特許 7311234 波形記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】波形記録装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 13/20 20060101AFI20230711BHJP

【ＦＩ】

G01R13/20 T

G01R13/20 R

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019199631

(22)【出願日】2019-11-01

(65)【公開番号】P2021071431

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-03-23

(73)【特許権者】

【識別番号】522193547

【氏名又は名称】株式会社エー・アンド・デイ

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(72)【発明者】

【氏名】福岡 道法

(72)【発明者】

【氏名】木谷 甲平

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－５９１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－７５４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１２８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－７８３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１４７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８４０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １３／２０

Ｇ０９Ｇ ５／００

Ｇ０１Ｄ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

データを記録する記録媒体と、前記記録媒体に記録された最新データを読み出して波形データを生成する波形画像生成部と、前記生成した波形データを表示画面に表示する表示手段と、を備えた波形記録装置であって、
前記最新データを前記記録媒体に記録された過去の波形データである基準波形データと比較する際に、前記基準波形データとして、前記最新データと同じトリガー条件の過去の波形データのなかから最も新しいデータまたは前記最新データと同じトリガー条件の過去の波形データの平均値データを自動的に設定し、前記最新データと前記基準波形データの差の変動を、前記最新データの波形とともに、同じ時間軸で、かつトリガーを検出した時刻を合わせて、前記表示画面に表示する比較表示手段を備えたことを特徴とする波形記録装置。

【請求項2】

前記差の変動に基づいて警告を行う警告手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の波形記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は波形記録装置に係り、特に波形データの生成・記録・表示を行う波形記録装置に関する。

【背景技術】

【0002】

波形記録装置は一般に、入力信号をＡ/Ｄ変換した後に波形データを生成し、この波形データを画面に表示したり印字したり記録したりする装置であり、様々な測定データの表示や記録に使用されている。

【0003】

このような波形記録装置では、リアルタイムの波形データを過去の波形データと比較したいという要望がある。そこで、特許文献１の波形記録装置は、リアルタイムでの波形データと過去の波形データを上下に並べて表示したり、重ねて表示したりしている。また、特許文献２の波形記録装置は画面を左右に分割し、リアルタイムの波形データの動画を表示しつつ、その隣に過去の波形データの静止画を表示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許4798250号

【文献】特許5430310号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の波形記録装置は、２つの波形データが同じ画面に表示されても、その２つの波形データがどの程度一致し、どの程度ずれているか、分かりにくいという問題があった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、波形データを別の波形データと容易に且つ正確に比較することができる波形記録装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、データを記録する記録媒体と、前記記録媒体に記録された最新データを読み出して波形データを生成する波形画像生成部と、前記生成した波形データを表示画面に表示する表示手段と、を備えた波形記録装置であって、前記最新データを前記記録媒体に記録された過去の波形データである基準波形データと比較する際に、前記基準波形データとして、前記最新データと同じトリガー条件の過去の波形データのなかから最も新しいデータまたは前記最新データと同じトリガー条件の過去の波形データの平均値データを自動的に設定し、前記最新データと前記基準波形データの差の変動を、前記最新データの波形とともに、同じ時間軸で、かつトリガーを検出した時刻を合わせて、前記表示画面に表示する比較表示手段を備えたことを特徴とする波形記録装置を提供する。

【0008】

本発明によれば、最新データと基準波形データの差を算出して表示するようにしたので、最新データの波形が基準波形データに対してどの程度一致するか、どの程度相違するかを視覚的に正確に把握することができる。

【0009】

本発明によれば、差の変動を最新データとともに表示するので、波形のどの部分で相違し、どの部分で一致しているかを視覚的に把握することができる。本発
明によれば、トリガー条件に達した時を基準として比較されるので、波形の特徴を正確に比較することができる。なお、表示画面には、トリガー条件に達した基準位置を表示することが望ましい。本発明によれば、過去の波形データと比較するので、過去の波形データからズレたことを把握することができる。

