JP2995984B2 - ３次元波形表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元波形表示装置に関
するものであり、詳しくは、測定波形の変化の推移表示
に適した３次元波形表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来のディジタル計測データ
の処理波形を表示する波形表示装置の概念図である。図
において、ディジタル計測データは信号処理回路（ＤＳ
Ｐ）１に入力されて処理された後、スケーリングプロセ
ッサ２に加えられてスケーリング処理が施される。スケ
ーリングプロセッサ２でのスケーリング処理結果は画像
メモリ３に取り込まれた後、ＣＲＴ４に表示される。な
お、これら各部はマイクロプロセッサ５により制御され
る。

【０００３】このような波形表示装置において、数回の
計測データ毎に測定波形の変化がある場合、図１１のよ
うにＸ，Ｙ方向の２次元波形をＺ方向にずらしてそれら
の推移状態を２次元画面上に３次元表示することが有効
である。これは、１波形データ毎にＣＲＴ４の表示画面
のＺ軸方向にずらして書き加えるという手法であり、Ｃ
ＲＴ４の表示画面には常に一定数の波形データを表示す
るように構成されていて、新しい波形データが１個入力
されることにより古い波形データが１個クリアされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＣＲＴ表示
画面の範囲内に収まる数回の計測中には変化がなくて徐
々に変化する場合、図１２のように変化が生じる前の波
形は画面からクリアされて変化後の波形のみが表示され
ることがある。すなわち、従来の構成で連続的に波形表
示を行って特定のデータに対する推移を観測したい場
合、計測時間と画面の表示波形数の限界との関係から、
有効な３次元表示が得られないという問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、波形の変化の推移の観測に有効な
３次元の波形表示が行える３次元波形表示装置を実現す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、複数の測定波形データ列を各波
形データ列毎にＺ軸方向にずらしながら３次元表示する
３次元波形表示装置において、測定波形の変化の有無を
検出して有意性を持つ波形を抽出するとともに抽出波形
の間隔を測定する波形比較処理部を設け、抽出波形を順
次３次元表示するとともに抽出波形の間隔測定値を画面
上に表示することを特徴とする。

【０００７】

【作用】波形比較処理部は、設定されている比較条件に
従って測定波形の変化の有無を検出して有意性を持つ波
形を抽出するとともに、抽出された波形相互の間隔を測
定する。そして、抽出された各波形はＺ軸方向にずらし
ながら３次元表示されるとともに、抽出波形相互の間隔
測定値も画面上に表示される。

【０００８】これにより、表示画面には有意性を持つ波
形のみが３次元表示されることになり、波形の推移状況
を的確に把握できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例の回路図であり、図１０と
共通する部分には同一符号を付けている。図１と図１０
の異なる部分は、波形比較処理部６と３次元アドレス設
定部７を設けている点である。波形比較処理部６は信号
処理部１，スケーリングプロセッサ２，画像メモリ３，
マイクロプロセッサ５および３次元アドレス設定部７に
接続され、３次元アドレス設定部７は信号処理部１，画
像メモリ３，マイクロプロセッサ５および波形比較処理
部６に接続されている。

【００１０】図２は図１の波形比較処理部６および３次
元アドレス設定部７の内部構成図である。波形比較処理
部６において、８はパターンメモリであり、図３（ｂ）
に示すように横（Ｘ方向）Ｎビット，縦（Ｙ方向）Ｍビ
ットで構成されていて、図３（ａ）に示すスケーリング
データに対応した１波形分のデータが格納できる。この
パターンメモリ８に格納されるデータは、予め与えられ
る特定波形データ，計測開始時のデータ，表示波形が更
新される毎に書き換えられる表示波形データまたは演算
回路１１でこれらに演算を施した波形データのいずれか
が選択できる。すなわち、パターンメモリ８にはロード
信号ploadに従ってマルチプレクサ１２の出力データが
入力され、パターンメモリ８の出力データＰ（ｎ）は比
較処理回路９に加えられている。

