JP2023090555A - Waveform measuring device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、波形測定器及び方法に関する。 The present disclosure relates to waveform measuring instruments and methods.
非特許文献1には、設備の故障を事前に検知する傾向監視に用いられる閾値の設定を効率化する技術が記載されている。
Non-Patent
傾向監視では、トリガ機能を有する波形測定器が用いられる。トリガ機能とは、デジタル信号データに対して実行される所定の処理を開始するトリガとして、デジタル信号データの特徴的な信号を検出する機能のことである。デジタル信号データの特徴的な信号を検出することを、トリガ検出ともいう。トリガ機能を有する波形測定器を用いた測定のことを、トリガ測定ともいう。トリガ測定は、機械加工生産ラインにおいて、加工中の加工機械の挙動の監視等に有効である。例えば、加工機械の挙動を見るために、加工機械に設置された各種センサから信号を測定する場合、加工途中の特徴的な信号をトリガとして使用すれば、加工1回ごとに、加工機械の挙動を波形測定器に取り込むことができる。トリガ機能を利用することで、傾向監視対象の一連の動作の中で、同じ点を基準としてデータ取り込みを行うことが可能となる。トリガ機能を有する波形測定器は、トリガ検出に応じて取り込んだデジタル信号データを、デジタル信号データの取り込みごとにローカルPC又はサーバ等の外部装置に送信する。「PC」は、personal computerの略語である。外部装置側では、受信されたデジタル信号データを用いて、例えば、加工機械の故障予測の目的でAI解析が行われる。「AI」は、artificial intelligenceの略語である。ここで、波形測定器から送信されるデジタル信号データは、時間サンプリングデータである。サンプリング精度を高めるには、サンプリング周期を早くする必要があり、データ量が大きくなる。したがって、波形測定器に取り込んだ未加工のデジタル信号データ、すなわち「生データ」をそのまま外部装置に渡すと、データ通信量が膨大となる。また、外部装置側では、受信された生データをそのまま解析するとサンプル値の多さから解析時間が長くなる。したがって、生データの特定の一部分のサンプル値の特徴量を抽出し、特徴量に対してAI解析が実行されることが考えられる。「特徴量」とは、生データに含まれるサンプル値を特徴付ける代表値のことであり、例えば、生データの特定の一部分のサンプル値の平均値である。この場合、外部装置側で生データに対して特徴量の抽出を行うと、データ処理負荷及び処理時間が増大する。その結果、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間が長くなる。 Trend monitoring uses a waveform measuring instrument with a trigger function. A trigger function is a function of detecting a characteristic signal of digital signal data as a trigger for starting predetermined processing to be executed on the digital signal data. Detecting a characteristic signal of digital signal data is also called trigger detection. Measurement using a waveform measuring instrument with a trigger function is also called trigger measurement. Trigger measurement is effective for monitoring the behavior of a processing machine during processing in a machining production line. For example, when measuring signals from various sensors installed in a processing machine in order to observe the behavior of the processing machine, if a characteristic signal during processing is used as a trigger, the behavior of the processing machine can be monitored each time processing is performed. can be loaded into the waveform measuring instrument. By using the trigger function, it is possible to acquire data based on the same point in a series of operations to be monitored for trends. A waveform measuring instrument having a trigger function transmits digital signal data captured in response to trigger detection to an external device such as a local PC or a server each time digital signal data is captured. "PC" is an abbreviation for personal computer. On the external device side, AI analysis is performed using the received digital signal data, for example, for the purpose of failure prediction of the processing machine. "AI" is an abbreviation for artificial intelligence. Here, the digital signal data transmitted from the waveform measuring instrument is time sampling data. In order to improve the sampling accuracy, it is necessary to shorten the sampling period, which increases the amount of data. Therefore, if unprocessed digital signal data captured by the waveform measuring instrument, that is, "raw data" is directly transferred to the external device, the amount of data communication becomes enormous. Further, on the external device side, if the received raw data is analyzed as it is, the analysis time will be long due to the large number of sample values. Therefore, it is conceivable that a feature amount of sample values of a specific part of raw data is extracted and AI analysis is performed on the feature amount. A “feature amount” is a representative value that characterizes sample values included in raw data, and is, for example, an average value of sample values of a specific portion of raw data. In this case, if the external device extracts the feature amount from the raw data, the data processing load and processing time increase. As a result, the overall processing time for AI analysis using waveform data is lengthened.
本開示の目的は、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくすることである。 An object of the present disclosure is to facilitate shortening the overall processing time for AI analysis using waveform data while acquiring data indicating feature amounts.
幾つかの実施形態に係る波形測定器は、複数のチャネルから入力されたアナログ信号の波形をデジタル信号データに変換して、各チャネルのデジタル信号データをストレージ内の対応する領域に書き込むデータ取り込みを行う波形測定器であって、複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定し、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、ストレージ内の、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出し、読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行し、抽出された特徴量を示すデータを出力する制御部を備える。このような波形測定器においては、トリガ点が検出される度に、一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値の特徴量を抽出する処理が実行され、実行結果が特徴量を示すデータとして出力される。つまり、生データの特定の一部分から特徴量を示すデータを取得する処理を、波形測定器側で実行できる。取得された特徴量を示すデータを波形測定器から端末装置に送信することで、端末装置側では、AI解析に用いられる機械学習用のデータをすぐに利用できるようになる。したがって、生データをそのまま外部装置に送信する場合に比べて、波形測定器と外部装置との間のデータ通信量及び外部装置側のデータ処理負荷が低減される。よって、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくなる。 A waveform measuring instrument according to some embodiments converts analog signal waveforms input from a plurality of channels into digital signal data, and performs data acquisition to write the digital signal data of each channel to a corresponding area in a storage. wherein at least one of a plurality of channels is set as a trigger channel, and each sample value included in digital signal data written to an area corresponding to the trigger channel in storage, a threshold value, and are sequentially compared, and each time one sample value is detected as a trigger point, in the area corresponding to each of the plurality of channels in the storage, digital data written during a certain period including the detection point of the trigger point The control unit reads out at least one sample value included in the signal data, executes processing for extracting the feature amount of the read sample value, and outputs data indicating the extracted feature amount. In such a waveform measuring instrument, each time a trigger point is detected, processing for extracting a feature amount of at least one sample value included in digital signal data written during a certain period is executed, and the execution result is It is output as data indicating the feature amount. In other words, the waveform measuring instrument can perform the process of acquiring the data indicating the feature amount from a specific part of the raw data. By transmitting data indicating the acquired feature amount from the waveform measuring device to the terminal device, the terminal device can immediately use the data for machine learning used for AI analysis. Therefore, the amount of data communication between the waveform measuring instrument and the external device and the data processing load on the external device side are reduced compared to the case where the raw data is directly transmitted to the external device. Therefore, it becomes easy to shorten the overall processing time for AI analysis using waveform data while acquiring data indicating a feature amount.
