CN1636673A

CN1636673A - 波形显示装置

Info

Publication number: CN1636673A
Application number: CN200410097087.5A
Authority: CN
Inventors: 置田肇; 杉山和之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: CN100357061C; JP2005189215A; EP1553547A2; US20050144205A1

Abstract

是从多个通道获得数据，根据使用人员输入希望的演算式进行演算的结果在显示器中用波形显示与所得到的数据有关的信息的波形显示装置；输入至少一个演算式，对从多个通道输出的数据进行采样(S01)，解析所输入的演算式(S02)，根据这种解析将多个通道的数字数据适用于至少一个演算式(S03)，根据所得到的演算结果的数据在显示器中用波形显示与上述数据有关的信息(S04)。由此，每当追加必要的演算时无须追加数字处理方法、就可以显示使用人员所希望的演算结果。

Description

波形显示装置

技术领域

本发明涉及波形显示装置，这种波形显示装置从多个通道收集数字数据，按时间序列以波形显示与所收集的各通道数字数据有关的信息，或使用多个通道之间的数据进行演算，利用演算结果以波形显示所收集数据的有关信息。

背景技术

在数值控制装置等各种控制装置中，很多装置，是根据该控制装置所控制的控制对象的各种检测数据，可以显示并监视、观察控制对象的状态。在这种情况下，在从控制对象的多个通道获得数字数据，以波形显示与该数字数据有关信息的波形显示装置中，一般，将下述数据存储到内部数组。

在假定取采样时间为t，数据下标为n时，存储为：

时间数据(n)＝t×n

第一通道数据(n)＝CH1(n)

第二通道数据(n)＝CH2(n)

于是，通常，在将有关这些数据的信息表示成时间序列图的场合，

取X(n)＝时间数据(n)

Y1(n)＝第一通道数据(n)

Y1(n)＝第二通道数据(n)

...

将X和Y1或X和Y2的数据组合作成XY图，这样，来进行波形显示。

而且，在第一通道、第二通道数据都具有位置的维的数据的情况下，在取X(n)＝第一通道数据(n)、Y(n)＝第二通道数据(n)时，使用X和Y的数据组合作成XY图，这样，可显示二维的位置的轨迹。

再者，定义依据用途所决定的运算，也可显示与此相应结果的信息。例如，在由第一通道所测定的位置数据和第二通道所测定的位置数据的两者，求合成速度，并以时间序列表示该合成速度的情况下，准备作下述处理：

X(n)＝时间数据(n)

然后，用X和Y的数据组合作成XY图，由此，进行合成速度Y(n)波形显示。

通过从多个通道获得的数据间的演算，作出某个数据序列，在利用该数据序列进行波形显示时，迄今为止，在某个已确定的演算(例如，加法)中是能够应对的，但在需要进行在该范畴内不能处理的演算时，却无法应对。因此，以前，每当需要追加必要的演算时，就必须要追加数据处理方法(软件算法)来应对，因此，没有选择演算式的自由。就是说，选择演算式的自由度受到相当大限制。

发明内容

所以，本发明的目的，是提供一种波形显示装置，该波形显示装置，每当追加必要的演算时不追加数据处理方法，而从多个通道获得数据，使用人员输入希望的演算式，由此，在显示器中以波形显示与所获得的数据有关的信息。

解决上述课题的依据本发明的波形显示装置，是对从多个通道输出的信号进行演算，基于演算处理过的数据，以波形显示与该信号有关的信息，其特征在于，具有：

采样数据存储装置，对从上述多个通道输出的信号进行采样并作为数字数据进行存储；

演算式输入装置，至少输入一个演算式；

演算装置，从上述采样数据存储装置中读出上述多个通道中至少一个通道的数字数据并将上述至少一个演算式应用于上述读出的数字数据中；和

显示器，基于上述演算装置将上述至少一个演算式应用于上述至少一个通道的数字数据所获得的表示演算结果的运算结果的数据以波形显示有关上述信号的信息。

依据本发明的上述波形显示装置，在上述波形显示中，将第一轴作为时间轴或位置轴，将第二轴作为基于上述演算结果表示与上述信号有关的信息的轴。

另外，依据本发明的上述波形显示装置，在上述波形显示中，是第一轴基于第一演算结果的数据、第二轴基于第二演算结果的数据来显示有关上述信号的信息，其中：第一演算结果的数据是将上述至少一种演算式中任意一个以上的演算式应用于上述至少一个通道的数字数据中而得到的；第二演算结果的数据是将上述至少一种演算式中其它的任意一个以上的演算式应用于上述至少一个通道的数字数据中而得到的。

