【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体に関し、詳細には、アクチュエータやセンサを有し、読取駆動機構を動作させて原稿の画像を読み取る画像読取装置の当該読取駆動機構の制御アルゴリズムの開発・検証を支援する画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−１８８０９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２４２３０号公報
スキャナ、複写装置等の画像読取装置においては、一般的に、モータの駆動をタイミングベルトでプーリに伝達して、当該プーリを回転させて当該プーリに巻き付けられているワイヤで、光源やミラーを搭載するキャリッジを走査移動させるベルト駆動方式が採用されている。
【０００３】
すなわち、画像読取装置は、一般的に、図７に示すように、副走査方向に延在して平行に配設された一対のレール１０１、１０２に、第１キャリッジ１０３と第２キャリッジ１０４が当該レール１０１、１０２に沿って移動可能に搭載されており、第１キャリッジ１０３は、光源１０５及びミラー１０６を搭載している。第２キャリッジ１０４は、複数個のミラー１０７を搭載しており、その両端には、プーリ１０８、１０９が設けられている。
【０００４】
レール１０１とレール１０２に直交する状態で、回転軸１１０が配設されており、回転軸１１０のレール１０１側には、ギヤ１１１が設けられている。ギヤ１１１は、モータ１１２の駆動軸に連結されたギヤ１１３との間に張り渡されたタイミングベルト１１４で連結されており、モータ１１２の駆動力がギヤ１１３及びギヤ１１１を介してタイミングベルト１１４により回転軸１１０に伝達される。このモータ１１２は、一般的に、ステッピングモータが用いられ、ステッピングモータは、回転動作条件を予め設定した速度テーブルに従って回転動作する。
【０００５】
レール１０１、１０２の両端部には、それぞれアイドラプーリ１１５、１１６、１１７、１１８が設けられており、レール１０１、１０２に沿ってそれぞれその一端が図示しない筐体の壁に固定されているワイヤ１１９、１２０が張り渡されている。
【０００６】
ワイヤ１１９は、固定された筐体の壁側から第２キャリッジ１０４のプーリ１０８、アイドラプーリ１１５の順に架け回されて、回転軸１１０に固定されているワイヤプーリ１２１に数回巻き付けられ、さらに、アイドラプーリ１１６及び第２キャリッジ１０４のプーリ１０８に順次架け回されて、その他端が図示しないスプリングを介して筐体に固定されている。また、ワイヤ１１９は、アイドラプーリ１１５と第２キャリッジ１０４のプーリ１０８との間の部分が、第１キャリッジ１０３のレール１０１側の一端に固定されている。
【０００７】
また、ワイヤ１２０は、同様に、固定された筐体の壁側から第２キャリッジ１０４のプーリ１０９、アイドラプーリ１１７の順に架け回されて、回転軸１１０に固定されているワイヤプーリ１２２に数回巻き付けられ、さらに、アイドラープーリ１１８及び第２キャリッジ１０４のプーリ１０９に順次架け回されて、その他端が図示しないスプリングを介して筐体に固定されている。また、ワイヤ１２０は、アイドラプーリ１１７と第２キャリッジ１０４のプーリ１０９との間の部分が、第１キャリッジ１０３のレール１０２側の一端に固定されている。
【０００８】
従来の画像読取装置は、上記第１キャリッジ１０３と第２キャリッジ１０４の駆動機構が、原稿の載置される図示しないコンタクトガラスの下部に配設されて、モータ１１２の駆動力により、ワイヤプーリ１２１、１２２が回転し、ワイヤ１１９、１２０に引かれて、第１キャリッジ１０３と第２キャリッジ１０４が副走査方向に移動する。画像読取装置は、この第１キャリッジ１０３に搭載されている光源１０５から原稿に読取光を照射して、原稿で反射された原稿画像の反射光を第１キャリッジ１０３のミラー１０６で第２キャリッジ１０４のミラー１０７方向に反射し、第２キャリッジ１０４のミラー１０７で、図示しないＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）等の読取センサに入射させて主走査することで原稿の画像を読み取る。すなわち、画像読取装置は、モータ１１２の回転を制御することにより、第１キャリッジ１０３と第２キャリッジ１０４を副走査方向に移動させつつ、主走査して、原稿の画像を読み取る。
【０００９】
そして、画像読取装置は、上述のような読取動作において、原稿の画像情報を忠実に再現するためには、キャリッジ１０３、１０４を精度よく駆動し、原稿の画像の読み取りを行う必要がある。
【００１０】
この読取機構を動作させるためには、その機構を制御するための制御アルゴリズムを開発して、その制御アルゴリズムを制御対象の機構内に組み込まれているるマイクロコンピュータ等で実行させるようにしている。
このような制御アルゴリズムを開発する際には、従来からシミュレーション等の手法で画像読取装置の駆動系の挙動を予測し、その結果を設計に反映する手法が採用されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の制御系設計支援装置にあっては、以下のような問題があった。
【００１２】
すなわち、従来のシミュレーションを用いた設計支援装置にあっては、設計支援装置で開発した制御アルゴリズムを実際にマクロコンピュータ等に組み込み、ソフトウェアのデバッグ検証を行う必要があるが、メカ機構の試作が完了して初めてメカ機構を具体的に動かすことができ、試作したメカ機構を使用して組み込んだソフトウェアの検証を開始することができる。
しかしながら、組み込みソフトウェアの開発を行う際には、制御対象の機構の試作品が必要であるため、試作品が完成するまでは、組み込みソフトウェアの検証を開始することができず、その開発に時間やコストがかかり、非効率的であるという問題があった。
このように、従来、画像読取装置の読取機構の設計とその読取機構を制御するための組み込みソフトウェアの開発は、同時に実行することができず、制御系の設計開発は極めて非効率的に行われている。
このような課題を解決するため、自動車業界においては、計算機上に実物そっくりに動作する仮想メカを構築し、当該仮想メカを実機の代わりにして、ＨＩＬ（Ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ）シミュレーションシステムを構築し、自動車のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の開発に利用している。
しかしながら、このような自動車用のシミュレーションシステムを、画像読取装置のような小型組み込みシステムの開発に適用すると、制御対象の機構が小型でかつ複雑であるため、動的挙動を厳密に解析すると、実用的な速度で仮想メカを動作させることができないだけでなく、特に、画像読取装置は、制御対象が物理的に小さく、非常に速く動作するため、物理的に大きく動作が遅い自動車と異なって、サンプリング間隔を非常に細かく取る必要があり、十分な精度を得ることができない。
【００１３】
したがって、このＨＩＬシミュレーションを画像読取装置のような小型組み込みシステムに用いることは、困難である。
【００１４】
そこで、本発明は、画像読取装置の動的挙動解析とサンプリングによる解析精度を両立させ、読取機構の設計とその読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行できるようにして、当該制御系の開発の効率化を図り、開発期間の短縮、工数の削減を実現することのできる画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体を提供することを目的としている。
【００１５】
具体的には、請求項１記載の発明は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計部で読取駆動機構をモデル化して、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレーション部でシミュレートし、読取駆動機構を制御する制御プログラムを格納する制御部とシミュレーション部との間のデータの授受をインタフェース部で行って、制御部の制御プログラムに基づいて機構設計部でモデル化された読取駆動機構のシミュレーション部での挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示することにより、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行できるようにし、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、機構設計部を、設計情報等を入力する入力部から入力された設計情報に基づいてアクチュエータをモデル化する第１機構設計部と、当該アクチュエータの駆動力で画像読取動作を行う読取駆動機構をモデル化する第２機構設計部と、入力部から設計情報として入力されたセンサをモデル化する第３機構設計部と、当該各機構設計部間のデータの授受を行う機構設計インタフェース部と、を備えたものとすることにより、読取駆動機構の設計情報に基づいて、読取駆動機構のモデルを作成して、制御系に組み込む組み込みソフトウェアを検証する際に、実際の画像読取装置を用意することなく検証できるようにし、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、シミュレーション部を、読取駆動機構モデルによる読取駆動機構の動作のシミュレート結果に基づいて当該読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換する第１シミュレーション部と、当該第１シミュレーション部の変換した簡易モデルに基づいてリアルタイムに読取駆動機構の動作をシミュレートする第２シミュレーション部と、を有するものとすることにより、読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換して、リアルタイムでシミュレーションできるようにし、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００１８】
請求項４記載の発明は、制御部を、制御プログラムとして画像読取装置の読取駆動機構の動作制御を行う組み込みソフトウェアと、当該組み込みソフトウェアが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の画像読取装置のハードウェアと、を備えているものとすることにより、組み込みソフトウェアと実装したハードウェアを検証できるようにし、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００１９】
請求項５記載の発明は、インタフェース部を、シミュレーション部と制御部との間のデータの授受をリアルタイムに行うものとすることにより、制御系の開発をより速やかに行えるようにし、制御系の開発期間をより一層短縮ことのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００２０】
請求項６記載の発明は、インタフェース部が、読取駆動機構モデルのアクチュエータに対するアクチュエータ指令信号を制御部からシミュレーション部へ受け渡すことにより、制御部から制御指令を読取駆動機構モデルに入力して、リアルタイムでシミュレーションを行い、制御系の開発期間をより一層短縮ことのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００２１】
請求項７記載の発明は、インタフェース部が、アクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション部でのシミュレーション結果及び読取駆動機構モデルからのセンサ信号を当該シミュレーション部から制御部へ受け渡すことにより、読取駆動機構モデルからの計算結果を制御部に入力して、リアルタイムでシミュレーションを行い、制御系の開発期間をより一層短縮ことのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００２２】
請求項８記載の発明は、制御部からシミュレーション部へのアクチュエータ指令信号、シミュレーション部から制御部へのセンサ信号及びシミュレーション部から制御部へのアクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション結果を表示部に表示することにより、各計算結果がリアルタイムに設計者に分かるようにして、設計者が設計指針を速やかに得られるようにし、制御系の開発期間をより一層短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を提供することを目的としている。
【００２３】
請求項９記載の発明は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計処理ステップで、読取駆動機構をモデル化して、シミュレーション処理ステップで、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートし、制御処理ステップで、読取駆動機構を制御して、インタフェース処理ステップで、シミュレーション処理ステップと制御処理ステップとの間のデータの授受を行い、表示処理ステップで、制御処理ステップでの制御処理に基づいて機構設計処理ステップでモデル化された読取駆動機構のシミュレーション処理ステップでの挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示することにより、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行できるようにし、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援方法を提供することを目的としている。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、コンピュータ等の情報処理装置で読取可能な記憶媒体に、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援プログラムであって、読取駆動機構をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、読取駆動機構を制御する制御プログラムと、シミュレーションプログラムと制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示プログラムと、を有する画像読取装置制御系設計支援プログラム及び当該画像読取装置制御系設計支援プログラムの実行に必要なデータを記録することにより、当該記憶媒体をコンピュータ等の情報処理装置に読み取らせて、当該画像読取装置制御系設計支援プログラムを実行させ、例えば、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行できるようにして、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を、容易にかつ任意の場所で構築することのできる記憶媒体を提供することを目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援装置であって、前記読取駆動機構をモデル化する機構設計部と、当該読取駆動機構モデルによって前記読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーション部と、前記読取駆動機構を制御する制御プログラムを格納する制御部と、前記シミュレーション部と前記制御部との間のデータの授受を行うインタフェース部と、所定の表示部とを備え、前記制御部の制御プログラムに基づいて前記機構設計部でモデル化された前記読取駆動機構の前記シミュレーション部での挙動をリアルタイムに観測して前記表示部に表示することにより、上記目的を達成している。
【００２６】
