JP2010152867A - センサ信号変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ信号を出力するセンサの出力情報を伝送するためにカメラリンクを用いることによって、画像処理に用いられているハードウェア資源の利用を可能にする。
【解決手段】センサ信号変換装置１は、アナログ信号を出力するセンサ２とセンサの出力に含まれる情報から所望の検査項目について検査する検査装置３との間に介装され、センサ２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して検査装置３に出力する。センサ信号変換装置１は、センサ２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１と、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号をカメラリンク規格のフォーマットに変換するフォーマット変換部１３とを備える。さらに、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号のビットレートを調整してフォーマット変換部１３に出力するレート調節部１２が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アナログ信号を出力するセンサとセンサで検出した情報から所望の検査項目について検査する検査装置との間に介装され、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して検査装置に出力するセンサ信号変換装置に関するものである。

一般に、工場において製品を製造する工程では、製品自体が発生する音や振動に含まれる情報を抽出したり、製品に音波や振動を作用させたときの応答に含まれる情報を抽出することにより、製品の良否を判定する検査を行うことがある。このような検査に際しては、音波や振動を検出するためのセンサ（マイクロホン、振動ピックアップ、加速度センサなど）が用いられる。

この種のセンサの出力の多くはアナログ信号であり、工場内にはアナログ信号を出力するセンサが広く配置されている。ただし、アナログ信号は外来ノイズの影響を受けやすいから、工場内のような雑音の多い環境ではアナログ信号のまま遠方に伝送することは困難である。

一方、センサにはデジタル信号を出力するものがあり、デジタル信号を用いると外来ノイズの影響を受けにくくなる。しかしながら、デジタル信号には多数のフォーマットが存在する上に、センサの種類によってデジタル信号のフォーマットが異なっておりフォーマットが統一されていない。このように、センサの種類により出力信号のフォーマットが異なっていると、センサからの出力を受け取る検査装置では、センサの種類に応じたハードウェアやプログラムが必要になり、多数個のセンサが存在する場合には、ハードウェアやソフトウェアとセンサとの組み合わせが繁雑になる。

さらに、センサの出力をＡ／Ｄ変換手段を備えるデータ変換機を通すことにより種々のセンサの出力を所定のデジタル信号に変換し、コンピュータに入力することも考えられている（たとえば、特許文献１参照）。

デジタル信号を入力するための汎用の規格としては、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４のように、パーソナルコンピュータや民生用機器において用いられている規格があるが、これらの規格は工場で用いるほどには信頼性が高くないという問題を有している。

一方、ファクトリーオートメーションにおいて用いる産業用のデジタルカメラの接続に互換性を持たせるためにカメラリンクという規格が制定されており、カメラリンクを用いることにより映像信号を伝送する技術が知られている（たとえば、特許文献２参照）。カメラリンクは、ファクトリーオートメーション用の規格であるから工場内のような環境でも信頼性よくデータを伝送することが可能である。
特開平６−３２５２７５号公報 特開２００６−３１９５９７号公報

ところで、カメラリンクはデジタルカメラに関する規格であり、特許文献１には映像信号と同期信号とのほかに、カメラ制御情報を伝送することが記載されてはいるが、産業用のデジタルカメラに関する用途しか提案されていない。すなわち、アナログ信号を出力するセンサを活用するためにカメラリンクを利用することについては提案されていない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、アナログ信号を出力するセンサの出力情報を伝送するためにカメラリンクを用いることによって、アナログ信号を出力するセンサについて外来ノイズの影響を受けないようにデジタル信号に変換して情報を伝送し、しかも接続規格を統一して接続を容易するとともに高い信頼性をもって情報を伝送することを可能にし、さらには、画像処理に用いられているハードウェア資源の利用を可能にするセンサ信号変換装置を提供することにある。

請求項１の発明は、アナログ信号を出力するセンサとセンサの出力に含まれる情報から所望の検査項目について検査する検査装置との間に介装され、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して検査装置に出力するセンサ信号変換装置であって、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデジタル信号をカメラリンク規格のフォーマットに変換するフォーマット変換部とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、フォーマット変換部は、複数チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を時系列に並べて検査装置に出力することを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、フォーマット変換部は、検査装置との間でカメラリンク規格における制御線を通してコマンドを授受して設定制御用の各種信号を生成するコマンド通信制御部を備えることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、フォーマット変換部は、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号を保存する信号保存用メモリを備え、コマンド通信制御部には、すべてのチャンネルのセンサに対応するデジタル信号を同期間において信号保存用メモリに保存する動作と、各チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を個々に指定した期間において信号保存用メモリに保存する動作とが、前記検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項４の発明において、コマンド通信制御部には、センサの出力値に基づいてトリガを発生させる動作と、外部から与える信号によりトリガを発生させる動作とが、検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項４又は５の発明において、フォーマット変換部は、信号保存用メモリに保存された各チャンネルのデジタル信号を、一定の大きさのブロックの単位でチャンネルと組み合わせて検査装置に転送する機能を有し、コマンド通信制御部には、チャンネルとブロックとの組み合わせを時系列に並べる順序が検査装置からのコマンドにより指示されることを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項４〜６の発明において、信号保存用メモリは、トリガの発生前からデジタル信号を保存する機能を有し、コマンド通信制御部には、トリガの発生後から信号保存用メモリにデジタル信号を保存する動作と、トリガの発生前に設定された期間のデジタル信号をトリガの発生後のデジタル信号と併せて信号保存用メモリに保存する動作とが、検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする。

