JP6452916B1 - プログラミング支援装置、プログラミング支援方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

複数の機構部品から構成されるシステムを制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置（１０）は、システムが実行可能な動作の条件を設定するためのパラメータと、前記システムに動作を実行させるために機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きをパラメータに従って記述したメソッドとを含み、システムを構成可能な複数の機構部品のそれぞれに対応する部品情報を記憶する部品情報記憶部（１４）と、システムを構成する機構部品が指定され、当該機構部品のパラメータが設定されると、指定された機構部品のメソッドと設定されたパラメータとを使用して制御プログラムを作成する制御プログラム作成部（１８）と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、複数の機構部品から構成されるシステムの動作を制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置、プログラミング支援方法およびプログラムに関する。

複数の機構部品から構成されるシステムの動作は、機構部品に接続されるモータなどの駆動装置を制御する複数の制御プログラムを組み合わせることで制御することができる。

特許文献１には、仮想的な機構部品から構成されるシステムの制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置が開示されている。このプログラミング支援装置によれば、ユーザは、機構部品に接続されるモータなどの駆動装置の出力端である駆動端の動きをプログラミングする必要がある。

特開２０１７−７９００７号公報

しかしながら、駆動端の動きは直感的に把握し難く、制御プログラムの作成に手間がかかるという問題があった。例えば、複数の機構部品から構成されるコンバーティング装置において、シートを一定の速度で移動させるためには、シートを巻き出す巻出し機構部品に接続された駆動装置の回転速度は一定ではない。駆動装置が１回転する間に巻き出す長さは、巻出し機構部品の回転軸からシート表面までの現在径に依存して変化する。このため、特許文献１に開示されているプログラミング支援装置を用いる場合、シートが移動する速度から、巻出し機構部品の内径、シートの厚みなどを考慮して、駆動端の動きを逆算して、制御プログラムを作成する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に制御プログラムを作成することが可能なプログラミング支援装置およびプログラミング支援方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の機構部品から構成されるシステムを制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置であって、システムを構成可能な複数の機構部品のそれぞれに対応する部品情報を記憶する部品情報記憶部と、システムを構成する機構部品が指定され、当該機構部品のパラメータが設定されると、機構部品の部品情報に含まれるメソッドと設定されたパラメータとを使用して制御プログラムを作成する制御プログラム作成部と、を備えることを特徴とする。部品情報は、システムが実行可能な動作の条件を設定するためのパラメータと、システムに動作を実行させるために、機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きをパラメータに従って記述したプログラム部品であるメソッドとを含む。

本発明にかかるプログラミング支援装置は、容易に制御プログラムを作成することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかるプログラミング支援装置の構成を示す図 図１に示す部品情報記憶部に記憶される部品情報の構成を示す図 図１に示す部品情報記憶部に記憶される部品情報の種類を示す図 図１に示すオブジェクト生成部の機構オブジェクトの宣言方法の説明図 図１に示すオブジェクト生成部のパラメータ設定方法の説明図 図１に示すオブジェクト生成部がプログラミング支援装置によって作成される制御プログラムの制御対象のシステムにおける各機構部品の状態を表示する方法の説明図 図１に示すプログラミング支援装置の機能を実現するためのハードウェア構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラミング支援装置、プログラミング支援方法およびプログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかるプログラミング支援装置１０の構成を示す図である。プログラミング支援装置１０は、複数の機構部品から構成されるシステムを制御する制御プログラムの作成を支援する。複数の機構部品のそれぞれには、モータなどの駆動装置が接続されている。機構部品は、モータなどの駆動装置に連動して物理的に動く部品であり、伝動部品、リンク機構部品、直動部品、回転部品などである。モータを動かすことで、機構部品がモータに連動し、システムは所望の動作を行うことができる。このため、制御プログラムは、モータへ入力される指令から構成されている。以下、巻出し機構部品、巻取り機構部品などの機構部品から構成されるコンバーティング装置の例を挙げて、本実施の形態を説明する。

プログラミング支援装置１０は、操作受付部１１と、表示部１２と、制御部１３と、部品情報記憶部１４とを有する。制御部１３は、部品情報生成部１５と、オブジェクト生成部１６と、構成図生成部１７と、制御プログラム作成部１８とを含む。