【0011】

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記差の変動に基づいて警告を行う警告手段を備えたことを特徴とする。本発明によれば、差の変動に基づいて警告を行うので、波形のズレが大きくなった場合にすぐに把握することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、２つの波形データの差を算出し、表示するようにしたので、２つの波形がどの程度一致するかどの程度相違するかを視覚的に正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明が適用された波形記録装置の構成を模式的に示す図

【図2】本発明の効果を説明するための図

【図3】本発明の効果を説明するための図

【図4】本発明の効果を説明するための図

【図5】モニタの表示例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0016】

添付図面に従って本発明に係る波形記録装置の好ましい実施形態について説明する。図１は波形記録装置１０の構成を模式的に示している。

【0017】

図１に示すように波形記録装置１０には、複数の接続端子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（３個のみ図示）が設けられており、この接続端子１２Ａ～１２Ｃにそれぞれ外部機器（不図示）が接続される。外部機器からは、電圧、温度、振動、ひずみ、加速度など様々な入力信号がアナログ信号として入力される。各接続端子１２Ａ～１２Ｃはアナログ信号入力部１４に接続されており、アナログ信号入力部１４によって、入力信号が電圧信号に変換され、所定のレベルまで増幅される。

【0018】

アナログ信号入力部１４は、接続端子１２Ａ～１２Ｃごとに設定された複数のチャンネルを備えており、複数のアナログ信号を同時に処理するように構成される。アナログ信号入力部１４で処理されたアナログ信号は、Ａ/Ｄ変換部１６によってデジタル信号に変換される。このＡ/Ｄ変換部１６は、クロックジェネレータ部１８からの変換クロックに同期させることによって、全チャンネルの変換を同時に行うように構成される。

【0019】

Ａ/Ｄ変換部１６から出力されたデジタル信号は、データ収集部２０において時系列に収集される。このデータ収集部２０は、設定された各チャンネルのＯＮ/ＯＦＦ設定に基づいて、チャンネルデータの選別を行うように構成される。また、データ収集部２０は、設定されたサンプリング速度に応じてデータの間引きを行うように構成される。

【0020】

データ収集部２０に収集されたデータは、トリガ検出部２２において、トリガ条件に達したか否かが判断される。このトリガ検出部２２は、トリガ設定部２４に予め設定されたトリガ条件を用いて、トリガ条件に達したかを判断するように構成される。

【0021】

トリガ検出部２２を経たデータは、記録/非記録切替部２６によってデータの出力先が切り替えられる。記録/非記録切替部２６には、「保存（記録）」または「非保存（非記録）」が設定されており、たとえば「非保存」に設定された場合にはデータが波形画像生成部３４に直接出力され、保存せずに信号処理するようになっている。同時に後述の比較表示モードの処理のために、比較処理部５０に出力するようになっている。逆に「保存」に設定されていた場合には、データが記録処理部２８を経て記録媒体３０に出力される。記録処理部２８は、記録媒体３０の書込み状態に応じてデータを記録媒体３０に出力し、記録媒体に記録させる。記録媒体３０の種類は特に限定するものでは無いが、たとえばＳＳＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリなどが用いられる。

【0022】

記録媒体３０に記録されたデータは、再生処理部３２Ａ、３２Ｂによって読み出される。再生処理部３２Ｂは、上述のように（測定時に）記録媒体３０に記録されるデータを読み出すように構成されており、再生処理部３２Ａは、予め記録媒体３０に記録しておいた基準波形のデータ（以下、基準波形データ）を読み出すように構成されている。これらの再生処理部３２Ａ、３２Ｂは、後述のモニタ表示やプリンタ印字のために記録媒体３０からデータを読み出して一旦バッファメモリ（不図示）に保存した後、波形画像生成部３４に出力するように構成される。また、再生処理部３２Ａ、３２Ｂは、後述の比較表示モードの処理のために、記録媒体３０から読み出したデータを比較処理部５０に出力するようになっている。