一実施形態に係る波形測定器において、制御部は、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とを並行して実行する。例えば、プレス機によるプレス加工の挙動の傾向監視を行うために、プレス機のデータ取り込みを行う場合に、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とを並行して実行しないときは、特徴量を抽出する処理を実行している間、データ取り込みが実行されないことになる。この場合に、データ取り込みを優先して、プレス加工中にデータ取り込みの時間を設け、データ取り込みが完了するまでプレス加工を中断することは、現実的でない。したがって、プレス加工ではなくデータ取り込みを中断することになる。そうすると、データ取り込みが不連続となり、データ欠落が起こり得る。一方、このような実施形態によれば、特徴量抽出中もデータ取り込みが行えるので、データ取り込み間のデッドタイムが生じなくなり、かつデータ取り込みの連続性が担保される。 In the waveform measuring instrument according to one embodiment, the control unit executes data acquisition and feature amount extraction processing in parallel. For example, when importing data from a press machine in order to monitor the trend of the behavior of press working by the press machine, if the data import and the process of extracting the feature amount are not executed in parallel, the feature amount is Data acquisition will not be performed while the process of extracting is being performed. In this case, it is not realistic to give priority to data acquisition, provide time for data acquisition during press working, and suspend press working until data acquisition is completed. Therefore, the data acquisition is interrupted rather than the press working. As a result, data acquisition becomes discontinuous, and data loss may occur. On the other hand, according to such an embodiment, since data can be loaded even during feature quantity extraction, dead time between data loadings does not occur, and continuity of data loading is ensured.
一実施形態に係る波形測定器において、制御部は、複数のチャネルのうち2つ以上のチャネルに対応する領域から読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行して得られた2つ以上の特徴量を1つの特徴量に変換する処理を更に実行し、前記1つの特徴量を示すデータを、出力するデータに含める。このような実施形態によれば、複数のチャネルの特徴量を抽出する処理の実行結果を組み合わせて別の特徴量を示すデータを取得することができる。 In the waveform measuring instrument according to one embodiment, the control unit performs a process of extracting a feature amount of sample values read from regions corresponding to two or more channels among a plurality of channels. A process of converting one or more feature amounts into one feature amount is further executed, and data representing the one feature amount is included in output data. According to such an embodiment, it is possible to acquire data indicating another feature amount by combining the execution results of the process of extracting the feature amount of a plurality of channels.
幾つかの実施形態に係る方法は、複数のチャネルから入力されたアナログ信号の波形をデジタル信号データに変換して、各チャネルのデジタル信号データをストレージ内の対応する領域に書き込むデータ取り込みを行う際に、複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定することと、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、ストレージ内の、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出すことと、読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行することと、抽出された特徴量を示すデータを出力することと、を含む。このような方法によれば、トリガ点が検出される度に、一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値の特徴量を抽出する処理が実行され、実行結果が特徴量を示すデータとして出力される。つまり、生データの特定の一部分から特徴量を示すデータを取得して、AI解析に用いられる機械学習用のデータを抽出することができる。 A method according to some embodiments converts waveforms of analog signals input from a plurality of channels into digital signal data, and writes the digital signal data of each channel to a corresponding area in storage during data acquisition. setting at least one of the plurality of channels as a trigger channel; sequentially comparing each sample value included in the digital signal data written to the area corresponding to the trigger channel in the storage with the threshold; every time one sample value is detected as a trigger point, digital signal data written during a certain period including the detection point of the trigger point is included in the area corresponding to each of the plurality of channels in the storage. reading out at least one sample value to be read, executing a process of extracting a feature amount of the read sample value, and outputting data indicating the extracted feature amount. According to this method, each time a trigger point is detected, a process of extracting a feature amount of at least one sample value included in digital signal data written during a certain period is executed, and the execution result is a feature. It is output as data indicating the amount. In other words, it is possible to obtain data indicating a feature amount from a specific portion of raw data and extract data for machine learning used in AI analysis.
一実施形態に係る方法は、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とを並行して実行することを更に含む。例えば、プレス機によるプレス加工の挙動の傾向監視を行うために、プレス機のデータ取り込みを行う場合に、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とを並行して実行しないときは、特徴量を抽出する処理を実行している間、データ取り込みが実行されないことになる。この場合に、データ取り込みを優先して、プレス加工中にデータ取り込みの時間を設け、データ取り込みが完了するまでプレス加工を中断することは、現実的でない。したがって、プレス加工ではなくデータ取り込みを中断することになる。そうすると、データ取り込みが不連続となり、データ欠落が起こり得る。一方、このような実施形態によれば、特徴量抽出中もデータ取り込みが行えるので、データ取り込み間のデッドタイムが生じなくなり、かつデータ取り込みの連続性が担保される。 The method according to one embodiment further includes performing data acquisition and feature extraction in parallel. For example, when importing data from a press machine in order to monitor the trend of the behavior of press working by the press machine, if the data import and the process of extracting the feature amount are not executed in parallel, the feature amount is Data acquisition will not be performed while the process of extracting is being performed. In this case, it is not realistic to give priority to data acquisition, provide time for data acquisition during press working, and suspend press working until data acquisition is completed. Therefore, the data acquisition is interrupted rather than the press working. As a result, data acquisition becomes discontinuous, and data loss may occur. On the other hand, according to such an embodiment, since data can be loaded even during feature quantity extraction, dead time between data loadings does not occur, and continuity of data loading is ensured.
一実施形態に係る方法において、複数のチャネルのうち2つ以上のチャネルに対応する領域から読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行して得られた2つ以上の特徴量を1つの特徴量に変換する処理を更に実行し、1つの特徴量を示すデータを、出力するデータに含めることを更に含む。このような実施形態によれば、複数のチャネルの特徴量を抽出する処理の実行結果を組み合わせて別の特徴量を示すデータを取得することができる。 In the method according to one embodiment, two or more feature values obtained by performing a process of extracting feature values of sample values read from regions corresponding to two or more channels out of a plurality of channels are extracted. It further includes performing a process of converting into one feature amount, and including data representing the one feature amount in the data to be output. According to such an embodiment, it is possible to acquire data indicating another feature amount by combining the execution results of the process of extracting the feature amount of a plurality of channels.
本開示によれば、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくなる。 According to the present disclosure, it becomes easier to shorten the overall processing time for AI analysis using waveform data while acquiring data indicating feature amounts.
最初に比較例について説明する。 First, a comparative example will be explained.
