JP2021197038A - 計測システム、計測装置、計測システムの制御方法および計測システムの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】センサを動作させるコマンドのセンサ制御ユニットへの送信のリアルタイム性が阻害されることを抑止する【解決手段】データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットに接続されるデータ収集ユニットは、データ処理装置から受信する第２制御コマンドに応答して、第１制御コマンドを出力するマスタコントローラと、複数のパラメータを記憶する記憶装置と、データ処理装置から受信する複数のパラメータを記憶装置に格納するパラメータ格納部と、マスタコントローラが出力する第１制御コマンドをセンサ制御ユニットに出力するとともに、記憶装置に記憶された複数のパラメータを、第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて先頭のセンサ制御ユニットに出力する出力制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、計測システム、計測装置、計測システムの制御方法および計測システムの制御プログラムに関する。

例えば、モータ制御システムは、モータを制御するモータ制御装置と、モータの動作に関連する情報を取得するために直列に接続された複数のセンサを有する。下位側のセンサは、上位側のセンサに検出値を送信し、下位側のセンサから検出値を受信したセンサは、受信した検出値とともに自センサでの検出値を上位側のセンサに送信する。そして、最上位のセンサは、下位側から受信した検出値とともに自センサでの検出値をモータ制御装置に送信する。モータ制御装置は、直列に接続された複数のセンサの全てに対する指令と、個別のセンサに対する指令を出力可能である（例えば、特許文献１参照）。

ところで、多数のセンサが計測するデータを収集してデータ処理を実施する計測システムは、例えば、所定数のセンサを制御する直列に接続されたセンサ制御ユニットと、センサ制御ユニットを順次介してセンサからデータを収集するデータ収集ユニットとを有する。データ収集ユニットが収集したデータは、データ処理装置に転送され、データ処理される。データ処理装置は、センサ制御ユニットにセンサの動作を制御させるための制御コマンドと、センサおよびセンサ制御ユニットに設定する多量のパラメータとを、データ収集ユニットを介して制御ユニットに送信する。

例えば、計測システムの１つである生体磁場計測システムでは、複数のセンサ制御ユニットは、複数の生体センサを互いに同期して動作させて生体データを取得し、取得したデータをデータ収集ユニットに送信する。この場合、データ処理装置は、各センサを動作させる制御コマンドをセンサ制御ユニットに繰り返し送信するとともに、センサおよびセンサ制御ユニットに設定する多量のパラメータをセンサ制御ユニットに送信する。

複数のセンサ制御ユニットがデータ収集ユニットに対して直列に接続され、制御コマンドとパラメータとが共通の伝送路を使用して送信される場合、コマンドの送信とパラメータの送信とが競合するおそれがある。この場合、制御コマンドのセンサ制御ユニットへの送信のリアルタイム性が阻害されると、センサによる生体データの計測が正常に実施されないおそれがある。

開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、センサを動作させる制御コマンドのセンサ制御ユニットへの送信のリアルタイム性が阻害されることを抑止することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の計測システムは、データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、前記センサからのデータを順次転送する、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットと、前記複数のセンサ制御ユニットのうちの先頭のセンサ制御ユニットに接続され、前記複数のセンサ制御ユニットの動作を制御する第１制御コマンドと、前記複数のセンサ制御ユニットおよび前記センサの少なくとも一方に設定する複数のパラメータとを送信し、前記複数のセンサ制御ユニットを介して前記センサが計測したデータを受信するデータ収集ユニットと、前記第１制御コマンドに対応する第２制御コマンドと前記複数のパラメータとを前記データ収集ユニットに送信し、前記データ収集ユニットが収集した前記データを前記データ収集ユニットから受信するデータ処理装置と、を有し、前記データ収集ユニットは、前記データ処理装置から受信する前記第２制御コマンドに応答して、前記第１制御コマンドを出力するマスタコントローラと、前記複数のパラメータを記憶する記憶装置と、前記データ処理装置から受信する前記複数のパラメータを記憶装置に格納するパラメータ格納部と、前記マスタコントローラが出力する前記第１制御コマンドを前記センサ制御ユニットに出力するとともに、前記記憶装置に記憶された前記複数のパラメータを、前記第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて前記先頭のセンサ制御ユニットに出力する出力制御部と、を有することを特徴とする。

センサを動作させる制御コマンドの制御ユニットへの送信のリアルタイム性が阻害されることを抑止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る計測システムおよび計測装置の一例を示すブロック図である。 図１のデータ処理装置からデータ収集ユニットへ送信されるパラメータのデータフォーマットの一例を示す説明図である。 図１の各センサ制御ユニットからデータ収集ユニットへ向けて順次転送されるデータを含むフレームの一例を示す説明図である。 図１の計測システムおよび計測装置の動作の一例を示す動作シーケンス図である。 本発明の第２の実施形態に係る計測システムおよび計測装置において、データ処理装置からデータ収集ユニットへ送信されるパラメータのデータフォーマットの一例を示す説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。以下では、信号等の情報が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る計測システムおよび計測装置の一例を示すブロック図である。図１に示す計測システム１００は、データ収集ユニット１０、データ収集ユニット１０に直列に接続されたｎ個のセンサ制御ユニット２０、複数のセンサ３０およびデータ処理装置４０を有する。

