JP6933630B2 - 処理時間監視装置 - Google Patents
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Description
処理時間監視装置1(記憶部14及び表示部26を除く)は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field‐Programmable Gate Array)等の演算プロセッサで構成される。処理時間監視装置1(記憶部14及び表示部26を除く)の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア(プログラム、アプリケーション)を実行することで実現される。処理時間監視装置1(記憶部14及び表示部26を除く)の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア(電子回路)のみで実現されてもよい。
記憶部14は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリである。
表示部26は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスである。
なお、データ取得部12は、外部からのデータに限らず、システム内部のデータを取得してもよい。
図2は、時間ずれ量の計算の一例を説明するための図である。図2に示すように、時間ずれ量計算部18は、例えば、主軸のトルク指令を表す入力波形(入力時系列データ:実線)と基準波形(基準時系列データ:破線)とについて(上図)、基準時系列データに対する入力時系列データの時間ずれ量を計算する(下図)。
図3は、時系列データに対応する工作機械の処理に関する処理情報の一例を説明するための図である。図3に示すように、処理情報取得部20は、時系列データに対応する工作機械の処理に関する処理情報として、加工プログラムにおける処理内容(加工状態):加工、停止、工具交換等を取得する。
図4は、時間ずれ量の統計量の計算の一例を説明するための図である。図4に示すように、統計量計算部22は、入力時系列データごとの時間ずれ量の統計量、例えば平均値、中央値、最大値、最小値、及び分散等を計算する。
図5は、時間ずれ量の監視の一例を説明するための図である。図5に示すように、監視部24は、例えば時間ずれ量が閾値2σ(標準偏差、又は固定値)以上である場合に警告状態であると判定し、例えば時間ずれ量が閾値3σ(標準偏差、又は固定値)以上である場合に異常状態であると判定する。
なお、表示部26が表示する工作機械の処理に関する加工情報は、加工プログラムによけるコードナンバーそのものであってもよいし、ユーザが認識しやすい文字情報であってもよい。
このように、時間ずれ量の時間変化と加工情報(処理情報)とを組み合わせて表示することで、加工のどの部分が、どれだけの時間ずれているかわかる。
図6は、表示の一例を示す図である。図6(左上)に示すように、表示部26は、監視部24によって異常が検知された場合に、機械(工作機械)単位で異常を表示する(全体監視画面)。ここで、ユーザは異常である機械1を選択する。
時間ずれ量としては、処理情報ごとの平均値であってもよいし、中央値であってもよいし、最大値であってもよいし、最小値であってもよいし、標準偏差値又は分散値等であってもよい。
・直接測定していない部分の異常の検知
(工具交換機能等の数値制御装置の補助機能の経年変化等)
・加工プログラム中の異常のあった箇所の特定
・プログラム変更によるサイクルタイムへの影響
また、本実施形態の処理時間監視装置1によれば、加工プロセス内の時間ずれ量の変化を、加工情報(処理情報)と組み合わせて表示するアプローチであるため、各加工プロセスの内どの部分にどれだけ時間ずれがあったかを把握することができる。(単純に各加工プロセス毎の所要時間を表示する方法では、加工プロセス内のどの部分にどれだけ時間ずれがあったかはわからない。)
図7は、本実施形態の変形例に係る処理時間監視装置の構成を示す図である。図7に示す変形例の処理時間監視装置1は、図1に示す処理時間監視装置1においてデータ前処理部13を更に備える点で上述した実施形態と異なる。
まず、データ前処理部13は、基準時系列データ、又は取得された過去全てを平均化した平均時系列データの統計量(例えば、平均、標準偏差、最大、最小)を、上述した統計量計算部22と同様に、基準量として計算する。また、データ前処理部13は、取得した時系列データの統計量(例えば、平均、標準偏差、最大、最小)を、上述した統計量計算部22と同様に計算する。
なお、データ取得部12で取得された時系列データを平均化することにより、入力時系列データにノイズが多い場合にノイズの影響を低減することができ、これにより時間ずれ量の計算処理の精度を向上することができる。