操作受付部１１は、ユーザの各種操作を受け付ける。操作受付部１１は、マウス、タッチセンサなどのポインティングデバイスおよびキーボードなどの入力装置からの操作信号を受け付けるインタフェースまたはプログラミング支援装置１０に備わる入力装置である。表示部１２は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置などの表示装置である。

部品情報記憶部１４は、システムを構成可能な複数の機構部品のそれぞれに対応する部品情報を記憶する。図２は、図１に示す部品情報記憶部１４に記憶される部品情報の構成を示す図である。部品情報は、機構モデル情報と、機構画像データとを含む。機構モデル情報は、諸元値を含むシステムの動作条件を設定するためのパラメータと、機構部品を使用したシステムの動きをモニタするためのモニタデータと、機構部品を使用してシステムに予め定められた動作を実行させるためのプログラムデータであるメソッドとを含む。

パラメータは、機構部品が巻出し機構部品である場合、内径、シート厚などである。モニタデータは、現在の巻出し速度、巻出し長などである。メソッドは、パラメータに従ったプログラム部品であって、機械端の動きを定義している。機械端の動きは、システムが制御する負荷の動きを指し、コンバーティング装置の例では、シートの動きである。メソッドは、機械端の動きを、機構部品に接続された駆動装置に指示する動きである駆動端の動きに変換する。駆動端とは、駆動装置の出力端であり、駆動装置が直接動きを制御する端部である。プログラム部品とは、機能ごとに予め準備された部品化されたプログラムであって、外部から呼び出して起動することにより、その機能を実現するための処理が実行される。メソッドは、１つの機構部品について複数定義することが可能である。巻出し機構部品の場合、定速運転、停止、手動運転などのメソッドを定義することができる。機構画像データは、機構部品を模した画像データであり、機構部品を描いたイラスト画像データ、機構部品の外観写真データなどである。

図３は、図１に示す部品情報記憶部１４に記憶される部品情報の種類を示す図である。図３に示す部品情報記憶部１４には、部品情報生成部１５が生成する部品情報である作成機構部品の部品情報＃１と、予め準備された部品情報である組込み機構部品の部品情報＃２と、外部作成部品を読み込んだ外部提供機構部品の部品情報＃３とが記憶されている。

このように、ユーザが新たに作成する作成機構部品の部品情報＃１を使用することができるようにすることで、予め準備されていない機構部品を用いる場合であっても、プログラミング支援装置１０の機能を使用して制御プログラムを作成することが可能になる。また使用される機会の多い機構部品については、予め組込み機構部品の部品情報＃２を準備しておくことで、ユーザが部品情報を生成しなくても、準備された部品情報＃２を使用して制御プログラムを作成することが可能になる。また、外部提供機構部品の部品情報＃３を読み込んで使用することができるようにすることで、組込み機構部品として部品情報＃２が準備されていない機構部品であっても、後から生成した部品情報＃３を使用することで、ユーザが部品情報を生成しなくても、プログラミング支援装置１０の機能を使用して制御プログラムを作成することが可能になる。外部提供機構部品の部品情報＃３は、例えば、プログラミング支援装置１０を使用する他のユーザが作成した部品情報であってもよいし、機構部品を提供するメーカが提供する部品情報であってもよい。

図１の説明に戻る。制御部１３は、プログラミング支援装置１０の動作を制御する。部品情報生成部１５は、操作受付部１１を介して入力される操作信号に基づいて、部品情報を生成することができる。ユーザは、操作受付部１１に備わる入力装置または操作受付部１１に接続される入力装置を用いて、図示しない部品情報生成画面に、機構部品に設定可能なパラメータの種類と、モニタデータと、メソッドと、機構画像データとを入力する。部品情報生成部１５は、入力された情報に基づいて、部品情報を生成し、部品情報記憶部１４に記憶させる。

オブジェクト生成部１６は、部品情報記憶部１４に記憶される部品情報に基づいて、機構部品の機構オブジェクトを生成する。機構オブジェクトは、部品情報に含まれる機構モデル情報を実体化したものである。機構モデル情報は、オブジェクトの種類ごとに定義されたテンプレートに相当し、オブジェクト指向においてはクラスとも呼ばれ、機構オブジェクトは、機構モデル情報に基づいて作成されるデータであり、オブジェクト指向においてはインスタンスとも呼ばれる。実体化は、機構オブジェクトを宣言することで行うことができる。機構モデル情報を実体化して機構オブジェクトを生成することで、機構オブジェクトごとにパラメータを設定したり、機構モデル情報に定義されたメソッドを呼び出したりすることが可能になる。機構オブジェクトを宣言するための操作は、対象となる部品情報を特定する操作であれば制限されない。