請求項８の発明では、請求項４〜７のいずれかの発明において、センサからのアナログ信号を増幅し通過周波数帯域を決めるセンサ回路を備え、コマンド通信制御部には、センサ回路におけるゲインおよび通過周波数帯域がコマンドにより指示されることを特徴とする。

請求項９の発明では、請求項４〜８のいずれかの発明において、コマンド通信制御部には、Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周波数がコマンドにより指示されることを特徴とする。

請求項１０の発明では、請求項１の発明において、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデジタル信号のビットレートを調整してフォーマット変換部に出力するレート調節部とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、センサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、さらに工業用カメラの分野において画像の伝送に用いられているカメラリンク規格のフォーマットに変換して検査装置に出力しているから、カメラリンク規格のフォーマットを有するデジタル信号で画像以外のデータを検査装置に出力することが可能になる。このようにカメラリンク規格のフォーマットを用いていることにより、画像以外の情報をデジタル信号で伝送する場合でも外来ノイズの影響を受けにくくなり、しかも、画像処理装置に用いているフレームグラバなどのハードウェアを流用して画像以外の情報を用いた検査が可能になる。また、検査装置と接続するためのケーブルとしてカメラリンク用のケーブルを流用することができるから、検査装置と接続するためのケーブルの長さを容易に変更することができる。

要するに、広く普及しているアナログ信号を出力する既存のセンサを用いながらもデジタル信号での処理が可能になる上に、画像処理装置を動作させているプログラムを変更するだけで画像以外の情報を用いた検査が可能になるという利点がある。また、検査装置では、カメラリンク規格のフォーマットでデジタル信号を受け取ることができればよいから、デジタル信号のフォーマットを統一することができる上に、カメラリンク規格のフォーマットはファクトリーオートメーションにおいて用いられているように、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの規格に比較してデータ伝送の信頼性が高く、工場で製品を製造する工程において用いる場合でも信頼性を確保することができる。

請求項２の発明の構成によれば、複数チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を時系列に並べて検査装置に出力するから、センサとセンサ信号変換装置との間は短いセンサ線で接続することができ、センサ信号変換装置と検査装置との間はデジタル信号用の１系統の配線を行えばよく、結果的に配線の引き回しが容易になる。

請求項３の発明の構成によれば、検査装置との間でコマンドを授受することにより各種の設定制御が可能になる。

請求項４の発明の構成によれば、すべてのチャンネルのセンサに対応するデジタル信号を同じ期間に取り込む動作を指示した場合は、各センサの出力の関連性に着目した検査が可能になり、各チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を個々に指定した期間に取り込む動作を指示した場合は、各センサごとの出力に基づいた検査が可能になる。

請求項５の発明の構成によれば、各種条件をトリガに用いることが可能であり、センサの出力に基づいてトリガを発生させれば、センサの連携関係に従ってセンサの出力を関係付けて検査することが可能になる。

請求項６の発明の構成によれば、検査装置へのデジタル信号の転送の際にブロックを単位としているから、ブロックを単位としてデジタル信号を任意の順序で伝送することが可能になる。したがって、検査装置との間のトラフィックやデジタル信号の重要度などに応じて所望の順序でデジタル信号を転送することが可能になる。

請求項７の発明の構成によれば、トリガの発生後のデジタル信号を保存する動作と、トリガの発生前後のデジタル信号を保存する動作との選択が可能であるから、トリガ後のデジタル信号のみで検査すればよい場合はもちろんのこと、トリガが発生する前のセンサ出力の変化を履歴として確認する場合にも対応することが可能である。

請求項８の発明の構成によれば、ゲインや通過周波数帯域の調節により、センサから出力されたアナログ信号の振幅値を調節して検査を容易にし、かつ検査に不要な成分を除去して誤検査の可能性を低減することができる。