図1は、比較例に係るシステム20の構成を示す。システム20は、トリガ機能を有する波形測定器21と、インターネット等のネットワークを介して波形測定器21に接続されるローカルPC22とを備える。
FIG. 1 shows the configuration of a
波形測定器21は、アナログ信号の波形をデジタル信号データに変換してローカルPC22に送信する。ローカルPC22は、デジタル信号データを蓄積して、蓄積されたデータから機械学習用のデータを取得する。ローカルPC22は、取得された機械学習用のデータから傾向監視のためのAI解析に用いるモデルを生成する。
The
図2を参照して、波形測定器21の構成について説明する。
The configuration of the
波形測定器21では、図2に示すように、観測されるアナログ入力チャネルCH1のアナログ信号が入力増幅器201で正規化され、A/D変換器202に入力される。「A/D」は、analog to digitalの略語である。アナログ入力チャネルCH1と同時に観測されるアナログ入力チャネルCH2のアナログ信号は、入力増幅器204で正規化され、A/D変換器205に入力される。データを取り込むタイミングは、サンプルタイミング発生回路211により制御される。A/D変換器202、205は、サンプルタイミング発生回路211により生成されるタイミング信号に応じてA/D変換を行う。変換されたデータは、インターフェース回路203、206を通じてメモリコントローラ212に送られ、波形メモリ221に順次格納される。波形メモリ221に格納されたデータは、表示波形作成回路231で波形表示データに変換され、波形表示器232に波形として表示される。波形メモリ221に格納されたデータは、一定量が溜まったところで、ネットワークを介してローカルPC22に送信され、ローカルPC22により適宜読み出され、波形又は数値データに変換されて、ローカルPC22上に表示され、観察される。
In the
図3に、変換されたデータを波形メモリ221に順次格納しながらトリガ検出を実行する際の、波形メモリ221におけるデータ書き込み及びデータ読み出しを示す。図3に示す例では、波形メモリ221は、メモリコントローラ212によりリングバッファとして制御される。リングバッファにおけるデータ取り込みは、波形メモリ221のアドレスAから開始され、アドレスBにデータ取り込みが達すると、折り返してアドレスAに戻り、データが上書きされていく。トリガ検出回路213は、トリガ検出を実行する。具体的には、トリガ検出回路213は、該当するチャネルのデジタル信号データのサンプル値が予め設定されたトリガ条件を満たすかどうかを判定する。トリガ検出回路213は、判定結果に応じてトリガ点を検出し、検出されたトリガ点をメモリコントローラ212に通知する。メモリコントローラ212は、トリガ検出回路213からトリガ点が通知された時点でサンプル値の書き込みが行われたアドレスを、トリガ点アドレスnTとして記憶する。メモリコントローラ212は、トリガ点の検出後、予め設定された数だけサンプル値を取り込んだ後、すなわち最終アドレスnEのデータ書き込みが完了したときに、データ取り込みを終了する。データ読み出しの先頭アドレスとしては、トリガ点アドレスnTから、予め設定された数だけ遡ったアドレスn0が設定される。表示波形作成回路231は、波形メモリ221から、n0→nT→B→A→nEの順にデータを読み出し、表示波形を作成し、波形表示器232に表示させる。
FIG. 3 shows data writing and data reading in the
このようなシステム20では、波形測定器21は、トリガ検出に応じて取り込んだ波形データをデジタル信号データに変換して、データ取り込みごとにローカルPC22に送信する。上述のとおり、波形測定器21から生データをそのままローカルPC22に渡すと、データ通信量が膨大となる。また、ローカルPC22側で生データに対して特徴量の抽出を行うと、データ処理負荷及び処理時間が過大となる。その結果、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間が長くなる。
In such a
よって、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくする必要がある。 Therefore, it is necessary to make it easier to shorten the overall processing time for AI analysis using waveform data while acquiring data indicating feature amounts.
以下、本開示の幾つかの実施形態について、図を参照して説明する。各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。各実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。 Several embodiments of the present disclosure are described below with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts. In the description of each embodiment, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.
本開示の一実施形態である第1実施形態について説明する。 A first embodiment, which is one embodiment of the present disclosure, will be described.
図5を参照して、本実施形態に係るシステム10の構成を説明する。
The configuration of the
システム10は、図5に示すように、波形測定器11と、端末装置12とを備える。
The
波形測定器11は、入力されたアナログ信号の波形をデジタル信号データに変換する装置である。波形測定器11は、図5に示すように、入力部100と、制御部110と、記憶部120と、表示部130と、通信部140とを備える。波形測定器11は、インターネット等のネットワーク15を介して端末装置12と通信することができる。
The
端末装置12は、波形を表示する現場に設置されるデスクトップコンピュータ、又はラップトップコンピュータ等である。端末装置12は、図5に示すように、入力部150と、制御部160と、記憶部170と、表示部180と、通信部190とを備える。
The
波形測定器11の一部又は全ての機能は、制御部110に含まれるプログラマブル回路又は専用回路により実現される。すなわち、波形測定器11の一部又は全ての機能は、ハードウェアにより実現される。
A part or all of the functions of the
波形測定器11の一部の機能がハードウェアにより実現される場合、波形測定器11の残りの部分の機能は、本実施形態に係るプログラムを、制御部110に含まれるプロセッサで実行することにより実現されてもよい。すなわち、波形測定器11の残りの部分の機能は、ソフトウェアにより実現されてもよい。この場合、プログラムは、波形測定器11の動作に含まれるステップの処理をコンピュータに実行させることで、当該ステップの処理に対応する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムである。すなわち、プログラムは、コンピュータを波形測定器11として機能させるためのプログラムである。
When a part of the functions of the
プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又は半導体メモリである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記録したDVD又はCD-ROMなどの可搬型記録媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行う。「DVD」は、digital versatile discの略語である。「CD-ROM」は、compact disc read only memoryの略語である。プログラムをサーバのストレージに格納しておき、ネットワーク15を介して、サーバから他のコンピュータにプログラムを転送することにより、プログラムを流通させてもよい。プログラムをプログラムプロダクトとして提供してもよい。
The program can be recorded in a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium is, for example, a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory. Program distribution is performed, for example, by selling, assigning, or lending a portable recording medium such as a DVD or CD-ROM on which the program is recorded. "DVD" is an abbreviation for digital versatile disc. "CD-ROM" is an abbreviation for compact disc read only memory. The program may be distributed by storing the program in the storage of the server and transferring the program from the server to another computer via the
コンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから転送されたプログラムを、一旦、メモリに格納する。そして、コンピュータは、メモリに格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、コンピュータにサーバからプログラムが転送される度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。サーバからコンピュータへのプログラムの転送は行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるASP型のサービスによって処理を実行してもよい。プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものが含まれる。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。 The computer, for example, once stores in memory a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server. Then, the computer reads the program stored in the memory with the processor, and executes processing according to the read program with the processor. The computer may read the program directly from the portable recording medium and execute processing according to the program. The computer may execute processing according to the received program every time the program is transferred from the server to the computer. The processing may be executed by a so-called ASP type service that realizes the function only by executing the execution instruction and obtaining the result without transferring the program from the server to the computer. The program includes information that is used for processing by a computer and that conforms to the program. For example, data that is not a direct instruction to a computer but that has the property of prescribing the processing of the computer corresponds to "things equivalent to a program."