図４は、図１に示すオブジェクト生成部１６の機構オブジェクトの宣言方法の説明図である。図４は、表示部１２に表示される表示画面２０を示している。以下、表示画面２０のうちの特定の状態を符号の後にハイフンとハイフンに続く数字とを付して区別する。図４に示す表示画面２０−１は、オブジェクト表示領域２１と、部品情報表示領域２２と、構成図表示領域２３とを含む。例えば、オブジェクト生成部１６は、ユーザが入力装置を用いて部品情報表示領域２２に表示された複数の部品情報のうちの１つを選択すると、選択された部品情報に基づく機構オブジェクトを生成する。オブジェクト表示領域２１には、生成された機構オブジェクトが表示される。或いはオブジェクト生成部１６は、部品情報表示領域２２に表示された複数の部品情報のうちの１つを選択して、オブジェクト表示領域２１にドラッグアンドドロップ操作を行うと、選択された部品情報に基づく機構オブジェクトを生成する。

構成図生成部１７は、部品情報を用いて、複数の機構部品から構成されるシステムの構成図を生成する。構成図は、各構成部品を模した機構画像を実際のシステムに備わる機構部品の配置に従って並べたものである。具体的には、ユーザが、図４に示すオブジェクト表示領域２１に表示された機構オブジェクトを選択して構成図表示領域２３にドラッグアンドドロップ操作を行うと、構成図生成部１７は、構成図表示領域２３に、選択された機構オブジェクトの機構画像を表示する。複数の機構画像を組み合わせることで、構成図が生成される。構成図生成部１７は、生成した構成図の画像データを取り込んで記憶部に記憶させることもできる。

或いは、構成図生成部１７は、ユーザが図４に示す表示画面２０−１において、部品情報表示領域２２に表示された部品情報を選択して構成図表示領域２３にドラッグアンドドロップ操作を行うと、構成図表示領域２３に、選択された部品情報に含まれる機構画像を表示することもできる。部品情報表示領域２２から構成図表示領域２３にドラッグアンドドロップ操作が行われる場合、オブジェクト生成部１６は、このドラッグアンドドロップ操作に応じて、機構オブジェクトを生成する。この場合、オブジェクト表示領域２１に表示された機構オブジェクトを構成図表示領域２３に配置する操作は省略される。

図５は、図１に示すオブジェクト生成部１６のパラメータ設定方法の説明図である。図５に示す表示画面２０−２は、オブジェクト表示領域２１と、構成図表示領域２３と、パラメータ設定領域２４とを含む。オブジェクト生成部１６は、オブジェクト表示領域２１に表示された複数の機構オブジェクトのうちの１つを選択する操作が検知されると、選択された機構オブジェクトの部品情報を使用して、パラメータ設定領域２４に、選択された機構オブジェクトに設定可能なパラメータの種類と、各パラメータの入力領域とを表示する。ユーザは、表示された入力領域にパラメータの値を入力することで、システムの動作条件であるパラメータを設定することができる。なお、オブジェクト生成部１６は、オブジェクト表示領域２１に表示された機構オブジェクトの代わりに、構成図表示領域２３に表示された機構画像を選択する操作が検知されると、選択された機構画像に対応する機構オブジェクトに設定可能なパラメータの種類と、各パラメータの入力領域とをパラメータ設定領域２４に表示することもできる。

図６は、図１に示すオブジェクト生成部１６がプログラミング支援装置１０によって作成される制御プログラムの制御対象のシステムにおける各機構部品の状態を表示する方法の説明図である。オブジェクト生成部１６は、システムが、各機構オブジェクトに設定されたパラメータの条件で動作した場合における、各機構部品の状態をオブジェクト状態表示領域２５に表示する。図６に示す表示画面２０−３は、オブジェクト表示領域２１で機構オブジェクトObj1が選択された状態であって、オブジェクト状態表示領域２５には、機構オブジェクトObj1の示す機構部品の状態が表示されている。機構部品の状態は、部品情報に含まれるモニタデータを使用して求められる。なおオブジェクト生成部１６は、オブジェクト表示領域２１に表示された機構オブジェクトの代わりに、構成図表示領域２３に表示された機構画像を選択する操作が検知されると、選択された機構画像に対応する機構部品の状態をオブジェクト状態表示領域２５に表示することもできる。