依据本发明的上述波形显示装置，上述演算式是从加法、减法、乘法、除法、三角函数、乘方、平方根、指数函数、对数函数中的任何一种或至少两种以上的演算的组合。

在依据本发明的上述波形显示装置中，上述显示器是控制机床的数值控制装置的显示器。

另外，在依据本发明的上述波形装置中，上述显示器是个人计算机的显示器。

依据本发明的波形装置，每当追加必要演算时无需追加数据处理方法，而利用通过从多个通道得到的数据和使用人员或用户所输入的希望的演算式进行演算的结果可以让显示器波形显示有关所得到的数据的信息，所以提高了演算式选择的自由度。

附图说明

图1是适用本发明的波形显示装置的一种实施方式的数值控制装置的主要部分方块图。

图2是在机床中、旋转轴与直线轴同步动作将工件切削成二维形状的示意图。

图3是实施方式的数值控制装置的CPU执行的波形显示处理的流程图。

图4是显示从以X轴为时间轴，以Y轴为刀具的直线轴位置和工件旋转轴的角度位置进行采样的数据得到波形的图形。

图5是显示从以X轴为时间轴，以Y轴为刀具的直线轴位置×cos(旋转轴角度)和刀具的直线轴位置×sin(旋转轴角度)的演算结果数据所得到的波形的图形。

图6是显示从以X轴为刀具的直线轴位置×cos(旋转角度)、以Y轴为刀具的直线轴×sin(旋转角角度)的演算结果数据所得到的波形的图形。

图中

10数值控制装置

11 CPU

12 ROM

13 RAM

14 CMOS存储器

15接口

16 PMC

17 I/O单元

18接口

19总线

20显示器/手动输入单元

30轴控制电路

31轴控制电路

32轴控制电路

40伺服放大器

41伺服放大器

42伺服放大器

50伺服电动机(x轴)

51伺服电动机(y轴)

52伺服电动机(c轴)

60主轴控制电路

61主轴放大器

62主轴电动机

63位置编码器

具体实施方式

图1是适用本发明的波形显示装置的一种实施方式的数值控制装置10的主要部分方框图。CPU11是对数值控制装置10进行整体控制的处理机。CPU11，是通过总线19、读出在ROM12中存储的系统程序，依据该系统程序控制整个数值控制装置。在RAM13中存储临时的计算数据和显示数据以及各种数据。这里，所谓各种数据，是指操作人员通过阴极射线管、液晶等所构成的显示器和键盘等构成的手动输入装置组成的显示器/手动输入单元20所输入的数据。在该实施方法中，显示器/手动输入单元20，兼作基于本发明的演算式输入装置，利用显示器/手动输入单元20输入用户希望的演算式(至少一个演算式)。

CMOS存储器14是作为由未图示的电池后备、即使断开数值控制装置10的电源也可保持存储状态的非挥发性存储器而构成的。在CMOS存储器14中，存储有通过接口15读入的加工程序和通过显示器/手动输入单元20等所输入的加工程序等。而且，在该实施方式中，在CMOS存储器14中，存储有通过显示器/手动输入单元20所输入的至少一个演算式。而且，在ROM12中，预先存储用于实施根据加工程序的生成和编辑所必要的编辑功能和后面所述的将至少一个演算式适用于至少一个通道的数字数据中所得到的演算结果的数据以波形显示有关上述通道的数据的信息的、波形显示在显示器/手动输入单元20的显示画面的波形显示区中的波形显示处理的各种系统程序。

接口15，可与数值控制装置10和外围设备进行连接。PMC(可编程机床控制器)16，利用数值控制装置10内置的顺序控制程序，在与控制对象的机床的辅助装置(例如，工具交换用的机械手这类执行器)之间，通过I/O单元17输入输出信号并进行控制。而且，I/O单元17，接收在通过数值控制装置所控制的作为控制对象的机床本体中所配备的操作盘的各种开关等信号，进行必要的信号处理后，转送CPU11。

