉地显示第一坐标系中的位置和/或姿势的位置信息的计算用数据；位置信息显示用数据计算部，其使用位置信息的计算用数据，计算位置信息的显示用数据。

Description

位置信息显示系统
技术领域
本发明涉及位置信息显示系统。
背景技术
作为操作者向数值控制装置指定位置信息的方法，有使用数值控制装置所 具备的MDI键等输入坐标值的方法。
在通过手动操作来操作轴的情况下，根据MDI运转、手动的数值指令， 输入坐标值，由此向数值控制装置示教轴的移动目的地等。
但是，直接输入数值的方法并不是直观的操作，因此使用不方便。
因此，作为不指定位置信息而操作轴的方法，有缓慢(jog)进给、手柄 进给等方法。在这些方法中，能够进行通过确认机床的加工区和显示在数值控 制装置的画面中的坐标值进行的直观的操作。
但是，存在必须交替地确认加工区和数值操作画面这一点、在原本离开了 加工区的情况下无法进行操作这一点等的问题。
关于该问题，在专利文献1中，提出了通过在显示出摄影机械内所得的照 相机图像的触摸屏上的触摸操作而进行的轴操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-157400号公报
非专利文献
非专利文献1：“マーカー追跡に基づく拡張現実感システムとそのキャ リブレーション”、“平成28年11月27日检索”、因特网<URL： http://intron.kz.tsukuba.ac.jp/tvrsj/4.4/kato/p-99_VRSJ4_4.pdf>
发明内容
发明要解决的问题
根据专利文献1公开的技术，能够进行触摸屏上的直观的操作，但存在以 下的问题，即难以指定准确的位置并使其移动，或例如在画面上进行缓慢进给 时，必须进行长按等，而操作并不简便。另外，无法在工件移动的机械的工件 坐标系等与照相机的位置关系变化的坐标系中进行位置指定。
本发明的目的在于：提供一种在控制产业用机械时，能够在触摸屏上准确 并且简便地进行位置指定的位置信息显示系统。
用于解决问题的方案
(1)本发明的位置信息显示系统(例如后述的“位置信息显示系统10”) 具备：产业用机械(例如后述的“机床400”)的控制装置(例如后述的“数值控 制装置150”)；变换信息计算装置(例如后述的“变换信息计算装置100”)，其 计算不同坐标系之间的变换信息；图像信息控制装置(例如后述的“图像信息 控制装置200”)，其将位置信息显示于具有触摸屏的显示装置，其中，上述控 制装置具备：坐标信息通知部(例如后述的“坐标信息通知部161”)，其向上 述图像信息控制装置通知上述产业用机械的各轴的坐标值，上述变换信息计算 装置具备：变换信息计算部(例如后述的“变换信息计算部111”)，其将上述产 业用机械的各轴的坐标值作为变量，计算表示第二坐标系中的第一坐标系的位 置和/或姿势的变换信息；以及变换信息通知部(例如后述的“变换信息通知部 112”)，其向上述图像信息控制装置通知上述变换信息，上述图像信息控制装 置具备：坐标信息变换部(例如后述的“坐标信息变换部211”)，其使用上述变 换信息和上述各轴的坐标值，计算第二坐标系中的第一坐标系的位置和/或姿 势；位置信息计算用数据设定部(例如后述的“位置信息计算用数据设定部 212”)，其在上述显示装置的第三坐标系中，设定用于将上述第一坐标系中的 位置和/或姿势视觉地显示于上述触摸屏的位置信息的计算用数据；位置信息 显示用数据计算部(例如后述的“位置信息显示用数据计算部213”)，其使用 上述位置信息的计算用数据，计算向上述显示装置的上述位置信息的显示用数 据；以及位置信息显示用数据通知部(例如后述的“位置信息显示用数据通知 部214”)，其向上述显示装置通知上述位置信息的显示用数据。
(2)也可以在(1)的位置信息显示系统中，上述位置信息包括栅格，上 述位置信息计算用数据设定部具备：栅格线指定部(例如后述的“栅格线指定 部212a”)，其根据来自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述 栅格的线；栅格间隔指定部(例如后述的“栅格间隔指定部212b”)，其根据来 自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述栅格的间隔，上述位置 信息计算用数据设定部设定由上述栅格线指定部指定的线和由上述栅格间隔 指定部指定的间隔作为用于计算上述位置信息的数据。
(3)也可以在(2)的位置信息显示系统中，上述图像信息控制装置具备： 画面上位置判定部(例如后述的“画面上位置判定部215”)，其判定在上述触 摸屏中操作者触摸的位置；栅格交点判定部(例如后述的“栅格交点判定部 216”)，其在上述触摸屏中判定上述位置信息所包含的栅格的交点中最接近操 作者触摸的位置的交点；坐标值变换部(例如后述的“坐标值变换部217”)， 其计算上述交点在上述第一坐标系中的坐标值；以及坐标值通知部(例如后述 的“坐标值通知部218”)，其向上述控制装置通知上述坐标值。
(4)也可以在(1)的位置信息显示系统中，上述位置信息包括点，上述 位置信息计算用数据设定部具备：点间隔指定部(例如后述的“点间隔指定部 212c”)，其根据来自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述点的 间隔，上述位置信息计算用数据设定部设定由上述点间隔指定部指定的间隔作 为用于计算上述位置信息的数据。
(5)也可以在(4)的位置信息显示系统中，上述图像信息控制装置具备： 画面上位置判定部，其判定在上述触摸屏中操作者触摸的位置；触摸点判定部 (例如后述的“触摸点判定部216c”)，其在上述触摸屏中判定上述位置信息所 包含的点中最接近操作者触摸的位置的点即触摸点；坐标值变换部，其计算上 述触摸点在上述第一坐标系中的坐标值；以及坐标值通知部，其向上述控制装 置通知上述坐标值。
(6)也可以在(3)和(5)的位置信息显示系统中，上述坐标值通知部 向上述显示装置通知上述坐标值，上述显示装置显示被通知的坐标值。
(7)也可以在(1)～(6)的位置信息显示系统中，上述变换信息计算装 置具备：图表生成部(例如后述的“图表生成部113”)，其针对上述产业用机械 的机械结构，生成由节点构成的图表；控制点坐标系插入部(例如后述的“控 制点坐标系插入部114”)，其向上述图表插入控制点和坐标系；以及节点信息 通知部(例如后述的“节点信息通知部115”)，其向上述图像信息控制装置通知 能够选择为坐标系的节点信息，其中，上述图像信息控制装置具备：节点选择 部(例如后述的“节点选择部219”)，其选择与显示的坐标系对应的节点；以 及选择节点通知部(例如后述的“选择节点通知部220”)，其向上述变换信息 计算装置的上述变换信息计算部通知所选择的节点，上述变换信息计算部计算 表示与所选择的节点对应的坐标系中的上述位置和/或姿势的变换信息。
(8)也可以在(7)的位置信息显示系统中，在由上述图表生成部生成的 图表中包含与照相机对应的节点，上述变换信息包含从与照相机对应的节点到 显示对象的节点的上述图表中路径上的控制轴节点的坐标值作为变量，并且上 述变换信息根据上述图表计算照相机坐标系中的显示对象的各节点的位置和/ 或姿势。
(9)也可以在(7)的位置信息显示系统中，在由上述图表生成部生成的 图表中包含与标记对应的节点，上述变换信息包含从与标记对应的节点到显示 对象的节点的上述图表中路径上的控制轴节点的坐标值作为变量，并且上述变 换信息根据上述图表计算标记坐标系中的显示对象的各节点的位置和/或姿势。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在控制产业用机械时，能够准确并且简便地在 触摸屏上进行位置指定的位置信息显示系统。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的整体结构的图。
图2是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统所包含的位置信 息计算用数据设定部的结构的图。
图3A是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的动作的流程图。
图3B是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的动作的流程图。
图4A是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的工件坐标系、 照相机坐标系、屏幕坐标系的对应关系的图。
图4B是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的工件坐标系、 照相机坐标系、屏幕坐标系的对应关系的图。