個別類似度(平均)=1/(1+|(時系列データの統計量(平均)−基準量(平均))/基準量(平均)|×4)
個別類似度(標準偏差)==1/(1+|(時系列データの統計量(標準偏差)−基準量(標準偏差))/基準量(標準偏差)|×4)
個別類似度(最大)=1/(1+|(時系列データの統計量(最大)−基準量(最大))/基準量(最大)|×4)
個別類似度(最小)=1/(1+|(時系列データの統計量(最小)−基準量(最小))/基準量(最小)|×4)
類似度=(個別類似度(平均)+個別類似度(標準偏差)+個別類似度(最大)+個別類似度(最小))/4×100
例えば、基準時系列データの作成時に対して、加工内容又はワーク形状等が異なると、入力時系列データが基準時系列データに類似しない。
以下、時間ずれ量計算部18によるDPマッチング法を用いた基準時系列データに対する時系列データの時間ずれ量の計算について、具体的な一例を用いて詳細に説明する。この一例では、基準時系列データai(iは時間)と入力時系列データbj(jは時間)を、図8A及び図8Bとする。この例では、点数が多い時系列データaiを基準とした。
d(i,j)=|ai−bj|
g(i,j)=min{g(i−1,j),g(i−1,j−1),g(i,j−1)
+d(i,j)
=左上、上、左の累積距離の最小値+距離
まず、図10Bに示すように、1行目と1列目を埋める。次に、図10Cに示すように、上記式により累積距離g(i,j)を順に計算する。すべての累積距離を計算した結果を図10Dに示す。図12Dでは、一番右下のセルは最短ルートの終点(7,6)となり、
その累積距離g(7,6)=10である。
例えば、ワイヤカット放電加工機の場合、機械の動作状態に関する情報としては、電流、電圧、室温、水温、その他の信号等が挙げられる。この場合、例えば、電極ピンの消耗、ノズルのつまり等の異常を検知することができる。
また、例えば、射出成型機の場合、機械の動作状態に関する情報としては、電流、電圧、室温、水温、油温、その他の信号等が挙げられる。この場合、例えば、ヒータの不良、コンタクタの接点不良等の異常を検知することができる。
12 データ取得部
13 データ前処置部
14 記憶部
16 基準データ作成部
18 時間ずれ量計算部
20 処理情報取得部
22 統計量計算部
24 監視部
26 表示部
Claims (8)
- 対象装置の処理時間を監視する装置であって、
前記対象装置の処理を制御するための制御データの時系列データを入力時系列データとして取得するデータ取得部と、
前記入力時系列データと基準時系列データとの時間軸方向の時間ずれ量を計算する時間ずれ量計算部と、
前記入力時系列データに対応する前記対象装置の処理に関する処理情報を取得する処理情報取得部と、
前記時間ずれ量計算部によって計算された時間ずれ量の時間変化と前記処理情報とを時間軸を揃えて表示する表示部と、
を備える、処理時間監視装置。 - 前記入力時系列データごとの前記時間ずれ量の統計量を計算する統計量計算部を更に備え、
前記統計量は、平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、及び分散のうちの少なくとも1つであり、
前記表示部は、前記統計量の時間変化を表示する、
請求項1に記載の処理時間監視装置。 - 前記時間ずれ量を監視し、前記対象装置が異常であるか否かを判定する監視部を更に備え、
前記監視部は、前記対象装置が異常であると判定した場合に、異常と判定された入力時系列データ及び前記処理情報における異常個所を通知する、
請求項2に記載の処理時間監視装置。 - 前記時間ずれ量計算部は、DPマッチング法を用いて前記時間ずれ量を計算する、請求項1〜3の何れか1項に記載の処理時間監視装置。
- 前記データ取得部で取得された複数の時系列データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された過去の前記複数の時系列データのうちの何れか1つを、又は、前記記憶部に記憶された過去の前記複数の時系列データのうちの2以上の時系列データを平均化した平均時系列データを、前記基準時系列データとして作成する基準データ作成部と、
を更に備える、請求項1〜4の何れか1項に記載の処理時間監視装置。 - 前記入力時系列データが前記基準時系列データに類似するか否かを判定し、前記入力時系列データが前記基準時系列データに類似しない場合、前記入力時系列データを前記時間ずれ量計算部による計算処理の対象としないデータ前処理部を更に備える、
請求項1〜5の何れか1項に記載の処理時間監視装置。 - 前記入力時系列データ及び前記基準時系列データは、波形データである、請求項1〜6の何れか1項に記載の処理時間監視装置。
- 前記監視部は、前記対象装置が異常であると判定した場合に、前記対象装置の制御を行う、請求項3に記載の処理時間監視装置。
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