各轴的轴控制电路30～32接收来自CPU11的各轴的移动指令量，通过伺服放大器40～42来对机械(控制对象)各轴的伺服电动机50～52进行驱动控制，各轴的伺服电动机50～52内置有位置·速度检测器，将来自该位置·速度检测器的位置·速度反馈信号反馈给轴控制电路30～32，进行位置·速度的反馈控制。另外，在图1中，省略了位置·速度的反馈。而且，在各轴控制电路30～32中，与以前一样设置有根据位置的反馈信号来存储各伺服电动机50～52的现在位置的寄存器，但在图1中没有标出。再者，在图1示例中，将驱动旋转进给杆的旋转轴的伺服电动机50连接到第一通道(轴控制电路30和伺服放大器40系列)，将驱动进给杆的第一直线轴(X轴)的伺服电动机51与第二通道(轴控制电路31和伺服放大器41系列)连接，而将驱动进给杆的第二直线轴(Y轴)的伺服电动机2与第三通道(轴控制电路32和伺服放大器42系列)连接。

另外，主轴控制电路60，接收主轴旋转指令，向主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接收主轴的速度信号，让主轴电动机62以指令的旋转速度旋转。位置编码器63，与主轴电动机62旋转同步地将反馈脉冲反馈到主轴控制电路60，用于进行主轴电动机62的速度控制。

对上述构成的数值控制装置10中的波形显示，说明如下。首先，用户，从显示器/手动输入单元20输入指定了在显示器/手动输入单元20的显示画面的波形显示区的相当于X轴(横轴)的数据列X(n)，相当于Y轴(纵轴)的数据列Y(n)的演算式。另外，演算式，可以输入选择了加法、减法、乘法、除法、三角函数、乘方、平方根、指数函数、和对数函数中的任何一种或至少2种以上的演算的组合。

兹举一例，如图2所示，在利用伺服电动机50驱动以该数值控制装置10所控制的机床的旋转轴(第一通道)而使工件旋转，利用伺服电动机51驱动第一直线进给杆(第二通道)而使刀具直线移动，而且，旋转轴和直线轴同步动作来切削二维形状的情况下，在观测该加工刀尖的动作时，作为将工件固定并使之旋转的旋转轴的角度数据的第一通道的位置数据(存储伺服电动机50的当前位置的当前值寄存器的值)，将切削工件的刀具沿直线运动方向的直线轴的位置数据(存储伺服电动机51的当前位置的当前值寄存器的值)作为第二通道的位置数据，将这些数字数据进行采样后作为数字数据进行存储。

于是，从显示器/手动输入单元，将给出在进行波形显示时的相当于X轴(横轴)、Y轴(纵轴)的数据的演算式、作为：

X＝(第二通道的位置数据)×cos(第一通道的位置(角度)数据)

Y＝(第二通道的位置数据)×sin(第一通道的位置(角度)数据)来输入。

如果将关于各采样点，对于从第一通道和第二通道得到的数据适用上述演算式得到的演算结果的数据，即X(横轴)和Y(纵轴)的各数据列的数组绘成XY图，由此，来进行波形显示，就可以用二维显示工件的形状波形。

图3是数值控制装置10的CPU11所实行的波形显示处理流程图。一旦输入波形显示指令，CPU11在每个规定的采样周期执行图3所示的处理。首先，获得各通道的数据(步骤S01)。即读入各轴(伺服电动机50、51、52)的当前值寄存器的值，附加对应的数据下标n(取初始值为1)进行存储。接着，CPU11，解析在CMOS存储器14中存储的所输入的至少一项演算式(步骤S02)。即，对于显示画面的X轴(横轴)和Y轴(纵轴)各自，读取作为字符串给出的演算式，进行被演算通道的指定、运算符种类的指定和演算顺序的指定。

例如，对给出下述演算式

X＝(CH1+CH2)/2的情况进行说明，在这种情况下，演算式解析处理，进行下述解析。即，作为被演算通道，使用通道1和通道2，作为运算符采用加法与除法，首先进行通道1和通道2的加法，随后，除以常数“2”。最终演算结果，保存在X的数据的数组中。根据演算式解析处理结果，实施实际运算。而且，这种解析处理，作为演算式，可以解析采用了加法、减法、乘法、除法、三角函数、乘方、平方根、指数函数、和对数函数的演算内容。

接着，CPU11，依据演算式来计算用来表示成图的X轴数据、Y轴数据(步骤S03)。而后，通过将由计算所得到的X轴数据、Y轴数据的组合绘成XY图，在显示器/手动输入单元20的显示器显示画面上用波形来显示与从各通道得到的数据有关的信息(步骤S04)。到此，波形显示处理的1个周期结束。