图5是表示本发明的第一实施方式的位置信息显示系统的显示画面的例 子的图。
图6是表示本发明的第二实施方式的位置信息显示系统的整体结构的图。
图7是本发明的第二实施方式的机械结构树的生成方法的说明图。
图8是本发明的第二实施方式的机械结构树的生成方法的说明图。
图9是本发明的第二实施方式的机械结构树的生成方法的说明图。
图10是表示本发明的第二实施方式的机械结构树的生成方法的流程图。
图11A是本发明的第二实施方式的机械的构成要素的亲子关系的说明图。
图11B是本发明的第二实施方式的机械的构成要素的亲子关系的说明图。
图12A是向机械结构树插入单元的方法的说明图。
图12B是向机械结构树插入单元的方法的说明图。
图12C是向机械结构树插入单元的方法的说明图。
图13是表示本发明的第二实施方式的机械结构的例子的图。
图14A是表示机械结构树的生成对象的机械的例子的图。
图14B是表示与机械结构树的生成对象的机械对应的机械结构树的例子 的图。
图15是表示在本发明的第二实施方式中向机械的各节点插入了坐标系和 控制点的例子的图。
图16是表示本发明的第二实施方式的插入了坐标系和控制点的机械结构 树的例子的图。
图17A是表示在本发明的第二实施方式中向各节点插入偏移(offset)和 姿势矩阵(matrix)的机械的例子的图。
图17B是表示在本发明的第二实施方式中向机械的各节点插入了偏移和 姿势矩阵的例子的图。
图18是表示在本发明的第二实施方式中向机械结构树插入控制点的动作 的流程图。
图19是表示本发明的第二实施方式的插入了坐标系和控制点的机械结构 树的例子的图。
图20是表示在本发明的第二实施方式中生成变换信息时所使用的信息的 例子的图。
图21是表示在本发明的第二实施方式中生成变换信息时所使用的信息的 例子的图。
图22A是表示本发明的第二实施方式的位置信息显示方法的动作流程的 图。
图22B是表示本发明的第二实施方式的位置信息显示方法的动作流程的 图。
图23是表示本发明的第二实施方式的包含照相机节点的机械结构树的例 子的图。
图24是表示本发明的第三实施方式的位置信息显示系统的整体结构的图。
图25是表示在本发明的第三实施方式中生成变换信息时所使用的信息的 例子的图。
图26是表示在本发明的第三实施方式中生成变换信息时所使用的信息的 例子的图。
图27A是表示本发明的第三实施方式的位置信息显示方法的动作流程的 图。
图27B是表示本发明的第三实施方式的位置信息显示方法的动作流程的 图。
图28是表示本发明的第三实施方式的包含标记节点的机械结构树的例子 的图。
图29是表示标记坐标系以及照相机坐标系与变换信息的关系的图。
图30A是表示本发明的第三实施方式的标记的附加位置的例子的图。
图30B是表示在本发明的第三实施方式中追加了标记节点的机械结构树 的例子的图。
图31A是表示本发明的第三实施方式的标记的附加位置的例子的图。
图31B是表示在本发明的第三实施方式中追加了标记节点的机械结构树 的例子的图。
图32是表示具有多个标记坐标系的情况下的标记坐标系以及照相机坐标 系与变换信息的关系的图。
具体实施方式
<1第一实施方式>
<1.1位置信息显示系统的结构>
接着，参照附图详细说明本发明的第一实施方式。首先，参照图1说 明本实施方式全体的结构。
本实施方式的位置信息显示系统10具备变换信息计算装置100、数值控 制装置150、图像信息控制装置200、显示装置300以及机床400。
变换信息计算装置100将机床400的各轴的坐标值作为变量，计算照相机 坐标系中表示机床400内的工件、工具等的位置和/或姿势的变换信息，并通 知图像信息控制装置200。变换信息计算装置100例如也可以计算变换矩阵作 为该变换信息。
对于变换信息计算装置100的详细结构，在以下的<1.2变换信息计算装 置的结构>中予以后述。
数值控制装置150具备作为普通的数值控制装置的功能，可通信地与机床 400连接。另外，数值控制装置150根据基于组入在数值控制装置150自身中 的加工程序而输出的各控制轴的移动量来控制机床400，对工件进行加工。
另外，数值控制装置150向图像信息控制装置200输出基于加工程序而输 出的各控制轴的坐标值。
对于数值控制装置150的详细结构，在以下的<1.3数值控制装置的结构> 中予以后述。
图像信息控制装置200通过计算包含坐标系和栅格(grid)的位置信息的 显示位置和显示姿势，进行用于将位置信息显示到后述的显示装置300的控制。
对于图像信息控制装置200的详细结构，在以下的<1.4图像信息控制装 置的结构>中予以后述。
显示装置300是具备触摸屏的普通的显示装置，从图像信息控制装置200 取得包含坐标系和栅格的位置信息、其显示位置和显示姿势。并且，根据该取 得的信息，将位置信息显示到作为显示装置300自身具备的屏幕画面的触摸屏。 该取得的信息与以后述的机床400具备的照相机410为基准的照相机坐标系对 应。
另外，显示装置300具备触摸屏，将根据操作者从触摸屏的输入值指定的 栅格线、栅格的间隔、栅格上的触摸位置等输出到图像信息控制装置200。
机床400是普通的机床，根据从数值控制装置150输出的各控制轴的移动 量使各控制轴移动/旋转。机床400例如可以是车床、铣床、放电加工机、磨 床、加工中心、激光加工机等。
另外，机床400具备照相机410，向图像信息控制装置200输出通过摄像 取得的信息。
在本实施方式中，通过这样的结构，能够在作为显示装置300的屏幕画面 的触摸屏上描绘出栅格，由操作者选择所描绘的栅格线，或由操作者输入栅格 间隔。进而，能够显示最接近于操作者在显示装置300的触摸屏上触摸了的位 置的栅格交点的坐标值，从图像信息控制装置200向数值控制装置150通知该 坐标值。由此，使得操作者能够直观地指定工件、工具的准确的位置。
此外，图1所示的结构只不过是一个例子。例如，显示装置300也可以组 入到数值控制装置150中而一体化，或者也可以通过平板型的终端来实现。另 外，也可以将变换信息计算装置100的功能一部分或全部安装到数值控制装置 150、图像信息控制装置200中。另外，也可以将图像信息控制装置200的功 能的一部分或全部安装到数值控制装置150、显示装置300中。另外，图像信 息控制装置200可以通过单独的装置来实现，但也可以通过多个装置的组合来 实现。另外，图像信息控制装置200可以通过设置在数值控制装置150、机床400的近旁的装置来实现，但也可以通过经由网络与数值控制装置150、机床 400连接而远程地设置的服务器装置等来实现。进而，各通信连接既可以是有 线连接，也可以是无线连接。例如，在图中，记载了以以太网(Ethernet(注 册商标))为基准通过有线连接而进行变换信息计算装置100、数值控制装置 150以及图像信息控制装置200的通信连接的例子，但该连接也可以是无线连 接。
<1.2变换信息计算装置的结构>
变换信息计算装置100具备控制部110，控制部110具备变换信息计算部 111以及变换信息通知部112。
控制部110是整体地控制变换信息计算装置100的处理器。该控制部110 经由总线读出存储在ROM(未图示)中的系统程序和应用程序，依照该系统 程序和应用程序，实现控制部110具备的变换信息计算部111和变换信息通知 部112的功能。
变换信息计算部111将机床400的各轴的坐标值作为变量，计算表示照相 机坐标系中的位置和/或姿势的变换信息。此外，该变换信息既可以是矩阵形 式，也可以是向量形式，还可以是姿态角(Roll、Pitch、Yaw)形式。
变换信息通知部112将通过变换信息计算部111计算出的变换信息通知给 图像信息控制装置200的坐标信息变换部211。
<1.3数值控制装置的结构>
数值控制装置150具备控制部160，控制部160具备坐标信息通知部161 和伺服电动机控制部162。
控制部160是整体地控制数值控制装置150的处理器。该控制部160经由 总线读出存储在ROM(未图示)中的系统程序和应用程序，依照该系统程序 和应用程序，实现控制部160具备的坐标信息通知部161以及伺服电动机控制 部162的功能。
坐标信息通知部161向图像信息控制装置200的坐标信息变换部211通知 运转中的机床400的坐标信息。可以定期地实施该通知。
伺服电动机控制部162接受来自控制部160的各轴的移动指令量，向伺服 电动机(未图示)输出各轴的指令。
此外，数值控制装置150为了对机床400进行数值控制，还具备通常的数 值控制装置所具备的其他构成要素，但省略其说明。
<1.4图像信息控制装置的结构>
图像信息控制装置200具备控制部210，控制部210具备坐标信息变换部 211、位置信息计算用数据设定部212、位置信息显示用数据计算部213、位置 信息显示用数据通知部214、画面上位置判定部215、栅格交点判定部216、 坐标值变换部217以及坐标值通知部218。