図4及び図5を参照して、本実施形態の概要を説明する。 An outline of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
波形測定器11は、複数のチャネルから入力されたアナログ信号の波形をデジタル信号データに変換して、各チャネルのデジタル信号データをストレージ内の対応する領域に書き込むデータ取り込みを行う波形測定器である。波形測定器11は、複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定する。「トリガチャネル」とは、特徴量を抽出する処理の実行を開始するトリガとなるサンプル値を検出するチャネルのことである。波形測定器11は、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点TPとして検出する。「トリガ点TP」とは、特徴量を抽出する処理の実行を開始するトリガとなるサンプル値のことである。波形測定器11は、トリガ点TPを検出する度に、ストレージ内の、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出し、読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行する。波形測定器11は、抽出された特徴量を示すデータを出力する。本実施形態において、ストレージは、リングバッファとして管理される。データ取り込みは、トリガ点TPが検出されるまでは、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域の先頭アドレスから最終アドレスまでの区間を、リング状にデータを上書きすることで実行される。したがって、デジタル信号データに含まれるサンプル値の数をLとするとき、Lは、トリガ点TPが検出されるまでは固定値ではなく不定値である。例えば、トリガ点TPが検出されるまでの時間によっては、当該区間におけるリング状のデータ上書き処理が数100回繰り返されることもある。つまり、サンプル値の数Lは、その時々の測定条件により異なる。一方、サンプル値の書き込みが行われる領域のアドレス数は、固定値である。この固定値は、特徴量を抽出する処理が実行されるサンプル値、すなわち、トリガ測定の観察対象となるサンプル値の数よりも大きい。トリガ検出は、データ取り込みと同時に開始され、取り込んだデジタル信号データに含まれる全てのサンプル値に対してリアルタイムに実行される。波形測定器11は、抽出された特徴量を示すデータを端末装置12に出力する。
The
本実施形態によれば、図4に示すように、生データの特定の一部分から特徴量を示すデータを取得して、AI解析に用いられる機械学習用のデータを抽出する処理を、波形測定器11側で実行できる。つまり、波形測定器11側で特徴量を抽出する処理を実行して、取得された特徴量を示すデータを端末装置12に転送することができる。端末装置12側では、転送された特徴量を示すデータを蓄積して、蓄積されたデータから傾向監視のためのAI解析に用いるモデルを生成するだけでよい。したがって、生データをそのまま端末装置12に送信する場合に比べて、波形測定器11と端末装置12との間のデータ通信量及び端末装置12側のデータ処理負荷が低減される。よって、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくなる。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 4, a process of acquiring data indicating a feature amount from a specific portion of raw data and extracting data for machine learning used in AI analysis is performed by a waveform measuring device. 11 can be executed. That is, the
次に、図5及び図6を参照して、第1実施形態に係るシステム10の構成を詳細に説明する。
Next, the configuration of the
システム10は、上述したとおり、波形測定器11と、端末装置12とを備える。
The
波形測定器11は、上述したとおり、入力部100と、制御部110と、記憶部120と、表示部130と、通信部140とを備える。
入力部100は、各チャネルのデータを波形測定器11に取り込むインターフェースである。入力部100は、図6に示すように、入力増幅器101-1、101-2、・・・と、A/D変換器102-1、102-2、・・・と、インターフェース回路103-1、103-2、・・・とを含む。
The
図6に示すように、観察されるチャネルCH1のアナログ信号は、入力増幅器101-1で正規化され、A/D変換器102-1に入力される。ここで正規化とは、アナログ入力信号の振幅を、A/D変換器の入力仕様に対し適切な範囲になるように調整することである。また、同時に観測されるチャネルCH2、CH3、CH4のアナログ信号は、それぞれ入力増幅器101-2、・・・で正規化され、A/D変換器102-2、・・・に入力される。図6に示すように、チャネルが複数存在する場合は、チャネルの数だけ、入力増幅器、A/D変換器、及びインターフェース回路が設けられる。 As shown in FIG. 6, the observed analog signal of channel CH1 is normalized by input amplifier 101-1 and input to A/D converter 102-1. Here, normalization means adjusting the amplitude of the analog input signal so that it falls within an appropriate range for the input specifications of the A/D converter. Analog signals of channels CH2, CH3, and CH4 observed simultaneously are normalized by input amplifiers 101-2, . . . and input to A/D converters 102-2, . As shown in FIG. 6, when there are a plurality of channels, input amplifiers, A/D converters, and interface circuits are provided for the number of channels.
制御部110は、少なくとも1つのプロセッサ、少なくとも1つのプログラマブル回路、少なくとも1つの専用回路、又はこれらの任意の組み合わせを含む。プロセッサは、CPU若しくはGPU(graphics processing unit)などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。プログラマブル回路は、例えば、FPGA(field-programmable gate array)である。専用回路は、例えば、ASIC(application specific integrated circuit)である。制御部110は、波形測定器11の各部を制御しながら、波形測定器11の動作に関わる処理を実行する。制御部110は、図6に示すように、サンプルタイミング発生回路111と、メモリコントローラ112と、トリガ検出回路113と、メモリコントローラ114と、演算器115と、データ数計数回路116と、処理指示器117とを含む。サンプルタイミング発生回路111は、データを取り込むタイミングを制御する。サンプルタイミング発生回路111により生成されるタイミング信号に応じて、入力部100のA/D変換器102、105においてA/D変換が行われる。メモリコントローラ112は、A/D変換器102、105で変換されたデータを、入力部100のインターフェース回路103、106を通じて受け取る。トリガ検出回路113は、後述のトリガ検出を実行する。メモリコントローラ114は、メモリコントローラ112からトリガ検出後のデータ取り込みの終了を示す通知を受け取り、後述する記憶部120の波形メモリ121の該当するアドレスから順次データ読み込みを行う。データ数計数回路116は、波形メモリ121から順次読み出されるサンプル値の個数をカウンタで計数する。波形メモリ121から順次読み出されるサンプル値は、演算器115に入力される。演算器115は、入力されたデータに対して特徴量を抽出する処理を実行する。処理指示器117は、データ数計数回路116のカウンタのカウント値で示されるサンプル値の個数に応じて、演算器115に入力されたサンプル値に対して演算器115が実行すべき処理の種類、並びに、処理の開始及び停止を制御する。
記憶部120は、少なくとも1つの半導体メモリ、少なくとも1つの磁気メモリ、少なくとも1つの光メモリ、又はこれらの任意の組み合わせを含む。半導体メモリは、例えば、RAM(random access memory)である。RAMは、例えば、SRAM(static random access memory)又はDRAM(dynamic random access memory)である。記憶部120は、EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)であってもよい。記憶部120は、図6に示すように、波形メモリ121と、演算結果メモリ122とを含む。