上記構成によれば、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計部で読取駆動機構をモデル化して、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレーション部でシミュレートし、読取駆動機構を制御する制御プログラムを格納する制御部とシミュレーション部との間のデータの授受をインタフェース部で行って、制御部の制御プログラムに基づいて機構設計部でモデル化された読取駆動機構のシミュレーション部での挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示するので、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００２７】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記画像読取装置制御系設計支援装置は、設計情報等を入力する入力部を備え、前記機構設計部が、当該入力部から入力された設計情報に基づいて前記アクチュエータをモデル化する第１機構設計部と、当該アクチュエータの駆動力で画像読取動作を行う前記読取駆動機構をモデル化する第２機構設計部と、前記入力部から設計情報として入力された前記センサをモデル化する第３機構設計部と、当該各機構設計部間のデータの授受を行う機構設計インタフェース部と、を備えているものであってもよい。
【００２８】
上記構成によれば、機構設計部を、設計情報等を入力する入力部から入力された設計情報に基づいてアクチュエータをモデル化する第１機構設計部と、当該アクチュエータの駆動力で画像読取動作を行う読取駆動機構をモデル化する第２機構設計部と、入力部から設計情報として入力されたセンサをモデル化する第３機構設計部と、当該各機構設計部間のデータの授受を行う機構設計インタフェース部と、を備えたものとしているので、読取駆動機構の設計情報に基づいて、読取駆動機構のモデルを作成して、制御系に組み込む組み込みソフトウェアを検証する際に、実際の画像読取装置を用意することなく検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００２９】
また、例えば、請求項３に記載するように、前記シミュレーション部は、前記読取駆動機構モデルによる前記読取駆動機構の動作のシミュレート結果に基づいて当該読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換する第１シミュレーション部と、当該第１シミュレーション部の変換した簡易モデルに基づいてリアルタイムに前記読取駆動機構の動作をシミュレートする第２シミュレーション部と、を有するものであってもよい。
【００３０】
上記構成によれば、シミュレーション部を、読取駆動機構モデルによる読取駆動機構の動作のシミュレート結果に基づいて当該読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換する第１シミュレーション部と、当該第１シミュレーション部の変換した簡易モデルに基づいてリアルタイムに読取駆動機構の動作をシミュレートする第２シミュレーション部と、を有するものとしているので、読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換して、リアルタイムでシミュレーションすることができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００３１】
さらに、例えば、請求項４に記載するように、前記制御部は、前記制御プログラムとして前記画像読取装置の前記読取駆動機構の動作制御を行う組み込みソフトウェアと、当該組み込みソフトウェアが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の前記画像読取装置のハードウェアと、を備えているものであってもよい。
【００３２】
上記構成によれば、制御部を、制御プログラムとして画像読取装置の読取駆動機構の動作制御を行う組み込みソフトウェアと、当該組み込みソフトウェアが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の画像読取装置のハードウェアと、を備えているものとしているので、組み込みソフトウェアと実装したハードウェアを検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００３３】
また、例えば、請求項５に記載するように、前記インタフェース部は、前記シミュレーション部と前記制御部との間のデータの授受をリアルタイムに行うものであってもよい。
【００３４】
上記構成によれば、インタフェース部を、シミュレーション部と制御部との間のデータの授受をリアルタイムに行うものとしているので、制御系の開発をより速やかに行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００３５】
さらに、例えば、請求項６に記載するように、前記インタフェース部は、前記読取駆動機構モデルの前記アクチュエータに対するアクチュエータ指令信号を前記制御部から前記シミュレーション部へ受け渡すものであってもよい。
【００３６】
上記構成によれば、インタフェース部が、読取駆動機構モデルのアクチュエータに対するアクチュエータ指令信号を制御部からシミュレーション部へ受け渡すので、制御部から制御指令を読取駆動機構モデルに入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００３７】
また、例えば、請求項７に記載するように、前記インタフェース部は、前記アクチュエータ指令信号に応じた前記シミュレーション部でのシミュレーション結果及び前記読取駆動機構モデルからのセンサ信号を当該シミュレーション部から前記制御部へ受け渡すものであってもよい。
【００３８】
上記構成によれば、インタフェース部が、アクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション部でのシミュレーション結果及び読取駆動機構モデルからのセンサ信号を当該シミュレーション部から制御部へ受け渡すので、読取駆動機構モデルからの計算結果を制御部に入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００３９】
さらに、例えば、請求項８に記載するように、前記画像読取装置制御系設計支援装置は、前記制御部から前記シミュレーション部への前記アクチュエータ指令信号、前記シミュレーション部から前記制御部への前記センサ信号及び前記シミュレーション部から前記制御部への前記アクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション結果を前記表示部に表示するものであってもよい。
【００４０】
上記構成によれば、制御部からシミュレーション部へのアクチュエータ指令信号、シミュレーション部から制御部へのセンサ信号及びシミュレーション部から制御部へのアクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション結果を表示部に表示するので、各計算結果がリアルタイムに設計者に分かるようにして、設計者が設計指針を速やかに得ることができ、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００４１】
請求項９記載の発明の画像読取装置制御系設計支援方法は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援方法であって、前記読取駆動機構をモデル化する機構設計処理ステップと、当該読取駆動機構モデルによって前記読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーション処理ステップと、前記読取駆動機構を制御する制御処理ステップと、前記シミュレーション処理ステップと前記制御処理ステップとの間のデータの授受を行うインタフェース処理ステップと、前記制御処理ステップでの制御処理に基づいて前記機構設計処理ステップでモデル化された前記読取駆動機構の前記シミュレーション処理ステップでの挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示処理ステップと、を実行することにより、上記目的を達成している。
【００４２】
上記構成によれば、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計処理ステップで、読取駆動機構をモデル化して、シミュレーション処理ステップで、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートし、制御処理ステップで、読取駆動機構を制御して、インタフェース処理ステップで、シミュレーション処理ステップと制御処理ステップとの間のデータの授受を行い、表示処理ステップで、制御処理ステップでの制御処理に基づいて機構設計処理ステップでモデル化された読取駆動機構のシミュレーション処理ステップでの挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示するので、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００４３】
請求項１０記載の発明の記憶媒体は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援プログラム及び当該画像読取装置制御系設計支援プログラムの実行に必要なデータを記録する記録媒体であって、前記画像読取装置制御系設計支援プログラムとして、前記読取駆動機構をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデルによって前記読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、前記読取駆動機構を制御する制御プログラムと、前記シミュレーションプログラムと前記制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、前記制御プログラムに基づいて前記機構設計プログラムでモデル化された前記読取駆動機構の前記シミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示プログラムと、を記録することにより、上記目的を達成している。
【００４４】
上記構成によれば、コンピュータ等の情報処理装置で読取可能な記憶媒体に、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援プログラムであって、読取駆動機構をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、読取駆動機構を制御する制御プログラムと、シミュレーションプログラムと制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示プログラムと、を有する画像読取装置制御系設計支援プログラム及び当該画像読取装置制御系設計支援プログラムの実行に必要なデータを記録しているので、当該記憶媒体をコンピュータ等の情報処理装置に読み取らせて、当該画像読取装置制御系設計支援プログラムを実行させることができ、例えば、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行して、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を、容易にかつ任意の場所で構築することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００４６】
図１〜図６は、本発明の画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体の一実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体の一実施の形態を適用した画像読取装置制御系設計支援装置１のシステム構成図である。
【００４７】
図１において、画像読取装置制御系設計支援装置１は、入力部１０、機構設計部２０、シミュレーション部３０、インターフェイス部４０、制御部５０及び表示部６０等を備えており、図２に示すような画像読取装置７０の制御系設計支援を行う。画像読取装置制御系設計支援装置１は、例えば、コンピュータ等に、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）等の記録媒体に格納されている画像読取装置制御系設計支援プログラムと必要なデータを読み取らせることで、構築される。この画像読取装置制御系設計支援プログラムは、読取駆動機構をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデル９０Ｍ（図３参照）によって読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、読取駆動機構を制御する制御プログラムと、シミュレーションプログラムと制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部６０に表示する表示プログラムと、を有している。
【００４８】
図１において、機構設計部２０は、第１機構設計部２１、第２機構設計部２２、第３機構設計部２３及び機構設計インタフェース部２４等を備え、シミュレーション部３０は、第１シミュレーション部３１及び第２シミュレーション部３２等を備えている。そして、制御部５０は、組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂ等が組み込まれており、組み込みソフトウェアが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の画像読取装置７０のハードウェアを備えている。
【００４９】
図２に示した画像読取装置７０は、制御系ＭＣＵ（ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＵＮＩＴ）８０と読取駆動機構系９０等を備えている。制御系ＭＣＵ８０は、位置制御や速度制御等を行うデジタル制御部８１と定電流制御等を行う駆動アンプ８２等を備えており、読取駆動機構系９０は、ブラシ付きＤＣモータ等のモータ９１、タイミングベルトやワイヤ等の伝達機構９２、プーリや読取部等の駆動部９３及び光学式エンコーダ等のセンサ部９４等を備えている。
【００５０】
図２において、画像読取装置７０は、制御系ＭＣＵ８０がデジタル制御部８１からモータ９１のトルク指令値を駆動アンプ８２を通して、読取駆動機構系９０のモータ９１に印加電圧を与え、タイミングベルトやワイヤ等の伝達機構９２を介して、画像読取部が読取動作を行う。一方、モータ軸に装着されているエンコーダ等のセンサ部９４の検出した位置と速度の情報を制御系ＭＣＵ８０に提供して、制御系ＭＣＵ８０のデジタル制御部部８１が位置と速度のデジタル制御を行う。
【００５１】
そして、図１の機構設計部２０は、図２に示した画像読取装置７０の読取駆動機構系９０を、入力部１０から入力された設計情報に基づいて、例えば、図３のように示すようにモデル化して、読取駆動機構系９０のモデル（読取駆動機構モデル）９０Ｍを作成する。
【００５２】
すなわち、まず、第１機構設計部２１が、設計時に選択されたアクチュエータをモデル化する。例えば、図３に示すように、モータ９１としてＤＣモータを用いた場合、モータ端子印加電圧Ｅａを入力として、インダクタンスＬａ、抵抗Ｒ、逆起電係数Ｅｂを用いて、モータ９１の数式モデルを、次式１に示すように設定する。
【００５３】
【数１】
次に、第２機構設計部２２が、伝達機構９２、駆動部９３及び画像読取装置７０の読取部の読取駆動機構モデル９０Ｍを構成する。すなわち、第２機構設計部２２は、まず、伝達機構９２のベルト９２ａについて、図３に示すように、ばねとダンパによってモデル化し、その運動方程式を次式２に示すように設定する。なお、ベルトの剛性は、線形変化とし、粘性は、各剛性に比例して、変化するように設定する。
【００５４】
【数２】
式２の各ベルトテンションＦ１０、Ｆ２０は、次式３で求められる。
【００５５】
【数３】
また、ベルト特性値は、次式４で求められる。
【００５６】
【数４】
また、第２機構設計部２２は、伝達機構９２の駆動伝達系のワイヤ９２ｂについて、ばねとダンパによってモデル化し、その運動方程式を次式５に示すように設定する。なお、ワイヤ剛性は、プーリ間ワイヤ長さに伴って線形変化するように設定し、ワイヤ粘性は、各剛性に比例して変化するように設定する。
【００５７】
【数５】
ここで、式５の各ワイヤテンションＦ１０８、Ｆ２０８、Ｆ３０８、Ｆ４０８、Ｆ７０８、Ｆ８０８、Ｆ９０８、Ｆ１００８は、次式で求められる。
【００５８】
【数６】
また、式５のワイヤばね係数ｋ２００、ｋ３００、ｋ４００、ｋ７００、ｋ８００、ｋ９００、ｋ１０００は、次式で求められる。
【００５９】
【数７】
次に、第３機構設計部２３は、モータ９１のモータ軸の回転速度をセンサ部９４であるエンコーダのセンサ信号に変換する。例えば、第３機構設計部２３は、センサ部９４が光学インクリメンタルエンコーダである場合、Ａ相信号を、次式８に示すような速度で、パルス信号として出力し、Ｂ信号を、Ａ相信号と９０度の位相差を設けて出力する。
【００６０】
ｐｐｓ＝ω×Ｅｎｃ・・・（８）