控制部210是整体地控制图像信息控制装置200的处理器。该控制部210 经由总线读出存储在ROM(未图示)中的系统程序和应用程序，依照该系统 程序和应用程序，实现控制部210具备的坐标信息变换部211、位置信息计算 用数据设定部212、位置信息显示用数据计算部213、位置信息显示用数据通 知部214、画面上位置判定部215、栅格交点判定部216、坐标值变换部217、 以及坐标值通知部218的功能。
坐标信息变换部211根据从变换信息计算装置100接收到的变换信息、从 数值控制装置150定期地通知的各控制轴的坐标值，计算包含坐标系和栅格的 位置信息的在照相机坐标系中的位置和/或姿势。即，坐标信息变换部211根 据从数值控制装置150通知的各控制轴的坐标值，计算照相机坐标系中的位置 和/或姿势。
位置信息计算用数据设定部212在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏 上，设定用于在视觉上显示照相机坐标系中的包含坐标系和栅格的位置信息的 位置和/或姿势的计算用数据。
图2表示位置信息计算用数据设定部212的结构。位置信息计算用数据设 定部212具备栅格线指定部212a和栅格间隔指定部212b。
栅格线指定部212a根据来自显示装置300的触摸屏的输入，指定显示到 显示装置300的栅格的线。具体地说，例如在操作者选择了XY轴平面的显示 的情况下，栅格线指定部212a指定X轴和Y轴。在操作者选择了YZ轴平面 的显示的情况下，栅格线指定部212a指定Y轴和Z轴。在操作者选择了XZ 轴平面的显示的情况下，栅格线指定部212a指定X轴和Z轴。
栅格间隔指定部212b根据来自显示装置300的触摸屏的输入，指定显示 到显示装置300的栅格的间隔。
位置信息显示用数据计算部213计算用于显示作为描绘到作为显示装置 300的屏幕画面的触摸屏上的位置信息的坐标系和栅格的显示用数据。
位置信息显示用数据通知部214向显示装置300通知用于显示作为位置信 息的坐标系和栅格的显示用数据。该位置信息显示用数据包括包含坐标系和栅 格的位置信息的形状等、该位置信息变换为屏幕坐标系的坐标值后的显示位置 和显示姿势等。
画面上位置判定部215判定操作者在显示装置300的触摸屏上触摸的位置。
栅格交点判定部216判定显示在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上 的位置信息所包含的栅格的交点中最接近于操作者在显示装置300的触摸屏 中触摸的位置的交点。
坐标值变换部217计算通过栅格交点判定部216判定出的交点在工件坐标 系中的坐标值。
坐标值通知部218向数值控制装置150通知通过坐标值变换部217计算出 的坐标值。
并且，坐标值通知部218还向显示装置300输出上述坐标值。显示装置 300显示在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏所显示的栅格中最接近于操 作者触摸的位置的交点具有上述坐标值的情况。
<1.5位置信息显示系统的动作>
图3A和图3B是表示位置信息显示系统10的动作的流程图。
在步骤S1中，变换信息计算装置100(变换信息计算部111)将机床400 的各轴的坐标值作为变量，计算表示照相机坐标系中的位置信息的位置和/或 姿势的变换信息。
在步骤S2中，变换信息计算装置100(变换信息通知部112)向图像信息 控制装置200(坐标信息变换部211)通知由变换信息计算装置100(变换信 息计算部111)计算出的变换信息。
在步骤S3中，数值控制装置150(坐标信息通知部161)实时地向图像信 息控制装置200(坐标信息变换部211)通知运转中的机床400的坐标信息。 在图3A内，示出了仅执行一次该通知，但也可以定期地执行。
在步骤S4中，图像信息控制装置200(坐标信息变换部211)根据从变换 信息计算装置100接收到的变换信息、从数值控制装置150定期地通知的各控 制轴的坐标值，计算包含坐标系和栅格的位置信息在照相机坐标系中的位置和 /或姿势。即，图像信息控制装置200(坐标信息变换部211)将工件坐标系中 的位置和/或姿势变换为照相机坐标系中的位置和/或姿势。
在步骤S5中，操作者从显示装置300的触摸屏选择应该显示的栅格的线， 输入栅格线的间隔。
在步骤S6中，图像信息控制装置200(位置信息计算用数据设定部212) 设定用于在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏中视觉地显示照相机坐标 系中的包含坐标系和栅格的位置信息的位置和/或姿势的计算用数据。
在步骤S7中，图像信息控制装置200(位置信息显示用数据计算部213) 计算用于显示描绘到作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏的包含坐标系和 和栅格的位置信息的显示用数据。
在步骤S8中，图像信息控制装置200(位置信息显示用数据通知部214) 向显示装置300通知用于显示包含坐标系和栅格的位置信息。
在步骤S9中，显示装置300根据从图像信息控制装置200取得的显示用 数据，显示包含坐标系和栅格的位置信息。
图4A表示作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏中的坐标系和栅格的描 绘的例子。已知照相机坐标系中的工件坐标系的位置/姿势，因此能够在作为 屏幕画面的触摸屏上描绘包含坐标系和栅格的位置信息。
在步骤S10中，操作者触摸显示装置300所具备的触摸屏上的任意的点。
在步骤S11中，图像信息控制装置200(画面上位置判定部215)判定操 作者在显示装置300的触摸屏中触摸的位置。
在步骤S12中，图像信息控制装置200(栅格交点判定部216)判定显示 在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的位置信息所包含的栅格的交点 中最接近于操作者在显示装置300的触摸屏中触摸的位置的交点。
在步骤S13中，图像信息控制装置200(坐标值变换部217)计算通过栅 格交点判定部216判定出的交点在工件坐标系中的坐标值。
在步骤S14中，图像信息控制装置200(坐标值通知部218)向数值控制 装置150和显示装置300通知通过图像信息控制装置200(坐标值变换部217) 计算出的坐标值。
在步骤S15中，显示装置300显示出在显示在作为显示装置300的屏幕画 面的触摸屏上的栅格中最接近于操作者触摸的位置的交点具有上述坐标值的 情况。
图4B表示作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏中的栅格交点的例子。 求出在屏幕坐标系中最接近于触摸位置的栅格交点，可知所求出的栅格交点在 工件坐标系中的坐标值，因此能够向数值控制装置150通知该坐标值。
此外，可以根据需要适当地更换上述步骤S1～S15的顺序。
在上述步骤S4中，图像信息控制装置200根据工件坐标系中的位置/姿势， 求出照相机坐标系中的位置/姿势。更具体地说，图像信息控制装置200进行 求出从工件坐标系到照相机坐标系的变换信息的处理，根据该变换信息，将包 含坐标系和栅格的位置信息的位置/姿势从工件坐标系变换为照相机坐标系的 值。位置信息显示用数据除了包括此处求出的工件坐标系和照相机坐标系的位 置/姿势以外，还包括包含坐标系和栅格的位置信息的形状等数据。位置信息 显示用数据被输出到显示装置300，通过使用所输出的数据，显示装置300能 够在适当的位置描绘出包含坐标系和栅格的位置信息。
<1.6位置信息显示系统的显示例子>
图5表示显示装置300中的画面显示的例子。在图5的例子中，显示出工 件，并显示出以该工件为基准的工件坐标系中的XY坐标的栅格。在画面右下 角，明示出当前显示的坐标系是工件坐标系。另外，通过“XY”的显示，表示 出显示栅格是“XY坐标系”，通过“Z20”的显示，表示出正在显示哪个坐标值的 平面。另外，通过“间隔10.”的显示，表示出栅格线的间隔是10。
此外，操作者触摸“XY Z20.”的栏，由此能够选择显示栅格，指定显示的 平面。另外，操作者触摸“间隔10.”的栏，由此能够输入栅格的间隔。
并且，在画面的左上角，显示出最接近于操作者触摸的位置的交点具有坐 标值“-20.，0.，20.”。
<1.7第一实施方式起到的效果>
在第一实施方式的位置信息显示系统10中，图像信息控制装置200具备： 坐标信息变换部211，其使用变换信息和机床的各轴的坐标值，计算照相机坐 标系中的位置和/或姿势；位置信息计算用数据设定部212，其设定用于视觉地 显示显示装置300的屏幕坐标系中的位置和/或姿势的位置信息的计算用数据； 位置信息显示用数据计算部213，其计算向显示装置300的位置信息的显示用 数据；位置信息显示用数据通知部214，其向显示装置300通知位置信息的显 示用数据。