【0023】

比較処理部５０は、再生処理部３２Ａからの基準波形データと、再生処理部３２Ｂからの最新データを比較し、その差の変動を差分データとして波形画像生成部３４に出力するように構成される。

【0024】

なお、記録/非記録切替部２６で「非保存（非記録）」が設定された場合も、記録/非記録切替部２６からのデータが比較処理部５０に最新データとして出力されるようになっている。したがって、「非保存（非記録）」の場合にも、最新データと基準波形データとの比較処理が実施され、差分データが波形画像生成部３４に出力される。

【0025】

波形画像生成部３４は、入力された各データからモニタ表示用の波形データやプリンタ印字用の波形データを生成するように構成される。また、波形画像生成部３４は、設定条件に応じて、波形の色等の表示条件や背景等の表示条件に合わせて各種の処理を行うように構成される。たとえば、波形データの生成と同時に、グリッドパタンの合成やテキストの合成を行ったり、モニタ表示用の場合にチャンネルごとに異なる指定色で波形データを表示したり、プリンタ印字用データの場合には白／黒の２値データで波形を生成したりするように構成される。

【0026】

波形画像生成部３４で生成された波形データは、モニタ制御部３６やプリンタ制御部３８に送信される。モニタ制御部３６は、波形データをモニタ４０に表示するための各種の処理を行っている。たとえば、後述するモニタ表示モードでは、波形データを動画として表示するようにモニタ４０にデータを出力する。また、再生表示モードでは、波形データを静止画として表示するようにモニタ４０にデータを出力し、さらにスクロール操作された際には、そのスクロールの方向とスクロール速度に応じて波形データがスクロールするようにデータをモニタ４０に出力する。一方、比較表示モードでは、比較して求めた差分データの波形を動画としてモニタ４０に出力する。

【0027】

プリンタ制御部３８は、設定された印字条件に基づいて印字が行われるように、プリンタ４２に印字用波形データを出力する。たとえば、設定された印字速度に応じて印字用波形データをプリンタ４２へ出力する。

【0028】

上述したデータ収集部２０、トリガ検出部２２、トリガ設定部２４、記録／非記録切替部２６、記録処理部２８、記録媒体３０、再生処理部３２Ａ、３２Ｂ、波形画像生成部３４、比較処理部５０は、データの処理を行うデータ処理部４４であり、制御部４６によって制御される。

【0029】

制御部４６は、入力操作部４８からの操作信号に応じて制御信号をデータ処理部４４やアナログ信号入力部１４に送信し、これらを制御するように構成される。たとえば、アナログ信号入力部１４のチャンネルを設定したり、データ収集部２０のチャンネルやサンプリング速度や収録方式を設定する。また、トリガ設定部２４のトリガ条件を設定したり、記録／非記録切替部２６の「記録」と「非記録」を設定する。

【0030】

制御部４６に操作信号を入力するための入力操作部４８は、操作キーやタッチパネルの操作、外部からの通信（ＬＡＮ、ＲＳ２３２Ｃなど）、接点信号入力等によって操作情報を入力するようになっている。この入力操作部４８によって、後述のスクロール操作や、コメントの入力・修正も行われる。

【0031】

ところで、制御部４６は、入力操作部４８からの操作情報に基づいて再生処理部３２Ａ、３２Ｂ、波形画像生成部３４、モニタ制御部３６を制御することによって、モニタ４０に表示する「表示モード」を切り替えるように構成されている。具体的に説明すると、入力操作部４８には、モード切替ボタン（不図示）が設けられており、このモード切替ボタンを操作することによって、「モニタ表示モード」と「再生表示モード」と「比較表示モード」を切り替えられるようになっている。

【0032】

「モニタ表示モード」は、最新の波形データをリアルタイムで表示するモードである。この「モニタ表示モード」では、記録媒体３０にデータを連続して記録しながら、記録媒体３０に記録された最新のデータを再生処理部３２Ｂで読み出して、波形画像生成部３４で最新波形データを生成し、さらにその最新波形データをモニタ制御部３６で制御することによって、モニタ４０に動画として連続的に表示する。これにより、モニタ４０には、常に最新の波形データがリアルタイムで動画として表示される。