波形メモリ121には、制御部110のメモリコントローラ112より、サンプルタイミング発生回路111で生成したタイミング信号に応じて、各サンプリング区間に取得されたデジタル信号データが書き込まれる。波形メモリ121は、メモリコントローラ112により、図3を参照して上述したようなリングバッファとして制御される。
In the
演算結果メモリ122には、制御部110の演算器115によって実行される処理の実行結果が格納される。
The
表示部130は、図6に示すように、表示波形作成回路131と、波形表示器132とを含む。
The
表示波形作成回路131は、GPU等の汎用プロセッサ、波形表示処理に特化した専用プロセッサ、FPGA等のプログラマブル回路、又はASIC等の専用回路である。表示波形作成回路131は、波形メモリ121に格納されたデジタル信号データを、必要に応じて演算器115から命令されて波形表示データに変換する。表示波形作成回路131は、必要に応じて、波形表示データを波形として波形表示器132に表示する。
The display
波形表示器132には、少なくとも1つの出力用インターフェースが含まれる。出力用インターフェースは、例えば、LCD(liquid crystal display)又は有機EL(electro luminescent)ディスプレイである。波形表示器132は、波形測定器11の動作によって得られるデータを出力する。波形表示器132は、ユーザからの入力を受付可能なタッチパネルと一体的に設けられてもよい。波形表示器132は、表示波形作成回路131の制御に基づき、波形表示データを表示する。
通信部140は、通信回路を備える。通信回路は、1つ以上の通信ICである。「IC」は、integrated circuitの略語である。通信ICは、例えば、LAN通信ICである。「LAN」は、local area networkの略語である。通信部140は、PCIネットワークアダプタ、USBネットワークアダプタ、又はEthernet(登録商標)アダプタであってもよい。「PCI」は、Peripheral Component Interconnectの略語である。「USB」は、Universal Serial Busの略語である。通信部140は、波形測定器11の動作に用いられる情報をネットワーク15経由で受信し、また波形測定器11の動作によって得られる情報をネットワーク15経由で送信する。
端末装置12は、上述したとおり、入力部150と、制御部160と、記憶部170と、表示部180と、通信部190とを備える。
The
入力部150は、少なくとも1つの入力用インターフェースを含む。入力用インターフェースは、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングデバイス、タッチスクリーン、又はマイクロフォンである。入力部150は、端末装置12の動作に用いられるデータを入力する操作を受け付ける。入力部150は、端末装置12に備えられる代わりに、外部の入力機器として端末装置12に接続されてもよい。
The
制御部160は、少なくとも1つのプロセッサ、少なくとも1つのプログラマブル回路、少なくとも1つの専用回路、又はこれらの任意の組み合わせを含む。プロセッサは、CPU若しくはGPUなどの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。プログラマブル回路は、例えば、FPGAである。専用回路は、例えば、ASICである。制御部160は、端末装置12の各部を制御しながら、端末装置12の動作に関わる処理を実行する。
記憶部170は、少なくとも1つの半導体メモリ、少なくとも1つの磁気メモリ、少なくとも1つの光メモリ、又はこれらの任意の組み合わせを含む。半導体メモリは、例えば、RAMである。RAMは、例えば、SRAM又はDRAMである。記憶部170は、EEPROMであってもよい。
表示部180には、少なくとも1つの出力用インターフェースが含まれる。出力用インターフェースは、例えば、LCD又は有機ELディスプレイである。表示部180は、端末装置12の動作によって得られるデータを出力する。表示部180は、ユーザからの入力を受付可能なタッチパネルと一体的に設けられてもよい。表示部180は、制御部160の制御に基づき、波形表示データを表示する。
The
通信部190は、1つ以上の通信ICである。通信ICは、例えば、LAN通信ICである。通信部190は、PCIネットワークアダプタ、USBネットワークアダプタ、又はEthernet(登録商標)アダプタであってもよい。通信部190は、端末装置12の動作に用いられる情報をネットワーク15経由で受信し、また端末装置12の動作によって得られる情報をネットワーク15経由で送信する。
The
次に、図7から図11を参照して、本実施形態に係るシステム10の動作について説明する。図7は、システム10の動作を示す。図7の動作は、本実施形態に係る方法に相当する。
Next, operation of the
ステップS101において、波形測定器11の制御部110は、複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定する。具体的には、制御部110は、複数のチャネルから入力されたアナログ信号の波形をデジタル信号データに変換する。制御部110は、各チャネルのデジタル信号データをストレージ内の対応する領域に書き込むデータ取り込みを行う際に、複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定する。ストレージは、本実施形態では波形測定器11の記憶部120であり、具体的には記憶部120の波形メモリ121であるが、波形測定器11の外部の記憶装置であってもよい。その場合、波形測定器11は、ネットワーク15を介して外部の記憶装置にデジタル信号データをアップロードしてもよい。図8に示す例では、加工機械であるプレス機の挙動の傾向監視を行うために、チャネルCH1からチャネルCH4の4つのチャネルを用いてトリガ測定を行っている。チャネルCH1にはプレス機の駆動交流電圧、チャネルCH2には変位センサから得られるプレス機の変位量、チャネルCH3には振動センサから得られるプレス機の振動変位、チャネルCH4には圧力センサから取得されるプレス機の油圧変化量を示すアナログ信号が各々入力される。図8に示す4つの波形は、横軸を時間、縦軸を信号強度として、各チャネルのデジタル信号データに含まれるサンプル値をプロットしたものである。これらの4チャネルのうち、1つのチャネルCH2がトリガチャネルとして設定されている。
In step S101, the
次に、制御部110は、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、ストレージ内の、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出す。具体的には、以下のステップS102からS105の処理を実行する。
Next, the
ステップS102において、制御部110は、ステップS101で設定されたトリガチャネルにつき、トリガ点検出を実行する。トリガ点検出は、トリガチャネルにつき、複数のサンプル値を含むデジタル信号データを、ストレージに相当する記憶部120内の、トリガチャネルに対応する、所定数のアドレスを有する領域に順次リング状に書き込むデータ取り込み中に、実行される。所定数は、2以上の整数であり、記憶部120内のトリガチャネルを含む各チャネルにつき、サンプル値を格納可能なアドレスの数として予め設定される。制御部110は、複数のサンプル値の各サンプル値と、閾値とを比較して、複数のサンプル値の中から、1つのサンプル値をトリガ点TPとして検出することで、トリガ点検出を実行する。具体的には、制御部110のトリガ検出回路113は、トリガチャネルのデジタル信号データのサンプル値が、予め設定されたトリガ条件を満たすかどうかを判定する。トリガ条件とは、トリガチャネルについて取得されるデジタル信号データに含まれるサンプル値から、予め設定された閾値を上回る又は下回るサンプル値が検出されることである。図8に示す例では、トリガ検出回路113は、チャネルCH2につき、プレス機の変位量を示す複数のサンプル値を含むデジタル信号データを、記憶部120内の、チャネルCH2に対応する領域に順次書き込むデータ取り込み中に、トリガ検出を実行する。トリガ検出回路113は、各サンプル値と、プレス機の変位量の閾値とを比較する。比較の結果、閾値を上回る1つのサンプル値が検出された場合は、トリガ検出回路113は、検出されたサンプル値をトリガ点TPとして検出する。例えば、閾値をプレス機の変位量が、プレス動作の中での最大値付近に設定することで、毎回の一連のプレス動作に関連した信号の変化を記録することができる。トリガ検出回路113は、検出されたトリガ点TPをメモリコントローラ112に通知する。このようにして、制御部110は、ストレージ内の、トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する。
In step S102,
ステップS103において、制御部110は、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、ステップS102におけるトリガ点TPの検出時点でサンプル値の書き込みが行われたアドレスを、トリガ点アドレスnTとして設定する。具体的には、制御部110のトリガ検出回路113は、トリガ点TPをメモリコントローラ112に通知する。トリガ点TPが通知されると、メモリコントローラ112は、トリガチャネルについて、トリガ点TPの検出時点でサンプル値の書き込みが行われたアドレスをトリガ点アドレスnTとして記憶する。
In step S103, the