由此，能够在显示装置300的画面上描绘坐标系和栅格。最后，通过在显 示装置300的触摸屏上准确并且简便地进行位置指定，能够通过直观的操作向 数值控制装置指示准确的坐标值。另外，通过与手动运转进行组合，能够进行 直观并且准确的轴操作。
另外，在位置信息显示系统10中，位置信息计算用数据设定部212根据 来自触摸屏的输入，指定显示到显示装置300的栅格的线，或指定栅格线的间 隔。
由此，操作者能够选择要显示的栅格线或输入栅格间隔。
另外，在位置信息显示系统10中，图像信息控制装置200判定操作者在 触摸屏中触摸的位置，判定栅格的交点中最接近于操作者触摸的位置的交点， 计算该交点在工件坐标系中的坐标值，并向数值控制装置150通知计算出的坐 标值。
由此，能够向数值控制装置150通知最接近于操作者在触摸屏上触摸的位 置的栅格交点的坐标值。最后，数值控制装置150还能够进行将通知的坐标值 设为手动运转的移动终点等的应用。
<2第二实施方式>
<2.1位置信息显示系统的结构>
接着，参照附图详细说明本发明的第二实施方式。
图6表示本发明的第二实施方式的位置信息显示系统10A的整体结构。 此外，以下，针对位置信息显示系统10A具备的构成要素中的与第一实施方 式的位置信息显示系统10相同的构成要素，使用相同的附图标记进行表示， 并且省略其说明，主要说明与位置信息显示系统10不同的构成要素。
此外，本发明的第二实施方式的位置信息显示系统10A是通过利用后述 的机械结构树，在显示装置300的触摸屏中操作者能够选择任意的坐标系的实 施例。为了实现该功能，位置信息显示系统10A除了具备位置信息显示系统 10所具备的构成要素以外，还具备其他的构成要素。
<2.2变换信息计算装置的结构>
变换信息计算装置100A具备控制部110A，控制部110A除了具备第一实 施方式的控制部110所具备的构成要素以外，还具备图表生成部113、控制点 坐标系插入部114、节点信息通知部115，图表生成部113具备节点追加部116。 另外，控制部110A具备变换信息计算部111A来代替变换信息计算部111。
图表生成部113以图表形式生成包含照相机410的机床400的机械结构。 并且，图表生成部113具备的节点追加部116向所生成的图表追加节点。对于 这些详细动作，在以下的<2.4机械结构树的生成>中与以详述。
控制点坐标系插入部114向机械结构的图表插入控制点和坐标系。对于其 详细动作，在以下的<2.5控制点和坐标值的自动插入>中与以详述。
节点信息通知部115向图像信息控制装置200A通知能够选择为坐标系的 节点的信息。
如后所述，变换信息计算部111A在从图像信息控制装置200A的选择节 点通知部220通知了与在显示装置300中显示的坐标系对应的节点后，以上述 图表为基础计算照相机节点的坐标系中的各显示对象的节点的位置和/或姿势 的变换信息，该变换信息包含从照相机节点到显示对象的节点的路径上的控制 轴节点的坐标值作为变量。对于变换信息计算部111A的具体的变换信息计算 方法，在以下的<2.6变换信息的计算>中予以说明。
此外，上述变换信息既可以是矩阵形式，也可以是向量形式，还可以是姿 态角(Roll、Pitch、Yaw)形式。
<2.3图像信息控制装置的结构>
图像信息控制装置200A具备控制部210A，控制部210A除了具备第一实 施方式的控制部210所具备的构成要素以外，还具备节点选择部219和选择节 点通知部220。
节点选择部219选择与在显示装置300中显示的坐标系对应的节点。
选择节点通知部220向变换信息计算装置100A的变换信息计算部111通 知通过节点选择部219选择出的节点。
此外，对于节点选择部219、选择节点通知部220、坐标信息变换部211、 位置信息计算用数据设定部212、位置信息显示用数据计算部213、位置信息 显示用数据通知部214对包含坐标系和栅格的位置信息的显示方法，在以下的 <2.7位置信息的显示方法>中予以详述。
<2.4机械结构树的生成>
本发明的实施方式的变换信息计算装置100A最初生成表示机械结构的图 表。参照图7～图13详细说明作为图表的一个例子生成机械结构树的生成方法。
作为例子，说明表现图7所示的机械结构的机械结构树的生成方法。在图 7的机械中，设定与Z轴垂直的X轴，将工具1设置在X轴上，将工具2设 置在Z轴上。另一方面，在Y轴上设定B轴，在B轴上设定C轴，将工件1 和工件2设置在C轴上。将该机械结构表现为机械结构树的方法如下。
首先，如图8所示，只配置原点201和节点202A～202I。在该阶段，不具 有原点201与节点202、以及节点202之间的连接，还没有设定原点和各个节 点的名称。
接着，设定各轴的轴名称(轴类型)、各工具的名称、各工件的名称、各 原点的名称、各轴的物理轴编号(轴类型)。接着，设定各轴的父节点(轴类 型)、各工具的父节点、各工件的父节点。最后，设定各轴的交叉偏移(轴类 型)、各工具的交叉偏移、各工件的交叉偏移。其结果是生成图9所示的机械 结构树。
此外，机械结构树的各节点并不限于上述各信息，例如也可以具有标识符 (名称)、自身的父节点的标识符、以自身为父节点的全部子节点的标识符、 相对于父节点的相对偏移(交叉偏移)、相对于父节点的相对坐标值、相对于 父节点的相对移动方向(单位向量)、节点种类(直线轴/旋转轴/单元(后述) /控制点/坐标系/原点等)、物理轴编号、正交坐标系与物理坐标系的变换公式 相关的信息，或者也可以不具有。
通过这样对各节点设定值，在变换信息计算装置100A内生成具有机械结 构树状的数据构造的数据。并且，在追加其他机械(或机器人)的情况下，也 可以追加原点，进而追加节点。
在图10中表示上述机械结构树生成方法、特别是对各节点设定各值的方 法的一般化流程。
在步骤S21中，图表生成部113接受对节点设定的参数的值。
在步骤S22中，在设定的参数的项目为“自身的父节点”的情况下(S22： 是)，处理转移到步骤S23。在不是“自身的父节点”的情况下(S22：否)，处 理转移到步骤S27。
在步骤S23中，在对设定了参数的节点已经设定了父节点的情况下(S23： 是)，处理转移到步骤S24。在没有设定父节点的情况下(S23：否)，处理转 移到步骤S25。
在步骤S24中，图表生成部113从设定了参数的节点的当前的父节点所具 有的“子节点”的项目中，删除自身的标识符，更新机械结构树。
在步骤S25中，图表生成部113对设定了参数的节点的相应项目设定值。
在步骤S26中，图表生成部113针对父节点，向“子节点”的项目追加自身 的标识符，在更新机械结构树后，结束流程。
在步骤S27中，图表生成部113在对设定了参数的节点的相应项目设定了 值后，结束流程。
通过使用具有上述机械结构树状的数据构造的数据的生成方法，能够设定 机械的构成要素之间的亲子关系。
在此，亲子关系例如如图11A那样，是指以下这样的关系：在有2个旋 转轴节点504、505时，一个节点504的坐标值的变化对另一个节点505的几 何状态(典型的是位置/姿势)单向地产生影响。在该情况下，节点504、505 称为处于亲子关系，将节点504称为父，将节点505称为子。
但是，例如如图11B所示那样，存在以下这样的相互产生影响的机构： 在由2个直线轴节点502、503和4个自由接头(Free joint)501构成的机械结 构中，节点502、503的一方的坐标值(长度)变化，由此不只是另一方的几 何状态，自身的几何状态也变化。在这样的情况下，可以看作为相互是父、子、 即亲子关系是双向的。
这样，对于某节点的变化对其他节点相互产生影响的机构，从方便性的观 点出发，作为一个单元来处理，将该单元插入到机械结构树，由此生成整体的 机械结构树。单元如图12A那样具有2个连接点510和连接点520，在如图 12B那样将单元插入到机械结构树的情况下，如图12C那样，父节点与连接点 520连接，另外子节点与连接点510连接。另外，单元具有从连接点520向连 接点510的变换矩阵。通过包含在单元中的各节点的坐标值来表示该变换矩阵。 例如，在图13那样的机械结构的情况下，如果将表示连接点520的位置/姿势的齐次矩阵(Homogeneous matrix)设为MA，将表示连接点510的位置/姿势 的齐次矩阵设为MB，则使用包含在单元中的各直线轴节点的坐标值x1、x2如 下这样表示这些矩阵之间的变换式。
[数学式1]
设
则MB＝TMA，
其中
表示该机械结构的单元具有上述数学式1的数学公式中的T那样的齐次 变换矩阵。齐次矩阵是指如以下的数学式2的数学公式那样能够汇总地表现位 置/姿势的4×4矩阵。