例えば、データ収集ユニット１０、ｎ個のセンサ制御ユニット２０および複数のセンサ３０は、計測装置１１０に含まれる。すなわち、計測システム１００は、計測装置１１０およびデータ処理装置４０を有する。データ収集ユニット１０は、マスタコントローラ１１、データ送受信部１２、記憶装置１３、アクセス制御部１４およびコマンド送信部１５を有する。各センサ制御ユニット２０は、コマンド受信部２１およびコマンド送信部２２を有し、データを計測する所定数のセンサ３０が接続される。

データ収集ユニット１０は、各センサ制御ユニット２０から順次転送されるデータを収集し、データ処理装置４０に転送する機能を有する。また、データ収集ユニット１０は、データ処理装置４０から受信する制御コマンドＣＭＤおよびパラメータＰＲＭを各センサ制御ユニット２０に転送する機能を有する。データ収集ユニット１０の各種機能は、例えば、計測装置１１０またはデータ収集ユニット１０に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが実行する制御プログラムにより実現されてもよい。

図１では、データ収集ユニット１０に近いセンサ制御ユニット２０から順に符号（１）、（２）、...、（ｎ）を付している。また、コマンド受信部２１、コマンド送信部２２および各センサ制御ユニット２０に接続されるセンサ３０にも、対応するセンサ制御ユニット２０と同じ符号（１）、（２）、...、（ｎ）を付している。

マスタコントローラ１１は、データ収集ユニット１０および各センサ制御ユニット２０の初期化および詳細な制御を行う。マスタコントローラ１１は、制御コマンド信号線ＣＭＤを介してデータ処理装置４０から受信する制御コマンドＣＭＤに基づいて、各センサ制御ユニット２０および各センサ３０を動作させる制御コマンドＣＭＤをアクセス制御部１４に出力する。例えば、マスタコントローラ１１からアクセス制御部１４に出力される制御信号ＣＮＴＬは、各センサ制御ユニット２０の初期化および制御に使用する制御コマンドＣＭＤを含む。データ処理装置４０から受信する制御コマンドＣＭＤは、第２制御コマンドの一例であり、アクセス制御部１４に出力する制御コマンドＣＭＤは、第１制御コマンドの一例である。データ処理装置４０とデータ収集ユニット１０との間に接続される制御コマンド信号線ＣＭＤは、第１転送路の一例である。

データ送受信部１２は、パラメータ信号線ＰＲＭを介してデータ処理装置４０から受信するパラメータＰＲＭを受信し、受信したパラメータＰＲＭを記憶装置１３に格納する。データ送受信部１２は、パラメータ格納部の一例である。データ処理装置４０とデータ収集ユニット１０との間に接続されるパラメータ信号線ＰＲＭは、第２転送路の一例である。パラメータＰＲＭは、各センサ制御ユニット２０に設定するパラメータＰＲＭと、各センサ３０に設定するパラメータＰＲＭとの少なくとも一方を含む。例えば、データ処理装置４０は、各センサ制御ユニット２０と各センサ３０との少なくとも一方に設定するパラメータＰＲＭをデータ収集ユニット１０に一括して送信する。

例えば、記憶装置１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリである。例えば、データ処理装置４０から一括して受信するパラメータＰＲＭをアクセス制御部１４がそのまま各センサ制御ユニット２０に送信するとする。この場合、アクセス制御部１４は、パラメータＰＲＭの送信中に制御コマンドＣＭＤ（制御信号ＣＮＴＬ）をセンサ制御ユニット２０に送信することができない。したがって、制御コマンドＣＭＤのデータ収集ユニット１０からセンサ制御ユニット２０への送信のリアルタイム性を確保することができない。

そこで、この実施形態では、記憶装置１３を、パラメータＰＲＭを一時的に記憶するバッファとして機能させることで、制御コマンドＣＭＤのセンサ制御ユニット２０への送信が、パラメータＰＲＭの送信により阻害されることを抑止することができる。この結果、データ収集ユニット１０からセンサ制御ユニット２０に送信する制御コマンドＣＭＤのリアルタイム性を確保することができる。

アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１からの制御信号ＣＮＴＬ（制御コマンドＣＭＤ）の受信に応答して、制御信号ＣＮＴＬをコマンド送信部１５に出力する。また、アクセス制御部１４は記憶装置１３にパラメータＰＲＭが記憶されている場合、制御信号ＣＮＴＬ（制御コマンドＣＭＤ）を受信していない期間に、記憶装置１３に記憶されたパラメータＰＲＭを複数回に分けてコマンド送信部１５に出力する。アクセス制御部１４は、出力制御部の一例である。

コマンド送信部１５は、アクセス制御部１４から受信する制御信号ＣＮＴＬ（制御コマンドＣＭＤを含む）またはパラメータＰＲＭを、送信路ＴＲＳを介して各センサ制御ユニット２０に送信する。図１では、各送信路ＴＲＳに、送信先のセンサ制御ユニット２０と同じ符号（１）、（２）、...、（ｎ）を付している。

