JP2014163931A - 計測制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測制御の操作性や認識性に優れた計測制御装置を提供する。
【解決手段】表計算プログラムによって作成された行列形式の計測制御データを取得する制御データ取得部と、上記制御データ取得部によって取得された計測制御データに従って計測を実行する計測実行部とを備えている。更に、上記制御データ取得部は、上記計測制御データとして、行列の各行が、繰り返し計測の各回に対応し、行列の各列が、計測に伴って実行される一連の過程それぞれに対応し少なくとも１つの列は計測値取得の過程に対応した行列形式のデータを取得するものであり、上記計測実行部は、上記行列形式の計測制御データに従って１行ずつ計測を実行し、１行分の計測については各列の過程を順次に実行するものである。
【選択図】図１

Description

本件開示は、計測制御装置に関する。

従来より、電子装置の開発、実験、評価などを行う際に各種の計測を行っている。計測の種類としては、例えば、電圧や電流、パルス信号、周波数等を計測するいわゆる電気信号計測や、オシロスコープやスペクトルアナライザや電源装置などに代表される箱形測定器からの出力値を計測値として取得する広義の計測や、温度や圧力や加速度などといった各種センサによる計測などが存在する。そして、これらの計測に際しては、最終的に計測データをコンピュータ（典型的にはパーソナルコンピュータ）上に集約することが望ましい。

このため、パーソナルコンピュータを計測制御装置として動作させて、上述したような各種の計測について、条件制御やタイミング制御や分析や表示などを行わせる技術が知られている。

このような計測制御装置における計測の管理や設定などを行うためのユーザインタフェースとしては、条件制御用の管理画面や分析用の設定画面などが用意されることが一般的である。

しかしながら、上述したユーザインタフェースの管理画面や設定画面は、計測制御装置毎の特別な設計であることが多く、ユーザは、計測機器の機能などを理解していても、ユーザインタフェースの設計を理解しないと操作ができないし、往々にしてその設計思想は汎用的でないので操作性が悪い。

また、上述した各種の計測では、多くの場合、同一条件下や順次変更される条件下で繰り返し計測が行われるという計測形態が求められる。そして、そのような計測形態について、上述した一般的なユーザインタフェースで管理を行うと、１回の計測に関係した一連の手順をイメージしにくく、計測の繰り返しをリアルタイムで監視するようなニーズにも対応が難しい。

上記事情に鑑み、本発明は、計測制御の操作性や認識性に優れた計測制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の計測制御装置は、
表計算プログラムによって作成された行列形式の計測制御データを取得する制御データ取得部と、
上記制御データ取得部によって取得された計測制御データに従って計測を実行する計測実行部とを備えている。更に、
上記制御データ取得部は、上記計測制御データとして、行列の各行が、繰り返し計測の各回に対応し、行列の各列が、計測に伴って実行される一連の過程それぞれに対応し少なくとも１つの列は計測値取得の過程に対応した行列形式のデータを取得するものであり、
上記計測実行部は、上記行列形式の計測制御データに従って１行ずつ計測を実行し、１行分の計測については各列の過程を順次に実行するものである。

このような計測制御装置によれば、計測における一連の過程を表計算プログラムによって行列形式で設定することが出来る。このため、測定に関する一連の過程が一目で確認できるため、認識性に優れているとともに設定作業の操作性も高い。また、表計算プログラムという汎用性の高いツールを用いるので操作の理解が容易であるという面でも操作性が高い。なお、各行が各回の計測に対応し、各列が計測の各手順に対応するという限定はそれほど大きな限定ではなく、特に、表計算プログラムに用意されているデータ入力支援のための汎用的機能などを考慮するならば、上記限定を満たす行列形式の計測制御データであっても多くの種類の計測について汎用的に適用可能と言える。

上述した本発明の計測制御装置は、コンピュータに組み込まれる計測制御プログラムによって当該コンピュータ上で実現されるものであることが好ましい。このような好ましい形態の計測制御装置によれば、同一のコンピュータに組み込まれた表計算プログラムから計測制御データを取得することができ、計測制御データの取得が容易である。このような好ましい形態の計測制御装置を実現する計測制御プログラムは、コンピュータに着脱自在に装填される可搬型の記録媒体に記憶されたものであっても良く、コンピュータ内に固定された記憶素子に記憶されたものであっても良く、あるいは、有線や無線の電気通信網を介してコンピュータに供給されるものであっても良い。