ただし、ωは、モータ回転速度（ｒ／ｓｅｃ）、Ｅｎｃは、エンコーダの分解能（ｐｕｌｓｅ／ｒ）である。
【００６１】
そして、機構設計インタフェース部２４は、上記第１機構設計部２１、第２機構設計部２２及び第３機構設計部２３の解析を連続的に行うためのものであり、例えば、第１機構設計部２１から算出されたモータ軸回転速度を第２機構設計部２２と第３機構設計部２３に入力して、それぞれ第１キャリッジ速度及びエンコーダ信号を算出する。
【００６２】
次に、シミュレーション部３０について説明する。シミュレーション部３０は、第１シミュレーション部３１と第２シミュレーション部３２を備えており、リアルタイムで解析するための簡易モデルを用意して、リアルタイムでシミュレーションを実行する。
【００６３】
第１シミュレーション部３１は、読取駆動機構９０のオフラインシミュレーションを行って、その解析結果に基づいて、読取駆動機構モデル９０Ｍを簡易モデルに変換する。例えば、第１シミュレーション部３１は、オフラインシミュレーションの解析結果から、入力と出力の間に応答曲面法を用いて、近似モデルを作成する。このとき、第１シミュレーション部３１は、上記機構設計部２０から得られた読取駆動機構モデル９０Ｍを、次式９に示すように、線形化し、さらに、この線形状態方程式モデルを、次式１０に示すように、離散化処理を行う。
【００６４】
【数８】
第２シミュレーション部３２は、第１シミュレーション部３１で用意した離散化モデルをＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ボード等のリアルタイムマシンに実装して、リアルタイムでシミュレーションを行う。
【００６５】
次に、制御部５０は、組み込みソフトウェア（制御プログラム）５１ａ、５１ｂと当該組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂを実装したハードウェアから構成された図２の制御系ＭＣＵ８０であり、実際の画像読取装置７０を制御するものである。組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂは、画像読取装置７０の実機を制御するアルゴリズムに相当するものであり、ハードウェアは、組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂを実装したものである。
【００６６】
次に、インタフェース部４０は、制御部５０から読取駆動機構モデル９０Ｍにおける第１シミュレーション部３１のアクチュエータに与えた指令信号と、指令信号に応じてリアルタイムでのシミュレーションから、読取駆動機構モデル９０Ｍにおける第２シミュレーション部３２のセンサから制御部５０へフィードバックする信号のインタフェース処理を行う。インタフェース部４０は、指令信号、例えば、制御部５０から出力されたモータ端子電圧信号を、Ａ／Ｄ変換して、その値を読取駆動機構モデル９０Ｍの第１シミュレーション部３１に入力する。このＡ／Ｄ変換を行った後のモータ端子電圧信号は、例えば、図４に示すような信号である。また、インタフェース部４０は、センサ信号、例えば、上記センサ部９４としてエンコーダを用いた場合のＡ相とＢ相のパルス信号を制御部５０のカウンタに入力して、位置と速度制御に供する。なお、画像読取装置７０の立ち上げから０．０２ｓｅｃまでのＡ、Ｂ相パルス信号は、図５の（ａ）、（ｂ）に示すような信号である。
【００６７】
表示部６０は、アクチュエータに対するアクチュエータ指令信号、読取機構モデルのシミュレーション部３０からのセンサ信号の時間変化及びリアルタイムでシミュレーション部３０の解析により得られた解析結果、例えば、図４に示した指令信号、図５に示したセンサ信号及び図６に示す第１キャリッジの読取速度の解析結果等をリアルタイムで表示し、設計者は、これらの表示結果から制御系の制御状態を判断して、設計支援に利用する。
【００６８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、画像読取装置７０の読取機構の設計と当該読取機構の制御系の開発を並行して行い、また、実機のメカ機構を用意することなく組み込みソフトウェアの検証を行う。
【００６９】
この画像読取装置制御系設計支援装置１は、コンピュータ等に、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納されている画像読取装置制御系設計支援プログラムと必要なデータを読み取らせて導入することで、機構設計部２２が構築され、また、記録媒体に格納されている機構設計部２２の読取機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムを読み取らせて導入することで、シミュレーション部３０が構築され、さらに、記録媒体に格納されているシミュレーション部３０と制御部部５０との間のデータ送受信を処理するインタフェースプログラムを読み取らせて導入することで、インタフェース部４０が構築され、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構９０のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部６０に表示する表示プログラム及び画像読取装置７０の制御系を制御する組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂを読み取らせて制御部５０に設定することで、構築されている。
【００７０】
そして、画像読取装置制御系設計支援装置１は、上記各プログラムがコンピュータ等に導入された状態で、入力部１０から設計情報が入力されると、当該設計情報に基づいて、機構制御部２０の第１機構設計部２１が、例えば、図２に示した画像読取装置７０の読取駆動機構系９０のアクチュエータを、図３に示したようにモデル化し、式１に示したようにモータの数式モデルを設定する。
【００７１】
次に、第２機構設計部２２が、伝達機構９２、駆動部９３及び画像読取装置７０の読取駆動機構９０の読取駆動機構モデル９０Ｍを作成する。すなわち、第２機構設計部２２は、まず、伝達機構９２のベルト９２ａについて、図３に示したように、ばねとダンパによってモデル化して、その運動方程式を式２に示したように設定し、伝達機構９２の駆動伝達系のワイヤ９２ｂについて、ばねとダンパによってモデル化して、その運動方程式を式５に示したように設定する。
【００７２】
次に、第３機構設計部２３が、モータ９１のモータ軸の回転速度をセンサ部９４であるエンコーダのセンサ信号に変換する。例えば、第３機構設計部２３は、センサ部９４が光学インクリメンタルエンコーダである場合、Ａ相信号を、式８に示したような速度で、パルス信号として出力し、Ｂ信号を、Ａ相信号と９０度の位相差を設けて出力する。
【００７３】
そして、機構設計部２０は、上記第１機構設計部２１、第２機構設計部２２及び第３機構設計部２３の解析を連続的に行うように、機構設計インタフェース部２４が処理し、例えば、第１機構設計部２１から算出されたモータ軸回転速度を第２機構設計部２２と第３機構設計部２３に入力して、それぞれ第１キャリッジ速度及びエンコーダ信号を算出する。
【００７４】
そして、画像読取装置制御系設計支援装置１は、シミュレーション部３０で、機構設計部２０が構築した読取駆動機構モデル９０Ｍを使用して、シミュレーションを行う。すなわち、シミュレーション部３０は、ます、第１シミュレーション部３１で、オフラインシミュレーションを行って、その解析結果に基づいて、簡易モデルを用意する。例えば、第１シミュレーション部３１は、オフラインシミュレーションの解析結果から、入力と出力の間に応答曲面法を用いて、近似モデルを作成する。このとき、第１シミュレーション部３１は、上記機構設計部２０から得られた読取駆動機構モデル９０Ｍを、式９に示したように、線形化し、さらに、この線形状態方程式モデルを、式１０に示したように、離散化処理を行う。そして、第２シミュレーション部３２が、第１シミュレーション部３１の用意した離散化モデルをＤＳＰボード等のリアルタイムマシンに実装して、リアルタイムでシミュレーションを行う。
【００７５】
そして、画像読取装置制御系設計支援装置１は、制御部５０に搭載されている実機の画像読取装置７０を制御するための組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂに基づいて、インタフェース部４０を介して、読取駆動機構モデル９０Ｍにおける第１シミュレーション部３１のアクチュエータに指令信号を与え、当該指令信号に応じてシミュレーション部３０で実行されるリアルタイムでのシミュレーションから、読取駆動機構モデル９０Ｍにおける第２シミュレーション部３２のセンサからフィードバックする信号を制御部５０に返し、組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂの制御シミュレーションを行う。
【００７６】
例えば、画像読取装置制御系設計支援装置１は、制御部５０から組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂにより、インタフェース部４０を介して、例えば、制御部５０から出力されたモータ端子電圧信号を指令信号として、シミュレーション部３０の第１シミュレーション部３１に入力し、シミュレーション部３０でのシミュレーション結果としてのセンサ信号、例えば、センサ部９４としてエンコーダを用いた場合のＡ相とＢ相のパルス信号を制御部５０に戻して、組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂの検証を行う。
【００７７】
そして、画像読取装置制御系設計支援装置１は、上記アクチュエータに対するアクチュエータ指令信号、読取駆動機構モデル９０Ｍのシミュレーション部３０からのセンサ信号の時間変化及びリアルタイムでシミュレーション部３０の解析により得られた解析結果等を、例えば、図４に示した指令信号、図５に示したセンサ信号及び図６に示す第１キャリッジの読取速度の解析結果等として、表示部６０にリアルタイムで表示する。
【００７８】
そして、設計者は、これらの表示結果から制御系の制御状態を判断して、設計支援に利用する。
【００７９】
このように、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、センサ部９４の検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構９０を動作させるアクチュエータである伝達機構９２のモータ９１等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置７０の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計部２０で読取駆動機構９０をモデル化して、当該読取駆動機構モデル９０Ｍによって読取駆動機構９０の動作をシミュレーション部３０でシミュレートし、読取駆動機構９０を制御する制御プログラムとして組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂを格納する制御部５０とシミュレーション部３０との間のデータの授受をインタフェース部４０で行って、制御部５０の組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂに基づいて機構設計部２０でモデル化された読取駆動機構９０のシミュレーション部３０での挙動をリアルタイムに観測して表示部６０に表示している。
【００８０】
したがって、読取駆動機構９０の設計と当該読取駆動機構９０を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００８１】
また、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、機構設計部２０を、設計情報等を入力する入力部１０から入力された設計情報に基づいてアクチュエータをモデル化する第１機構設計部２１と、当該アクチュエータの駆動力で画像読取動作を行う読取駆動機構９０をモデル化する第２機構設計部２２と、入力部１０から設計情報として入力されたセンサをモデル化する第３機構設計部２３と、当該各機構設計部２１、２２、２３間のデータの授受を行う機構設計インタフェース部２４と、を備えたものとしている。
【００８２】
したがって、読取駆動機構９０の設計情報に基づいて、読取駆動機構９０のモデルを作成して、制御系に組み込む組み込みソフトウェアを検証する際に、実際の画像読取装置を用意することなく検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００８３】
さらに、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、シミュレーション部３０を、読取駆動機構モデル９０Ｍによる読取駆動機構９０の動作のシミュレート結果に基づいて当該読取駆動機構モデル９０Ｍを簡易モデルに変換する第１シミュレーション部３１と、当該第１シミュレーション部３１の変換した簡易モデルに基づいてリアルタイムに読取駆動機構９０の動作をシミュレートする第２シミュレーション部３２と、を有するものとしている。
【００８４】
したがって、読取駆動機構モデル９０Ｍを簡易モデルに変換して、リアルタイムでシミュレーションすることができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００８５】
また、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、制御部５０を、制御プログラムとして画像読取装置７０の読取駆動機構９０の動作制御を行う組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂと、当該組み込みソフトウェア５１ａ、５１ｂが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の画像読取装置７０のハードウェアと、を備えているものとしている。
【００８６】
したがって、組み込みソフトウェアと実装したハードウェアを検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００８７】
さらに、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、インタフェース部４０を、シミュレーション部３０と制御部５０との間のデータの授受をリアルタイムに行うものとしている。
【００８８】
したがって、制御系の開発をより速やかに行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００８９】
また、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、インタフェース部４０が、読取駆動機構モデル９０Ｍのアクチュエータに対するアクチュエータ指令信号を制御部５０からシミュレーション部３０へ受け渡している。
【００９０】
したがって、制御部５０から制御指令を読取駆動機構モデル９０Ｍに入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００９１】
さらに、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、インタフェース部４０が、アクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション部３０でのシミュレーション結果及び読取駆動機構モデル９０Ｍからのセンサ信号を当該シミュレーション部３０から制御部５０へ受け渡している。
【００９２】
したがって、読取駆動機構モデル９０Ｍからの計算結果を制御部５０に入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【００９３】
また、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、制御部５０からシミュレーション部３０へのアクチュエータ指令信号、シミュレーション部３０から制御部５０へのセンサ信号及びシミュレーション部３０から制御部５０へのアクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション結果を表示部６０に表示している。
【００９４】
したがって、各計算結果がリアルタイムに設計者に分かるようにして、設計者が設計指針を速やかに得ることができ、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００９５】