【0033】

「再生表示モード」は、波形データを静止画像として表示するモードである。この「再生表示モード」では、記録媒体３０に記録されたデータを再生処理部３２Ｂで読み出して波形データを生成し、その波形データをモニタ４０に静止画像として表示するようにモニタ制御部３６を制御する。これにより、モニタ４０には、波形データが静止画として表示される。

【0034】

また、「再生表示モード」では、入力操作部４８でスクロール操作（たとえば、左右ボタンの操作や回転ツマミの回転操作など）を実行することによって、波形データの表示部分が画面の右または左へスクロールするようになっている。すなわち、波形データの表示部分を時間軸に沿って移動することができ、古い波形データや新しい波形データを表示することができる。

【0035】

「比較表示モード」は、最新データと基準波形データの２つのデータを比較し、その差の変動を差分データの波形として表示するモードである。具体的に説明すると、「比較表示モード」では、まず、記録媒体３０に予め記録しておいた基準波形データを再生処理部３２Ａで読み出す。この基準波形データは、作業者が自ら作成したデータを用いてもよいし、過去に記録媒体３０に記録したデータのなかから選択しても良い。その一方で、記録媒体３０にデータを連続して記録しながら、記録媒体３０に記録された最新データを再生処理部３２Ｂで読み出す。そして、読み出した２つのデータ（最新データと基準波形データ）を比較処理部５０で比較して差分を算出し、その差分の波形データを波形画像生成部３４で生成し、モニタ４０に動画として表示する。

【0036】

なお、「比較表示モード」では、最新データと基準波形データの記録条件をできるだけ同じ条件に設定することが好ましい。たとえば、同じサンプリング速度、同じトリガー条件に設定し、さらに２つの波形データにおけるトリガー条件の検出位置を合わせることが好ましい。これによって２つの波形データを正確に比較することができる。

【0037】

図２、図３、図４は「比較表示モード」を説明するための説明図である。これらの図において、（ａ）は基準波形データであり、全ての図で同じ形状をしている。また、（ｂ）は最新データの波形であり、それぞれ別の例を示している。（ｃ）は、差分データの波形であり、それぞれの図での（ａ）の基準波形データと（ｂ）の最新データの差の変動を示している。なお、これらの図において、三角形のマークは、トリガーを検出した時刻を示している。

【0038】

これらの図の（ｂ）に示す最新データの波形は、上述した「モニタ表示モード」でモニタ４０に表示されるデータであり、この最新データの波形を見ることによって常に最新の状況を確認することができる。しかしながら、それが想定していた波形になっているかどうかは分かりにくいという問題がある。たとえば、図２（ｂ）の最新データの波形は（ａ）の基準波形データと比べて、最初の山のピーク値が少し低くなっているにもかかわらず、（ｂ）の最新データだけを見ても気付かない。同様に、図３（ｂ）の最新データの波形は（ａ）の基準波形データに対して、最初の谷と二度目の山の間でズレているにもかかわらず、（ｂ）の最新データの波形だけを見ても気付かない。さらに、図４（ｂ）の最新データの波形は最初の山と谷の間にノイズがあり、（ａ）基準波形データとのズレがあるが、一見しただけでは分かりにくい。これらのズレは、（ｂ）の最新データの波形と（ａ）の基準波形データを上下に並べて配置したとしても気付きにくく、また、２つの波形がズレていると気づいたとしても、どの程度ズレているか分からないという問題もある。