また、本発明の計測制御装置は、上記計測実行部が、上記計測制御データの各行の実行によって取得した計測値を取得の度に計測制御データ中の当該行に格納するものであることも望ましい。このような望ましい形態の計測制御装置によれば、計測制御データの行列上で計測の進行を容易に確認することが出来る。

また、本発明の計測制御装置は、上記計測実行部によって取得された計測値を取得の度にグラフ化して表示する表示部を備えることも好適である。この好適な形態の計測制御装置によれば、計測結果をリアルタイムで確認することが出来る。

本発明によれば、計測制御の操作性や認識性に優れている。

本発明の計測制御装置の一実施形態が組み込まれた計測システムを示す図である。 本実施形態の計測制御装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成を示す図である。 計測制御装置のメイン画面を示す図である。 計測制御データの具体的な第１例を示す図である。 計測制御データの具体的な第２例を示す図である。

本発明の計測制御装置の具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の計測制御装置の一実施形態が組み込まれた計測システムを示す図である。

この図１には、計測制御装置として動作しているノート型のパーソナルコンピュータ１００が示されており、このパーソナルコンピュータ１００に接続されたマルチメータ２１０とデジタルオシロスコープ２２０も示されている。これらパーソナルコンピュータ１００、マルチメータ２１０、およびデジタルオシロスコープ２２０は、計測システムの一例を構成している。なお、マルチメータ２１０やデジタルオシロスコープ２２０から大元の計測対象へと接続されるケーブルなどについては図示が省略されている。

パーソナルコンピュータ１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭメモリ、ハードディスク等を内蔵した本体部１０１と、本体部１０１からの指示により液晶画面１０２ａに画面表示を行う表示部（ディスプレイ）１０２とを備えており、表示部１０２は本体部１０１に対して開閉自在となっている。また、本体部１０１の上面には、パーソナルコンピュータ１００に対してユーザの指示や文字情報などを入力するためのキーボード１０３と、液晶画面１０２ａ上の任意の位置を指定することによりその位置に応じた指示を入力するポインティングデバイス１０４が設けられている。更に、本体部１０１には、本体部１０１の側面から装填されるＣＤやＤＶＤなどの可搬型媒体にアクセスするドライブも内蔵されている。本実施形態では、このように本体部１０１に装填される可搬型媒体に、パーソナルコンピュータ１００を計測制御装置として動作させる計測制御プログラムが記憶されていて、この計測制御プログラムがドライブによって読み込まれてパーソナルコンピュータ１００内にインストールされているものとする。また、パーソナルコンピュータ１００内には表計算プログラムもインストールされている。

表計算プログラムは、パーソナルコンピュータ１００によって実行されることで、図１に示すような表入力画面３１０を表示する。表計算プログラムは、この表入力画面３１０上でのデータ入力を、上述したキーボード１０３やポインティングデバイス１０４などの操作によって受け付ける。データ入力のための具体的な操作方法については周知であるので、ここでの詳細な説明は省略する。表計算プログラムの表入力画面３１０上では、パーソナルコンピュータ１００の計測制御装置としての動作によって取得される行列形式の計測制御データが入力される。この図１に示す例では、２つの列を有する計測制御データが示されている。１番目の列３１１には、外部計測器（マルチメータ２１０やデジタルオシロスコープ２２０）へと送信されるコマンドが記載されており、２番目の列３１２には、その外部計測器から受信したデータ（計測値を含む）が格納されるセルが並んでいる。言い換えると、１番目の列３１１は、「コマンドを送信する」という過程（イベント）を表しており、２番目の列３１２は、「出力値を受信する」という過程（イベント）を表している。２番目の列３１２が表す過程では、出力値の一部が計測値に相当するので、２番目の列３１２は測定値を取得する過程を表していることにもなっている。また、ここに示す例では、計測制御データの先頭行３１４に、このような対応過程を表した記述「データ送信」「データ受信」が記載されている。そして、計測制御データの２番目以降の各行３１３は、繰り返し実行される計測の各回に対応している。