さらに、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、機構設計処理ステップで、読取駆動機構９０をモデル化して、シミュレーション処理ステップで、当該読取駆動機構モデル９０Ｍによって読取駆動機構９０の動作をシミュレートし、制御処理ステップで、読取駆動機構９０を制御して、インタフェース処理ステップで、シミュレーション処理ステップと制御処理ステップとの間のデータの授受を行い、表示処理ステップで、制御処理ステップでの制御処理に基づいて機構設計処理ステップでモデル化された読取駆動機構９０のシミュレーション処理ステップでの挙動をリアルタイムに観測して表示部６０に表示している。
【００９６】
したがって、読取駆動機構９０の設計と当該読取駆動機構９０を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【００９７】
また、本実施の形態の画像読取装置制御系設計支援装置１は、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構９０を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置７０の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援プログラムであって、読取駆動機構９０をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデル９０Ｍによって読取駆動機構９０の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、読取駆動機構９０を制御する制御プログラムと、シミュレーションプログラムと制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構９０のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示プログラムと、を有する画像読取装置制御系設計支援プログラム及び当該画像読取装置制御系設計支援プログラムの実行に必要なデータを記録した記憶媒体を、コンピュータ等の情報処理装置に読み取らせて、当該画像読取装置制御系設計支援プログラムを実行させることで、画像読取装置制御系設計支援装置１を構築している。
【００９８】
したがって、読取駆動機構９０の設計と当該読取駆動機構９０を制御するための制御系の開発とを並行して遂行して、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置１を、容易にかつ任意の場所で構築することができる。
【００９９】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計部で読取駆動機構をモデル化して、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレーション部でシミュレートし、読取駆動機構を制御する制御プログラムを格納する制御部とシミュレーション部との間のデータの授受をインタフェース部で行って、制御部の制御プログラムに基づいて機構設計部でモデル化された読取駆動機構のシミュレーション部での挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示するので、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０１】
請求項２記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、機構設計部を、設計情報等を入力する入力部から入力された設計情報に基づいてアクチュエータをモデル化する第１機構設計部と、当該アクチュエータの駆動力で画像読取動作を行う読取駆動機構をモデル化する第２機構設計部と、入力部から設計情報として入力されたセンサをモデル化する第３機構設計部と、当該各機構設計部間のデータの授受を行う機構設計インタフェース部と、を備えたものとしているので、読取駆動機構の設計情報に基づいて、読取駆動機構のモデルを作成して、制御系に組み込む組み込みソフトウェアを検証する際に、実際の画像読取装置を用意することなく検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０２】
請求項３記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、シミュレーション部を、読取駆動機構モデルによる読取駆動機構の動作のシミュレート結果に基づいて当該読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換する第１シミュレーション部と、当該第１シミュレーション部の変換した簡易モデルに基づいてリアルタイムに読取駆動機構の動作をシミュレートする第２シミュレーション部と、を有するものとしているので、読取駆動機構モデルを簡易モデルに変換して、リアルタイムでシミュレーションすることができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０３】
請求項４記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、制御部を、制御プログラムとして画像読取装置の読取駆動機構の動作制御を行う組み込みソフトウェアと、当該組み込みソフトウェアが格納されて当該組み込みソフトウェアを実行する実際の画像読取装置のハードウェアと、を備えているものとしているので、組み込みソフトウェアと実装したハードウェアを検証することができ、制御系の開発のより一層の効率化を図って、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０４】
請求項５記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、インタフェース部を、シミュレーション部と制御部との間のデータの授受をリアルタイムに行うものとしているので、制御系の開発をより速やかに行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【０１０５】
請求項６記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、インタフェース部が、読取駆動機構モデルのアクチュエータに対するアクチュエータ指令信号を制御部からシミュレーション部へ受け渡すので、制御部から制御指令を読取駆動機構モデルに入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【０１０６】
請求項７記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、インタフェース部が、アクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション部でのシミュレーション結果及び読取駆動機構モデルからのセンサ信号を当該シミュレーション部から制御部へ受け渡すので、読取駆動機構モデルからの計算結果を制御部に入力して、リアルタイムでシミュレーションを行うことができ、制御系の開発期間をより一層短縮ことができる。
【０１０７】
請求項８記載の発明の画像読取装置制御系設計支援装置によれば、制御部からシミュレーション部へのアクチュエータ指令信号、シミュレーション部から制御部へのセンサ信号及びシミュレーション部から制御部へのアクチュエータ指令信号に応じたシミュレーション結果を表示部に表示するので、各計算結果がリアルタイムに設計者に分かるようにして、設計者が設計指針を速やかに得ることができ、制御系の開発期間をより一層短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０８】
請求項９記載の発明の画像読取装置制御系設計支援方法によれば、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行うに際して、機構設計処理ステップで、読取駆動機構をモデル化して、シミュレーション処理ステップで、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートし、制御処理ステップで、読取駆動機構を制御して、インタフェース処理ステップで、シミュレーション処理ステップと制御処理ステップとの間のデータの授受を行い、表示処理ステップで、制御処理ステップでの制御処理に基づいて機構設計処理ステップでモデル化された読取駆動機構のシミュレーション処理ステップでの挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示するので、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行することができ、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮することができるとともに、工数を削減することができる。
【０１０９】
請求項１０記載の発明の記憶媒体によれば、コンピュータ等の情報処理装置で読取可能な記憶媒体に、センサの検出結果に応じて制御プログラムに基づいて読取駆動機構を動作させるアクチュエータのモータ等の駆動源を制御して原稿の画像を読み取る画像読取装置の制御系の設計支援を行う画像読取装置制御系設計支援プログラムであって、読取駆動機構をモデル化する機構設計プログラムと、当該読取駆動機構モデルによって読取駆動機構の動作をシミュレートするシミュレーションプログラムと、読取駆動機構を制御する制御プログラムと、シミュレーションプログラムと制御プログラムとの間のデータの授受を行うインタフェースプログラムと、制御プログラムに基づいて機構設計プログラムでモデル化された読取駆動機構のシミュレーションプログラムによる挙動をリアルタイムに観測して表示部に表示する表示プログラムと、を有する画像読取装置制御系設計支援プログラム及び当該画像読取装置制御系設計支援プログラムの実行に必要なデータを記録しているので、当該記憶媒体をコンピュータ等の情報処理装置に読み取らせて、当該画像読取装置制御系設計支援プログラムを実行させることができ、例えば、読取駆動機構の設計と当該読取駆動機構を制御するための制御系の開発とを並行して遂行して、制御系の開発の効率化を図って、制御系の開発期間を短縮するとともに、工数を削減することのできる画像読取装置制御系設計支援装置を、容易にかつ任意の場所で構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置制御系設計支援装置、画像読取装置制御系設計支援方法及び記録媒体の一実施の形態を適用した画像読取装置制御系設計支援装置のシステム構成図。
【図２】図１の画像読取装置制御系設計支援装置の適用される画像読取装置の概略構成図。
【図３】図２の読取駆動機構系をモデル化した読取駆動機構モデルの模式図。
【図４】図１の制御部からシミュレーション部に入力されるモータ端子電圧信号の一例を示す図。
【図５】図１のシミュレーション部から制御部に入力されるセンサ信号としてのエンコーダのＡ相電圧信号（ａ）とＢ相電圧信号（ｂ）の一例を示す図。
【図６】図１の表示部に表示される図３の第１キャリッジの読取速度の解析結果の一例を示す図。
【図７】画像読取装置の駆動機構の斜視図。
【符号の説明】
１ 画像読取装置制御系設計支援装置
１０ 入力部
２０ 機構設計部
２１ 第１機構設計部
２２ 第２機構設計部
２３ 第３機構設計部
２４ 機構設計インタフェース部
３０ シミュレーション部
３１ 第１シミュレーション部
３２ 第２シミュレーション部
４０ インターフェイス部
５０ 制御部
５１ａ、５１ｂ 組み込みソフトウェア
６０ 表示部
７０ 画像読取装置
８０ 制御系ＭＣＵ
８１ デジタル制御部
８２ 駆動アンプ
９０ 読取駆動機構系
９０Ｍ 読取駆動機構モデル
９１ モータ
９２ 伝達機構
９２ａ ベルト
９３ 駆動部
９４ センサ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading device control system design support device, an image reading device control system design support method, and a recording medium, and more particularly, to an image having an actuator and a sensor and operating a reading drive mechanism to read an image of a document. The present invention relates to an image reading device control system design support device, an image reading device control system design support method, and a recording medium that support development and verification of a control algorithm of the reading drive mechanism of the reading device.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP 2002-188098 A
[Patent Document 2]
JP 2002-224230 A
In an image reading apparatus such as a scanner and a copying apparatus, generally, a drive of a motor is transmitted to a pulley by a timing belt, the pulley is rotated, and a light source and a mirror are mounted by a wire wound around the pulley. A belt drive system that scans and moves a moving carriage is employed.
[0003]
That is, the image reading apparatus generally includes a first carriage 103 and a second carriage 104 on a pair of rails 101 and 102 extending in the sub-scanning direction and arranged in parallel as shown in FIG. The first carriage 103 is mounted movably along the rails 101 and 102, and has a light source 105 and a mirror 106 mounted thereon. The second carriage 104 has a plurality of mirrors 107 mounted thereon, and pulleys 108 and 109 are provided at both ends.
[0004]
A rotating shaft 110 is provided so as to be orthogonal to the rail 101 and the rail 102, and a gear 111 is provided on the rail 101 side of the rotating shaft 110. The gear 111 is connected by a timing belt 114 stretched between the gear 113 and a gear 113 connected to a drive shaft of the motor 112. The driving force of the motor 112 is transmitted by the timing belt 114 via the gear 113 and the gear 111. The power is transmitted to the rotation shaft 110. In general, a stepping motor is used as the motor 112, and the stepping motor rotates according to a speed table in which the rotating operation conditions are set in advance.