【００１１】９は比較処理回路であり、パターンメモリ
８に現在格納されている波形データＰ（ｎ）とスケーリ
ングプロセッサ２で逐次生成される座標Ｘｎにおけるス
ケーリングデータＹ（ｎ）とを比較し、両者が異なる場
合のみ画像メモリ３にスケーリングデータを格納するイ
ネーブル信号outenを生成してＣＲＴ４に結果を表示さ
せる。なお、ｎはｎ番目のデータであることを表してい
る。すなわち、この比較処理回路９には、マイクロプロ
セッサ５からSlct,Nstart,Nend,nclkおよびsclkの各信
号が入力されるとともにスケーリングプロセッサ２から
図３（ｃ）のｎが入力される。そして、比較処理回路９
は、スケーリングデータを更新するためのnxten信号を
スケーリングプロセッサ２に出力し、格納内容を更新す
る必要がある場合にはパターンメモリ８にロード信号pl
oadを出力し、インターバルカウンタ１３にリセット信
号としてクロックofstcntを出力し、レジスタ１６にク
ロックofstcntを出力し、画像メモリ３およびイネーブ
ルバッファ１８にイネーブル信号outenを出力する。

【００１２】比較処理回路９は、以下のような複数の比
較モードを持っている。すなわち、比較データについて
は、図３に示すように、 パターンメモリ８の全データとスケーリングデータの
比較 パターンメモリ８の部分データとスケーリングデータ
の部分データの比較の形態を持ち、 一方、比較方法については、図４（ａ）〜（ｄ）に示す
ように、 （パターンメモリ格納データ＋指定値１）＞（≧）
（スケーリングデータ）＞（≧）（パターンメモリ格納
データ−指定値２）…（ａ） （パターンメモリ格納データ＋指定値１）＜（≦）
（スケーリングデータ）または（パターンメモリ格納デ
ータ−指定値２）＞（≧）（スケーリングデータ）…
（ｂ） （パターンメモリ格納データ）＜（≦）（スケーリン
グデータ）…（ｃ） （パターンメモリ格納データ）＞（≧）（スケーリン
グデータ）…（ｄ） の形態を持っている。そして、これらいずれの条件も満
たさない場合にはスケーリングデータを画像メモリ３に
格納してＣＲＴ４に表示する。

【００１３】図５はこのような比較処理回路９の内部お
よびその周辺の構成図である。２０は範囲データ発生器
であり、αで表される前述の指定値１を生成してアダー
２１の一方の入力端子に入力するとともに、βで表され
る前述の指定値２を生成してアダー２２の一方の入力端
子に入力する。アダー２１，２２の他方の入力端子には
パターンメモリ８の波形データＰ（ｎ）が入力される。
２３はウィンドウコンパレータであって、図３（ｃ）の
ような関係にあるNstart，ｎ，Nendのデータがマイクロ
プロセッサ５から入力され、Xstart≦ｎ≦Xendの条件を
満足する特定のＸ座標範囲のみを選択してイネーブル信
号enをコンパレータモジュール２４に出力する。コンパ
レータモジュール２４は複数のコンパレータとウィンド
ウコンパレータを含むものであり、イネーブル信号enの
他、スケーリングデータＹ（ｎ），アダー２１の出力デ
ータＰ（ｎ）＋α，アダー２２の出力データＰ（ｎ）−
βおよびパターンメモリ８の波形データＰ（ｎ）が入力
され、さらにnclkも入力されている。このコンパレータ
モジュール２４は、これらの入力を組み合わせて、Ｙ＜
Ｐ，Ｙ＞Ｐ，Ｐ−β＜Ｙ＜Ｐ＋α，Ｐ−β≦Ｙ＜Ｐ＋
α，Ｐ−β＜Ｙ≦Ｐ＋α，Ｐ−β≦Ｙ≦Ｐ＋α，Ｐ−β
＞ＹまたはＰ＋α＜Ｙ，Ｐ−β≧ＹまたはＰ＋α＜Ｙ，
Ｐ−β＞ＹまたはＰ＋α≦Ｙ，Ｐ−β≧ＹまたはＰ＋α
≦Ｙのそれぞれに応じた信号をマルチプレクサ２５の各
入力端子Ａ〜Ｊに出力する。マルチプレクサ２５は、マ
イクロプロセッサから加えられる選択信号slctに従って
いずれかの入力信号を出力信号oeとして選択し、レジス
タ２６および微分回路２７に出力する。レジスタ２６は
画像メモリ３にスケーリングデータの格納を許可するイ
ネーブル信号outenを出力し、微分回路２７はオフセッ
トレジスタ１６を再設定するクロックofstcntを出力す
る。２８はタイミング発生回路で、スケーリングプロセ
ッサ２からｎが変わる毎に入力されるクロックnclkおよ
び１波形のスケーリングデータ毎に入力されるクロック
sclkに従ってスケーリングデータを更新するためのnxte
n信号をスケーリングプロセッサ２に出力する。アンド
ゲート２９は、マイクロプロセッサから加えられるパタ
ーンメモリ書き換え選択信号pslctおよびレジスタ２６
から加えられるイネーブル信号outenに従って、表示デ
ータが加えられる毎にパターンメモリ８の内容を更新す
るロード信号ploadを出力する。