計測制御データの各列として記載されて計測制御に用いられる過程（イベント）としては、上記例の他に、計測値取得タイミングを他の装置の出力タイミングやパーソナルコンピュータ１００内のクロックなどに同期させる過程や、取得された計測値を使って解析などのために計算する過程などが有る。つまり、計測制御データの各列は、計測に伴って実行される一連の過程それぞれに対応し、少なくとも１つの列は、計測値を取得する過程を表している。

パーソナルコンピュータ１００による本実施形態の計測制御装置としての動作には、このような計測制御データを取得する制御データ取得部の一例としての動作と、その取得された計測制御データに従って計測を実行する計測実行部の一例としての動作が含まれている。即ち、本実施形態の計測制御装置は、制御データ取得部の一例と計測実行部の一例とを備えていることとなる。具体的には、本実施形態の制御データ取得部は、計測制御データを構成している各列３１１，３１２、各行３１３のデータを表計算プログラムから取得する。そして、上述したように、ここに示す例では各列３１１，３１２の対応過程が先頭行３１４に記載されているので、本実施形態の計測実行部は先頭行３１４の記載を参照することで一連の過程を認識する。そして本実施形態の計測実行部は、各行３１３を上から順に実行し、１行内の各列３１１，３１２は左から順に実行する。図１に示す例の場合、計測の各回に対応した各行３１３のうち最初の行では、外部計測器へと送信されるコマンドは計測器の設定条件を表しており、そのコマンドに対して外部計測器から出力される出力値は計測値とは異なるので２番目の列３１２のセルは空欄となっている。そして、計測の各回に対応した各行３１３のうち２番目以降の行では、外部計測器へと送信されるコマンドは計測値の出力を表しており、そのコマンドに対して外部計測器から出力された計測値が２番目の列３１２の各セルに格納されている。計測実行部は、このように各行３１３に対応した各計測を繰り返し実行する。

ここで、計測制御データに一連の過程として、上述した同期の過程や計算の過程が含まれていた場合には、計測実行部はそのような過程も実行することになる。また、一連過程の繰り返しのバリエーションとして、例えば、各行で計測の条件設定が異なる場合もあり得る。その場合であっても各列は各イベントに対応しており、計測実行部が対応イベントを認識することで各行について各イベントを繰り返すことになる。

このような計測実行部の実行手順は、図１に一例が示された行列形式の計測制御データから直感的に理解できるので、ユーザは、計測の実行内容の認識が容易である。また、そのように直感的に理解できる形式は、計測制御データを作成する作業の面から見ると操作性が高いと言える。さらに、表計算プログラムという汎用性の高いツールを用いるので操作理解が容易であるという面でも操作性が高い。

さらに、本実施形態の例の計測実行部では、上述したように、計測値が取得の度に計測制御データ中の当該行に格納される。このためユーザは、計測制御データの行列上で計測の進行を容易に確認することが出来る。例えば図１に示す例では、計測値が４つまで取得されていることが表入力画面３１０上で確認できる。

本実施形態の計測制御装置としての動作には、上述した制御データ取得部および計測実行部としての動作の他に、取得された計測値を取得の度にグラフ化して表示する表示部の一例としての動作も含まれている。つまり、本実施形態の例では、計測制御装置は表示部の一例も備えていることとなる。具体的には、本実施形態の表示部は、図１に示すようなグラフ画面４１０を表示する。このグラフ画面４１０には、計測制御データの第２の列３１２が表すイベントで計測値が取得される度にその計測値がグラフ上にプロットされる。このようなグラフ表示によってユーザは、計測結果をリアルタイムで視覚的に確認することができる。

以下、本実施形態の計測制御装置について更に詳しく説明する。

図２は、本実施形態の計測制御装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成を示す図である。

上述したように、パーソナルコンピュータ１００には、ＣＰＵ１１３、ＲＡＭである主メモリ１１４、ハードディスク装置１１５が内蔵されており、ＣＤやＤＶＤなどの可搬型媒体１５０にアクセスする光ディスクドライブ１１７も内蔵されている。また、パーソナルコンピュータ１００には外部計測器との送受信を担う通信ボード１１８も内蔵されている。更に、パーソナルコンピュータ１００には、図１にも示す表示部（ディスプレイ）１０２、キーボード１０３、ポインティングデバイス１０４が備えられていて、バス１１９によってこれらの構成要素が互いに接続されている。