另外，也可以做成为：使其伴随加工切削的开始自动开始实行波形显示处理。例如，伴随加工切削的开始设置实行标志，切削一结束，复位该实行标记，在设置了实行标记的情况下，也可以在规定采的样周期实行上述步骤S01～S04的各项处理。

在机床中，在让旋转轴和直线轴同步动作切削二维形状时进行波形显示的情况下，在图4所示例子中，X轴作为时间轴为X＝t(n)，Y轴作为刀具的直线轴位置和旋转轴的角度位置，为Y＝第二通道和Y＝第一通道，对直线轴的第二通道的位置数据进行采样的结果，表示出图4由实线所示的大致正弦波形状。而且，对第一通道的旋转轴的角度位置数据进行采样的结果，表示出图4由虚线所示的大致直线的波形。另外，对于Y轴所记的数值，图4的左侧为旋转轴的角度位置(deg)、图4右侧为直线轴位置。从图4所示的显示画面可知：直线轴是往复动作，而旋转轴是一直在一个方向旋转。

图5，是依据将X轴作时间轴X＝t(n)，取Y＝(第二通道的位置数据)×cos(第一通道的位置(角度)数据)＝直线轴位置×cos(旋转轴角度)(在图5中用实线表示)和取Y＝(第二通道的位置数据)×sin(第一通道的位置(角度)数据)＝直线轴位置×sin(旋转轴角度)(在图5中用虚线表示的波形)进行演算的结果数据表示出的图。从图5可读取由旋转轴和直线轴合成所作的假想X轴、假想Y轴的位置数据。

图6，是将给出与X轴、Y轴相当的数据的演算式，作为X＝(第二通道的位置数据)×cos(第一通道的位置(角度)数据)＝直线轴位置×cos(旋转轴的旋转角)和Y＝(第二通道的位置数据)×sin(第一通道的位置(角度)数据)＝直线轴位置×sin(旋转轴的旋转角)进行输入，来表示出其演算结果的图。在图6中，作为与在步骤S01中从各通道得到的数据的有关信息，表示除了与旋转轴和直线轴同步动作所切削的工件的二维形状波形。

如上所述，由根据输入的演算式在显示器的显示画面上显示其演算结果，反映适用操作人员所希望的任意的演算式的结果，可以进行与从各通道得到的数据有关的信息的图形显示，例如二维形状波形的图形显示。

在以上说明的实施方式中，是将波形显示显示在数值控制装置10的显示器/手动输入单元20的显示画面上，但也可以将个人计算机与数值控制装置10连接，将波形显示显示在个人计算机的显示画面上。

另外，在上述的实施方式中，在进给杆为3轴(有3个通道)的机床中，以使用其中2轴的数据为例进行了说明，但是在控制通道数多的情况下，输入希望的演算式，选择希望的通道，采用该数据进行演算，进行图形显示，由此，就可以针对使用者希望的数据进行按希望的形态的图形显示。

Claims

1.一种波形显示装置，对从多个通道输出的信号进行演算，基于演算处理过的数据，以波形显示与该信号有关的信息，其特征在于，具有：

演算式输入装置，至少输入一个演算式；

2.根据权利要求项1所述的波形显示装置，其特征在于，

上述波形显示将第一轴作为时间轴或位置轴，将第二轴作为基于上述演算结果表示与上述信号有关的信息的轴。

3.根据权利要求项1所述的波形显示装置，其特征在于，上述波形显示是第一轴基于第一演算结果的数据、第二轴基于第二演算结果的数据来显示有关上述信号的信息，其中：第一演算结果的数据是将上述至少一种演算式中任意一个以上的演算式应用于上述至少一个通道的数字数据中而得到的；第二演算结果的数据是将上述至少一种演算式中其它的任意一个以上的演算式应用于上述至少一个通道的数字数据中而得到的。

4.根据权利要求项1至3中的任何一项所述的波形显示装置，其特征在于，

上述演算式是从加法、减法、乘法、除法、三角函数、乘方、平方根、指数函数、对数函数中的任何一种或至少两种以上的演算的组合。

5.根据权利要求项1至4中的任何一项所述的波形显示装置，其特征在于，

上述显示器是控制机床的数值控制装置的显示器。

6.根据权利要求项1至4中的任何一项所述的波形显示装置，其特征在于，

上述显示器是个人计算机的显示器。