[0005]
Idler pulleys 115, 116, 117, and 118 are provided at both ends of the rails 101 and 102, respectively, and one end of each of the wires 119 is fixed to a wall of a casing (not shown) along the rails 101 and 102. , 120 are stretched.
[0006]
The wire 119 is wound around the pulley 108 of the second carriage 104 and the idler pulley 115 in this order from the wall side of the fixed housing, and is wound several times around a wire pulley 121 fixed to the rotating shaft 110. It is wound around the pulley 116 and the pulley 108 of the second carriage 104 sequentially, and the other end is fixed to the housing via a spring (not shown). The wire 119 has a portion between the idler pulley 115 and the pulley 108 of the second carriage 104 fixed to one end of the first carriage 103 on the rail 101 side.
[0007]
Similarly, the wire 120 is wound around the pulley 109 of the second carriage 104 and the idler pulley 117 in this order from the wall side of the fixed housing, and wound several times around the wire pulley 122 fixed to the rotating shaft 110. Further, it is sequentially wound around an idler pulley 118 and a pulley 109 of the second carriage 104, and the other end is fixed to the housing via a spring (not shown). The wire 120 has a portion between the idler pulley 117 and the pulley 109 of the second carriage 104 fixed to one end of the first carriage 103 on the rail 102 side.
[0008]
In the conventional image reading apparatus, a driving mechanism of the first carriage 103 and the second carriage 104 is disposed below a contact glass (not shown) on which a document is placed. The first carriage 103 and the second carriage 104 move in the sub-scanning direction as the 122 rotates and is pulled by the wires 119 and 120. The image reading apparatus irradiates the original with reading light from a light source 105 mounted on the first carriage 103, and reflects the reflected light of the original image reflected by the original on the mirror 106 of the first carriage 103 to the second carriage 104. Then, the light is reflected in the direction of the mirror 107, and is incident on a reading sensor (not shown) such as a CCD (Charge Coupled Device) by the mirror 107 of the second carriage 104 to perform main scanning, thereby reading the image of the document. That is, by controlling the rotation of the motor 112, the image reading apparatus performs main scanning while moving the first carriage 103 and the second carriage 104 in the sub-scanning direction, and reads an image of a document.
[0009]
In the reading operation as described above, in order to faithfully reproduce the image information of the document, the image reading apparatus needs to drive the carriages 103 and 104 with high accuracy and read the image of the document.
[0010]
In order to operate the reading mechanism, a control algorithm for controlling the mechanism is developed, and the control algorithm is executed by a microcomputer or the like incorporated in the mechanism to be controlled.
When such a control algorithm is developed, a technique of predicting the behavior of the drive system of the image reading apparatus by a technique such as simulation and reflecting the result in the design has been adopted (Patent Document 1, Patent Document 1). Reference 2).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional control system design support apparatus has the following problems.
[0012]
In other words, in the case of a conventional design support device using simulation, it is necessary to actually incorporate the control algorithm developed by the design support device into a macrocomputer, etc., and perform software debugging verification. Only after that, the mechanical mechanism can be specifically moved, and verification of the installed software can be started using the prototype mechanical mechanism.
However, when developing embedded software, since a prototype of the mechanism to be controlled is required, verification of the embedded software cannot be started until the prototype is completed. There was a problem that it was costly and inefficient.
As described above, conventionally, the design of the reading mechanism of the image reading apparatus and the development of the embedded software for controlling the reading mechanism cannot be executed at the same time, and the design and development of the control system are performed extremely inefficiently. ing.
In order to solve such a problem, in the automotive industry, a virtual mechanism that operates just like a real machine is constructed on a computer, and a HIL (Hardware in the Loop) simulation system is constructed in place of the virtual mechanism. For the development of ECUs (Electronic Control Units) for automobiles.
However, when such a simulation system for an automobile is applied to the development of a small embedded system such as an image reading device, the mechanism to be controlled is small and complicated. Not only can not operate the virtual mechanism at a typical speed, in particular, the image reading device, because the control target is physically small and operates very fast, unlike a car that is physically large and slow in operation, It is necessary to take a very small sampling interval, and sufficient accuracy cannot be obtained.
[0013]
Therefore, it is difficult to use the HIL simulation in a small embedded system such as an image reading device.
[0014]
Therefore, the present invention makes it possible to achieve both the dynamic behavior analysis of an image reading apparatus and the analysis accuracy by sampling, and to carry out the design of a reading mechanism and the development of a control system for controlling the reading driving mechanism in parallel. In addition, the present invention provides an image reading device control system design support device, an image reading device control system design support method, and a recording medium capable of improving the efficiency of development of the control system, shortening the development period, and reducing man-hours. It is aimed at.
[0015]
More specifically, the invention according to claim 1 is an image reading apparatus that reads a document image by controlling a driving source such as a motor of an actuator that operates a reading driving mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor. When performing the design support of the control system, the mechanism design unit models the read drive mechanism, simulates the operation of the read drive mechanism with the read drive mechanism model by the simulation unit, and executes a control program for controlling the read drive mechanism. Data transfer between the control unit and the simulation unit to be stored is performed by the interface unit, and the behavior of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design unit in the simulation unit based on the control program of the control unit is observed in real time. Display on the display unit to control the design of the read drive mechanism and the read drive mechanism To provide an image reading device control system design support device that can reduce the development period of the control system and reduce the number of man-hours by improving the efficiency of the control system development. It is intended to be.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, a mechanism design unit is configured to model an actuator based on design information input from an input unit for inputting design information and the like, and an image is read by a driving force of the actuator. A second mechanism design unit that models a reading drive mechanism that performs an operation, a third mechanism design unit that models a sensor input as design information from the input unit, and exchanges data between the mechanism design units. And a mechanism design interface unit, to create a model of the reading drive mechanism based on the design information of the reading drive mechanism and to verify the actual image when verifying the embedded software to be incorporated in the control system. Verification can be performed without preparing a reading device, further improving the efficiency of control system development, further shortening the control system development period and reducing man-hours. And its object is to provide an image reading apparatus control system design support apparatus capable of Rukoto.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, the first simulation unit converts the read drive mechanism model into a simple model based on a simulation result of the operation of the read drive mechanism by the read drive mechanism model. And a second simulation unit that simulates the operation of the reading drive mechanism in real time based on the simplified model converted by the reading unit, so that the reading drive mechanism model can be converted into a simple model and simulation can be performed in real time. The object of the present invention is to provide a control system design support device for an image reading device capable of further shortening the control system development period and reducing man-hours by further improving the efficiency of the control system development. And
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, the control unit is a control program that controls the operation of the reading drive mechanism of the image reading device, and the actual image reading device that stores the built-in software and executes the built-in software. By providing hardware, it is possible to verify the embedded software and the implemented hardware, further improve the efficiency of control system development, and further shorten the control system development period. It is another object of the present invention to provide an image reading apparatus control system design support apparatus capable of reducing the number of steps.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, the interface unit is configured to transmit and receive data between the simulation unit and the control unit in real time so that the control system can be developed more quickly. It is an object of the present invention to provide an image reading device control system design support device that can further shorten the period.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, the interface unit transfers an actuator command signal for the actuator of the reading drive mechanism model from the control unit to the simulation unit, thereby inputting a control command from the control unit to the reading drive mechanism model, It is an object of the present invention to provide an image reading device control system design support device that can further reduce the development period of the control system by performing a simulation.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, the interface unit transfers a simulation result in the simulation unit according to the actuator command signal and a sensor signal from the reading drive mechanism model to the control unit from the simulation unit to thereby control the read drive mechanism model. It is an object of the present invention to provide an image reading device control system design support device that can input a calculation result from a control unit to a control unit, perform simulation in real time, and further reduce the development period of the control system.
[0022]
In the invention according to claim 8, an actuator command signal from the control unit to the simulation unit, a sensor signal from the simulation unit to the control unit, and a simulation result according to the actuator command signal from the simulation unit to the control unit are displayed on the display unit. This makes it possible for designers to know the results of each calculation in real time so that designers can quickly obtain design guidelines, further shortening the control system development period and reducing man-hours. An object of the present invention is to provide a reader control system design support device.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a control system for an image reading apparatus which reads a document image by controlling a driving source such as a motor of an actuator for operating a reading drive mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor. In performing the support, the reading drive mechanism is modeled in the mechanism design processing step, the operation of the reading drive mechanism is simulated by the reading drive mechanism model in the simulation processing step, and the reading drive mechanism is controlled in the control processing step. Then, in the interface processing step, data is exchanged between the simulation processing step and the control processing step, and in the display processing step, the reading modeled in the mechanism design processing step based on the control processing in the control processing step is performed. Observe the behavior of the drive mechanism in the simulation processing step in real time. By displaying the information on the display unit, the design of the reading drive mechanism and the development of the control system for controlling the reading drive mechanism can be performed in parallel, and the efficiency of the control system development is improved. It is an object of the present invention to provide an image reading device control system design support method capable of shortening the development period and reducing man-hours.
[0024]
According to a tenth aspect of the present invention, a drive source such as a motor of an actuator for operating a reading drive mechanism is controlled based on a control program in a storage medium readable by an information processing device such as a computer based on a detection result of a sensor. An image reading device control system design support program for supporting the design of a control system of an image reading device for reading an image of an original by reading a document image, comprising: a mechanism design program for modeling a reading drive mechanism; A simulation program that simulates the operation of the controller, a control program that controls the reading drive mechanism, an interface program that exchanges data between the simulation program and the control program, and a mechanism design program that is modeled based on the control program. Simulation program for read drive mechanism A display program for observing the behavior of the system in real time and displaying it on a display unit, and an image reading device control system design support program having the same, and recording data necessary for executing the image reading device control system design support program. An information processing device such as a computer reads the storage medium and executes the image reading device control system design support program, for example, designing a reading drive mechanism and developing a control system for controlling the reading drive mechanism. The image reading device control system design support device capable of shortening the development period of the control system and reducing the man-hour by improving the efficiency of the control system development by making It is another object of the present invention to provide a storage medium that can be constructed at any place.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus control system design support apparatus that controls a driving source such as an actuator motor for operating a reading driving mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor to convert an image of a document. An image reading device control system design support device for supporting the design of a control system of an image reading device to be read, comprising: a mechanism design unit that models the reading drive mechanism; and an operation of the reading drive mechanism by the reading drive mechanism model. A simulation unit for simulating, a control unit for storing a control program for controlling the reading drive mechanism, an interface unit for exchanging data between the simulation unit and the control unit, and a predetermined display unit The simulation of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design unit based on a control program of the control unit By displaying on the display unit a behavior at by observing in real time, it has achieved the above objects.
[0026]
According to the above configuration, design support of a control system of an image reading apparatus that reads a document image by controlling a driving source such as a motor of an actuator that operates a reading driving mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor is provided. A control unit and a simulation unit for modeling the reading drive mechanism in the mechanism design unit, simulating the operation of the reading drive mechanism with the reading drive mechanism model in the simulation unit, and storing a control program for controlling the reading drive mechanism. The interface unit transmits and receives data to and from the interface, observes the behavior of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design unit in the simulation unit based on the control program of the control unit in real time, and displays it on the display unit. Therefore, the design of the read drive mechanism and the development of a control system for controlling the read drive mechanism were performed in parallel. It is possible to, by improving efficiency of development of the control system, it is possible to shorten the development time of the control system, it is possible to reduce the man-hours.