アクセス制御部１４は、制御信号ＣＮＴＬとパラメータＰＲＭとの調停することなく、リアルタイム性が必要な制御信号ＣＮＴＬ（特に、制御コマンドＣＭＤ）をパラメータＰＲＭに比べて優先してコマンド送信部１５に出力する制御を実施する。すなわち、アクセス制御部１４は、制御信号ＣＮＴＬのセンサ制御ユニット２０への送信の合間にパラメータＰＲＭをセンサ制御ユニット２０に送信する。これにより、制御信号ＣＮＴＬの送信の阻害を抑止することができ、マスタコントローラ１１から出力される制御信号ＣＮＴＬを遅滞なく各センサ制御ユニット２０に送信することができる。この結果、センサ制御ユニット２０の制御のリアルタイム性を確保することができる。

さらに、アクセス制御部１４は、記憶装置１３に記憶されたパラメータＰＲＭの各センサ制御ユニット２０への設定状況を示す状況信号ＳＴＳをデータ処理装置４０に出力する。状況信号ＳＴＳを転送する状況信号線ＳＴＳは、第３転送路の一例である。データ処理装置４０は、専用の状況信号線ＳＴＳを介して状況信号ＳＴＳを受信することで、データ収集ユニット１０に一括して送信したパラメータＰＲＭがセンサ制御ユニット２０およびセンサ３０にどの程度設定されたかをリアルタイムで把握することができる。

すなわち、パラメータＰＲＭがデータ収集ユニット１０に一括して送信されてから、センサ制御ユニット２０等に実際に設定されるまでにタイムラグがある場合にも、データ処理装置４０は、パラメータＰＲＭの設定状況を正確に把握することができる。この結果、データ処理装置４０は、パラメータＰＲＭがセンサ制御ユニット２０等に設定された後、すぐに、センサ３０の計測を開始する制御コマンドＣＭＤを発行することができ、計測システム１００の性能を向上することができる。

各センサ制御ユニット２０において、コマンド受信部２１は、データ収集ユニット１０からの制御信号ＣＮＴＬ（ＣＭＤ）およびパラメータＰＲＭを受信する。センサ制御ユニット２０は、受信した制御信号ＣＮＴＬ（ＣＭＤ）およびパラメータＰＲＭのうち、自身に対するものを自身の制御および設定に使用する。また、センサ制御ユニット２０は、受信した制御信号ＣＮＴＬ（ＣＭＤ）およびパラメータＰＲＭを、コマンド送信部２２を介して後続のセンサ制御ユニット２０に送信する。

各送信路ＴＲＳの末尾に括弧で示す符号は、送信路ＴＲＳによる情報の送信先のセンサ制御ユニット２０の末尾の符号に対応する。センサ制御ユニット２０（ｎ）に設けられるコマンド送信部２２（ｎ）は、センサ制御ユニット２０を増設する場合に使用される。

例えば、各送信路ＴＲＳには、高速シリアルインターフェースが採用されている。例えば、各センサ制御ユニット２０のコマンド受信部２１およびコマンド送信部２２は、ＳｅｒＤｅｓ（SERializer/DESerializer）等のシリアルインターフェースを有している。送信路ＴＲＳからシリアル信号を受信したコマンド受信部２１は、受信したシリアル信号をパラレル信号に変換し、センサ制御ユニット２０の内部回路に出力する。内部回路は、コマンド受信部２１が受信した信号のうち、必要な信号を取り出し、末端側のセンサ制御ユニット２０で使用する信号（パラレル信号）をコマンド送信部２２に出力する。コマンド送信部２２は、パラレル信号をシリアル信号に変換し、送信路ＴＲＳに出力する。

なお、図１では、データ収集ユニット１０からセンサ制御ユニット２０に伝送される送信路ＴＲＳのみを示す。しかしながら、計測装置１１０は、各センサ３０が計測したデータを、各センサ制御ユニット２０を介してデータ収集ユニット１０に順次転送する受信路ＲＳＶも有する。受信路ＲＳＶについては、図３で説明する。

例えば、データ処理装置４０は、ＰＣ（Personal Computer）またはサーバ等である。データ処理装置４０は、計測システム１００の使用者等により操作され、パラメータＰＲＭの設定および各センサ３０によるデータの計測を制御する。また、データ処理装置４０は、各センサ３０により計測されたデータであって、データ収集ユニット１０を介して受信するデータのデータ処理を実施し、データ処理した結果を図示しない表示装置に表示する。なお、図１では、計測データをデータ収集ユニット１０からデータ処理装置４０に伝送する経路を省略している。

例えば、計測システム１００は、脳磁計測システム等の生体磁場計測システムであり、計測装置１１０は、生体磁場計測装置である。例えば、センサ３０は、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting QUantum Interference Device）である。近時、生体磁場計測システムのチャネル数（ＳＱＵＩＤの数）は、計測の精度を向上および様々な計測部位に対応させる多用途化により、増加する傾向にある。例えば、チャネル数は、数十から数百である。これにより、データ収集ユニット１０から送信されるパラメータＰＲＭの数も増加する傾向にあり、制御信号ＣＮＴＬの送信を阻害せずに、パラメータＰＲＭを直列に接続される複数のセンサ制御ユニット２０に送信する困難性は大きくなっている。