請求項９の発明の構成によれば、サンプリング周波数を変更することができるから、センサの出力波形に応じてサンプリング周波数を適正化することができる。

請求項１０の発明の構成によれば、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号のビットレートと検査装置が受け取るデジタル信号のビットレートとが異なっていてもレート調節部によりビットレートの調節がなされ、センサから出力されるアナログ信号に含まれる情報を欠落させることなく検査装置に出力することができる。

実施形態１を示すブロック図である。 同上の動作説明図である。 実施形態２を示すブロック図である。 同上の動作説明図である。

（実施形態１）
本実施形態では、図１に示すように、アナログ出力が得られるセンサ２と、センサ２の出力信号に基づいて所望の検査を行う検査装置３との間に介在し、センサ２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して検査装置３に出力するセンサ信号変換装置１について説明する。

本実施形態は、工場で製品を製造する工程において用いることを想定しており、センサ信号変換装置１には、センサ２の出力信号に含まれる情報を高い信頼性をもって検査装置３に伝達することが要求される。また、センサ２は、アナログ信号を出力するものであればよく、たとえば振動ピックアップ、加速度センサ、圧力センサ、温度センサ、受光センサなどを用いることができる。検査装置３は、汎用のパーソナルコンピュータにフレームグラバを付加して構成されるか、マイクロコンピュータを備える専用装置として構成されるものであって、製品を製造する工程においてセンサ２の出力に基づいて各種の検査項目に関する検査を行う。

センサ信号変換装置１と検査装置３との間は、センサ２の出力信号に相当するデジタル信号を伝送するデータ線Ｌｄと、データ線Ｌｄを通して伝送するデータの同期信号を伝送する同期線Ｌｅと、クロック信号を伝送するクロック線Ｌｋと、検査装置３からの指示をセンサ信号変換装置１に与えるための制御線Ｌｃ（ＵＡＲＴ信号線）とを介して接続される。また、センサ信号変換装置１とセンサ２との間は、センサ２から出力されるアナログ信号を伝送するセンサ線Ｌｓを介して接続される。

センサ信号変換装置１は、センサ２の出力信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するためにＡ／Ｄ変換部１１を備える。Ａ／Ｄ変換部１１におけるサンプリング周波数は目的とする検査項目に応じて変更可能になっている。サンプリング周波数は、センサ信号変換装置１にＤＩＰスイッチのような操作部を設けるか、あるいは検査装置３から制御線Ｌｃを通してセンサ信号変換装置１に指示を与えることによって変更する。サンプリング周波数は必ずしも変更可能である必要はなく、サンプリング周波数を固定的に設定していてもよい。Ａ／Ｄ変換部１１の出力ビット数は、目的とする検査項目に応じて固定的に設定されている。

センサ信号変換装置１は、カメラリンクとして規格化されているフォーマットのデジタル信号を検査装置３に出力するように構成される。すなわち、センサ信号変換装置１は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号をカメラリンク規格のデジタル信号に変換して検査装置３に出力するフォーマット変換部１３を備えている。

通常は、カメラリンクのデータ線Ｌｄは最大２４ビットのデータを伝送し、同期線Ｌｅは３ビットの同期信号を伝送することにより、合計２８ビットの信号を用い、さらに、１ビットの同期クロックをクロック線Ｌｋを通して伝送している。また、カメラリンクの制御線Ｌｃは４ビットの信号を用いている。カメラリンク規格はデジタルカメラの接続に用いられる規格であるから、制御線Ｌｃは、通常はデジタルカメラの制御に用いられるが、本実施形態では、検査装置３からセンサ信号変換装置１に指示を与えるために制御線Ｌｃを用いる。

フォーマット変換部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるパラレルデータを、７ビット×４系統のシリアルデータに変換する。また、フォーマット変換部１３の出力は、カメラリンク規格に合わせるためにＬＶＤＳを用いるから、フォーマット変換部１３では必要に応じて信号レベルの変換も行う。

ところで、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるデジタル信号のビットレートは検査項目に応じて選択され、一方、検査装置３に入力されるデジタル信号のフォーマットはカメラリンク規格のフォーマットであるから、入力信号の周波数帯域は２０〜８５ＭＨｚの範囲に制限されている。この周波数は１画素の転送に要するクロック周波数（すなわち、同期クロックの周波数）である。

一方、現状のセンサ２の出力は数十ｋＨｚであるから、Ａ／Ｄ変換部１１のサンプリング周波数は１００ｋＨｚ程度でよく、映像情報の伝送に用いるカメラリンク規格の周波数帯域と比較すると大幅に低くなっている。すなわち、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるデジタル信号のビットレートとカメラリンク規格のビットレート（最大１．６Ｇビット／秒）とは一致しない。