このようなハードウェア構成のパーソナルコンピュータ１００に対し、可搬型媒体１５０に記憶された計測制御プログラム５００がインストールされることで、パーソナルコンピュータ１００は計測制御装置６００として動作する。計測制御プログラム５００は、制御データ取得部５１０と計測実行部５２０と表示部５３０とを備えており、これら制御データ取得部５１０、計測実行部５２０、表示部５３０のそれぞれがパーソナルコンピュータ１００を計測制御装置６００の制御データ取得部６１０、計測実行部６２０、表示部６３０として動作させる。

計測制御装置６００の制御データ取得部６１０は、行列形式の計測制御データを読み込むことで、計測制御データを構成している各列、各行のデータを取得するものである。

計測制御装置６００の計測実行部６２０は、計測制御データの各行に対応した計測の各回を１行ずつ実行し、１行分の計測については各列の過程を順次に実行するものである。

計測制御装置６００の表示部６３０は、計測実行部６２０による計測の実行によって得られる計測値をグラフ化して表示するものである。

このような計測制御装置６００としてパーソナルコンピュータ１００が動作すると、以下説明するメイン画面が表示される。

図３は、計測制御装置のメイン画面を示す図である。

このメイン画面７００には、上述した表入力画面３１０を介して作成された行列形式の計測制御データが取り込まれて表示される行列表示欄７１０と、計測制御データに従って外部計測器とやりとりしたデータ値のグラフが表示されるグラフ表示欄７２０を有している。行列表示欄７１０には、上述した表入力画面３１０における行列表示と同様の行列表示で計測制御データが表示される。また、グラフ表示欄７２０におけるグラフ表示は、上述したグラフ画面４１０におけるグラフ表示と同様である。

メイン画面７００の上部には、実行ボタン７３１、中止ボタン７３２、終了ボタン７３３が設けられている。実行ボタン７３１は、行列表示欄７１０に表示されている計測制御データに従った計測の実行を指示するボタンである。中止ボタン７３２は実行中の計測を中止するボタンであり、終了ボタン７３３は計測制御装置の動作を終了してメイン画面７００を閉じるボタンである。

また、メイン画面７００には、計測制御データの読み込みを指示するロードボタン７４１と、計測によって得られた計測値などが格納された計測制御データの保存を指示するセーブボタン７４２が備えられている。読み込みや保存の対象となるファイルは、パス欄７４３に記載されたファイルパスで特定されるファイルである。

さらに、メイン画面７００には、各種のコマンドボタン７５０が用意されている。これらのコマンドボタン７５０は、上述した表入力画面３１０を介した表計算プログラムによる計測制御データの作成に換えて、行列表示欄７１０で簡易的に計測制御データの各列を作成するためのボタンである。作成操作の詳細については説明を省略する。

次に、計測制御データの具体例について説明する。

図４は、計測制御データの具体的な第１例を示す図である。

この図４に示す計測制御データ８００は５つの列８１０，８２０，８３０，８４０，８５０を有している。

第１列８１０と第２列８２０は、アナログ信号を出力する出力過程に対応した列であり、１つの列が１つの出力チャンネルに対応している。一方、第４列８４０と第５列８５０は、アナログ信号を入力（受信）する入力過程に対応した列であり、１つの列が１つの入力チャンネルに対応している。即ち、この図４に示す計測制御データ８００は２チャンネルのアナログ計測を表している。

第１列８１０と第２列８２０の各セル８１１，８２１には数値が格納されており、各セル８１１，８２１の数値は出力チャンネルから出力される出力値を表している。計測制御装置は各セル８１１，８２１の数値を読み取って、各数値に従った出力値を対応する出力チャンネルから出力させる。