図２は、図１のデータ処理装置４０からデータ収集ユニット１０へ送信されるパラメータＰＲＭのデータフォーマットの一例を示す説明図である。図２の左側は、データ収集ユニット１０に割り当てられるメモリマップを示す。データ収集ユニット１０には、ベースとなるアドレスが割り当てられる。メモリマップには、データ収集ユニット１０を示すアドレス領域と、各センサ制御ユニット２０に対応するアドレス領域とが順に割り当てられる。

パラメータＰＲＭのデータフォーマットでは、例えば、１つのセンサ制御ユニット２０の各センサ３０に対応するパラメータＰＲＭに対して１つのエントリが設けられる。各エントリは、パラメータＰＲＭを設定するセンサ制御ユニット２０のセンサ３０のいずれかに対応するアドレスとデータ（パラメータＰＲＭ）とのペアを保持する領域を含む。

データ処理装置４０は、データ収集ユニット１０に割り当てられたベースアドレスにデータ収集ユニット１０のレジスタオフセットを足したアドレスと、そのレジスタに設定するデータ（パラメータＰＲＭ）とのペアを、設定が必要な分だけ生成する。データ処理装置４０は、生成したアドレスとデータのペアをデータ収集ユニット１０に一括して送信する。

例えば、データ送受信部１２は、連続して受信するデータ（各エントリのデータに対応）を記憶装置１３に格納するとともに、記憶装置１３に格納したデータの数をカウントする。データ送受信部１２は、受信した全てのデータを記憶装置１３に格納すると、カウント値をアクセス制御部１４に通知し、アクセス制御部１４にパラメータＰＲＭの送信を指示する。

例えば、データ送受信部１２は、全てのデータの受信の判断を、パラメータ伝送路ＰＲＭに伝送される１バースト分のデータの受信で行ってもよく、転送する最終のパラメータＰＲＭの後に付加される特別なデータ（エンドデータ）の受信で行ってもよい。また、データのカウント単位は、データワード数によるカウントでもよく、エントリ単位のカウントでもよい。

アクセス制御部１４は、データ送受信部１２から通知されるカウント値に基づいて、センサ制御ユニット２０に送信するパラメータＰＲＭの数を認識し、認識した数分のパラメータＰＲＭを記憶装置１３から読み出す。例えば、アクセス制御部１４は、制御信号ＣＮＴＬ（制御コマンドＣＭＤ）を出力しない期間に、記憶装置１３から読み出したアドレスおよびパラメータＰＲＭのペアを複数回に分けて、コマンド送信部１５を介して先頭のセンサ制御ユニット２０（１）に出力する。

各センサ制御ユニット２０は、自身に割り当てられたアドレスともに受信したパラメータＰＲＭを取得して設定し、自身に割り当てられたアドレス以外のアドレスとパラメータＰＲＭのペアを下流のセンサ制御ユニット２０に転送する。これにより、アドレスとともに転送されるパラメータＰＲＭを、正しく設定することができる。

パラメータＰＲＭのデータフォーマットを、パラメータＰＲＭの送信先のアドレスとパラメータＰＲＭとのセットとすることで、データ処理装置４０は、パラメータＰＲＭを送信先のアドレス毎にデータ収集ユニット１０に送信する必要がなくなる。また、アクセス制御部１４は、アドレスとデータ（パラメータＰＲＭ）を含むエントリの単位でパラメータＰＲＭを区切ることができる。このため、マスタコントローラ１１によるセンサ制御ユニット２０の制御をより阻害することなくパラメータＰＲＭをセンサ制御ユニット２０に送信することができる。

図３は、図１の各センサ制御ユニット２０からデータ収集ユニット１０へ向けて順次転送されるデータを含むフレームＦＲＭの一例を示す説明図である。フレームＦＲＭは、下流側の末端（エンドポイント）のセンサ制御ユニット２０（ｎ）からデータ収集ユニット１０に向けて、データＤＡＴＡが順次追加されながら転送される。各センサ制御ユニット２０は、同期信号に同期してフレームＦＲＭを出力する。互いに隣接するセンサ制御ユニット２０間およびセンサ制御ユニット２０（１）とデータ収集ユニット１０と間には受信路ＲＳＶがそれぞれ設けられる。

フレームＦＲＭは、複数の同期シンボルＳＹＮＣにそれぞれ対応してシンボルＳ、Ｕ、Ｅのいずれかが格納される制御領域と、センサ３０により計測されたデータＤＡＴＡが格納されるデータ領域とを含む複数のラインを有する。データ領域に格納されるデータＤＡＴＡの末尾の符号は、センサ制御ユニット２０の末尾の符号に対応する。１つのラインには、１つの同期信号に対応する全てのセンサ３０のデータを埋め込み可能である。このように、フレームＦＲＭは、各センサ制御ユニット２０がセンサ３０から取得するデータの埋め込み領域を１ラインに割り当てた、画像フォーマットと似た形式である。

同期シンボルＳＹＮＣは、受信路ＲＳＶ上に伝送される８Ｂ１０Ｂ変換された信号の１０ビットの同期を図るためのコードと、センサ制御ユニット２０間の周波数偏差を調整するコードとを含む。シンボルＳは、フレームの開始を示すフレーム開始シンボルである。シンボルＵは、各センサ制御ユニット２０に接続されるセンサ３０からのデータの埋め込み位置の先頭を示すユニットデータ開始シンボルである。シンボルＥは、フレームの終了を示すフレーム終了シンボルである。