ステップS104において、制御部110は、Kを1以上かつ上記所定数未満の整数としたとき、各チャネルに対応する領域において、ステップS103で設定されたトリガ点アドレスnTを含み、K個のサンプル値が書き込まれたアドレスを、ターゲットアドレスとして特定する。図8に示す例では、制御部110は、チャネルCH1からチャネルCH4の各チャネルに対応する領域において、対応するトリガ点アドレスnTより1つ以上前のアドレスを、K個のサンプル値の1つ目のサンプル値が書き込まれた先頭アドレスn0として設定する。先頭アドレスn0は、トリガ点アドレスnTから、各チャネルにつき予め設定される数だけ遡ったアドレスとして定義される。以下では、トリガ点アドレスnTより前のアドレスに書き込まれたサンプル値のことを、プリトリガデータともいう。読み出しの最終アドレスnEは、各チャネルにつき予め設定される、先頭アドレスn0からのサンプル値数として定義される。以下では、サンプル値数のことを、データ点数ともいう。読み出しの先頭アドレスn0及び最終アドレスnEは、トリガ検出後のデータ取り込みが終了したときに、制御部110のメモリコントローラ112から、メモリコントローラ114に対して、データ取り込みの終了を示すデータとともに通知される。波形メモリ121から順次読み出されるサンプル値の数は、データ数計数回路116によって計数される。例えば、チャネルCH1について、トリガ点アドレスnTが、アドレス「n1T」に設定されたとする。また、先頭アドレスn0が、アドレス「n1T」から500だけ遡ったアドレス「n1T-500」に設定されたとする。Kで表されるサンプル値数が、1000個に設定されたとする。この場合、制御部110は、アドレス「n1T-500」から数えて1000番目のアドレス「n1T+500」を、読み出しの最終アドレスnEとして設定する。各チャネルの読み出しの先頭アドレスn0から最終アドレスnEまでのアドレスが、本実施形態のターゲットアドレスに相当する。
In step S104, the
このようにして、制御部110は、各チャネルに対応する領域において、対応するトリガ点アドレスより1つ以上前のアドレスを、K個のサンプル値の1つ目のサンプル値が書き込まれた先頭アドレスとして設定し、設定された先頭アドレスから数えてK番目のアドレスを、読み出しの最終アドレスとして設定することで、K個のサンプル値が書き込まれたアドレスを、ターゲットアドレスとして特定する。
In this way,
ステップS105において、制御部110は、各チャネルに対応する領域において、特定されたターゲットアドレスからK個のサンプル値を順次読み出す。具体的には、制御部110のメモリコントローラ112は、トリガ検出後のデータ取り込みが終了したことをメモリコントローラ114に通知する。同時に、メモリコントローラ112は、データ書き込みの先頭アドレスn0及び最終アドレスnEをメモリコントローラ114に通知する。これに応じて、メモリコントローラ114は、記憶部120の波形メモリ121内の、各チャネルに対応する領域において、先頭アドレスn0及び最終アドレスnEからターゲットアドレスを特定し、各チャネルのターゲットアドレスから順次サンプル値を読み出す。
In step S105, the
図9に、チャネルCH1からチャネルCH4の4チャネルでデータ取り込みを行ったときの、各チャネルに対応する記憶部120内の各領域を示す。各チャネルのサンプル値は、各チャネルに対応する記憶部120内の領域に格納される。図9に示す例では、チャネルCH1からチャネルCH4に対応する第1領域から第4領域において、A1、A2、A3、A4は、リングバッファの先頭アドレスに対応し、B1、B2、B3、B4は、リングバッファの最終アドレスに対応する。各領域に対応するトリガ点アドレスとして、n1T、n2T、n3T、n4Tが設定されている。各チャネルのデータ取り込みは、サンプリング周期が同じで同期している。したがって、各チャネルにおける読み出しの先頭アドレス(n10、n20、n30、n40)及び最終アドレス(n1E、n2E、n3E、n4E)は、相対的に同じ位置になり、ターゲットアドレスに格納されるサンプル値の数も等しい。なお、上述の図3では、リングバッファの先頭アドレスAから最終アドレスBまでの一次元に並んだ連続アドレスに対して2往復超、リング状にデータが上書きされる様子を示している。これに対して、図9では、各チャネルのアドレスを二次元に並んだ連続アドレスとして示している。例えば、CH1では、リングバッファの先頭アドレスA1から最終アドレスB1まで、m+1個のアドレスが存在する。m+1個のアドレスは、上記所定数のアドレスに相当する。CH2からCH4についても同様である。
FIG. 9 shows each area in the
ステップS106において、制御部110は、Jを1以上かつK以下の整数としたとき、各チャネルに対応する領域において、順次読み出されたK個のサンプル値のうちJ個のサンプル値に対して、特徴量を抽出する処理を実行する。制御部110は、実行結果を特徴量を示すデータとして取得する。これにより、生データの特定の一部分から特徴量を示すデータを取得して、AI解析に用いられる機械学習用のデータを抽出する処理が、波形測定器11側で実行される。具体的には、制御部110は、各チャネルに対応する領域において、順次読み出されたK個のサンプル値のうち、設定値で示される範囲のアドレスから読み出されたJ個のサンプル値を特定する。「設定値」とは、J個のサンプル値の先頭アドレス及び最終アドレスを指す1対の値のことであり、実行される処理に応じて、各チャネルにつき予め設定される。Jは、チャネル間で同じ数に設定されることも異なる数に設定されることもある。図8に示す例では、チャネルCH1の設定値としてp11及びp12が設定されている。制御部110は、チャネルCH1に対応する領域において、p11からp12のアドレス範囲から読み出されたサンプル値を特定する。同様に、チャネルCH2の設定値としてp21及びp22並びにp23及びp24が、チャネルCH3の設定値としてp31及びp32が、チャネルCH4の設定値としてp41及びp42が、それぞれ設定されている。制御部110は、チャネルCH1と同様に、チャネルCH2からチャネルCH4の各チャネルに対応する領域において、それぞれの設定値で示される範囲のアドレスから読み出されたサンプル値を特定する。そして、制御部110は、特定されたJ個のサンプル値に対して、特徴量を抽出する処理を実行する。特徴量を抽出する処理は、各チャネルにおいて、1種類の処理であることも2種類以上の処理であることもある。図8に示す例において、チャネルCH1では、p11からp12のアドレス範囲(破線)から読み出されたサンプル値に対して、二乗平均平方根(root mean square:RMS)を求める処理が実行される。これにより、プレス機の駆動交流電圧の特徴量が取得される。チャネルCH2では、p21からp22のアドレス範囲(破線)から順次読み出されたサンプル値に対して、傾きを求める処理が実行される。チャネルCH2では更に、p23からp24のアドレス範囲(破線)から順次読み出されたサンプル値に対して、最大値及び最小値を求める処理も実行される。これにより、プレス機の変位量の特徴量が取得される。チャネルCH3では、p31からp32のアドレス範囲(破線)から順次読み出されたサンプル値に対して、平均値を求める処理が実行される。これにより、プレス機の振動変位の特徴量が取得される。チャネルCH4では、p41からp42のアドレス範囲(破線)から順次読み出されたサンプル値に対して、最大値を求める処理が実行される。これにより、プレス機の油圧変化量の特徴量が取得される。また、制御部110は、複数のチャネルのうち2つ以上のチャネルに対応する領域から読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行して得られた2つ以上の特徴量を1つの特徴量に変換する処理を実行し、1つの特徴量を示すデータを、出力するデータに含めてもよい。例えば、制御部110は、チャネルCH2において、プレス機の変位量の傾きを求める処理を実行する。制御部110は、求められた変位量の傾きと、チャネルCH4で得られた油圧変化量の特徴量を示す最大値との組合せ(例えば、圧力最大値/変位量の傾き)から、プレス機の仕事効率の特徴量を取得する。そして、制御部110は、取得されたプレス機の仕事効率の特徴量を示すデータを、出力するデータに含めることができる。
In step S106, when J is an integer of 1 or more and K or less, in the region corresponding to each channel, for J sample values out of the K sample values sequentially read, , executes the process of extracting the feature amount. The
図10は、図9に示した記憶部120の、チャネルCH1からチャネルCH4の各チャネルに対応する領域において、順次読み出された1000個のサンプル値のうちJ個のサンプル値に対して、チャネルごとに異なる処理を実行する具体例を示す。1000個のサンプル値は、本実施形態のK個のサンプル値に相当する。図10に示す例では、データ読み出しは、チャネルCH1からチャネルCH4の各チャネルに対応する領域を巡回しながら、各領域のアドレスを1つずつ読み出すことで実行される。すなわち、データ読み出しは、n10→n20→n30→n40→n11→・・・→n41→n12→・・・n42→・・・の順に実行される。各チャネルにつき1000個のサンプル値が読み出され、n10からn4Eまで、4チャネル合計で4000個のサンプル値が読み出される。制御部110のデータ数計数回路116は、チャネルCH1のサンプル値が読み出されるたびに、カウンタのカウント値を1インクリメントする。図10に示す例では、カウント値pEは、1000となる。図10に示すように、特徴量を抽出する処理を実行するタイミングは、チャネル間でオーバーラップしてもよい。本実施形態では、1つのチャネルCH2内で2つの異なる処理を実行するタイミングがオーバーラップしないようにしているが、同一チャネル内で1つ以上の特徴量を抽出する処理を実行するタイミングがオーバーラップしてもよい。例えば、チャネルCH2における傾きを求める処理を実行するタイミングと、最大値及び最小値を求める処理を実行するタイミングとは、オーバーラップしてもよい。また、チャネルCH2において、p21からp22及びp23からp24の各アドレス範囲から順次読み出されたサンプル値に対して、特徴量を抽出する同一の処理、例えば傾きを求める処理を実行し、各々の実行タイミングがオーバーラップしてもよい。