そこで、本実施形態では、レート調節部１２を設け、Ａ／Ｄ変換部１１のビットレートと検査装置３の同期クロックとの相違をレート調節部１２において調整している。レート調節部１２は、たとえばバッファメモリ１２ａを備え、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号のデータを当該デジタル信号のビットレートでバッファメモリ１２ａに書き込み、バッファメモリ１２ａに一旦保存したデータを、検査装置３から要求されるカメラリンクの同期クロックの周波数（つまり、ビットレート）で読み出す。ここに、レート調節部１２においてバッファメモリ１２ａから読み出すタイミングは、カメラリンクの同期クロックが有効な期間とする必要がある。

本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１およびレート調節部１２ではパラレルデータを扱っており、フォーマット変換部１３においてパラレル−シリアル変換を行って、フォーマット変換部１３からはシリアルデータを出力する。

以下では、センサ信号変換装置１の動作について簡単に説明する。図２に示すように、センサ信号変換装置１は、センサ２から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１１においてデジタル信号に変換する（Ｓ１）。次に、このデジタル信号をレート調節部１２に入力して、バッファメモリ１２ａに一旦保存させる（Ｓ２）。バッファメモリ１２ａに保存するデータ量は、検査項目に応じて事前に決めておき、検査装置３から制御線Ｌｃを通してシリアル通信でレート調節部１２に設定しておく。

バッファメモリ１２ａに書き込んだデータ量が、検査項目に応じて事前に決めたデータ量に達すると、フォーマット変換部１３では、検査装置３の取込タイミングに合わせてバッファメモリ１２ａからデータを読み出し（Ｓ３）、読み出したデータをフォーマット変換部１３でカメラリンクのフォーマットに変換して検査装置３に出力する（Ｓ４）。ここに、バッファメモリ１２ａからデータを読み出すタイミングは、制御線Ｌｃを通してシリアル通信でレート調節部１２に設定する。フォーマット変換部１３では、上述したように、パラレル−シリアル変換を行い、さらに信号レベルを変換してＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）で検査装置３に出力する。検査装置３には、カメラリンク規格のインターフェイスを設けてあり、センサ信号変換装置１から受信したデジタル信号に基づいて検査を行うことができる。

（実施形態２）
実施形態１では、１個のセンサ２での検出結果を検査装置３に伝送する構成について説明したが、本実施形態では、図３に示すように、複数個（図示例では４個）のセンサ２１〜２４を用いる場合を例として説明する。すなわち、本実施形態では、センサ信号変換装置１は、センサ２１〜２４から４チャンネルの入力信号を受ける構成を有している。ただし、出力系統は１系統であり、複数チャンネル分のセンサ２１〜２４から出力されたアナログ信号を、デジタル信号として１系統にまとめて検査装置３に出力している。各チャンネルのセンサ２１〜２４に対応するデジタル信号は、時系列に並べられ、カメラリンク規格に準拠する信号として検査装置３に転送される。

一般に、工場内には多数個のセンサが分布して配置されている。また、検査装置３では１個のセンサの出力によって検査を行うだけではなく、複数個のセンサ２１〜２４の出力を総合して検査を行うことも多い。複数個のセンサ２１〜２４から出力されるアナログ信号を検査装置３に集約して取り込むには、検査装置３に各センサ２１〜２４をそれぞれ接続することが考えられる。

しかしながら、複数個のセンサ２１〜２４を検査装置３に接続すると、各センサ２１〜２４と検査装置との間の配線本数が多くなり、配線の引き回しや検査装置３の設置に手間がかかるという問題が生じる。しかも、検査装置３では各センサ２１〜２４にそれぞれ接続するための接続口およびセンサ回路を設ける必要があるから、検査装置３が大型化したり回路規模が増加してコスト高につながる。

検査装置３に設けられるセンサ回路は、センサから出力されたアナログ信号を増幅する増幅部、アナログ信号のうち検査対象とする周波数を制限するフィルタ部を含み、検査装置には、コンピュータで構成された判断部に加えて、センサ２１〜２４からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部も設けられる。

センサ回路における増幅部のゲインやフィルタ部の通過周波数帯域、Ａ／Ｄ変換部におけるサンプリング周波数は、センサ２１〜２４の種類に応じて設定することが必要である。これらの設定要素をハードウェアで固定的に設定している場合には、センサ２１〜２４の種類に応じて設計の異なるハードウェア（回路）を用いることが必要になってコスト高につながる。一方、これらの設定要素を検査装置を動作させるためのプログラムで変更可能としている場合であっても、プログラムで一旦設定された動作とは異なる調整は容易ではない。