[数学式2]
另外，即使在亲子关系不是相互的情况下，也可以为了使计算处理、设定 简单，而定义将某多个节点预先汇总为一个所得的单元，并在机械结构树中构 成。
如上述那样，在本实施方式中，机械结构的图表可以包含将多个轴汇总为 一个所得的单元作为构成要素。
<2.5控制点和坐标值的自动插入>
为了指定机械结构上的各个位置作为控制点，并且设定机械结构上的各个 位置的坐标系，使用在上述的<2.4机械结构树的生成>中生成的机械结构树， 实施以下的方法。
例如，在图14A所示的旋转分度机(rotary index machine)350中，设定 与Z1轴垂直的X1轴，将工具1设置在X1轴上。另外，设定与Z2轴垂直的 x2轴，将工具2设置在X2轴上。并且，在工作台中，在C轴上并列地设定 C1轴和C2轴，将工件1和工件2分别设置在C1轴和C2轴上。如果用机械 结构树表示该机械结构，则成为图14B所示的机械结构树。
如果列举从各工件连接到机械原点的一连串的节点为例子，则如图15所 示，自动地向机械原点、C轴、C1轴、C2轴、工件1、工件2的各个插入坐 标系和控制点。不只是针对工作台，还针对从各工具连接到机械原点的一连串 的节点、即X1轴、X2轴、Z1轴、Z2轴、工具1、工具2的全部实施这些。 其结果是如图16所示，针对构成机械结构树的全部节点，自动地插入与各个 对应的控制点和坐标系。通常，在进行加工的情况下，针对工件指定坐标系、 工具作为控制点。由此，例如还能够应对为了使工件自身向规定的位置移动而 希望对工件指定控制点的情况、为了通过某工具掩膜其他的工具而希望对工具 自身设定坐标系的情况这样的各种情况。
另外，如图17A所示，各控制点和坐标系具有偏移。因此，也可以将从 节点中心远离的点设为控制点、坐标系原点。并且，各控制点和坐标系具有姿 势矩阵。该姿势矩阵是控制点的姿势矩阵的情况下，表示控制点的姿势(方向、 倾斜)，是坐标系的姿势矩阵的情况下，表示坐标系的姿势。在图17B所示的 机械结构树中，以与各自对应的节点连接的形式表现偏移和姿势矩阵。并且， 各控制点和坐标系具有分别添加/不添加到机械结构树的根的路径上存在的节 点的“移动”和“交叉偏移”的信息，并且能够设定它们。
在图18中示出上述的控制点的自动插入方法的一般化流程。详细地说， 该流程包含流程A和流程B，如后述那样，是在流程A的中途执行流程B那 样的结构。
首先，说明流程A。
在步骤S31中，图表生成部113设定机械结构树。
在步骤S32中，执行流程B，结束流程A的流程。
接着，说明流程B。
在流程B的步骤S41中，在节点已经插入了控制点/坐标系的情况下(S41： 是)，结束流程。在没有向节点插入控制点/坐标系的情况下(S41：否)，处理 转移到步骤S32。
在步骤S42中，控制点坐标系插入部114向节点插入控制点/坐标系，并 对变量n进行一个堆栈。另外，n＝1。
在步骤S43中，在节点存在第n个子节点的情况下(S43：是)，处理转 移到步骤S44。在节点不存在第n个子节点的情况下(S43：否)，处理转移到 步骤S46。
在步骤S44中，针对第n个子节点，递归地执行流程B自身。
在步骤S45中，将n递增1。即n＝n+1，处理返回到步骤S43。
在步骤S46中，弹出(pop)一个变量n，结束流程B的流程。
通过上述的方法，控制点坐标系插入部114向机械结构的图表的各节点插 入控制点和坐标系来作为节点。此外，在以上，表示了追加控制点和坐标系作 为节点的情况下的实施例，但如图19所示，也可以同样地为以下的实施方式， 即控制点坐标系插入部114使机械结构的图表的各节点具有控制点和坐标系 作为信息。
<2.6变换信息的计算>
如上述那样，变换信息计算部111A以上述图表为基础，计算照相机节点 的坐标系中的各显示对象的节点的位置和/或姿势的变换信息，该变换信息包 含从照相机节点到显示对象的节点的路径上的控制轴节点的坐标值作为变量。 参照图20～图21详细说明该变换信息的计算方法，
例如，如图20所示，在轴x1上设定轴x2，在轴x2上设定轴x3，以下同样 地连接N个节点，其末端是轴xN。并且，在轴xN上的控制点显示包含坐标系 和栅格的位置信息。同样，在轴y1上设定轴y2，在轴y2上设定轴y3，以下同 样地连接L个节点，其末端是轴yL。并且，将照相机设置在轴yL上。在此， xi、yj是节点名称，但同时也表示各节点的坐标值。
并且，对各节点赋予图20所示的偏移、节点种类(直线/旋转/单元/控制 点/坐标系)、轴方向、姿势矩阵、坐标值。
这时，如图21所示，根据以下的公式求出表示希望显示针对根(机械原 点)的位置信息的包含坐标系和栅格的位置信息的当前位置/姿势的齐次矩阵 Mobj。
[数学式3]
其中，
其中，记号的含义如下。
Sxi：各节点的齐次变换矩阵；
N：从机械结构树的根连接到与希望显示位置信息的坐标系对应的节点的 一连串的节点个数；
Mctrl：与希望显示位置信息的坐标系对应的节点相对于父节点的相对偏移 /姿势的齐次矩阵，根据与希望显示位置信息的坐标系对应的节点所定义的偏 移向量/姿势矩阵，依照上述公式2来定义。
同步变换矩阵Sxi根据节点的种类而变化，例如在直线轴的情况下如下这 样表示。
[数学式4]
其中，记号的含义如下。
xi：节点xi的坐标值；
ofsxi：节点xi相对于父节点的相对偏移向量；
vxi：节点xi的移动方向向量。
另外，在旋转轴的情况下，如下这样表示。
[数学式5]
其中，记号的的含义如下。
v1：节点xi的旋转轴方向向量的第一分量；
v2：节点xi的旋转轴方向向量的第二分量；
v3：节点xi的旋转轴方向向量的第三分量。
这时，使用Mobj，根据以下的公式求出表示照相机坐标系上的希望显示位 置信息的包含坐标系和栅格的位置信息的当前位置/姿势的齐次矩阵XC。
[数学式6]
其中，
其中，记号的含义如下。
L：从机械结构树的根连接到照相机节点的一连串的节点个数；
Mcoord：照相机相对于父节点的相对偏移/姿势的齐次矩阵，根据照相机节 点所定义的偏移向量/姿势矩阵，依照上述的数学式2的数学公式来定义。
此外，对于图表生成部113、节点信息通知部115、变换信息计算部111A、 变换信息通知部112对包含坐标系和栅格的位置信息的显示方法，在以下的 <2.7位置信息的显示方法>中予以详述。
<2.7位置信息的显示方法>
图22A和图22B表示显示包含坐标系和栅格的位置信息时的动作流程。 首先，说明各步骤的概要。
在步骤S41中，变换信息计算装置100A(节点追加部116)如图23所示， 向机械结构树追加照相机节点作为新节点。
在步骤S42中，图像信息控制装置200A(控制部210A)从变换信息计算 装置100A取得能够选择为坐标系的节点的信息。
在步骤S43中，图像信息控制装置200A(节点选择部219)选择与显示 位置信息的坐标系对应的节点，图像信息控制装置200A(选择节点通知部220) 向变换信息计算装置100A通知选择出的节点。
在步骤S44中，变换信息计算装置100A(变换信息计算部111A)将机床 400的各轴的坐标值作为变量，计算用于求出照相机坐标系中的位置信息的位 置和/或姿势的变换信息。
在步骤S45中，变换信息计算装置100A(变换信息通知部112)向图像 信息控制装置200(坐标信息变换部211A)通知变换信息计算装置100A(变 换信息计算部111A)计算出的变换信息。
在步骤S46中，数值控制装置150(坐标信息通知部161)实时地向图像 信息控制装置200A(坐标信息变换部211A)通知运转中的机床400的坐标信 息。在图22A内，表示出只执行一次该通知，但也可以定期地执行。
在步骤S47中，图像信息控制装置200A(坐标信息变换部211A)根据从 变换信息计算装置100A接收到的变换信息、从数值控制装置150定期地通知 的各控制轴的坐标值，计算包含坐标系和栅格的位置信息在照相机坐标系中的 位置和/或姿势。
在步骤S48中，图像信息控制装置200A(位置信息计算用数据设定部212) 根据照相机坐标系中的位置和/或姿势，通过坐标系的变换，求出屏幕坐标系 中的位置和/或姿势。
在步骤S49中，操作者从显示装置300的触摸屏选择应该显示的栅格的线， 输入栅格线的间隔。
在步骤S50中，图像信息控制装置200A(位置信息计算用数据设定部212) 设定用于在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏中视觉地显示屏幕坐标系 中的包含坐标系和栅格的位置信息的位置和/或姿势的计算用数据。
在步骤S51中，图像信息控制装置200A(位置信息显示用数据计算部213) 计算用于显示描绘到作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的包含坐标系 和栅格的位置信息的显示用数据。