なお、センサ制御ユニット２０間およびセンサ制御ユニット２０（１）とデータ収集ユニット１０と間に配線される各受信路ＲＳＶには、送信路ＴＲＳと同様に、高速シリアルインターフェースが採用される。各受信路ＲＳＶの末尾に括弧で示す符号は、受信路ＲＳＶによる情報の送信元のセンサ制御ユニット２０の末尾の符号に対応する。

各センサ制御ユニット２０は、末端のセンサ制御ユニット２０（ｎ）側からデータ収集ユニット１０側に向けて信号を伝送するために、図１のコマンド受信部２１およびコマンド送信部２２と同様の信号受信部および信号送信部を有している。そして、信号受信部および信号送信部は、コマンド受信部２１およびコマンド送信部２２と同様に、ＳｅｒＤｅｓ等のシリアルインターフェースを有している。

図３に示す例では、末端のセンサ制御ユニット２０（ｎ）が受信路ＲＳＶ（ｎ）に出力するフレームＦＲＭは、センサ制御ユニット２０（ｎ）に接続された複数のセンサ３０（ｎ）により計測されたデータＤＡＴＡ（ｎ）を含む。先頭のセンサ制御ユニット２０（１）が受信路ＲＳＶ（１）に出力するフレームＦＲＭは、各センサ制御ユニット２０に接続された複数のセンサ３０により計測されたデータＤＡＴＡ（ｎ）〜ＤＡＴＡ（１）を含む。

なお、例えば、各センサ３０がセンサ制御ユニット２０に出力するデータはアナログ信号である。各センサ制御ユニット２０は、各センサ３０により計測されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル値のデータＤＡＴＡを生成する機能を有する。

図４は、図１の計測システム１００および計測装置１１０の動作の一例を示す動作シーケンス図である。なお、図４では、先頭のセンサ制御ユニット２０（１）のみを示すが、後続のセンサ制御ユニット２０（２）〜（ｎ）も、センサ制御ユニット２０（１）の同様に動作する。図４は、計測システム１００の制御方法および計測装置１１０の制御方法の一例を示す。計測システム１００の制御方法および計測装置１１０の制御方法は、計測装置１１０またはデータ収集ユニット１０に搭載されるＣＰＵが実行する制御プログラムにより実現されてもよい。

まず、データ処理装置４０は、操作者による操作に基づいて、制御コマンド信号線ＣＭＤを介してデータ収集ユニット１０のマスタコントローラ１１に起動を指示する起動コマンドを出力する（図４（ａ））。マスタコントローラ１１は、起動指示に基づいて、アクセス制御部１４を介して各センサ制御ユニット２０に起動を指示する（図４（ｂ）、（ｃ））。マスタコントローラ１１は、各センサ制御ユニット２０に起動を指示した後、アクセス制御部１４を介して各センサ制御ユニット２０に初期化処理を開始させる（図４（ｄ）、（ｅ））。

データ処理装置４０は、データ収集ユニット１０に起動を指示後、計測システム１００の全体の設定処理を開始する。設定処理には、センサ３０以外の初期化処理と、各センサ制御ユニット２０および各センサ制御ユニット２０に接続されるセンサ３０に対するパラメータＰＲＭの設定とが含まれる。

例えば、データ処理装置４０は、各センサ制御ユニット２０および各センサ３０に設定するパラメータＰＲＭを、アドレスとともにパラメータ信号線ＰＲＭを介してデータ送受信部１２に一括で送信する（図４（ｆ））。アドレスとパラメータＰＲＭとのデータ送受信部１２への送信は、マスタコントローラ１１による初期化処理とは非同期に実施される。以下では、アドレスとパラメータＰＲＭとのペアを、単にパラメータＰＲＭと称する。

データ送受信部１２は、データ処理装置４０から受信したパラメータＰＲＭを記憶装置１３に一旦書き込む（図４（ｇ））。データ送受信部１２は、受信した全てのパラメータＰＲＭの記憶装置１３への書き込みが完了したことに基づいて、アクセス制御部１４にパラメータＰＲＭの転送要求を出力する（図４（ｈ））。

アクセス制御部１４は、データ送受信部１２からのパラメータＰＲＭの転送要求の受信に基づいて、マスタコントローラ１１からのコマンドを受信していないことを確認する。そして、アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１からのコマンドを受信していない場合、記憶装置１３からパラメータＰＲＭを読み込む（図４（ｉ））。例えば、記憶装置１３からのパラメータＰＲＭの読み込みサイズは、アクセス制御部１４に含まれるパラメータＰＲＭ用のバッファの記憶容量に相当するサイズである。

なお、アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１からのコマンドを受信していないことを確認する前に、記憶装置１３からパラメータＰＲＭを予め読み込んでもよい。アクセス制御部１４は、読み込んだパラメータＰＲＭをコマンド化し、センサ制御ユニット２０への転送を開始する（図４（ｊ））。

アクセス制御部１４は、パラメータＰＲＭの転送中にマスタコントローラ１１から初期化指示等のコマンドを受信した場合、パラメータＰＲＭのセンサ制御ユニット２０への転送を中断する（図４（ｋ）、（ｌ））。そして、アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１から受信したコマンドをセンサ制御ユニット２０に送信する（図４（ｍ））。

アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１から受信したコマンドのセンサ制御ユニット２０への送信が完了し、マスタコントローラ１１からコマンドを受信していない場合、センサ制御ユニット２０へのパラメータＰＲＭの送信を再開する（図４（ｎ））。アクセス制御部１４は、センサ制御ユニット２０に送信するパラメータＰＲＭがなくなった場合、前回読み込んだパラメータＰＲＭに続くパラメータＰＲＭを記憶装置１３から読み込む（図４（ｏ））。そして、アクセス制御部１４は、読み込んだパラメータＰＲＭをコマンド化し、センサ制御ユニット２０へ転送する（図４（ｐ））。

アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１から一括して送信されたパラメータＰＲＭのセンサ制御ユニット２０への全ての転送が完了した場合、状況信号線ＳＴＳを介してデータ処理装置４０に送信完了通知を送信する（図４（ｑ））。すなわち、状況信号線ＳＴＳには、パラメータの転送状況が転送される。

データ処理装置４０は、送信完了通知の受信後、各センサ制御ユニット２０および各センサ３０に設定するパラメータＰＲＭがさらにある場合、パラメータＰＲＭを一括してデータ送受信部１２に送信する（図４（ｒ））。この後、上述と同様に、データ送受信部１２は、受信したパラメータＰＲＭを記憶装置１３に書き込む。アクセス制御部１４は、マスタコントローラ１１からのコマンドの送信指示の合間に、パラメータＰＲＭを記憶装置１３から読み込んで、センサ制御ユニット２０に送信する。

以上、第１の実施形態では、アクセス制御部１４は、データ処理装置４０から一括して受信したアドレスとパラメータＰＲＭのペアを、制御信号ＣＮＴＬのセンサ制御ユニット２０への送信の合間にセンサ制御ユニット２０に送信する。これにより、制御信号ＣＮＴＬの送信の阻害を抑止することができ、マスタコントローラ１１から出力される制御信号ＣＮＴＬを遅滞なく各センサ制御ユニット２０に送信することができる。この結果、センサ制御ユニット２０の制御のリアルタイム性を確保することができる。

この際、データ処理装置４０から一括して受信したパラメータＰＲＭを記憶装置１３に一時的に格納することで、制御信号ＣＮＴＬのセンサ制御ユニット２０への送信の合間にパラメータＰＲＭを複数回に分けてセンサ制御ユニット２０に送信することができる。さらに、アクセス制御部１４は、記憶装置１３に記憶されたパラメータＰＲＭの各センサ制御ユニット２０への設定状況を示す状況信号ＳＴＳをデータ処理装置４０に出力する。データ処理装置４０は、状況信号ＳＴＳを受信することで、データ収集ユニット１０に一括して送信したパラメータＰＲＭがセンサ制御ユニット２０およびセンサ３０にどの程度設定されたかをリアルタイムで把握することができる。

パラメータＰＲＭのデータフォーマットを、パラメータＰＲＭの送信先のアドレスとパラメータＰＲＭとのセットとすることで、データ処理装置４０は、パラメータＰＲＭを送信先のアドレス毎にデータ収集ユニット１０に送信する必要がなくなる。また、アクセス制御部１４は、アドレスとデータ（パラメータＰＲＭ）を含むエントリの単位でパラメータＰＲＭを区切ることができる。このため、マスタコントローラ１１によるセンサ制御ユニット２０の制御をより阻害することなくパラメータＰＲＭをセンサ制御ユニット２０に送信することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る計測システムおよび計測装置において、データ処理装置からデータ収集ユニットへ送信されるパラメータＰＲＭのデータフォーマットの一例を示す説明図である。第１の実施形態と同様の要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すデータフォーマットを使用してパラメータＰＲＭを送受信するデータ処理装置４０および計測装置１１０（データ収集ユニット１０およびセンサ制御ユニット２０）は、図１と同じである。このため、この実施形態では、各センサ３０が計測したデータは、図３に示したフレームＦＲＭを使用して、センサ制御ユニット２０を介してデータ収集ユニット１０に送信される。また、この実施形態の計測システム１００の動作は、図４と同様である。

この実施形態のデータ収集ユニット１０に割り当てられるメモリマップには、図２のメモリマップに加えて、所定数の同種のセンサ制御ユニット２０（センサ３０）のグループ毎に共通に一括設定アドレスが割り振られる（ＡＬＬ）。そして、一括設定アドレスを使用する場合、パラメータのデータフォーマットのエントリには、共通アドレスと、センサ制御ユニット２０のグループに共通に設定される共通データ（すなわち、共通パラメータＰＲＭ）とが設定される。

データ処理装置４０は、個別のセンサ制御ユニット２０に対応してパラメータＰＲＭを設定する場合、図２と同様に、データ収集ユニット１０に割り当てられたベースアドレスとデータ収集ユニット１０のレジスタオフセットを足したアドレスを生成する。そして、データ処理装置４０は、生成したアドレスと設定するデータ（パラメータＰＲＭ）とのペアを、設定が必要な分だけ生成し、データ収集ユニット１０に連続して送信する。