[0027]
In this case, for example, as described in claim 2, the image reading device control system design support device includes an input unit for inputting design information and the like, and the mechanism design unit is configured to input the design information input from the input unit. A first mechanism design unit that models the actuator based on information; a second mechanism design unit that models the reading drive mechanism that performs an image reading operation with the driving force of the actuator; and design information from the input unit. A third mechanism design unit for modeling the input sensor may be provided, and a mechanism design interface unit for exchanging data between the mechanism design units.
[0028]
According to the above configuration, the first mechanism design unit that models the actuator based on the design information input from the input unit that inputs the design information and the like, and performs the image reading operation with the driving force of the actuator. A second mechanism design unit that models a reading drive mechanism to be performed, a third mechanism design unit that models a sensor input as design information from the input unit, and a mechanism design that exchanges data between the respective mechanism design units And an interface unit, so that when a model of the reading drive mechanism is created based on the design information of the reading drive mechanism and the embedded software incorporated in the control system is verified, an actual image reading apparatus is used. Verification can be performed without preparation, and the control system development period can be further shortened by further improving the efficiency of control system development. It can be reduced.
[0029]
Further, for example, as described in claim 3, the simulation unit converts the read drive mechanism model into a simple model based on a simulation result of the operation of the read drive mechanism by the read drive mechanism model. It may include a simulation unit and a second simulation unit that simulates the operation of the reading drive mechanism in real time based on the simplified model converted by the first simulation unit.
[0030]
According to the above configuration, the simulation unit includes: a first simulation unit that converts the read drive mechanism model into a simple model based on a simulation result of the operation of the read drive mechanism by the read drive mechanism model; A second simulation unit that simulates the operation of the reading drive mechanism in real time based on the converted simple model, so that the reading drive mechanism model can be converted into a simple model and simulation can be performed in real time. Further, the efficiency of the development of the control system can be further improved, the development period of the control system can be further reduced, and the number of steps can be reduced.
[0031]
Further, for example, as described in claim 4, the control unit includes, as the control program, embedded software that performs operation control of the reading drive mechanism of the image reading device, and the embedded software is stored and stored. And the actual hardware of the image reading device that executes the above.
[0032]
According to the above configuration, the control unit serves as a control program as embedded software for controlling the operation of the reading drive mechanism of the image reading device, and the hardware of the actual image reading device that stores the embedded software and executes the embedded software. With this, it is possible to verify the embedded software and the implemented hardware, and to further improve the efficiency of control system development and further shorten the control system development period. And man-hours can be reduced.
[0033]
Also, for example, as set forth in claim 5, the interface unit may perform transmission and reception of data between the simulation unit and the control unit in real time.
[0034]
According to the above configuration, since the interface unit is configured to transmit and receive data between the simulation unit and the control unit in real time, the development of the control system can be performed more quickly, and the development period of the control system can be reduced. It can be further shortened.
[0035]
Further, for example, as set forth in claim 6, the interface unit may transfer an actuator command signal for the actuator of the reading drive mechanism model from the control unit to the simulation unit.
[0036]
According to the above configuration, since the interface unit transfers the actuator command signal for the actuator of the read drive mechanism model from the control unit to the simulation unit, a control command is input from the control unit to the read drive mechanism model, and the simulation is performed in real time. And the development period of the control system can be further reduced.
[0037]
Further, for example, as set forth in claim 7, the interface unit transmits a simulation result in the simulation unit according to the actuator command signal and a sensor signal from the reading drive mechanism model from the simulation unit to the control unit. It may be transferred to.
[0038]
According to the above configuration, the interface unit transfers the simulation result in the simulation unit corresponding to the actuator command signal and the sensor signal from the reading drive mechanism model to the control unit from the simulation unit, so that the calculation from the reading drive mechanism model is performed. The results can be input to the control unit and simulation can be performed in real time, and the development period of the control system can be further reduced.
[0039]
Further, for example, as described in claim 8, the image reading device control system design support device includes an actuator command signal from the control unit to the simulation unit, and a sensor signal from the simulation unit to the control unit. And a simulation result corresponding to the actuator command signal from the simulation unit to the control unit may be displayed on the display unit.
[0040]
According to the above configuration, an actuator command signal from the control unit to the simulation unit, a sensor signal from the simulation unit to the control unit, and a simulation result according to the actuator command signal from the simulation unit to the control unit are displayed on the display unit. By allowing each designer to know each calculation result in real time, the designer can quickly obtain a design guideline, thereby further shortening the development period of the control system and reducing man-hours.
[0041]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus control system design support method for controlling a driving source such as an actuator motor for operating a reading driving mechanism based on a control program in accordance with a detection result of a sensor to convert an image of a document. An image reading device control system design support method for supporting design of a control system of an image reading device to be read, comprising: a mechanism design processing step of modeling the reading drive mechanism; and operation of the reading drive mechanism by the reading drive mechanism model. A simulation processing step of simulating the following, a control processing step of controlling the reading drive mechanism, an interface processing step of transmitting and receiving data between the simulation processing step and the control processing step, and The reading modeled in the mechanism design processing step based on the control processing A display processing step of displaying the simulation processing display unit observes the real time behavior in the step of moving mechanisms by the execution, it has achieved the above objects.
[0042]
According to the above configuration, design support of a control system of an image reading apparatus that reads a document image by controlling a driving source such as a motor of an actuator that operates a reading driving mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor is provided. At the time of performing, the reading drive mechanism is modeled in the mechanism design processing step, the operation of the reading drive mechanism is simulated by the reading drive mechanism model in the simulation processing step, and the reading drive mechanism is controlled in the control processing step. In the interface processing step, data is exchanged between the simulation processing step and the control processing step, and in the display processing step, the reading drive mechanism modeled in the mechanism design processing step based on the control processing in the control processing step Observe and display the behavior of the simulation processing steps in real time. Since the display is displayed in the section, the design of the reading drive mechanism and the development of the control system for controlling the reading drive mechanism can be performed in parallel, and the efficiency of the development of the control system is improved. The development period can be shortened, and the number of steps can be reduced.
[0043]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a storage medium for controlling an image reading apparatus that reads a document image by controlling a drive source such as a motor of an actuator that operates a reading drive mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor. An image reading device control system design support program for performing system design support, and a recording medium for recording data necessary for executing the image reading device control system design support program, wherein the image reading device control system design support program includes: A mechanism design program that models the read drive mechanism, a simulation program that simulates the operation of the read drive mechanism using the read drive mechanism model, a control program that controls the read drive mechanism, the simulation program, and the control Interface for exchanging data with programs By recording a program and a display program for observing in real time the behavior of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design program based on the control program by the simulation program and displaying the behavior on a display unit, You have achieved your goal.
[0044]
According to the above configuration, the document is stored in a storage medium readable by an information processing device such as a computer by controlling a drive source such as an actuator motor for operating a reading drive mechanism based on a control program in accordance with a detection result of the sensor. An image reading device control system design support program for supporting the design of a control system of an image reading device for reading an image of the image reading device, comprising: a mechanism design program for modeling a reading drive mechanism; Simulation program, a control program for controlling the reading drive mechanism, an interface program for exchanging data between the simulation program and the control program, and a reading modeled by a mechanism design program based on the control program. Drive mechanism simulation program And an image reading device control system design support program having a display program for observing the behavior in real time and displaying it on the display unit, and data necessary for executing the image reading device control system design support program. An information processing device such as a computer can read the storage medium to execute the image reading device control system design support program. For example, a control system for designing a reading drive mechanism and controlling the reading drive mechanism can be provided. The development of an image reading device control system design support device that can shorten the control system development period and reduce man-hours by improving the efficiency of the control system development by performing And at any location.
[0045]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore, various technically preferred limitations are added. However, the scope of the present invention is not limited to the following description. The embodiments are not limited to these embodiments unless otherwise specified.
[0046]
1 to 6 are diagrams showing an embodiment of an image reading device control system design support apparatus, an image reading device control system design support method, and a recording medium according to the present invention. FIG. 1 is a system configuration diagram of an image reading device control system design support device 1 to which an embodiment of a device control system design support device, an image reading device control system design support method, and a recording medium are applied.
[0047]
In FIG. 1, the image reading device control system design support device 1 includes an input unit 10, a mechanism design unit 20, a simulation unit 30, an interface unit 40, a control unit 50, a display unit 60, and the like, as shown in FIG. Of the control system of the image reading apparatus 70. The image reading device control system design support device 1 reads, for example, an image reading device control system design support program and necessary data stored in a recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) by a computer or the like. It is built by letting The image reading device control system design support program includes a mechanism design program for modeling the reading drive mechanism, a simulation program for simulating the operation of the reading drive mechanism by the reading drive mechanism model 90M (see FIG. 3), and a reading drive mechanism. The control program for controlling the mechanism, the interface program for exchanging data between the simulation program and the control program, and the behavior of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design program based on the control program by the simulation program in real time And a display program for observing and displaying on the display unit 60.
[0048]
In FIG. 1, the mechanism design unit 20 includes a first mechanism design unit 21, a second mechanism design unit 22, a third mechanism design unit 23, a mechanism design interface unit 24, and the like, and a simulation unit 30 includes a first simulation unit 31 And a second simulation section 32 and the like. The control unit 50 incorporates embedded software 51a, 51b, and the like, and includes hardware of an actual image reading device 70 that stores the embedded software and executes the embedded software.
[0049]
The image reading apparatus 70 shown in FIG. 2 includes a control system MCU (MOTOR CONTROL UNIT) 80, a reading drive mechanism system 90, and the like. The control system MCU 80 includes a digital control unit 81 for performing position control, speed control, and the like, and a drive amplifier 82 for performing constant current control and the like. The reading drive mechanism system 90 includes a motor 91 such as a DC motor with a brush, A transmission mechanism 92 such as a belt or a wire, a driving section 93 such as a pulley or a reading section, and a sensor section 94 such as an optical encoder are provided.
[0050]
2, an image reading apparatus 70 includes a control system MCU 80 which applies a torque command value of a motor 91 from a digital control unit 81 to a motor 91 of a reading drive mechanism system 90 through a drive amplifier 82 to apply a voltage to a timing belt, a wire, or the like. The image reading unit performs a reading operation via the transmission mechanism 92 of. On the other hand, information on the position and speed detected by the sensor unit 94 such as an encoder mounted on the motor shaft is provided to the control system MCU 80, and the digital control unit 81 of the control system MCU 80 performs digital control of the position and speed. .
[0051]
Then, based on the design information input from the input unit 10, the mechanism design unit 20 of FIG. 1 controls the reading drive mechanism system 90 of the image reading device 70 illustrated in FIG. Then, a model (reading drive mechanism model) 90M of the reading drive mechanism system 90 is created.
[0052]
That is, first, the first mechanism design unit 21 models the actuator selected at the time of design. For example, as shown in FIG. 3, when a DC motor is used as the motor 91, a mathematical model of the motor 91 is obtained by using the inductance La, the resistance R, and the back electromotive force Eb with the motor terminal applied voltage Ea as an input. It is set as shown in the following equation 1.
[0053]
(Equation 1)
Next, the second mechanism design unit 22 constitutes the transmission mechanism 92, the drive unit 93, and the reading drive mechanism model 90M of the reading unit of the image reading device 70. That is, the second mechanism design unit 22 first models the belt 92a of the transmission mechanism 92 with a spring and a damper as shown in FIG. 3, and sets the equation of motion as shown in the following equation 2. The stiffness of the belt is linearly changed, and the viscosity is set to change in proportion to each stiffness.