【００１４】なお、図５の構成では、ウィンドウコンパ
レータ２３で規定されるすべてのｎについて判定を繰り
返し、条件に合致しないデータが１つでも生じた場合に
イネーブル信号outenを発生出力する。このとき、時間
的な制約から高速に比較を行いたい場合には、図６に示
すように複数の比較処理回路９を並列に接続すればよ
い。

【００１５】再び図２において、１０はパターンメモリ
８に格納するパターンデータを発生するパターン発生器
であり、図ではスケーリングプロセッサ２から出力され
るスケーリングデータに関連したパターンデータを発生
させるようにしているが、スケーリングデータに関連し
ない任意に設定されるパターンデータを発生させるよう
にしてもよい。１１はパターンデータに演算処理を施す
演算回路であり、図ではパターン発生器１０から出力さ
れるパターンデータに処理を施すようにしているが、ス
ケーリングプロセッサ２から出力されるスケーリングデ
ータに対して直接演算処理を施すことも考えられる。１
２はパターンメモリ８に格納するパターンデータを選択
する３つの入力端子Ａ〜Ｃを有するマルチプレクサであ
り、Ａ端子にはスケーリングプロセッサ２からスケーリ
ングデータが加えられ、Ｂ端子にはパターン発生器１０
の出力データが加えられ、Ｃ端子には演算回路１１の出
力データが加えられている。１３はインターバルカウン
タであり、前回の表示波形と今回新たに表示する波形と
のインターバルを測定して測定データintdatをマイクロ
プロセッサ５に出力する。

【００１６】３次元アドレス設定部７において、１４は
マイクロプロセッサ５によりＸＹオフセットアドレスが
設定されるＸＹオフセットアドレスレジスタであり、そ
の出力データΔofstX,ΔofstYはアダー１５の一方の入
力端子に入力されている。アダー１５の他方の入力端子
にはレジスタ１６を介してアダー出力が入力されてい
る。１７もアダーであり、一方の入力端子にはレジスタ
１６の出力データが入力され、他方の入力端子にはスケ
ーリングプロセッサ２からスケーリングデータが加えら
れている。レジスタ１６は３次元表示の表示開始位置を
指定する。このアダー１７の出力データはバッファ１８
を介して画像メモリ３に格納アドレスとして加えられ
る。１９はラスタアドレス発生器であり、画像メモリ３
から波形データを読みだすためのラスタアドレスを画像
メモリ３に出力する。なお、画像メモリ３におけるデー
タの書き込みおよび読みだしは、スケーリングプロセッ
サ２から入力される書き込み制御信号mwrおよび読みだ
し制御信号mrdに従って選択される。