データ処理装置４０は、同種のセンサ制御ユニット２０のグループに対応して共通パラメータＰＲＭを設定する場合、一括設定アドレスをベースにデータ収集ユニット１０のレジスタオフセットを足した共通アドレスを生成する。そして、データ処理装置４０は、生成した共通アドレスと設定する共通データ（共通パラメータＰＲＭ）とのペアを、設定が必要な分だけ生成し、データ収集ユニット１０に連続して送信する。

これにより、同種のセンサ制御ユニット２０のグループに設定するアドレスとパラメータＰＲＭとのペアの数を減らすことができ、データ処理装置４０からデータ収集ユニット１０に一括して送信するデータサイズを減らすことができる。したがって、記憶装置１３に記憶されるデータサイズを削減することができる。また、アクセス制御部１４が、センサ制御ユニット２０に分割して送信する回数を減らすことができ、よりマスタコントローラ１１の動作を阻害しない計測システム１００を構築することができる。

なお、アドレスは計測システム１００の最大構成でマッピングされるのが望ましい。例えば、各センサ制御ユニット２０に割り当てる領域サイズをＭ、各センサ制御ユニット２０に接続されるセンサ３０の数をＮとすると、Ｎ×Ｍアドレス〜（Ｎ＋１）×Ｍアドレスの領域に一括設定アドレスの領域を割り当てるようにする。このようにすることで、図２に示したアドレスマップの末尾に一括設定アドレスの領域を追加するだけで、図３と同様のアドレスマップを構成することができる。

以上、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、同種のセンサ制御ユニット２０（センサ３０）のグループに設定する共通パラメータＰＲＭを、データフォーマットにおける１つのエントリに設定することで、アドレスとパラメータＰＲＭとのペアの数を減らすことができる。これにより、データ処理装置４０からデータ収集ユニット１０に一括して送信するデータサイズを減らすことができ、記憶装置１３に記憶されるデータサイズを削減することができる。また、アクセス制御部１４が、センサ制御ユニット２０に分割して送信する回数を減らすことができ、よりマスタコントローラ１１の動作を阻害しない計測システム１００を構築することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ データ収集ユニット
１１ マスタコントローラ
１２ データ送受信部
１３ 記憶装置
１４ アクセス制御部
１５ コマンド送信部
２０ センサ制御ユニット
２１ コマンド受信部
２２ コマンド送信部
３０ センサ
４０ データ処理装置
１００ 計測システム
１１０ 計測装置
ＣＭＤ 制御コマンド
ＣＮＴＬ 制御信号
ＤＡＴＡ データ
ＦＲＭ フレーム
ＰＲＭ パラメータ
ＲＳＶ 受信路
ＳＴＳ 状況信号線
ＴＲＳ 送信路

特許第６３６５７３６号公報

Claims (7)

1. データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、前記センサからのデータを順次転送する、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットと、
   前記複数のセンサ制御ユニットのうちの先頭のセンサ制御ユニットに接続され、前記複数のセンサ制御ユニットの動作を制御する第１制御コマンドと、前記複数のセンサ制御ユニットおよび前記センサの少なくとも一方に設定する複数のパラメータとを送信し、前記複数のセンサ制御ユニットを介して前記センサが計測したデータを受信するデータ収集ユニットと、
   前記第１制御コマンドに対応する第２制御コマンドと前記複数のパラメータとを前記データ収集ユニットに送信し、前記データ収集ユニットが収集した前記データを前記データ収集ユニットから受信するデータ処理装置と、を有し、
   前記データ収集ユニットは、
   前記データ処理装置から受信する前記第２制御コマンドに応答して、前記第１制御コマンドを出力するマスタコントローラと、
   前記複数のパラメータを記憶する記憶装置と、
   前記データ処理装置から受信する前記複数のパラメータを記憶装置に格納するパラメータ格納部と、
   前記マスタコントローラが出力する前記第１制御コマンドを前記センサ制御ユニットに出力するとともに、前記記憶装置に記憶された前記複数のパラメータを、前記第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて前記先頭のセンサ制御ユニットに出力する出力制御部と、
   を有することを特徴とする計測システム。
2. 前記データ処理装置から前記マスタコントローラに前記第２制御コマンドが転送される第１転送路と、
   前記データ処理装置から前記パラメータ格納部に前記パラメータが転送される第２転送路と、
   前記出力制御部が生成する前記パラメータの転送状況が前記データ処理装置に転送される第３転送路と、
   を有し、
   前記データ処理装置は、前記第３転送路を介して受信する前記転送状況が、前記パラメータの前記センサ制御ユニットへの転送完了を示す場合、次の前記パラメータを前記第２転送路に出力すること
   を特徴とする請求項１に記載の計測システム。
3. 前記データ処理装置は、前記複数のセンサ制御ユニットにそれぞれ割り当てられたアドレスとパラメータとのペアを前記第２転送路に出力し、
   前記パラメータ格納部は、前記アドレスとパラメータのペアを前記記憶装置に格納し、
   前記出力制御部は、前記記憶装置から読み出した前記アドレスとパラメータのペアを前記先頭のセンサ制御ユニットに出力し、
   前記複数のセンサ制御ユニットの各々は、自身に割り当てられたアドレスともに受信したパラメータを取得し、自身に割り当てられたアドレス以外のアドレスとパラメータのペアを下流のセンサ制御ユニットに転送すること
   を特徴とする請求項２に記載の計測システム。
4. 前記データ処理装置は、前記複数のセンサ制御ユニットのうち、所定数のセンサ制御ユニットのグループに共通に割り当てられた共通アドレスとパラメータのペアを前記第２転送路に出力し、
   前記パラメータ格納部は、前記共通アドレスとパラメータのペアを前記記憶装置に格納し、
   前記出力制御部は、前記記憶装置から読み出した前記共通アドレスとパラメータのペアを前記先頭のセンサ制御ユニットに出力し、
   前記複数のセンサ制御ユニットの各々は、自身のグループに割り当てられた前記共通アドレスともに受信したパラメータを取得し、受信した前記共通アドレスとパラメータのペアを下流の前記センサ制御ユニットに転送すること
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の計測システム。
5. データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、前記センサからのデータを順次転送する、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットと、
   前記複数のセンサ制御ユニットのうちの先頭のセンサ制御ユニットに接続され、前記複数のセンサ制御ユニットの動作を制御する第１制御コマンドと、前記複数のセンサ制御ユニットおよび前記センサの少なくとも一方に設定する複数のパラメータとを送信し、前記複数のセンサ制御ユニットを介して前記センサが計測したデータを受信するデータ収集ユニットと、を有し、
   前記データ収集ユニットは、
   データ処理装置から受信する前記第１制御コマンドに対応する第２制御コマンドに応答して、前記第１制御コマンドを出力するマスタコントローラと、
   前記複数の前記パラメータを記憶する記憶装置と、
   前記データ処理装置から受信する前記複数のパラメータを記憶装置に格納するパラメータ格納部と、
   前記マスタコントローラが出力する前記第１制御コマンドを前記センサ制御ユニットに出力するとともに、前記記憶装置に記憶された前記複数のパラメータを、前記第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて前記先頭のセンサ制御ユニットに出力する出力制御部と、を有し、
   さらに、前記データ収集ユニットは、前記センサ制御ユニットから受信する前記データを前記データ処理装置に送信すること
   を特徴とする計測装置。
6. データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、前記センサからのデータを順次転送する、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットと、前記複数のセンサ制御ユニットのうちの先頭のセンサ制御ユニットに接続され、前記複数のセンサ制御ユニットの動作を制御する第１制御コマンドと、前記複数のセンサ制御ユニットおよび前記センサの少なくとも一方に設定する複数のパラメータとを送信し、前記複数のセンサ制御ユニットを介して前記センサが計測したデータを受信するデータ収集ユニットと、前記第１制御コマンドに対応する第２制御コマンドと前記複数のパラメータとを前記データ収集ユニットに送信し、前記データ収集ユニットが収集した前記データを前記データ収集ユニットから受信するデータ処理装置と、を有する計測システムの制御方法であって、
   前記データ収集ユニットが有するマスタコントローラが、前記データ処理装置から受信する前記第２制御コマンドに応答して、前記第１制御コマンドを出力し、
   前記データ収集ユニットが有するパラメータ格納部が、前記データ処理装置から受信する前記複数のパラメータを、前記データ収集ユニットが有する記憶装置に格納し、
   前記データ収集ユニットが有する出力制御部が、前記マスタコントローラが出力する前記第１制御コマンドを前記センサ制御ユニットに出力するとともに、前記記憶装置に記憶された前記パラメータを、前記第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて前記先頭のセンサ制御ユニットに出力すること、
   を有することを特徴とする計測システムの制御方法。
7. データを計測する所定数のセンサがそれぞれ接続され、前記センサからのデータを順次転送する、直列に接続された複数のセンサ制御ユニットと、前記複数のセンサ制御ユニットのうちの先頭のセンサ制御ユニットに接続され、前記複数のセンサ制御ユニットの動作を制御する第１制御コマンドと、前記複数のセンサ制御ユニットおよび前記センサの少なくとも一方に設定する複数のパラメータとを送信し、前記複数のセンサ制御ユニットを介してセンサが計測した前記データを受信するデータ収集ユニットと、前記第１制御コマンドに対応する第２制御コマンドと前記複数のパラメータとを前記データ収集ユニットに送信し、前記データ収集ユニットが収集した前記データを前記データ収集ユニットから受信するデータ処理装置と、を有する計測システムの制御プログラムであって、
   前記データ収集ユニットが有するマスタコントローラに、前記データ処理装置から受信する前記第２制御コマンドに応答して、前記第１制御コマンドを出力させ、
   前記データ収集ユニットが有するパラメータ格納部に、前記データ処理装置から受信する前記複数のパラメータを、前記データ収集ユニットが有する記憶装置に格納させ、
   前記データ収集ユニットが有する出力制御部に、前記マスタコントローラが出力する前記第１制御コマンドを前記センサ制御ユニットに出力するとともに、前記記憶装置に記憶された前記複数のパラメータを、前記第１制御コマンドを出力しない期間に複数回に分けて前記先頭のセンサ制御ユニットに出力させること
   を特徴とする計測システムの制御プログラム。

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