FIG. 10 shows how J sample values out of 1000 sample values sequentially read in the regions corresponding to the channels CH1 to CH4 in the
制御部110は、上述したとおり、各チャネルにつき予め設定される設定値で示される範囲のアドレスから読み出されたJ個のサンプル値を特定する。チャネルCH1に対する設定値は、p11及びp12の1対の値である。例えば、p11は、CH1の先頭アドレス「n10」から数えて1番目のアドレスを示し、p12は、「n10」から数えて1000番目のアドレスを示すとする。この場合、p11に対応するアドレスは「n10」、p12に対応するアドレスは「n1E」である。したがって、制御部110は、「n10」から「n1E」のアドレス範囲から読み出された1000個のサンプル値を特定する。次に、チャネルCH2に対する設定値は、p21及びp22の1対の値、並びに、p23及びp24の1対の値である。例えば、p21は、CH2の先頭アドレス「n20」から数えて451番目のアドレスを示し、p22は、「n20」から数えて550番目のアドレスを示すとする。この場合、制御部110は、「p21」に対応するアドレスから「p22」に対応するアドレスのアドレス範囲から読み出された100個のサンプル値を特定する。例えば、p23は、CH2の先頭アドレス「n20」から数えて601番目のアドレスを示し、p24は、「n20」から数えて800番目のアドレスを示すとする。この場合、制御部110は、p23に対応するアドレスからp24に対応するアドレスのアドレス範囲から読み出された200個のサンプル値を特定する。次に、チャネルCH3に対する設定値は、p31及びp32の1対の値である。例えば、p31は、CH3の先頭アドレス「n30」から数えて1番目のアドレスを示し、p32は、「n30」から数えて1000番目のアドレスを示すとする。この場合、制御部110は、「n30」から「n3E」のアドレス範囲から読み出された1000個のサンプル値を特定する。最後に、チャネルCH4に対する設定値は、p41及びp42の1対の値である。例えば、p41は、CH4の先頭アドレス「n40」から数えて651番目のアドレスを示し、p42は、「n40」から数えて850番目のアドレスを示すとする。この場合、制御部110は、p41に対応するアドレスからp42に対応するアドレスのアドレス範囲から読み出された200個のサンプル値を特定する。各チャネルにおけるJ個のサンプル値の特定後、制御部110の処理指示器117は、データ数計数回路116のカウント値が各チャネルに対する設定値と等しくなったかどうかを判定する。判定の結果、カウント値が設定値と等しくなったチャネルが特定された場合、処理指示器117は、そのチャネルについて特定されたJ個のサンプル値に対して実行すべき特徴量を抽出する処理の種類、並びに、処理の開始タイミング及び終了タイミングを、演算器115に対して指示する。演算器115は、処理指示器117からの指示に従って特徴量を抽出する処理を実行し、実行結果を取得する。
As described above,
このようにして、制御部110は、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、ストレージ内の、複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出し、読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行する。
In this way, every time one sample value is detected as a trigger point, the
本実施形態において、制御部110は、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とを並行して実行する。図11は、上述したトリガ測定によるデータ取り込みを繰り返し行い、各回のトリガ測定で取得されたデジタル信号データのサンプル値に対して、特徴量の抽出を行った例を示す。図11は、データ取り込みと、データ読み出し及び特徴量の抽出とを、紙面の左側から右側に時系列に示している。図11に示すように、1回目のデータ取り込みにつき、トリガ点検出を経て特定されるn0からnEまでのターゲットアドレスに書き込まれたサンプル値に対して、データ読み出し及び特徴量の抽出が開始される。2回目のデータ取り込み及びトリガ点検出は、1回目のデータ読み出し及び特徴量の抽出の完了を待たずに開始される。3回目以降のデータ取り込み及びトリガ点検出も同様である。このように、本実施形態では、データ取り込みと、特徴量を抽出する処理とが並行して実行される。本実施形態では、波形メモリ121へのデータ取り込み及び波形メモリ121からのデータ読み出しは、メモリコントローラ112及びメモリコントローラ114によるパイプライン処理により、同時に並行して実行することができる。すなわち、データ取り込みと、データ読み出し及び特徴量の抽出とを、リアルタイムに同時に実行することができる。この場合、データ取り込みと次のデータ取り込みとの間に、特徴量の抽出のための演算時間を確保する必要がなくなる。したがって、トリガ測定を繰り返し行う際も、特徴量の抽出に起因するデットタイムを発生させずに、データ取り込みを継続しやすくなる。なお、演算器115の処理速度は、サンプリング周期と同じでよく、サンプリング周期より早くする必要はない。演算器115がサンプリング周期と同じ処理速度で、取り込んだデータを処理できれば、パイプライン処理が可能であるからである。
In this embodiment, the
ステップS107において、制御部110は、ステップS106で抽出された特徴量を示すデータを出力する。具体的には、波形測定器11の通信部140は、取得されたK個のサンプル値の特徴量を示すデータを、ネットワーク15を介して端末装置12に送信する。図8に示す例では、通信部140は、チャネルCH1からチャネルCH4の各チャネルについて取得された特徴量を、K個のサンプル値の特徴量を示すデータとして端末装置12に送信する。端末装置12の通信部190は、波形測定器11から送信されたK個のサンプル値の特徴量を示すデータを、ネットワーク15を介して受信する。端末装置12の制御部160は、通信部190により受信されたK個のサンプル値の特徴量を示すデータを記憶部170に蓄積する。端末装置12の制御部160は、記憶部170に蓄積されたK個のサンプル値の特徴量を示すデータを読み出して、例えば加工機械の故障予測の目的でAI解析を実行する。本実施形態では、通信部140は、K個のサンプル値の特徴量を示すデータを端末装置12に送信するが、特徴量を示すデータと併せて、各チャネルについて読み出されたK個のサンプル値を端末装置12に送信してもよい。その場合、端末装置12は、各チャネルについてK個のサンプル値をプロットして得られる、図8に示すような波形を表示部180に表示させる。図8に示す例において、各表示波形の左端は、対応するチャネルにつき、先頭アドレスn0に格納されたサンプル値のプロット点、右端は、対応するチャネルにつき、最終アドレスnEに格納されたサンプル値のプロット点に相当する。
In step S107,
本実施形態によれば、生データの特定の一部分から特徴量を示すデータを取得して、AI解析に用いられる機械学習用のデータを抽出する処理を、波形測定器11側で実行できる。特徴量の抽出は、ハードウェアにより実現され、データ取り込みと同じ速度で高速に処理できるので、データ取り込み間のデッドタイムが生じなくなる。したがって、生データをそのまま端末装置12に送信する場合に比べて、波形測定器11と端末装置12との間のデータ通信量及び端末装置12側のデータ処理負荷が低減される。よって、特徴量を示すデータを取得しつつ、波形データを利用したAI解析のための全体の処理時間を短縮しやすくなる。
According to the present embodiment, the
ただし、本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックを統合してもよいし、又は1つのブロックを分割してもよい。フローチャートに記載の複数のステップを記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行してもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 However, the present disclosure is not limited to the embodiments described above. For example, multiple blocks depicted in the block diagrams may be integrated or one block may be divided. Instead of executing the steps described in the flowchart in chronological order according to the description, the steps may be executed in parallel or in a different order depending on the processing power of the device executing each step or as required. Other modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure.