【0039】

これに対して、「比較表示モード」では、図２～図４のそれぞれの（ｃ）に示すような差分データの波形がモニタ４０に表示される。この差分データの波形は、（ａ）の基準波形データと（ｂ）最新データの波形との差分であり、２つの波形が一致していれば水平な直線として表示され、２つの波形に差（ズレ）があれば上下の変動として表示される。たとえば図２（ｃ）の差分データの波形は、トリガー検出の直後にずれており、図３（ｃ）の差分データの波形はトリガー検出のかなり後にずれており、図４（ｃ）の差分データの波形は途中でノイズが発生している。このように、差分データの波形を見るだけで、最新データの波形と基準波形データがずれているか否かを認識することができる。さらに、差分データの波形は、２つの波形の差が上下の変動量として表示されるので、２つの波形がどのようにずれているか、どの程度ずれているかを一目で把握することができる。

【0040】

このように本実施の形態では、差分データの波形をモニタ４０に表示するようにしたので、最新データの波形が基準波形データからズレているかどうか、どの程度ずれているかをすぐに把握することができる。

【0041】

なお、上述した実施の形態では、「比較表示モード」でのモニタ４０に差分データの波形を表示するようにしたが、差分データの波形のみでも良いし、差分データの波形と他の波形を同時に表示するようにしてもよい。

【0042】

たとえば図５は、モニタ４０の表示が２分割されており、上段は基準波形データ（点線）と最新データの波形（実線）が重ねて表示されている。下段は差分データの波形であり、上段の２つの波形と時間軸を合わせるようにして表示されている。この差分データの波形は、上下方向に差分を拡大表示できるようになっており、その拡大倍率を調節できるようになっている。（図５では５倍で表示されている。）このような表示によれば、基準波形データの波形と最新データの波形がズレたことを画面の上段と下段の両方で確認することができる。また、下段の差分データの波形が拡大して表示されるので、２つの波形に差が生じた際に、より的確に把握することができる。

【0043】

なお、図５の例では、上段に基準波形データと最新データの波形を重ねて表示したが、最新データの波形のみを上段に表示しても良い。また、図５の上段をさらに上下に分割し、上段に基準波形データ、中段に最新データの波形を表示してもよい。

【0044】

また、上述した実施の形態において、差分データの波形の大きさに応じて、画像の拡大倍率を自動的に変更するようにしてもよい。たとえば、差分が大きくなった際に倍率を自動的に下げたり、差分が小さい場合に倍率を自動的に大きくしたりしてもよい。これにより差分データの波形全体を表示することができ、２つの波形の差を正確に把握することができる。

【0045】

また、上述した実施の形態において、差分データの波形の大きさに応じて、表示または音によって警告することが好ましい。たとえば、差分データの波形の大きさ（すなわち、基準波形データと最新データの差）が所定値を超えた際に、モニタ４０上に警告表示を行うとよい。これにより、最新データの波形が基準波形データの波形から大きくズレた場合にいち早く気づくことができる。

【0046】

さらに、上述した実施の形態では、基準波形データとして、作業者が自ら作成したデータか、過去に記録媒体３０に記録したデータのなかから自ら選択したものを用いたが、これに限定するものではなく、自動的に設定されるようにしてもよい。たとえば、トリガー条件を設定した際に、同じトリガー条件の過去のデータのなかから最新のデータを自動的に選んで設定したり、同じトリガー条件の過去のデータの平均値データを自動的に設定したりしてもよい。

【0047】

また、上述した実施の形態では、基準波形データと最新データを比較処理部５０で比較して差分を求めてから波形画像生成部３４で波形を形成したが、これに限定するものではなく、最新データの波形を生成し、その最新波形データと基準波形データの差分を求めるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１０…波形記録装置、１２Ａ～１２Ｃ…接続端子、１４…アナログ信号入力部、１６…Ａ/Ｄ変換部、１８…クロックジェネレータ部、２０…データ収集部、２２…トリガ検出部、２４…トリガ設定部、２６…記録/非記録切替部、２８…記録処理部、３０…記録媒体、３２…再生処理部、３４…波形画像生成部、３６…モニタ制御部、３８…プリンタ制御部、４０…モニタ、４２…プリンタ、４４…データ処理部、４６…制御部、４８…操作部、５０…比較処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】