上述の事情に鑑みて、本実施形態では、実施形態１と同様に、センサ２１〜２４から出力されるアナログ信号をカメラリンク規格のデジタル信号に変換して検査装置３に出力するセンサ信号変換装置１において、複数個のセンサ２１〜２４を接続可能にしてある。また、本実施形態では、センサ２１〜２４から出力されたアナログ信号を取り込むためのセンサ回路１４を設け、レート変換部１２はフォーマット変換部１３で兼用する構成を採用している。

センサ回路１４は、各センサ２１〜２４から出力されたアナログ信号を増幅する増幅部およびアナログ信号のうちの所望の周波数帯域を制限するフィルタ部を備え、増幅部のゲインおよびフィルタ部の通過周波数帯域は指令信号ＳＧ１により複数種類（たとえば、４種類）から選択可能になっている。センサ回路１４では、各センサ２１〜２４の出力を個別に扱っている。したがって、図３に示すセンサ回路１４は、４入力−４出力の構成を有している。

センサ回路１４の出力は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。ここに、Ａ／Ｄ変換部１１は、入力部にマルチプレクサを備え、センサ回路１４から出力された４種類のアナログ信号から１種類のアナログ信号を選択してデジタル信号に変換するように構成されている。アナログ信号の選択は検査装置３からの指示に従う。検査装置３では、各センサ２１〜２４に対応するアナログ信号を循環的に選択する指示、あるいは所望のセンサ２１〜２４に対応するアナログ信号を指定して選択する指示を与える。また、Ａ／Ｄ変換部１１はサンプリング周波数の設定も可能になっている。アナログ信号の選択およびサンプリング周波数の設定は指令信号ＳＧ２により行う。

検査装置３による検査開始前には、初期値を設定するために、センサ回路１４およびＡ／Ｄ変換部１１に指令信号ＳＧ１，ＳＧ２を与える（初期設定）。また、検査中であっても、検査を中断するコマンドを検査装置３からセンサ信号変換装置１に与えると、センサ回路１４およびＡ／Ｄ変換部１１に指令信号ＳＧ１，ＳＧ２を与えて設定変更を行うことが可能である。設定変更後には検査装置３からセンサ信号変換装置１に検査を再開するコマンドを与えることにより、検査を再開することができる。また、Ａ／Ｄ変換部１１のサンプリング周波数は、検査中であっても変更可能であって、センサ２１〜２４の入力波形に適合したサンプリング周波数に設定を変更することができる。サンプリング周波数は、複数種類から選択可能としておくことが望ましく、たとえば、４種類のサンプリング周波数からセンサ２１〜２４の入力波形に応じたサンプリング周波数を選択する。

ところで、実施形態１において説明したように、センサ信号変換装置１と検査装置３との間ではカメラリンク規格のデジタル信号を用いており、センサ信号変換装置１と検査装置３との間は、データ線Ｌｄと同期線Ｌｅとクロック線Ｌｋと制御線Ｌｃ（ＵＡＲＴ信号線）とを介して接続されている。したがって、センサ信号変換装置１には、検査装置３との間でカメラリンク規格に準拠した信号を用いて通信するインターフェイスとしてのカメラリンク変換部１３ａを備えたフォーマット変換部１３が設けられる。カメラリンク変換部１３ａを設けていることにより、検査装置３との間でカメラリンク規格に含まれるＵＡＲＴ（汎用非同期送受信回路）通信を行うことで以下に説明する動作が可能になる。

フォーマット変換部１３は、カメラリンク変換部１３ａを介して検査装置３からのコマンド（指示）を受けることにより、センサ信号変換装置１の内部の設定制御に用いる各種信号を生成するコマンド通信制御部１３ｂを有している。コマンド通信制御部１３ｂは、検査装置３からのコマンドを受け取ると確認応答を行う機能も備える。実施形態１で説明したように、検査装置３からセンサ信号変換装置１にコマンドを与える信号は制御線Ｌｃを通して伝送される。

フォーマット変換部１３には、コマンド通信制御部１３ｂからの指示を受けてセンサ回路１４に与える指令信号ＳＧ１と、Ａ／Ｄ変換部１１に与える指令信号ＳＧ２とを生成するアナログ回路制御部１３ｃが設けられる。すなわち、上述した指令信号ＳＧ１，ＳＧ２は、制御線Ｌｃを通して検査装置３から与えられるコマンドに応じて生成される。

また、フォーマット変換部１３は、デジタル回路制御部１３ｄと信号保存用メモリ１３ｅとを備えており、デジタル回路制御部１３ｄは、コマンド通信制御部１３ｂからの指示により、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号を信号保存用メモリ１３ｅに保存する状態と、信号保存用メモリ１３ｅに保存されたデジタル信号を読み出してカメラリンク変換部１３ａに転送する状態との２状態を選択する。