例えば、上述の実施形態は、プリトリガデータも取得することを前提としているが、プリトリガデータを取得しない場合は、データ取り込み開始と同時に、データ読み出し及び特徴量の抽出を開始してもよい。その場合、データ取り込み間のデッドタイムは生じないので、メモリコントローラ112及びメモリコントローラ114による処理は、必ずしもパイプライン処理でなくてもよい。図12に、本実施形態の一変形例として、プリトリガデータを取得しない場合のシステム10の動作を示す。図12に示すように、データ取り込み開始と同時に、データ読み出し及び特徴量の抽出が開始される。すなわち、メモリコントローラ112及びメモリコントローラ114による処理は、パイプライン処理の代わりに逐次処理となる。この場合も、上述の方法と同様に、データ取り込み開始からのデータ点数を予め設定しておき、生データの特定の一部分から特徴量を抽出することができる。
For example, the above-described embodiment is based on the assumption that pretrigger data is also acquired, but if pretrigger data is not acquired, data readout and feature extraction may be started at the same time data acquisition is started. In that case, the processing by
上述の実施形態では、図8に示すように、サンプリング周期は各チャネルで同じであるが、サンプリング周期は、チャネルごとに異なっていてもよい。その場合、各チャネルのサンプリング周期に合わせて波形メモリ121からの読み出しを行い、演算器115の演算レートを各チャネルのサンプリング周期に合わせることにより、チャネル間でサンプリング周期が異なっていても処理を行うことができる。
In the embodiment described above, the sampling period is the same for each channel, as shown in FIG. 8, but the sampling period may be different for each channel. In this case, reading from the
10 システム
11 波形測定器
12 端末装置
15 ネットワーク
20 システム
21 波形測定器
22 ローカルPC
100 入力部
101-1,101-2 入力増幅器
102-1,102-2 A/D変換器
103-1,103-2 インターフェース回路
110 制御部
111 サンプルタイミング発生回路
112 メモリコントローラ
113 トリガ検出回路
114 メモリコントローラ
115 演算器
116 データ数計数回路
117 処理指示器
120 記憶部
121 波形メモリ
122 演算結果メモリ
130 表示部
131 表示波形作成回路
132 波形表示器
140 通信部
150 入力部
160 制御部
170 記憶部
180 表示部
190 通信部
201,204 入力増幅器
202,205 A/D変換器
203,206 インターフェース回路
211 サンプルタイミング発生回路
212 メモリコントローラ
221 波形メモリ
231 表示波形作成回路
232 波形表示器
REFERENCE SIGNS
100 input section 101-1, 101-2 input amplifier 102-1, 102-2 A/D converter 103-1, 103-2
Claims (6)
前記複数のチャネルのうち少なくとも1つのチャネルをトリガチャネルに設定し、前記ストレージ内の、前記トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、前記ストレージ内の、前記複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、前記トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出し、読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行し、抽出された特徴量を示すデータを出力する制御部を備える波形測定器。 A waveform measuring instrument for capturing data by converting waveforms of analog signals input from a plurality of channels into digital signal data and writing the digital signal data of each channel to corresponding areas in a storage,
setting at least one of the plurality of channels as a trigger channel, and sequentially comparing each sample value included in digital signal data written to an area corresponding to the trigger channel in the storage with a threshold; , every time one sample value is detected as a trigger point, digital signal data written during a certain period including the detection point of the trigger point in an area corresponding to each of the plurality of channels in the storage. A waveform measuring instrument comprising a control unit that reads out at least one sample value included in the , executes a process of extracting a feature amount of the read sample value, and outputs data indicating the extracted feature amount.
前記ストレージ内の、前記トリガチャネルに対応する領域に書き込まれるデジタル信号データに含まれる各サンプル値と、閾値とを順次比較して、1つのサンプル値をトリガ点として検出する度に、前記ストレージ内の、前記複数のチャネルの各チャネルに対応する領域において、前記トリガ点の検出時点を含む一定期間中に書き込まれたデジタル信号データに含まれる少なくとも1つのサンプル値を読み出すことと、
読み出されたサンプル値の特徴量を抽出する処理を実行することと、
抽出された特徴量を示すデータを出力することと、
を含む方法。 At least one of the plurality of channels is converted to digital signal data, and the digital signal data of each channel is written to a corresponding area in the storage. setting one channel as the trigger channel;
Each sample value included in the digital signal data written in the area corresponding to the trigger channel in the storage is sequentially compared with a threshold, and each time one sample value is detected as a trigger point, and reading out at least one sample value included in digital signal data written during a certain period including the detection time of the trigger point, in a region corresponding to each channel of the plurality of channels;
executing a process of extracting a feature quantity of the read sample value;
outputting data indicating the extracted feature amount;
method including.
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