在步骤S52中，图像信息控制装置200A(位置信息显示用数据通知部214) 向显示装置300通知用于显示包含坐标系和栅格的位置信息的显示用数据。
在步骤S53中，显示装置300根据从图像信息控制装置200取得的显示用 数据，显示包含坐标系和栅格的位置信息。
在步骤S54中，操作者触摸显示装置300具备的触摸屏上的任意的点。
在步骤S55中，图像信息控制装置200(画面上位置判定部215)判定操 作者在显示装置300的触摸屏中触摸的位置。
在步骤S56中，图像信息控制装置200(栅格交点判定部216)判定显示 在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的位置信息所包含的栅格的交点 中最接近于操作者在显示装置300的触摸屏中触摸的位置的交点。
在步骤S57中，图像信息控制装置200(坐标值变换部217)计算通过栅 格交点判定部216判定出的交点在工件坐标系中的坐标值。
在步骤S58中，图像信息控制装置200(坐标值通知部218)向数值控制 装置150和显示装置300通知通过图像信息控制装置200(坐标值变换部217) 计算出的坐标值。
在步骤S59中，显示装置300显示出显示在作为显示装置300的屏幕画面 的触摸屏上的栅格中最接近于操作者触摸的位置的交点具有上述坐标值的情 况。
此外，可以根据需要适当地更换上述步骤S41～S59的顺序。
另外，也可以通过变换信息计算装置100A求出显示位置信息的节点在照 相机坐标系中的位置/姿势，并向图像信息控制装置200A通知表示位置/姿势 自身的值。
在上述步骤S47中，图像信息控制装置200A根据照相机坐标系中的位置 /姿势，求出屏幕坐标系中的位置/姿势。更具体地说，图像信息控制装置200A 进行求出从照相机坐标系到屏幕坐标系的变换信息的处理，根据该变换信息， 将包含坐标系和栅格的位置信息的位置/姿势从照相机坐标系变换到屏幕坐标 系的值。位置信息显示用数据除了包括此处求出的照相机坐标系和屏幕坐标系 的位置/姿势以外，还包括包含坐标系和栅格的位置信息的形状等数据。位置 信息显示用数据被输出到显示装置300，通过使用所输出的数据，显示装置300 能够在适当的位置描绘出包含坐标系和栅格的位置信息。
<2.8第二实施方式起到的效果>
在第二实施方式的位置信息显示系统10A中，变换信息计算装置100A生 成与工业用机械的机械结构对应的由节点构成的机械结构树，并且向该机械结 构树追加照相机的节点。
通过在机械结构树上包含照相机作为节点，对于机械结构树上的全部节点， 可知照相机坐标系中的位置/姿势。
例如，在显示工件坐标系及其栅格的情况下，根据照相机坐标系中的工件 节点的位置和/或姿势、输入的显示信息，在屏幕坐标系中进行描绘，因此即 使在工件相对于照相机移动的情况下，也能够没有问题地进行描绘。
另外，通过使用机械结构树，操作者能够选择任意的坐标系。作为该任意 的坐标系，除了机械坐标系、工件坐标系以外，例如也可以选择工具的坐标系。 在工具的坐标系中，作为原点显示工具位置，因此栅格间隔直接成为移动量， 容易选择当前的工具位置起的移动量。
<3第三实施方式>
<3.1位置信息显示系统的结构>
接着，参照附图详细说明本发明的第三实施方式。
图24表示本发明的第三实施方式的位置信息显示系统10B的整体结构。 此外，以下，针对位置信息显示系统10B具备的构成要素中的与第二实施方 式的位置信息显示系统10A相同的构成要素，使用相同的附图标记表示，并 且省略其说明，主要说明与位置信息显示系统10A不同的构成要素。
在位置信息显示系统10B中，机床400和照相机410分体，照相机410 没有固定在机床400上。另外，对机床400附加了标记420。
并且，在位置信息显示系统10A中，照相机410经由无线装置500向图 像信息控制装置200B输出通过摄像取得的图像。由此，在照相机410不固定 在机床400，并且相对于图像信息控制装置200B位于远距离的情况下，也能 够向图像信息控制装置200B输出通过摄像取得的图像。
此外，本发明的第三实施方式的位置信息显示系统10B除了利用上述的 机械结构树以外，还利用对机床400附加的标记420，由此即使照相机410不 固定在机床400，也实现与第二实施方式的位置信息显示系统10A相同的功能。 为了实现该功能，位置信息显示系统10B具备与位置信息显示系统10A具备 的构成要素不同的构成要素。
<3.2变换信息计算装置的结构>
变换信息计算装置100B具备控制部110B，控制部110B具备变换信息计 算部111B来代替第二实施方式的控制部110A所具备的变换信息计算部111A。
变换信息计算部111B在从图像信息控制装置200B的选择节点通知部220 通知了与在显示装置300中显示的坐标系对应的节点后，以上述图表为基础， 计算用于计算标记节点的坐标系中的各显示对象的节点的位置和/或姿势的变 换信息，该变换信息包含从标记节点到显示对象的节点的路径上的控制轴节点 的坐标值作为变量。
此外，上述变换信息既可以是矩阵形式，也可以是向量形式，还可以是姿 态角(Roll、Pitch、Yaw)形式。对于其详细的动作，在以下的<3.4变换信息 的计算>中予以详述。
此外，对于图表生成部113、控制点坐标系插入部114、节点信息通知部 115、变换信息计算部111B、变换信息通知部112的详细动作，以下的<3.5位 置信息的显示方法>中予以详述。
<3.3图像信息控制装置的结构>
图像信息控制装置200B具备控制部210B，控制部210B具备坐标信息变 换部211B来代替控制部210A具备的坐标信息变换部211A，具备位置信息显 示用数据计算部213B来代替位置信息显示用数据计算部213。
坐标信息变换部211B将在显示装置300中显示的坐标系中的位置和/或姿 势变换为标记坐标系中的位置和/或姿势。
位置信息显示用数据计算部213B在将标记坐标系中的位置和/或姿势变 换为照相机坐标系中的位置和/或姿势的基础上，计算用于显示作为描绘到作 为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的位置信息的坐标系和栅格的显示用 数据。
<3.4变换信息的计算>
如上述那样，变换信息计算部111B以上述图表为基础，计算用于计算标 记节点的坐标系中的各显示对象的节点的位置和/或姿势的变换信息，该变换 嘻嘻包含从标记节点到显示对象的节点的路径上的控制轴节点的坐标值作为 变量。参照图25～图26详细说明该变换信息的计算方法。
例如，如图25所示，在轴x1上设定轴x2，在轴x2上设定轴x3，以下同样 地连接N个节点，其末端是轴xN。并且，在轴xN上的控制点显示包含坐标系 和栅格的位置信息。同样，在轴y1上设定轴y2，在轴y2上设定轴y3，以下同 样地连接L个节点，其末端是轴yL。并且，在轴yL上设置有标记。在此，xi、 yj是节点名称，但同时也表示各节点的坐标值。
并且，对各节点赋予图25所示的偏移、节点种类(直线/旋转/单元/控制 点/坐标系)、轴方向、姿势矩阵、坐标值。
这时，如图26所示，根据以下的公式求出表示希望显示相对于根(机械 原点)的位置信息的包含坐标系和栅格的位置信息的当前位置/姿势的齐次矩 阵Mobj。
[数学式7]
其中，
其中，记号的含义如下。
Sxi：各节点的齐次变换矩阵；
N：从机械结构树的根连接到与希望显示位置信息的坐标系对应的节点的 一连串的节点个数；
Mctrl：与希望显示位置信息的坐标系对应的节点相对于父节点的相对偏移 /姿势的齐次矩阵，根据与希望显示位置信息的坐标系对应的节点所定义的偏 移向量/姿势矩阵，依照上述数学式2来定义。
这时，与第二实施方式的齐次矩阵XC同样地，使用Mobj根据以下的公式 求出标记坐标系上的表示希望显示位置信息的包含坐标系和栅格的位置信息 的当前位置/姿势的齐次矩阵Xm。
[数学式8]
其中
其中，记号的含义如下。
L：从机械结构树的根连接到标记节点的一连串的节点个数；
Mcoord：标记相对于父节点的相对偏移/姿势的齐次矩阵，根据标记节点所 定义的偏移向量/姿势矩阵，依照上述的数学式2的数学公式来定义。
<3.5位置信息的显示方法>
图27A和图27B表示显示包含坐标系和栅格的位置信息时的动作流程。 首先，说明各步骤的概要。
在步骤S61中，变换信息计算装置100B(节点追加部116)如图26所示， 向机械结构树追加标记节点作为新节点。
在步骤S62中，图像信息控制装置200B(控制部210B)从变换信息计算 装置100B取得能够选择为坐标系的节点的信息。
在步骤S63中，图像信息控制装置200B(节点选择部219)选择与显示 位置信息的坐标系对应的节点，图像信息控制装置200B(选择节点通知部220) 向变换信息计算装置100B通知选择出的节点。