すなわち、フォーマット変換部１３では、Ａ／Ｄ変換部１１の出力を信号保存用メモリ１３ｅに一旦保存してから検査装置３に転送するから、センサ２１〜２４の出力を検査装置３に転送するタイミングを制御することができる。言い換えると、実施形態１のレート変換部１２は不要になる。なお、デジタル回路制御部１３では、Ａ／Ｄ変換部１１から出力されたデジタル信号をカメラリンク変換部１３ａに直接転送する状態を含めて３状態を選択可能としてもよい。

コマンド通信制御部１３ｂに対して検査装置３から与えることができるコマンドでは、使用するチャンネル、増幅部のゲイン、フィルタ部の通過周波数帯域、Ａ／Ｄ変換部１１のサンプリング周波数、デジタル信号を信号保存用メモリ１３ｅに保存するタイミング、デジタル信号を信号保存用メモリ１３ｅから読み出すタイミング、信号保存用メモリ１３ｅから読み出すデジタル信号のチャンネル、信号保存用メモリ１３ｅから読み出すデジタル信号のデータサイズなどの指示が可能である。

本実施形態では、信号保存用メモリ１３ｅにデジタル信号を保存する期間は制限されており、後述するトリガが発生した後の期間（以下、「取込後保存期間」という）のデジタル信号以外に、当該期間の前の期間（以下、「取込前保存期間」という）のデジタル信号も保存する機能を有している。したがって、トリガが発生した後のデジタル信号にのみ着目して検査を行うことと、トリガの発生前後のデジタル信号に着目して検査を行うこととが可能になる。

取込前保存期間のデジタル信号を保存するには、トリガの発生前からデジタル信号を保存する構成が必要であり、そのため、信号保存用メモリ１３ｅは、所定期間分のデジタル信号を一時的に保存するリングバッファと、指定した期間のデジタル信号がリングバッファから転送される保存用記憶部とを備えている。すなわち、トリガが発生するよりも前のデジタル信号がリングバッファに保存されるようにしてあり、トリガが発生すれば取込前保存期間のデジタル信号をリングバッファから保存用記憶部に転送することにより、取込前保存期間のデジタル信号と、取込後保存期間のデジタル信号とを信号保存用メモリ１３ｅに保存することが可能になっている。

取込前保存期間を設定している場合は、検査対象となる期間の開始を取込開始とするとき、信号保存用メモリ１３ｅには取込開始よりも前のデジタル信号も保存される。したがって、信号保存用メモリ１３ｅにデジタル信号を保存する総時間をＴｔとし、取込前保存期間をＴｂとすれば、取込開始後にデジタル信号が信号保存用メモリ１３ｅに保存される期間Ｔａは、Ｔａ＝Ｔｔ−Ｔｂの関係になる。

したがって、信号保存用メモリ１３ｅにデジタル信号を保存するタイミングを指示するために、デジタル信号を保存する総時間、取込開始の条件、取込前保存期間などを指示するコマンドが設けられる。取込前保存期間におけるセンサ２１〜２４の出力は、トリガの前後の振る舞いから変化の傾向を検出する際には有効な情報になる。取込の終了については、信号保存用メモリ１３ｅにデジタル信号を保存する総時間によってタイミングが決められる。

また、各センサ２１〜２４の出力は関連している場合と関連していない場合とがあるから、すべてのチャンネルのデジタル信号を同じ期間において取り込む（信号保存用メモリ１３ｅに保存する）「同期」の動作と、各チャンネルのデジタル信号を個々の期間で取り込む「非同期」の動作とがコマンドにより選択可能になっている。「非同期」であっても、個別のチャンネルごとに取り込む期間を指定するほか、同時に複数のチャンネル（たとえば、２チャンネルずつ）について取り込むようにしてもよい。「非同期」の動作では、保存するチャンネルの指定をコマンドによって行う必要がある。

上述したトリガは、たとえば、以下の条件で発生させることができる。
（１）指定したチャンネルにおいてデジタル信号の信号値が規定値に達したことを条件としてトリガとする。この条件のトリガを用いるには、監視するチャンネル、保存するチャンネル、トリガを発生させる規定値との指定が必要である。なお、規定値に達する場合には、規定値以上になる場合と規定値以下になる場合とがある。
（２）いずれかのチャンネルにおいてデジタル信号の信号値がが規定値に達したことを条件としてトリガとし、かつ当該トリガを発生させたチャンネルのデジタル信号について取込開始を行う。この条件のトリガを用いるには、トリガを発生させる規定値の指定が必要である。
（３）検査装置３とは別に入力される外部からの信号を受けたことを条件としてトリガとする。この条件のトリガを用いるには、トリガを発生させる信号の指定と、保存するチャンネルとの指定が必要である。
（４）（１）または（２）の動作を、検査装置３とは別に入力される外部からの信号が存在するときに行う。
（５）（１）または（２）または（３）の動作を行う。
（６）検査装置３から取込開始のコマンドを与えたことをトリガとする。この条件のトリガを用いるには、保存するチャンネルの指定が必要である。