【００１７】このように構成された装置の動作を図７に
従って説明する。３次元表示にあたっては、はじめにス
ケーリングプロセッサ２から出力されるスケーリングさ
れた第１の波形データ列の０番目のデータをＣＲＴ４の
Ｘ軸原点位置に表示させてＮ番目までをＸ軸に沿って表
示させる。次に、Ｘ軸原点位置をＸＹオフセットアドレ
スレジスタ１４に設定されるオフセットアドレスデータ
ΔofstX,ΔofstYに従ってＺ軸方向に移動させ、スケー
リングされた第２の波形データ列の０番目のデータを移
動させたＣＲＴ４のＸ軸原点位置に表示させてＮ番目ま
でをＸ軸に沿って表示させる。以下同様に、スケーリン
グされた複数の波形データを順次表示させる。前述の３
次元アドレス設定部７は、１波形を表示し終わる毎にア
ダー１５，レジスタ１６で構成される累積加算回路によ
ってＸ軸原点位置をＺ軸方向に移動させるためのＸＹオ
フセットアドレスデータΔofstX,ΔofstYを累算し、ア
ダー１７によりスケーリングデータとの加算を行って実
際の表示位置を表すアドレスをバッファ１７を介して画
像メモリ３に書き込む。そして、このようにして書き込
まれた内容をラスタアドレス発生器１９から出力される
ラスタアドレスに従って順次読みだしてＣＲＴ４に表示
する。

【００１８】ここで、従来のようにスケーリングデータ
が更新される毎に表示波形を追加していくとすると、同
じような波形が続く場合にごくまれにデータの顕著な変
化や特定の波形パターンからのずれを表すデータが現れ
ても、ＣＲＴ４の表示画面における表示波形数の限界か
ら、一旦表示可能最大データ数を越えるとこれらの有意
データが棄却されて有効な画面表示が得られなくなって
しまう。

【００１９】そこで、本発明では、予め、パターン発生
器１０の出力データ，演算回路１１の出力データ，計測
開始時のスケーリングデータまたは前回の表示データを
パターンメモリ８に格納しておき、比較処理回路９でス
ケーリングプロセッサ２から入力されるスケーリングデ
ータとパターンメモリ８の出力データとを逐次比較する
ことによって特定のデータ変化のみを抽出し、それ以外
のデータに関しては３次元表示波形としては予め棄却し
て表示しない波形比較処理部６を組み合わせている。そ
して、表示画面には、例えば図８に示すように、インタ
ーバルカウンタ１３により測定された表示波形の時間間
隔も同時に表示する。これにより、ＣＲＴ４にＺ軸に沿
って等間隔で表示される複数の表示波形の時間の推移関
係を適切に把握できる。図８の例では、１番目の波形＃
１と２番目の波形＃２の時間間隔は10.0ms、２番目の波
形＃２と３番目の波形＃３の時間間隔は28.0ms、３番目
の波形＃３と４番目の波形＃４の時間間隔は55.1ms、４
番目の波形＃４と５番目の波形＃５の時間間隔は10.9m
s、５番目の波形＃５から現時点までの時間経過は20.2m
sであることを示している。なお、インターバルカウン
タ１３により測定された表示波形の時間間隔は、３次元
表示波形とは別の画面に表示してもよい。