在步骤S64中，变换信息计算装置100B(变换信息计算部111B)将机床 400的各轴的坐标值作为变量，计算用于求出标记坐标系中的位置信息的位置 和/或姿势的变换信息。
在步骤S65中，变换信息计算装置100B(变换信息通知部112)向图像 信息控制装置200(坐标信息变换部211B)通知变换信息计算装置100B(变 换信息计算部111B)计算出的变换信息。
在步骤S66中，数值控制装置150(坐标信息通知部161)实时地向图像 信息控制装置200B(坐标信息变换部211B)通知运转中的机床400的坐标信 息。在图27A内，表示出只执行一次该通知，但也可以定期地执行。
在步骤S67中，图像信息控制装置200B(坐标信息变换部211B)根据从 变换信息计算装置100B接收到的变换信息、从数值控制装置150定期地通知 的各控制轴的坐标值，计算包含坐标系和栅格的位置信息在标记坐标系中的位 置和/或姿势。
在步骤S68中，图像信息控制装置200B(位置信息计算用数据设定部212) 根据标记坐标系中的位置和/或姿势，通过坐标系的变换，求出照相机坐标系 中的位置和/或姿势。
在步骤S69中，图像信息控制装置200B(位置信息计算用数据设定部212) 根据照相机坐标系中的位置和/或姿势，通过坐标系的变换，求出屏幕坐标系 中的位置和/或姿势。
在步骤S70中，操作者从显示装置300的触摸屏选择应该显示的栅格的线， 输入栅格线的间隔。
在步骤S71中，图像信息控制装置200B(位置信息计算用数据设定部212) 设定用于在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏中视觉地显示屏幕坐标系 中的包含坐标系和栅格的位置信息的位置和/或姿势的计算用数据。
在步骤S72中，图像信息控制装置200B(位置信息显示用数据计算部213B) 计算用于显示描绘到作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的包含坐标系 和栅格的位置信息的显示用数据。
在步骤S73中，图像信息控制装置200B(位置信息显示用数据通知部214) 向显示装置300通知用于显示包含坐标系和栅格的位置信息的显示用数据。
在步骤S74中，显示装置300显示包含坐标系和栅格的位置信息。
在步骤S75中，操作者触摸显示装置300具备的触摸屏上的任意的点。
在步骤S76中，图像信息控制装置200(画面上位置判定部215)判定操 作者在显示装置300的触摸屏中触摸的位置。
在步骤S77中，图像信息控制装置200(栅格交点判定部216)判定显示 在作为显示装置300的屏幕画面的触摸屏上的位置信息所包含的栅格的交点 中最接近于操作者在显示装置300的触摸屏中触摸了的位置的交点。
在步骤S78中，图像信息控制装置200(坐标值变换部217)计算通过栅 格交点判定部216判定出的交点在工件坐标系中的坐标值。
在步骤S79中，图像信息控制装置200(坐标值通知部218)向数值控制 装置150和显示装置300通知通过图像信息控制装置200(坐标值变换部217) 计算出的坐标值。
在步骤S80中，显示装置300显示出显示在作为显示装置300的屏幕画面 的触摸屏上的栅格中最接近于操作者触摸了的位置的交点具有上述坐标值的 情况。
此外，可以根据需要适当地更换上述步骤S61～S80的顺序。
另外，也可以通过变换信息计算装置100B求出显示位置信息的节点在标 记坐标系中的位置/姿势，并向图像信息控制装置200B通知表示位置/姿势自 身的值。
在上述步骤S68和S69中，图像信息控制装置200B使用非专利文献1记 载的方法等公知的方法，根据标记坐标系中的位置/姿势，求出照相机坐标系 中的位置/姿势，根据照相机坐标系中的位置/姿势，求出屏幕坐标系中的位置/ 姿势。更具体地说，进行以下的处理，即根据通过照相机410得到的图像信息 检测成为包含坐标系和栅格的位置信息的显示基准坐标的标记的三维位置，求 出从标记坐标系到照相机坐标系的变换信息。根据该变换信息，将包含坐标系 和栅格的位置信息的位置/姿势从标记坐标系变换到照相机坐标系的值。并且， 进行求出从照相机坐标系到屏幕坐标系的变换信息的处理，根据该变换信息，将包含坐标系和栅格的位置信息的位置/姿势从照相机坐标系变换到屏幕坐标 系的值。位置信息显示用数据除了包括此处求出的照相机坐标系和屏幕坐标系 的位置/姿势以外，还包括包含坐标系和栅格的位置信息的形状等数据。位置 信息显示用数据被输出到显示装置300，通过使用所输出的数据，显示装置300 能够在适当的位置描绘出包含坐标系和栅格的位置信息。
此外，如图29所示，如果设标记坐标系中的位置姿势矩阵为Xm，照相机 坐标系中的位置姿势矩阵为XC，从标记坐标系到照相机坐标系的变换矩阵为 Mmc，则成为
[数学式9]
Xc＝MmcXm
根据上述方法，能够求出照相机坐标系中的包含坐标系和栅格的位置信息 的位置姿势矩阵XC，因此能够在显示器上，针对任意的节点显示包含坐标系 和栅格的位置信息。
<3.6第三实施方式起到的效果>
在第三实施方式的位置信息显示系统10B中，变换信息计算装置100B生 成与工业用机械的机械结构对应的由节点构成的机械结构树，并且向该机械结 构树追加标记的节点。
通过在机械结构树上包含标记作为节点，针对机械结构树上的全部节点， 可知标记坐标系中的位置/姿势。
由此，首先识别照相机坐标系中的标记的位置/姿势，接着根据机械结构 树求出标记坐标系中的工件坐标系的位置和/或姿势，最后可知照相机坐标系 中的工件坐标系的位置和/或姿势，因此能够在作为屏幕画面的触摸屏上描绘 坐标系和栅格。
根据通过该方法显示的栅格交点获取工件坐标系位置，并向数值控制装置 150通知，由此即使使用不固定在机床400的照相机410，也能够实现与第二 实施方式的位置信息显示系统10A同样的功能。
<4变形例子>
<4.1变形例1>
在第一实施方式～第三实施方式的位置信息显示系统10～10B中，数值控 制装置150控制机床400，但并不限于此。例如，也可以构成为具备机器人等 工业用机械来代替机床40，由代替数值控制装置150的控制装置控制机器人 等工业用机械。
<4.2变形例2>
在第一实施方式～第三实施方式的位置信息显示系统10～10B中，操作者 从显示装置300的触摸屏选择栅格的线，输入栅格线的间隔，但并不限于此。 例如，也可以与显示装置300的画面的放大/缩小对应地，自动地变更栅格线 的间隔。或者，也可以与通过操作者的手动操作选择出的轴对应地，自动地变 更要显示的栅格线。
<4.3变形例3>
在第一实施方式～第三实施方式的位置信息显示系统10～10B中，显示装 置300显示栅格线作为位置信息，但并不限于此。例如，显示装置300也可以 显示在二维平面中以规定的间隔排列的点来代替栅格线。
更详细地说，在本变形例中，图像信息控制装置200～200B具备根据来自 触摸屏的输入指定要显示到显示装置300的点的间隔的点间隔指定部212c(未 图示)来代替栅格间隔指定部212b，具备判定位置信息所包含的点中最接近 于由操作者触摸了的位置的点即触摸点的触摸点判定部216c(未图示)来代 替栅格交点判定部216，坐标值变换部217通过计算触摸点在第一坐标系中的 坐标值，能够使用点来代替栅格线。
<4.4变形例4>
在第三实施方式的位置信息显示系统10B中，考虑了根据视点的位置而 看到或看不到标记的情况。因此，为了防止看不到标记的情况，可以如图30A 所示，对机床400设定多个标记，并且如图30B所示，在图表中设定多个标 记节点。在该情况下，能够以多个标记中的任意一个可利用的标记为基准，计 算包含坐标系和栅格的位置信息的位置/姿势。
另外，能够同时使用多个标记，利用各个标记的位置/姿势的平均值，计 算包含坐标系和栅格的位置信息的位置/姿势。或者，例如也能够通过与相对 于视点的距离对应地，对各个标记的位置/姿势进行加权，来计算包含坐标系 和栅格的位置信息的位置/姿势。
并且，能够如图31A和图31B所示那样，在任意定位的位置设定基础标 记节点，将各标记节点登记为基础标记节点的子节点。在该情况下，变换信息 计算装置100B向图像信息控制装置200B发送以基础标记为原点的基础标记 坐标系中的各位置信息的变换信息、从各标记坐标系向基础标记坐标系的变换 信息。
前者的变换信息在使用任意的标记的情况下都不变化。图像信息控制装置 200依照识别出的标记，使用后者的变换信息，根据各标记的位置/姿势求出基 础标记的位置/姿势，并且，求出从基础标记坐标系到照相机坐标系的变换信 息。
在此，如图32所示，设照相机坐标系中的位置姿势矩阵为XC，标记坐标 系1中的位置姿势矩阵为Xm1，标记坐标系2中的位置姿势矩阵为Xm2，基础 标记坐标系中的位置姿势矩阵为Xmb。另外，设从基础标记坐标系到照相机坐 标系的变换矩阵为Mmcb，从标记坐标系1到照相机坐标系的变换矩阵为Mmcl， 从标记坐标系2到照相机坐标系的变换矩阵为Mmc2，从标记坐标系1到照相 机坐标系的变换矩阵为Mmb1，从标记坐标系2到照相机坐标系的变换矩阵为 Mmb2。