制御プログラム作成部１８は、システムを構成する機構部品が指定され、当該機構部品のパラメータが設定され、ユーザが行わせたい機能に対応するメソッドを指定してプログラムを作成する操作を行うと、指定されたメソッドを使用して、制御プログラムを作成する。制御プログラム作成部１８は、生成された構成図に含まれる機構オブジェクトと、当該機構オブジェクトに設定されたパラメータと、機構オブジェクトの部品情報に含まれるメソッドとを用いて、制御プログラムを作成する。

例えば、コンバーティング装置の巻出し機構部品をオブジェクト化した「Obj1」が、ライン速度に応じてシートの巻出しを行う「自動巻出し」メソッドと、コンバーティング装置を停止させる「停止」メソッドとを有している。巻取り機構部品をオブジェクト化した「Obj2」および「Obj3」が、シートが目標張力となるように巻取りを行う「巻取り」メソッドと、コンバーティング装置を停止させる「停止」メソッドとを有している。これらのメソッドを使用して、ユーザは、コンバーティング装置を自動運転させるためのプログラムを以下のように記述することができる。
Obj1.自動巻出し（ライン速度）
Obj2.巻取り（目標張力）
Obj3.巻取り（目標張力）

またユーザは、「Obj1」、「Obj2」および「Obj3」の「停止」メソッドを組み合わせることで、コンバーティング装置の停止プログラムを以下のように記述することができる。
Obj1.停止()
Obj2.停止()
Obj3.停止()

図７は、図１に示すプログラミング支援装置１０の機能を実現するためのハードウェア構成を示す図である。プログラミング支援装置１０の機能は、ＰＣ（Personal Computer）などの情報処理装置に備わるメモリ５１と、プロセッサ５２とを用いて実現することができる。

メモリ５１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。

プロセッサ５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などとも呼ばれる。プロセッサ５２は、メモリ５１に記憶されるコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、プログラミング支援装置１０の各機能を実現することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ユーザは、システムを構成する機構部品を指定し、機構部品のパラメータを設定して、指定した機構部品が構成するシステムの制御プログラムを、部品情報に含まれるプログラム部品であるメソッドを用いて作成することができる。メソッドは、パラメータに従ったプログラム部品であって、機構部品の機能ごとに予め定義されている。またメソッドは、機構部品が構成するシステムに予め定められた動作を行わせるために、機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きを記述した指令を含んでいる。機構部品に設定されるパラメータは、例えば機構部品が巻出しローラであって、コンバーティング装置が構成される場合、巻出しローラの内径、フィルム厚などのシステムの動作条件である。このようにユーザは、機構部品に接続される駆動装置の駆動端の動きを意識することなく、機構部品の機能を指定すればよいので、直感的にわかりやすく、容易に制御プログラムを作成することが可能になる。

また、メソッドは、パラメータに従ったコンピュータプログラムであって、機構部品の機能ごとに予め定義されている。このため、巻出し機構部品の内径など機構部品の諸元が変わったとしても、パラメータを変更するだけで、プログラム自体を変更する必要がない。したがって、機構部品の諸元が変わる場合であっても、柔軟に対応することが可能である。

また、システムを構成する機構部品の指定は、例えば、機構部品を選択して構成図表示領域２３内に配置することで行うことができる。このような構成によって、制御プログラムの作成をより直感的にわかりやすく行うことが可能になる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

例えば、上記の実施の形態では、巻出し機構部品、巻取り機構部品などの機構部品から構成されるコンバーティング装置の例を説明したが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、ロボット、プレス機、包装機など様々な装置に本発明の技術を適用することができる。

また上記の実施の形態では、プログラミング支援装置１０の機能について説明したが、本実施の形態にかかる発明は、プログラミング支援装置１０の実行するプログラミング支援方法、或いはプログラミング支援方法の各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することもできる。

１０ プログラミング支援装置、１１ 操作受付部、１２ 表示部、１３ 制御部、１４ 部品情報記憶部、１５ 部品情報生成部、１６ オブジェクト生成部、１７ 構成図生成部、１８ 制御プログラム作成部、２０，２０−１，２０−２，２０−３ 表示画面、２１ オブジェクト表示領域、２２ 部品情報表示領域、２３ 構成図表示領域、２４ パラメータ設定領域、２５ オブジェクト状態表示領域、５１ メモリ、５２ プロセッサ。