ところで、検査装置３において信号保存用メモリ１３ｅから検査用のデジタル信号を読み込む際には、読出（信号保存用メモリ１３ｅから検査装置３への転送）のタイミングの指示、読出を行うチャンネル、データサイズなどをコマンドにより指定する。

検査装置３が、センサ信号変換装置１に保存されたデジタル信号を用いて検査を行う際には、所望のチャンネルについてトリガ後から所望のデータサイズのデジタル信号を用いる動作と、所望のチャンネルについてトリガの前後の所望のデータサイズのデジタル信号を用いる動作とをコマンドにより選択することができる。

また、信号保存用メモリ１３ｅに保存するデジタル信号は一定の大きさのブロックに区切って保存してあり、検査装置３に読み出すデータサイズはブロックを単位として指定することが可能になっている。したがって、センサ信号変換装置１から検査装置３へのデジタル信号の転送はブロックを単位として行われる。また、転送の際にはブロックに適宜の識別情報を付加しておくことによって、任意の順序でブロックを転送しても検査装置３においてブロックを時系列の順に並べることが可能になる。

検査装置３でデジタル信号を読み出す方法としては、以下の方法を選択することができる。すなわち、各チャンネルのデジタル信号は時系列に並べて検査装置３に転送されるのであって、以下の並べ方が選択可能である。以下では、センサ２１〜２４に対応するチャンネルをＣｈ１〜Ｃｈ４とする。
（１）指定されたデータサイズ分のブロックをチャンネルごとに１回で転送する。たとえば、チャンネルＣｈ１のみに着目する場合は、Ｃｈ１−ＡＬＬとする。着目するチャンネルは指定することが可能である。また、複数のチャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４に着目する場合は、Ｃｈ１−ＡＬＬ，Ｃｈ２−ＡＬＬ，Ｃｈ３−ＡＬＬ，Ｃｈ４−ＡＬＬとする。ここにおいて、「，」で区切ったひとまとまりが１回の転送の単位であり、「−ＡＬＬ」は全ブロックを意味する。
（２）指定されたデータサイズ分のブロックをチャンネルごとにブロック単位で複数回に分けて転送する。たとえば、チャンネルＣｈ１のみに着目する場合は、Ｃｈ１−１，Ｃｈ１−２，…，Ｃｈ１−Ｘとする。また、複数のチャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４に着目する場合は、Ｃｈ１−１，Ｃｈ２−１，Ｃｈ３−１，Ｃｈ４−１，…，Ｃｈ１−Ｘ，Ｃｈ２−Ｘ，Ｃｈ３−Ｘ，Ｃｈ４−Ｘとすればよい。

このように各チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４の同ブロックを転送した後に、各チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４の次ブロックを転送する方法のほか、チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４とブロックとの組み合わせを任意に設定する方法も採用することが可能である。たとえば、転送の順序を、Ｃｈ１−１，Ｃｈ２−１，Ｃｈ２−２，Ｃｈ３−１，Ｃｈ４−１，Ｃｈ１−３，Ｃｈ２−４などとしてもよい。チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４とブロックとを任意に組み合わせるには、検査装置３から個々に指定する必要がある。
（３）すべてのチャンネルＣｈ１〜Ｃｈ４のすべてのブロックを１回で転送する。すなわち、Ｃｈ１−ＡＬＬ−Ｃｈ２−ＡＬＬ−Ｃｈ３−ＡＬＬ−Ｃｈ４−ＡＬＬになる。

以下では、本実施形態の使用手順を簡単に説明する。図４は左欄がセンサ信号変換装置１の内部におけるデジタル信号の流れを表し、右欄が検査装置３との間で通知されるコマンドを表している。

図示例においては、検査装置３からセンサ信号変換装置１に対して起動確認を指示した後（Ｓ１）、まず、センサ回路１４およびＡ／Ｄ変換部１１に関する設定や取込開始の条件などの設定である検査設定を指示する（Ｓ２）。検査設定の後には、信号保存用メモリ１３ｅへのデジタル信号の保存を指示する（Ｓ３）。

この指示を受けて、センサ信号変換装置１では、センサ２１〜２４の出力の取込を開始する（Ｓ４）。ここで、設定された条件に従うトリガ発生すると、センサ信号変換装置１から検査装置３に対してトリガの発生を通知し（Ｓ５）、信号保存用メモリ１３ｅにデジタル信号を保存する（Ｓ６）。