【００２０】図９は、全体の動作の流れの概略を示すフ
ローチャートである。はじめに初期化を行い、インター
バルカウンタ１３およびオフセットアドレス系統のレジ
スタ１６の値を０にする（ステップ１）。続いて、スケ
ーリングデータを更新する（ステップ２）。そして、レ
ジスタ１６の値が０か否かを判断し（ステップ３）、０
でない場合は設定されている比較モードに従ってパター
ンメモリ８の内容とスケーリングデータとを比較する
（ステップ４）。これらの比較結果が許容範囲内か否か
を判断し（ステップ５）、許容範囲内であればインター
バルカウンタ１３の値を＋１した後（ステップ６）、ス
テップ２の前段階まで戻って動作を繰り返して実行する
が、許容範囲内でなければレジスタ１６の値を更新する
（ステップ７）。次に、データ更新モードか否かを判断
し（ステップ８）、データ更新モードであればパターン
メモリ８の内容を更新した後に（ステップ９）、データ
更新モードでなければスケーリングデータにオフセット
アドレスを足したものを画像メモリ３に出力する（ステ
ップ１０）。その後、インターバルカウンタの値を出力
して（ステップ１１）、インターバルカウンタをリセッ
トする（ステップ１２）。そして、レジスタ１６の値が
ＭＡＸより小さいか否かを判断し（ステップ１３）、小
さければステップ２の前段階まで戻って一連の動作を繰
り返して実行し、等しいか大きければ動作を終了する。
一方、ステップ３において、レジスタ１６の値が０の場
合は比較対象データの有無を判断し（ステップ１４）、
比較対象データがあれば比較対象データをパターンメモ
リ８に入力した後（ステップ１５）、ステップ１０の前
段階までスキップし、比較対象データがなければステッ
プ９の前段階までスキップする。

【００２１】なお、ＣＲＴとしてカラー表示ができるも
のを用いることにより、３次元表示とカラー表示を組み
合わせることができ、さらに波形表示の表現力を高める
ことができる。比較モードとしては、スケーリングデー
タとパターンメモリデータのうちデータが存在する有効
な上位ｍビット（０≦ｍ≦Ｍ）を比較して不一致を検出
することも可能である。この場合、振幅の大きいデータ
に関しては粗い比較が行え、振幅の小さいデータに関し
ては細かい比較が行えるという効果も得られる。

【００２２】また、図２における演算回路は必ずしも必
要ではなく、省略してもよいが、抽出データの加工には
有効である。また、比較処理回路９から出力されるoute
n信号を用いることにより、波形のGO-NO GO判定も行え
る。また、3次元表示にあたって、通常Ｚ軸は時間軸に
なるが、用途に応じて時間以外のスケールの軸として用
いることも可能である。

【００２３】また、実施例ではメモリを節約するために
パターンメモリの容量を１波形分としているが、この容
量を大きくして複数波形を格納することにより同時に複
数のパターンに関して比較することが可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変化した測定波形のみを抽出して時間情報とともに表示
するように構成しているので、波形の変化の推移の観測
に有効な３次元の波形表示が行える３次元波形表示装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図である。

【図２】図１の波形比較処理部および３次元アドレス設
定部の内部構成図である。

【図３】本発明の比較動作の説明図である。

【図４】本発明の比較動作の説明図である。

【図５】図２における比較処理回路の内部およびその周
辺の構成図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部の回路図である。

【図７】本発明の表示動作の説明図である。

【図８】本発明の表示画面例図である。

【図９】本発明の動作の流れの概略を示すフローチャー
トである。

【図１０】従来のディジタル計測データの処理波形を表
示する波形表示装置の概念図である。

【図１１】従来の３次元の波形表示例図である。

【図１２】従来の３次元の波形表示例図である。

【符号の説明】

１ 信号処理回路 ２ スケーリングプロセッサ ３ メモリ ４ ＣＲＴ ５ マイクロプロセッサ ６ 波形比較処理部 ７ ３次元アドレス設定部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の測定波形データ列を各波形データ列
   毎にＺ軸方向にずらしながら３次元表示する３次元波形
   表示装置において、 測定波形の変化の有無を検出して有意性を持つ波形を抽
   出するとともに抽出波形の間隔を測定する波形比較処理
   部を設け、 抽出波形を順次３次元表示するとともに抽出波形の間隔
   測定値を画面上に表示することを特徴とする３次元波形
   表示装置。