在该情况下，以下的数学公式成立。
[数学式10]
Xc＝MmebXmb
Mmcb＝kMmc1Mmb1 -1+(1-k)Mmc2Mmb2 -1
Xmb＝kMmb1Xm1+(1-k)Mmb2Xm2
此外，k是确定标记的加权的系数，例如在使用双方的标记的情况下取0.5， 在只使用标记1的情况下取1，在只使用标记2的情况下取0的值。处理多个 标记的处理集成为求出基础标记节点的位置/姿势的处理、求出从基础标记节 点坐标系到照相机坐标系的变换信息的处理，除此以外为与使用单一标记的情 况相同的处理，由此容易地进行多个标记的处理。
<4.5变形例5>
图表数据可以存储在变换信息计算装置100A～100B的未图示的存储部中， 但并不限于此。例如也可以存储在图像信息控制装置200A～200B中，还可以 存储在经由网络与位置信息显示系统10A～10B连接的服务器上。通过能够将 机械结构树数据存储到图像信息控制装置200A～200B、服务器上，还能够将 本发明应用于旧的机床。此外，在该情况下，不执行上述步骤S41～S43的处 理、以及步骤S51～S53的处理，而在图像信息控制装置200A～200B侧执行步 骤S44和步骤S54。
<4.6变形例6>
另外，变换信息计算装置100～100B也可以组入到数值控制装置150而一 体化。或者，变换信息计算装置100～100B也可以存在于云上。
此外，能够通过硬件、软件、或它们的组合分别实现上述的变换信息计算 装置、数值控制装置、扩展信息控制装置、以及机床。另外，也能够通过硬件、 软件、或它们的组合实现通过上述的变换信息计算装置、数值控制装置、扩展 信息控制装置、以及机床的协作进行的模拟方法。在此，通过软件实现意味着 通过计算机读入并执行程序来实现。
可以使用各种类型的非临时的计算机可读介质(non-transitory computerreadable medium)来存储程序，并供给到计算机。非临时的计算机可读介质包 括各种类型的有实体的记录介质(tangible storage medium)。非临时的计算机 可读介质的例子包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录 介质(例如光磁盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储 器(例如掩模ROM)、PROM(可编程ROM)、、EPROM(可擦写PROM)、 快闪ROM、RAM(随机存取存储器)。另外，也可以通过各种类型的临时的 计算机可读介质(transitory computer readable medium)向计算机供给程序。临 时的计算机可读介质的例子包括电信号、光信号、以及电磁波。临时的计算机 可读介质能够经由电线和光纤等有线通信路径、或无线通信路径向计算机供给 程序。
符号说明
10、10A、10B：位置信息显示系统；111：变换信息计算部；112：变换 信息通知部；113：图表生成部；114：控制点坐标系插入部；150：数值控制 装置；161：坐标信息通知部；200：图像信息控制装置；211：坐标信息变换 部；212：位置信息计算用数据设定部；212a：栅格线指定部；212b：栅格间 隔指定部；213：位置信息显示用数据计算部；214：位置信息显示用数据通知 部；215：画面上位置判定部；216：栅格交点判定部；217：坐标值变换部； 218：坐标值通知部；219：节点选择部；220：选择节点通知部；300：显示装 置；400：机床。

Claims (9)

1.一种位置信息显示系统，具备：产业用机械的控制装置；变换信息计算装置，其计算不同坐标系之间的变换信息；以及图像信息控制装置，其将位置信息显示于具有触摸屏的显示装置，其特征在于，
上述控制装置具备：
坐标信息通知部，其向上述图像信息控制装置通知上述产业用机械的各轴的坐标值，
上述变换信息计算装置具备：
变换信息计算部，其将上述产业用机械的各轴的坐标值作为变量，计算表示第二坐标系中的第一坐标系的位置和/或姿势的变换信息；以及
变换信息通知部，其向上述图像信息控制装置通知上述变换信息，
上述图像信息控制装置具备：
坐标信息变换部，其使用上述变换信息和上述各轴的坐标值，计算第二坐标系中的第一坐标系的位置和/或姿势；
位置信息计算用数据设定部，其在上述显示装置的第三坐标系中，设定用于将上述第一坐标系中的位置和/或姿势视觉地显示于上述触摸屏的位置信息的计算用数据；
位置信息显示用数据计算部，其使用上述位置信息的计算用数据，计算向上述显示装置的上述位置信息的显示用数据；以及
位置信息显示用数据通知部，其向上述显示装置通知上述位置信息的显示用数据。
2.根据权利要求1所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述位置信息包括栅格，
上述位置信息计算用数据设定部具备：
栅格线指定部，其根据来自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述栅格的线；以及
栅格间隔指定部，其根据来自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述栅格的间隔，
上述位置信息计算用数据设定部设定由上述栅格线指定部指定的线和由上述栅格间隔指定部指定的间隔作为用于计算上述位置信息的数据。
3.根据权利要求2所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述图像信息控制装置具备：
画面上位置判定部，其判定在上述触摸屏中操作者触摸的位置；
栅格交点判定部，其在上述触摸屏中判定上述位置信息所包含的栅格的交点中最接近操作者触摸的位置的交点；
坐标值变换部，其计算上述交点在上述第一坐标系中的坐标值；以及
坐标值通知部，其向上述控制装置通知上述坐标值。
4.根据权利要求1所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述位置信息包括点，
上述位置信息计算用数据设定部具备：
点间隔指定部，其根据来自上述触摸屏的输入，指定显示于上述显示装置的上述点的间隔，
上述位置信息计算用数据设定部设定由上述点间隔指定部指定的间隔作为用于计算上述位置信息的数据。
5.根据权利要求4所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述图像信息控制装置具备：
画面上位置判定部，其判定在上述触摸屏中操作者触摸的位置；
触摸点判定部，其在上述触摸屏中判定上述位置信息所包含的点中最接近操作者触摸的位置的点即触摸点；
坐标值变换部，其计算上述触摸点在上述第一坐标系中的坐标值；以及
坐标值通知部，其向上述控制装置通知上述坐标值。
6.根据权利要求3或5所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述坐标值通知部向上述显示装置通知上述坐标值，上述显示装置显示被通知的坐标值。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的位置信息显示系统，其特征在于，
上述变换信息计算装置具备：
图表生成部，其生成表示上述产业用机械的机械结构的由节点构成的图表；
控制点坐标系插入部，其向上述图表插入控制点和坐标系；以及
节点信息通知部，其向上述图像信息控制装置通知能够选择为坐标系的节点信息，
上述图像信息控制装置具备：
节点选择部，其选择与显示的坐标系对应的节点；以及
选择节点通知部，其向上述变换信息计算装置的上述变换信息计算部通知所选择的节点，
上述变换信息计算部计算表示与所选择的节点对应的坐标系中的上述位置和/或姿势的变换信息。
8.根据权利要求7所述的位置信息显示系统，其特征在于，
在由上述图表生成部生成的图表中包含与照相机对应的节点，
上述变换信息包含从与照相机对应的节点到显示对象的节点的上述图表中路径上的控制轴节点的坐标值作为变量，并且上述变换信息根据上述图表计算照相机坐标系中的显示对象的各节点的位置和/或姿势。
9.根据权利要求7所述的位置信息显示系统，其特征在于，
在由上述图表生成部生成的图表中包含与标记对应的节点，
上述变换信息包含从与标记对应的节点到显示对象的节点的上述图表中路径上的控制轴节点的坐标值作为变量，并且上述变换信息根据上述图表计算标记坐标系中的显示对象的各节点的位置和/或姿势。
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