Claims (10)

1. 複数の機構部品から構成されるシステムを制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置であって、
   前記システムが実行可能な動作の条件を設定するためのパラメータと、前記システムに前記動作を実行させるために前記機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きを前記パラメータに従って記述したプログラム部品であるメソッドとを含み、前記システムを構成可能な複数の前記機構部品のそれぞれに対応する部品情報を記憶する部品情報記憶部と、
   前記システムを構成する前記機構部品が指定され、当該機構部品の前記パラメータが設定されると、指定された前記機構部品の前記メソッドと設定された前記パラメータとを使用して前記制御プログラムを作成する制御プログラム作成部と、
   を備えることを特徴とするプログラミング支援装置。
2. 前記システムを構成する前記機構部品を前記システムの構成に従って並べた構成図を生成する構成図生成部と、
   をさらに備え、
   前記制御プログラム作成部は、前記構成図に含まれる前記機構部品の前記メソッドを使用して、前記制御プログラムを作成することを特徴とする請求項１に記載のプログラミング支援装置。
3. 操作受付部、
   をさらに備え、
   前記構成図生成部は、前記操作受付部を介して指定された前記機構部品を用いて、前記構成図を生成することを特徴とする請求項２に記載のプログラミング支援装置。
4. 前記部品情報は、前記機構部品を示す画像である機構画像の機構画像データを含み、
   前記構成図生成部は、前記機構画像を並べた前記構成図を生成することを特徴とする請求項２または３に記載のプログラミング支援装置。
5. 指定された前記機構部品の前記部品情報に基づいて、前記部品情報を実体化した機構オブジェクトを生成するオブジェクト生成部、
   をさらに備え、
   前記制御プログラム作成部は、生成された前記機構オブジェクトの前記部品情報を用いて前記制御プログラムを作成することを特徴とする請求項１に記載のプログラミング支援装置。
6. 操作受付部、
   をさらに備え、
   前記オブジェクト生成部は、前記操作受付部を介して入力される操作信号に基づいて、前記機構オブジェクトに前記パラメータを設定することを特徴とする請求項５に記載のプログラミング支援装置。
7. 表示部、
   をさらに備え、
   前記部品情報は、前記機構部品の動作をシミュレーションするためのモニタデータをさらに含み、
   前記表示部は、前記モニタデータを用いて、複数の時点における前記機構部品の状態を表示することを特徴とする請求項１に記載のプログラミング支援装置。
8. 操作受付部と、
   前記操作受付部を介して入力される操作信号に基づいて、前記部品情報を生成する部品情報生成部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプログラミング支援装置。
9. 複数の機構部品から構成されるシステムを制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援方法であって、
   前記システムが実行可能な動作の条件を設定するためのパラメータと、前記システムに前記動作を実行させるために前記機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きを前記パラメータに従って記述したプログラム部品であるメソッドとを含み、前記システムを構成可能な複数の前記機構部品のそれぞれに対応する部品情報を取得可能なプログラミング支援装置が、
   前記システムを構成する前記機構部品の指定を受け付けるステップと、
   指定された前記機構部品の前記パラメータを受け付けるステップと、
   指定された前記機構部品の前記部品情報に含まれる前記メソッドと受け付けた前記パラメータとを使用して、前記制御プログラムを作成するステップと、
   を含むことを特徴とするプログラミング支援方法。
10. システムが実行可能な動作の条件を設定するためのパラメータと、前記システムに前記動作を実行させるために前記システムを構成する機構部品に接続された駆動装置に指示する駆動端の動きを前記パラメータに従って記述したプログラム部品であるメソッドとを含み、前記システムを構成可能な複数の前記機構部品のそれぞれに対応する部品情報を取得可能なプログラミング支援装置であって、前記システムを制御する制御プログラムの作成を支援するプログラミング支援装置に、
    前記システムを構成する前記機構部品の指定を受け付けるステップと、
    指定された前記機構部品の前記パラメータを受け付けるステップと、
    指定された前記機構部品の前記部品情報に含まれる前記メソッドと受け付けた前記パラメータとを使用して、前記制御プログラムを作成するステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。

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