また、第４列８４０と第５列８５０の各セル８４１，８５１には、各入力チャンネルを介して受信されたアナログ信号値が計測制御装置によって格納されている。

なお、アナログ出力を表した２列８１０，８２０に従う出力過程は、２つの出力チャンネルに対して同時に実行され、アナログ入力を表した２列８４０，８５０に従う入力過程は、２つの入力チャンネルに対して同時に実行される。

図４に示す計測制御データ８００では、これらアナログ出力の２列とアナログ入力の２列との間にはタイミングコマンドの列８３０が設けられており、このタイミングコマンドの列８３０は、前後の列８２０，８４０それぞれに対応した過程の実行タイミングを調整する調整過程に対応している。計測制御装置は、タイミングコマンドの列８３０の前列８２０と後列８４０それぞれに対応した各過程（ここではアナログ出力の過程とアナログ入力の過程）を、タイミングコマンドの列８３０の各セル８３１に格納された数値に従う時間間隔だけ空けて実行する。このようなタイミングコマンドの列８３０が設けられることにより、計測処理に含まれる一連の過程同士のタイミング調整が容易に実現する。

なお、図４に示す計測制御データ８００では、先頭行８６０に、各列８１０，８２０，８３０，８４０，８５０が対応している過程の内容を定義する定義文が格納されているが、図４ではその一部分のみが示されている。定義文はテキスト文であり、定義文の全文の一例を示すと「Ａ＿ＯＵＴ；Ｄｅｖ１／ａｏ０：１；セル；５．００；０．００；単；１ｋ；５０００；ＧＯＦＦ；」となっている。この定義文の場合、各種の項目内容が「；」で区切られて並べられている。最初の項目の「Ａ＿ＯＵＴ」は、アナログ出力の過程であることを示している。次の項目の「Ｄｅｖ１／ａｏ０：１」は、使用する入出力機器の番号とアナログ出力チャンネルの番号を示しており、「Ｄｅｖ１」が入出力機器の番号を表し、「ａｏ０：１」がアナログ出力チャンネルの０番から１番までが使用されることを表している。次の項目は、出力される電圧値の種類を示しており、「セル」はセルに記載された数値が電圧値として出力されることを表している。なお、電圧値の種類としては「ファイル」も選択可能であり、その場合には、後述する例のように、セルに記載されたファイル名のファイルから読み込まれた一連数値が電圧値として出力される。次の２つの項目は出力電圧値の最大値と最小値を示しており、上記例では最大値は「５．００」で最小値が「０．００」である。次の項目は電圧値の種類が「ファイル」であるときの出力種類を示し、「単」ならファイルから読み込まれた一連数値が１回のみ出力され、「連」なら次の行へ移るまで一連数値が連続して出力される。次の項目の「１ｋ」はサンプリングレートを示し、次の項目の「５０００」は、タイムアウト時間が５０００ｍｓであることを示している。最後の項目は出力電圧値のグラフ表示を指示しており、「ＧＯＮ」ならグラフが表示され「ＧＯＦＦ」ならグラフは非表示となる。このように定義文がテキスト文で記述されて先頭行８６０に格納されていることにより、定義文も行列形式の計測制御データ８００の一部に組み込まれる。その結果、計測制御データ８００がファイルとして保存される場合には、定義文も一緒に保存されることとなり、計測制御データ８００がファイルから読み出される場合には、定義文も一緒に読み出されることとなる。このように計測制御データ８００中に定義文が組み込まれていると計測制御装置は計測制御データ８００のみから計測の一連過程を認識して実行することができる。

図５は、計測制御データの具体的な第２例を示す図である。

この図５に示す計測制御データ９００は３つの列９１０，９２０，９３０を有している。

第１列９１０はアナログ信号を出力する出力過程に対応した列であり、第３列は９３０は、アナログ信号を入力（受信）する入力過程に対応した列である。即ち、図５に示す計測制御データ９００は、１チャンネルのアナログ計測を表している。

図５に示す計測制御データ９００の場合は、第１列９１０の各セル９１１にファイル名が格納されている。上述したように、セルにファイル名が格納されていると、そのファイル名のファイルに記録されている一連の数値が読み込まれて出力値（電圧値）として用いられる。ここに示す例では、Ｓｉｎ波の波形を表した一連の数値が記録された「Ｓｉｎ波．ｃｓｖ」というファイル名のファイルと、矩形波の波形を表した一連の数値が記録された「矩形波．ｃｓｖ」というファイル名のファイルが交互に用いられている。このようにファイル名が用いられることにより、計測制御装置に信号波形などを容易に付与することが出来る。