[0054]
(Equation 2)
Each belt tension F of equation 2 10 , F 20 Is obtained by the following equation (3).
[0055]
[Equation 3]
Further, the belt characteristic value is obtained by the following equation 4.
[0056]
(Equation 4)
The second mechanism design unit 22 models the wire 92b of the drive transmission system of the transmission mechanism 92 with a spring and a damper, and sets the equation of motion as shown in the following equation 5. The wire stiffness is set to change linearly with the wire length between pulleys, and the wire viscosity is set to change in proportion to each stiffness.
[0057]
(Equation 5)
Here, each wire tension F of Expression 5 108 , F 208 , F 308 , F 408 , F 708 , F 808 , F 908 , F 1008 Is obtained by the following equation.
[0058]
(Equation 6)
In addition, the wire spring coefficient k of Equation 5 200 , K 300 , K 400 , K 700 , K 800 , K 900 , K 1000 Is obtained by the following equation.
[0059]
(Equation 7)
Next, the third mechanism design unit 23 converts the rotation speed of the motor shaft of the motor 91 into a sensor signal of an encoder serving as the sensor unit 94. For example, when the sensor unit 94 is an optical incremental encoder, the third mechanism design unit 23 outputs an A-phase signal as a pulse signal at a speed represented by the following equation 8, and outputs the B signal as an A-phase signal. A phase difference of 90 degrees is provided and output.
[0060]
pps = ω × Enc (8)
Here, ω is the motor rotation speed (r / sec), and Enc is the resolution (pulse / r) of the encoder.
[0061]
The mechanism design interface unit 24 is for continuously analyzing the first mechanism design unit 21, the second mechanism design unit 22, and the third mechanism design unit 23. For example, the first mechanism design unit 21 The motor shaft rotation speed calculated from 21 is input to the second mechanism design unit 22 and the third mechanism design unit 23 to calculate the first carriage speed and the encoder signal, respectively.
[0062]
Next, the simulation unit 30 will be described. The simulation unit 30 includes a first simulation unit 31 and a second simulation unit 32, and executes a simulation in real time by preparing a simple model for analysis in real time.
[0063]
The first simulation unit 31 performs an offline simulation of the reading drive mechanism 90, and converts the reading drive mechanism model 90M into a simple model based on the analysis result. For example, the first simulation unit 31 creates an approximate model from the analysis result of the offline simulation using the response surface method between the input and the output. At this time, the first simulation unit 31 linearizes the reading drive mechanism model 90M obtained from the mechanism design unit 20 as shown in the following equation 9, and further converts this linear state equation model into the following equation 10. As shown, a discretization process is performed.
[0064]
(Equation 8)
The second simulation unit 32 implements the real-time simulation by mounting the discretized model prepared by the first simulation unit 31 on a real-time machine such as a DSP (Digital Signal Processor) board.
[0065]
Next, the control unit 50 is a control system MCU 80 of FIG. 2 configured from embedded software (control programs) 51a and 51b and hardware on which the embedded software 51a and 51b are mounted, and controls the actual image reading device 70. Is what you do. The embedded software 51a, 51b corresponds to an algorithm for controlling the actual machine of the image reading device 70, and the hardware is implemented with the embedded software 51a, 51b.
[0066]
Next, based on the command signal given to the actuator of the first simulation unit 31 in the reading drive mechanism model 90M from the control unit 50 and the simulation in real time in response to the command signal, the interface unit 40 (2) An interface process of a signal fed back from the sensor of the simulation unit 32 to the control unit 50 is performed. The interface unit 40 A / D converts a command signal, for example, a motor terminal voltage signal output from the control unit 50, and inputs the value to the first simulation unit 31 of the reading drive mechanism model 90M. The motor terminal voltage signal after performing the A / D conversion is, for example, a signal as shown in FIG. Further, the interface unit 40 inputs a sensor signal, for example, an A-phase and a B-phase pulse signal in the case where an encoder is used as the sensor unit 94 to a counter of the control unit 50, and provides the position and speed control. The A and B phase pulse signals from the start of the image reading device 70 to 0.02 sec are signals as shown in FIGS. 5A and 5B.
[0067]
The display unit 60 displays an actuator command signal for the actuator, a time change of a sensor signal from the simulation unit 30 of the reading mechanism model, and an analysis result obtained by analysis of the simulation unit 30 in real time, for example, the command signal shown in FIG. The sensor signal shown in FIG. 5 and the analysis result of the reading speed of the first carriage shown in FIG. 6 and the like are displayed in real time, and the designer judges the control state of the control system from these display results and provides design support. Use.
[0068]
Next, the operation of the present embodiment will be described. The image reading device control system design support apparatus 1 of the present embodiment performs the design of the reading mechanism of the image reading device 70 and the development of the control system of the reading mechanism in parallel, and prepares the mechanical mechanism of the actual machine. Verification of embedded software.
[0069]
The image reading device control system design support apparatus 1 is configured to read and install an image reading device control system design support program stored on a recording medium such as a CD-ROM and necessary data into a computer or the like, and introduce the mechanism. The design unit 22 is constructed, and a simulation program for simulating the operation of the reading mechanism of the mechanism design unit 22 stored in the recording medium is read and introduced, whereby the simulation unit 30 is constructed. By reading and introducing an interface program for processing data transmission and reception between the simulation unit 30 and the control unit 50 stored in the medium, the interface unit 40 is constructed, and a mechanism design program is executed based on the control program. Estimation of Modeled Reading Drive Mechanism 90 by Simulation Program The by embedded software 51a for controlling the control system of the display program and the image reading apparatus 70 to observe in real time on the display unit 60, which to read the 51b is set in the control unit 50, it is constructed.
[0070]
Then, when design information is input from the input unit 10 in a state where the above programs are installed in a computer or the like, the image reading device control system design support device 1 executes the control of the mechanism control unit 20 based on the design information. The first mechanism design unit 21 models, for example, the actuator of the reading drive mechanism system 90 of the image reading apparatus 70 shown in FIG. 2 as shown in FIG. Set.
[0071]
Next, the second mechanism designing unit 22 creates a reading drive mechanism model 90M of the transmission mechanism 92, the driving unit 93, and the reading drive mechanism 90 of the image reading device 70. That is, the second mechanism design unit 22 first models the belt 92a of the transmission mechanism 92 with a spring and a damper as shown in FIG. 3, and sets the equation of motion as shown in Equation 2. The wire 92b of the drive transmission system of the transmission mechanism 92 is modeled by a spring and a damper, and its motion equation is set as shown in Expression 5.
[0072]
Next, the third mechanism design unit 23 converts the rotation speed of the motor shaft of the motor 91 into a sensor signal of an encoder serving as the sensor unit 94. For example, when the sensor unit 94 is an optical incremental encoder, the third mechanism design unit 23 outputs the A-phase signal as a pulse signal at a speed shown in Expression 8, and outputs the B signal as the A-phase signal. A phase difference of 90 degrees is provided and output.
[0073]
The mechanism design unit 20 processes the mechanism design interface unit 24 so as to continuously analyze the first mechanism design unit 21, the second mechanism design unit 22, and the third mechanism design unit 23. The motor shaft rotation speed calculated from the first mechanism design unit 21 is input to the second mechanism design unit 22 and the third mechanism design unit 23 to calculate the first carriage speed and the encoder signal, respectively.
[0074]
Then, the image reading device control system design support device 1 performs a simulation in the simulation unit 30 using the reading drive mechanism model 90M constructed by the mechanism design unit 20. That is, the simulation unit 30 first performs an offline simulation in the first simulation unit 31, and prepares a simple model based on the analysis result. For example, the first simulation unit 31 creates an approximate model from the analysis result of the offline simulation using the response surface method between the input and the output. At this time, the first simulation unit 31 linearizes the reading drive mechanism model 90M obtained from the mechanism design unit 20 as shown in Expression 9, and furthermore, this linear state equation model is expressed in Expression 10 As described above, the discretization process is performed. Then, the second simulation unit 32 mounts the discretized model prepared by the first simulation unit 31 on a real-time machine such as a DSP board and performs a simulation in real time.
[0075]
Then, the image reading device control system design support device 1 performs read driving via the interface unit 40 based on embedded software 51a, 51b for controlling the actual image reading device 70 mounted on the control unit 50. A command signal is given to the actuator of the first simulation unit 31 in the mechanism model 90M, and from a real-time simulation executed by the simulation unit 30 in response to the command signal, a command from the sensor of the second simulation unit 32 in the reading drive mechanism model 90M A signal to be fed back is returned to the control unit 50, and a control simulation of the embedded software 51a, 51b is performed.
[0076]
For example, the image reading device control system design support device 1 performs a simulation by using the motor terminal voltage signal output from the control unit 50 as a command signal via the interface unit 40 by the embedded software 51a, 51b from the control unit 50, for example. The sensor signal is input to the first simulation unit 31 of the unit 30 and returned to the control unit 50 as a sensor signal as a simulation result in the simulation unit 30, for example, an A-phase and a B-phase pulse signal when an encoder is used as the sensor unit 94. Then, the embedded software 51a and 51b are verified.
[0077]
Then, the image reading device control system design support device 1 analyzes the actuator command signal for the actuator, the time change of the sensor signal from the simulation unit 30 of the reading drive mechanism model 90M, and the analysis result obtained by the analysis of the simulation unit 30 in real time. And the like are displayed on the display unit 60 in real time as, for example, the command signal shown in FIG. 4, the sensor signal shown in FIG. 5, and the analysis result of the reading speed of the first carriage shown in FIG.
[0078]
Then, the designer determines the control state of the control system from these display results and uses it for design support.
[0079]
As described above, the image reading device control system design support device 1 according to the present embodiment includes the motor 91 of the transmission mechanism 92 which is an actuator that operates the reading drive mechanism 90 based on the control program according to the detection result of the sensor unit 94. When a drive source such as the like is controlled to support the design of a control system of the image reading device 70 that reads an image of a document, the mechanism drive unit 90 is modeled by the mechanism design unit 20 and read drive is performed by the read drive mechanism model 90M. The operation of the mechanism 90 is simulated by the simulation unit 30, and the exchange of data between the control unit 50 storing the embedded software 51 a and 51 b as a control program for controlling the reading drive mechanism 90 and the simulation unit 30 is performed by the interface unit 40. Go, and design the mechanism based on the embedded software 51a, 51b of the control unit 50. The behavior of the simulation portion 30 of the modeled reading drive mechanism 90 at 20 to observe in real time are displayed on the display unit 60.
[0080]
Accordingly, the design of the reading drive mechanism 90 and the development of the control system for controlling the reading drive mechanism 90 can be performed in parallel, and the development of the control system can be made more efficient, and the development period of the control system can be improved. And man-hours can be reduced.
[0081]
Further, the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment allows the mechanism design unit 20 to model the actuator based on the design information input from the input unit 10 for inputting design information and the like. A design unit 21, a second mechanism design unit 22 that models a reading drive mechanism 90 that performs an image reading operation by the driving force of the actuator, and a third mechanism that models a sensor input as design information from the input unit 10. It is provided with a design unit 23 and a mechanism design interface unit 24 for exchanging data between the mechanism design units 21, 22, and 23.
[0082]
Therefore, when a model of the reading drive mechanism 90 is created based on the design information of the reading drive mechanism 90 and the embedded software to be incorporated in the control system is verified, it is possible to verify without preparing an actual image reading apparatus. It is possible to further improve the efficiency of control system development, further shorten the control system development period, and reduce man-hours.