その後、信号保存用メモリ１３ｅに所要のデジタル信号が保存されると、検査装置３からセンサ信号変換装置１に対してデジタル信号の読出を、読出条件とともに指示する（Ｓ７）。この指示を受けて、信号保存用メモリ１３ｅからのデジタル信号の読出が行われ（Ｓ８）、読み出されたデジタル信号がカメラリンク規格に準拠する信号に変換される（Ｓ９）。変換後の信号は検査装置３に転送される（Ｓ１０）。検査装置３では、検査に必要な所要のデジタル信号の読出が終了するまで、センサ信号変換装置１からの読出を繰り返して指示した後、所要のデジタル信号を用いて必要な検査を行う。以後は、検査設定後の動作を繰り返してセンサ２１〜２４から取得した情報に基づいて必要な検査を行うのである。

なお、上述の構成例では、センサ回路１４の出力をセンサ２１〜２４の個数と同数としＡ／Ｄ変換部１１においてマルチプレクサを用いているが、センサ回路１４においてマルチプレクサを用いることによりセンサ回路１４の出力を１出力とする構成を採用するとともに、マルチプレクサの入力数を指令信号ＣｈＧ１で設定可能としておけば、任意個数のセンサを接続することが可能になる。すなわち、入力チャンネル数の選択が可能になる。

１ センサ信号変換装置
２ センサ
３ 検査装置
１１ Ａ／Ｄ変換部
１２ レート調節部
１３ フォーマット変換部
１３ａ カメラリンク変換部
１３ｂ コマンド通信制御部
１３ｃ アナログ回路制御部
１３ｄ デジタル回路制御部
１３ｅ 信号保存用メモリ
１４ センサ回路

Claims (10)

1. アナログ信号を出力するセンサとセンサの出力に含まれる情報から所望の検査項目について検査する検査装置との間に介装され、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して検査装置に出力するセンサ信号変換装置であって、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデジタル信号をカメラリンク規格のフォーマットに変換するフォーマット変換部とを備えることを特徴とするセンサ信号変換装置。
2. 前記フォーマット変換部は、複数チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を時系列に並べて前記検査装置に出力することを特徴とする請求項１記載のセンサ信号変換装置。
3. 前記フォーマット変換部は、前記検査装置との間でカメラリンク規格における制御線を通してコマンドを授受して設定制御用の各種信号を生成するコマンド通信制御部を備えることを特徴とする請求項２記載のセンサ信号変換装置。
4. 前記フォーマット変換部は、前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号を保存する信号保存用メモリを備え、前記コマンド通信制御部には、すべてのチャンネルのセンサに対応するデジタル信号を同期間において信号保存用メモリに保存する動作と、各チャンネルのセンサに対応するデジタル信号を個々に指定した期間において信号保存用メモリに保存する動作とが、前記検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする請求項３記載のセンサ信号変換装置。
5. 前記コマンド通信制御部には、センサの出力値に基づいてトリガを発生させる動作と、外部から与える信号によりトリガを発生させる動作とが、前記検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする請求項４記載のセンサ信号変換装置。
6. 前記フォーマット変換部は、前記信号保存用メモリに保存された各チャンネルのデジタル信号を、一定の大きさのブロックの単位でチャンネルと組み合わせて前記検査装置に転送する機能を有し、前記コマンド通信制御部には、チャンネルとブロックとの組み合わせを時系列に並べる順序が検査装置からのコマンドにより指示されることを特徴とする請求項４又は５記載のセンサ信号変換装置。
7. 前記信号保存用メモリは、トリガの発生前からデジタル信号を保存する機能を有し、前記コマンド通信制御部には、トリガの発生後から信号保存用メモリにデジタル信号を保存する動作と、トリガの発生前に設定された期間のデジタル信号をトリガの発生後のデジタル信号と併せて信号保存用メモリに保存する動作とが、前記検査装置からのコマンドにより選択的に指示されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のセンサ信号変換装置。
8. 前記センサからのアナログ信号を増幅し通過周波数帯域を決めるセンサ回路を備え、前記コマンド通信制御部には、センサ回路におけるゲインおよび通過周波数帯域がコマンドにより指示されることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のセンサ信号変換装置。
9. 前記コマンド通信制御部には、前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周波数がコマンドにより指示されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のセンサ信号変換装置。
10. 前記Ａ／Ｄ変換部から出力されたデジタル信号のビットレートを調整して前記フォーマット変換部に出力するレート調節部とを備えることを特徴とする請求項１記載のセンサ信号変換装置。

Images