一方、第３列９３０の各セル９３１にもファイル名が格納されていて、このファイル名のファイルは、入力値の保存用ファイルとして用いられる。ここに示す例では、６回の計測それぞれに対応した６つのファイルが保存用に用いられることとなる。

図５に示す計測制御データ９００の場合も、出力過程に対応した第１列９１０と入力過程に対応した第３列は９３０との間に、タイミングコマンドの列９２０が設けられている。そして、タイミングコマンドの列９２０の各セル９２１には、前後の列９１０，９３０の過程を同時に実行することを示す値「ｓ」が格納されている。このように値「ｓ」が格納されている場合、計測制御装置は、前後の列９１０，９３０の過程（ここの例では出力過程と入力過程）を同時に実行させる。図５に示す例の場合には、Ｓｉｎ波や矩形波のアナログ信号の出力に同期して、波形信号の計測および入力（受信）が行われることとなる。このような同期実行を行う調整過程も列に対応させることが出来るため、複数の過程の同期実行が容易に実現できるとともに、同期制御の状態理解も容易である。

１００ パーソナルコンピュータ（計測制御装置）
２１０ マルチメータ
２２０ デジタルオシロスコープ
３１０ 表入力画面
４１０ グラフ画面
５００ 計測制御プログラム
６００ 計測制御装置
８００，９００ 計測制御データ

Claims (6)

1. 表計算プログラムによって作成された行列形式の計測制御データを取得する制御データ取得部と、
   前記制御データ取得部によって取得された計測制御データに従って計測を実行する計測実行部とを備え、
   前記制御データ取得部は、前記計測制御データとして、行列の各行が、繰り返し計測の各回に対応し、行列の各列が、計測に伴って実行される一連の過程それぞれに対応し少なくとも１つの列は計測値取得の過程に対応した行列形式のデータを取得するものであり、
   前記計測実行部は、前記行列形式の計測制御データに従って１行ずつ計測を実行し、１行分の計測については各列の過程を順次に実行するものであることを特徴とする計測制御装置。
2. 前記計測実行部は、前記計測制御データが、行列中の２列に挟まれた間の列に、該２列それぞれに対応した２過程の実行タイミングを決める調整過程が対応づけられている計測制御データである場合に、該調整過程で決められた実行タイミングで該２過程を実行するものであることを特徴とする請求項１記載の計測制御装置。
3. 前記調整過程で決められる実行タイミングとして、前記２過程を同時に実行する同期実行が含まれ得ることを特徴とする請求項２記載の計測制御装置。
4. 前記計測実行部は、列に対応した過程を実行するに当たり、実行する行の該列の位置（セル）に値が格納されている場合にはその値で該過程を実行し、該位置（セル）にファイル名が格納されている場合には、そのファイル名のファイルに記録されている１つ以上の値それぞれで該過程を実行するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の計測制御装置。
5. 前記計測制御データが、各列に対応した過程の内容を定義した定義文を行列の一部として含んだものであり、
   前記計測実行部は、列に対応した過程を実行するに当たり、前記定義文によって定義された内容の過程を実行するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の計測制御装置。
6. コンピュータに組み込まれて該コンピュータを、
   表計算プログラムによって作成された行列形式の計測制御データを取得する制御データ取得部と、
   前記制御データ取得部によって取得された計測制御データに従って計測を実行する計測実行部とを備え、
   前記制御データ取得部は、前記計測制御データとして、行列の各行が、繰り返し計測の各回に対応し、行列の各列が、計測に伴って実行される一連の過程それぞれに対応し少なくとも１つの列は計測値取得の過程に対応した行列形式のデータを取得するものであり、
   前記計測実行部は、前記行列形式の計測制御データに従って１行ずつ計測を実行し、１行分の計測については各列の過程を順次に実行する計測制御装置として動作させることを特徴とする計測制御プログラム。

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