[0083]
Further, the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment allows the simulation unit 30 to simplify the reading drive mechanism model 90M based on the result of simulating the operation of the read drive mechanism 90 by the read drive mechanism model 90M. The apparatus has a first simulation unit 31 that converts the data into a model, and a second simulation unit 32 that simulates the operation of the reading drive mechanism 90 in real time based on the simplified model converted by the first simulation unit 31.
[0084]
Therefore, the reading drive mechanism model 90M can be converted into a simple model and simulated in real time, and the development of the control system can be made more efficient and the development period of the control system can be further reduced. At the same time, the number of steps can be reduced.
[0085]
Further, the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment uses the control unit 50 as embedded programs 51a and 51b for controlling the operation of the reading drive mechanism 90 of the image reading device 70 as a control program, And hardware of the actual image reading device 70 in which the embedded software 51a and 51b are stored and execute the embedded software.
[0086]
Therefore, it is possible to verify the embedded software and the implemented hardware, further improve the efficiency of control system development, further shorten the control system development period, and reduce man-hours. Can be.
[0087]
Further, in the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment, the interface unit 40 performs data transfer between the simulation unit 30 and the control unit 50 in real time.
[0088]
Therefore, the control system can be developed more quickly, and the development period of the control system can be further reduced.
[0089]
Further, in the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment, the interface unit 40 transfers an actuator command signal for the actuator of the reading drive mechanism model 90M from the control unit 50 to the simulation unit 30.
[0090]
Therefore, a control command is input from the control unit 50 to the reading drive mechanism model 90M, and simulation can be performed in real time, and the development period of the control system can be further reduced.
[0091]
Further, in the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment, the interface unit 40 transmits the simulation result in the simulation unit 30 according to the actuator command signal and the sensor signal from the reading drive mechanism model 90M to the simulation unit. 30 to the control unit 50.
[0092]
Therefore, the calculation result from the reading drive mechanism model 90M is input to the control unit 50, and a simulation can be performed in real time, and the development period of the control system can be further reduced.
[0093]
Further, the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment includes an actuator command signal from the control unit 50 to the simulation unit 30, a sensor signal from the simulation unit 30 to the control unit 50, and a control unit 50 from the simulation unit 30 to the control unit 50. Is displayed on the display unit 60 in accordance with the actuator command signal.
[0094]
Therefore, by allowing each designer to know the calculation results in real time, the designer can quickly obtain a design guideline, thereby further shortening the development period of the control system and reducing man-hours. it can.
[0095]
Further, the image reading device control system design support apparatus 1 of the present embodiment models the reading drive mechanism 90 in the mechanism design processing step, and in the simulation processing step, uses the reading drive mechanism model 90M to control the reading drive mechanism 90. The operation is simulated, the reading drive mechanism 90 is controlled in the control processing step, data is exchanged between the simulation processing step and the control processing step in the interface processing step, and the control processing step is performed in the display processing step. The behavior of the reading drive mechanism 90 in the simulation processing step modeled in the mechanism design processing step based on the control processing in step (1) is observed in real time and displayed on the display unit 60.
[0096]
Accordingly, the design of the reading drive mechanism 90 and the development of the control system for controlling the reading drive mechanism 90 can be performed in parallel, and the development of the control system can be made more efficient, and the development period of the control system can be improved. And man-hours can be reduced.
[0097]
Further, the image reading device control system design support device 1 of the present embodiment controls a drive source such as an actuator motor for operating the reading drive mechanism 90 based on a control program in accordance with the detection result of the sensor, and outputs a document. An image reading device control system design support program for supporting the design of a control system of an image reading device 70 for reading an image, comprising: a mechanism design program for modeling a reading drive mechanism 90; 90, a control program for controlling the reading drive mechanism 90, an interface program for exchanging data between the simulation program and the control program, and a mechanism design program based on the control program. Simulation of the read drive mechanism 90 Image reading device control system design support program having a display program for observing the behavior of a computer program in real time and displaying it on a display unit, and a storage medium storing data necessary for executing the image reading device control system design support program Is read by an information processing device such as a computer, and the image reading device control system design support program is executed, thereby constructing the image reading device control system design support device 1.
[0098]
Therefore, the design of the read drive mechanism 90 and the development of a control system for controlling the read drive mechanism 90 are performed in parallel, thereby improving the efficiency of control system development and shortening the development period of the control system. In addition, the image reading device control system design support device 1 that can reduce the number of man-hours can be constructed easily and at any place.
[0099]
As described above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
[0100]
【The invention's effect】
According to the image reading apparatus control system design support apparatus of the present invention, a driving source such as a motor of an actuator for operating a reading driving mechanism is controlled based on a control program in accordance with a detection result of the sensor, and a document In providing design support for a control system of an image reading apparatus that reads an image, a reading drive mechanism is modeled by a mechanism design unit, and the operation of the reading drive mechanism is simulated by a simulation unit using the reading drive mechanism model. The interface unit exchanges data between the control unit and the simulation unit, which stores a control program that controls the operation, and the simulation unit of the reading drive mechanism modeled by the mechanism design unit based on the control program of the control unit. Of the reading drive mechanism because the behavior of the reading drive mechanism is observed in real time and displayed on the display unit. The development of a control system for controlling can be performed in parallel, the development of the control system can be made more efficient, the development period of the control system can be shortened, and the man-hour can be reduced. .
[0101]
According to the image reading device control system design support apparatus of the second aspect of the present invention, the first mechanism design that models the mechanism design unit based on the design information input from the input unit for inputting design information and the like. A second mechanism design unit that models a reading drive mechanism that performs an image reading operation with the driving force of the actuator; a third mechanism design unit that models a sensor input as design information from the input unit; And a mechanism design interface section for exchanging data between each mechanism design section, so that a model of the read drive mechanism is created based on the design information of the read drive mechanism and incorporated into the control system. When verifying software, it can be verified without preparing an actual image reading device, further improving the efficiency of control system development and shortening the control system development period. It is possible to further shorten Ri, it is possible to reduce the man-hours.
[0102]
According to the third aspect of the present invention, the simulation unit converts the read drive mechanism model into a simple model based on the result of simulating the operation of the read drive mechanism by the read drive mechanism model. And a second simulation section that simulates the operation of the reading drive mechanism in real time based on the simplified model converted by the first simulation section. It can be converted to a model and simulated in real time, and the efficiency of control system development can be further improved, the control system development period can be further shortened, and man-hours can be reduced. .
[0103]
According to the image reading device control system design support device of the invention described in claim 4, the control unit is a control program that controls the operation of the reading drive mechanism of the image reading device, and stores the built-in software. Since it is assumed that the system includes the hardware of the actual image reading apparatus that executes the embedded software, the embedded software and the implemented hardware can be verified, and the efficiency of control system development can be further improved. Thus, the development period of the control system can be further reduced, and the number of steps can be reduced.
[0104]
According to the image reading apparatus control system design support apparatus of the invention described in claim 5, the interface section transmits and receives data between the simulation section and the control section in real time. This can be performed promptly, and the development period of the control system can be further reduced.
[0105]
According to the image reading device control system design support device of the invention, since the interface unit transfers the actuator command signal for the actuator of the reading drive mechanism model from the control unit to the simulation unit, the control unit transmits the control command from the control unit. The simulation can be performed in real time by inputting the data to the reading drive mechanism model, and the development period of the control system can be further reduced.
[0106]
According to the image reading device control system design support apparatus of the invention, the interface unit controls the simulation result in the simulation unit according to the actuator command signal and the sensor signal from the reading drive mechanism model from the simulation unit. Since the calculation result from the reading drive mechanism model is input to the control unit, the simulation can be performed in real time, and the development period of the control system can be further reduced.
[0107]
According to the image reading device control system design support apparatus of the present invention, an actuator command signal from the control unit to the simulation unit, a sensor signal from the simulation unit to the control unit, and an actuator command signal from the simulation unit to the control unit. Is displayed on the display unit, so that each calculation result can be known to the designer in real time, the designer can quickly obtain a design guideline, and the development period of the control system is further reduced. And man-hours can be reduced.
[0108]
According to the image reading apparatus control system design support method of the ninth aspect, a driving source such as a motor of an actuator for operating a reading driving mechanism is controlled based on a control program in accordance with a detection result of a sensor, and a document In performing design support of a control system of an image reading apparatus that reads an image, a reading drive mechanism is modeled in a mechanism design processing step, and an operation of the reading drive mechanism is simulated by the reading drive mechanism model in a simulation processing step. In the control processing step, the reading drive mechanism is controlled, in the interface processing step, data is exchanged between the simulation processing step and the control processing step, and in the display processing step, based on the control processing in the control processing step. Simulation of the reading drive mechanism modeled in the mechanism design processing step Since the behavior in the step is observed in real time and displayed on the display unit, the design of the reading drive mechanism and the development of the control system for controlling the reading drive mechanism can be performed in parallel, and the The efficiency of development can be improved, the development period of the control system can be shortened, and the man-hour can be reduced.
[0109]
According to the storage medium of the tenth aspect of the present invention, a storage medium readable by an information processing device such as a computer has a motor such as an actuator for operating a reading drive mechanism based on a control program according to a detection result of a sensor. An image reading device control system design support program for supporting a design of a control system of an image reading device that reads a document image by controlling a drive source, comprising: a mechanism design program for modeling a reading drive mechanism; A simulation program for simulating the operation of the reading drive mechanism by a model, a control program for controlling the reading drive mechanism, an interface program for transferring data between the simulation program and the control program, and a mechanism design based on the control program Simulation of a read drive mechanism modeled by a program An image reading device control system design support program having a display program for observing the behavior of the application program in real time and displaying it on a display unit, and recording data necessary for executing the image reading device control system design support program. Therefore, it is possible to cause the information processing device such as a computer to read the storage medium and execute the image reading device control system design support program, for example, to control the design of the reading drive mechanism and the reading drive mechanism. An image reading device control system design support device that can execute the control system development more efficiently by performing the control system development in parallel, shorten the control system development period, and reduce man-hours. Can be constructed easily and anywhere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an image reading device control system design support device to which an embodiment of an image reading device control system design support device, an image reading device control system design support method, and a recording medium of the present invention are applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image reading device to which the image reading device control system design support device of FIG. 1 is applied;
FIG. 3 is a schematic diagram of a reading drive mechanism model obtained by modeling the reading drive mechanism system of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing an example of a motor terminal voltage signal input from a control unit of FIG. 1 to a simulation unit;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an A-phase voltage signal (a) and a B-phase voltage signal (b) of an encoder as a sensor signal input from the simulation unit to the control unit in FIG. 1;
FIG. 6 is a view showing an example of an analysis result of a reading speed of a first carriage of FIG. 3 displayed on the display unit of FIG. 1;
FIG. 7 is a perspective view of a driving mechanism of the image reading apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Image reading device control system design support device
10 Input section
20 Mechanism Design Department
21 First Mechanism Design Department
22 Second Mechanism Design Department
23 Third Mechanism Design Department
24 Mechanism design interface
30 Simulation Department
31 first simulation part
32 2nd simulation part
40 Interface section
50 control unit
51a, 51b embedded software
60 Display
70 Image reading device
80 Control MCU
81 Digital control unit
82 drive amplifier
90 Reading drive mechanism
90M reading drive mechanism model
91 motor
92 Transmission mechanism
92a belt
93 drive unit
94 Sensor unit
