显示装置及惯性测量系统的制作方法

1.本发明涉及显示装置及惯性测量系统。


背景技术：

2.近年来，由于因人手不足带来生产工序的高效化、制造装置的精密化等，期待装置的状态监视、测定环境振动、环境温度等的测定系统的简化。例如，在专利文献1中，公开有一种稳健性确认检查装置，该稳健性确认检查装置基于多个传感器所测量出的振动波形数据来进行基于分析装置的稳健性确认检查，并将其检查结果通过图像和打印等来进行输出显示。该稳健性确认检查装置将分析装置的功率谱密度函数(psd：power spectral density function)分析结果以数值、条(bar)或等高线曲线图、三维折线图等加以输出显示。
3.专利文献1：日本特开平10
‑
221160号公报


技术实现要素：

4.然而，在专利文献1所记载的稳健性确认检查装置中，由于同时显示多个振动数据的分析结果，因此难以判断分析结果。尤其，在通过等高线曲线图、三维折线图同时显示多个分析结果时，若行为变得复杂，则难以观察各个结果且也难以分析，因此存在难以知晓相对于经过时间的倾向的问题。
5.显示装置具备用于第1二维显示进行显示的显示部，该第1二维显示表示频率和所述频率的振动的频谱强度，所述第1二维显示叠加显示第1方向的第1测量值、与所述第1方向正交的第2方向的第2测量值、与所述第1方向和所述第2方向正交的第3方向的第3测量值中的至少一个测量值、和所述第1测量值、所述第2测量值与所述第3测量值的合成值，所述至少一个测量值和所述合成值中的每个值按照第n测量值、中间值、第n 1测量值的顺序连续地显示与第n时间相对应的所述第n测量值、与第n 1时间相对应的所述第n 1测量值、和将所述第n时间与所述第n 1时间之间划分m份而在所述第n测量值与所述第n 1测量值之间生成的m
‑
1个的中间值。
6.惯性测量系统具有上述显示装置和测量所述第1方向、所述第2方向和所述第3方向上的惯性的惯性测量装置。
附图说明
7.图1是表示第1实施方式所涉及的惯性测量系统的结构图。
8.图2是表示在显示部显示有显示信息的数据播放画面的概略图。
9.图3是表示三分图(partite graph)的图。
10.图4是表示第1显示画面的图。
11.图5是表示测量值连续显示的第1显示画面的图。
12.图6是表示显示频谱强度的峰值的第2显示画面的图。
13.图7是表示显示出与频谱强度的峰值相对应的频率的第3显示画面的图。
14.附图标记说明：
15.d1：第1测量值；d2：第2测量值；d11：中间值；d12：中间值；d13：中间值；1：惯性测量系统；10：pc；11：显示部；12：处理部；13：存储部；14：接口部；20：惯性测量装置；21：传感器单元；22：操作部；23：存储器；24：接口部；25：处理部；26：信息显示部；110：第1显示画面；111：第2显示画面；112：第3显示画面；113：速度输入部；114：划分数输入部；115a：时间输入部；115b：时间输入部；115c：时间输入部；115d：线；116：文件输入部；117：模式切换按钮；118：播放按钮；211：第1传感器；212：第2传感器；213：第3传感器；s1：箭头；s2：箭头；s3：箭头；s4：箭头。
具体实施方式
16.实施方式
17.对本实施方式所涉及的惯性测量系统1的概略结构进行说明。
18.如图1所示，惯性测量系统1具备惯性测量装置20和作为显示装置的个人计算机(pc)10。惯性测量系统1使用惯性测量装置20测量装置的振动、环境振动，并将所获得的振动数据等测量信息发送至pc10。pc10分析从惯性测量装置20接收到的测量信息，且将其显示于显示部11。由此，使用者能监视装置的运转状态、环境状态。
19.首先，对惯性测量装置20进行说明。
20.惯性测量装置20构成为具备：传感器单元21、操作部22、存储器23、接口部24、处理部25和信息显示部26。惯性测量装置20为imu(inertial measurement unit：惯性测量单元)，且是在彼此正交的x轴、y轴和z轴中，将x轴方向作为第1方向，将y轴方向作为第2方向，将z轴方向作为第3方向，对各个方向上的惯性进行测量的装置。
21.操作部22、存储器23、接口部24、处理部25和信息显示部26设置在未图示的电路基板，电路基板例如是用于金属布线形成的印刷基板、刚性基板。惯性测量装置20通过作为柱状部件的固定部件依次将信息显示部26、电路基板、传感器单元21固定于基板上。
22.惯性测量装置20在基板的与传感器单元21的固定面相反侧的面上使用双面胶带等，而能够固着并设置于装置等测量对象。由此，能够不受到装置的侧面、斜面、外装底面等设置位置的限定，来设置惯性测量装置20。
23.传感器单元21具备测量物理量的物理量传感器。
24.如图1所示，传感器单元21具备：第1传感器211，是测量第1方向的加速度的加速度传感器；第2传感器212，是测量第2方向的加速度的加速度传感器；以及第3传感器213，是测量第3方向的加速度的加速度传感器，而能分别测量x轴方向、y轴方向、z轴方向的加速度。在下面的说明中，也将第1传感器211、第2传感器212和第3传感器213称为“各传感器211～213”。此外，可以使用水晶加速度传感器等作为各传感器211～213。
25.另外，物理量传感器并不限定于加速度传感器，只要是能够通过任一测量方法测量出惯性有关的信息的传感器即可，例如也可以是能够测量速度、角加速度等物理量的速度传感器、角速度传感器。
26.传感器单元21包括：传感器基板，设置有各传感器211～213；以及外壳，容纳传感器基板。外壳由金属等导电部件形成，在其内部的容纳空间设置有传感器基板。
27.操作部22由模式切换开关、复位开关、测量开关等构成。通过使用者对操作部22的各开关进行操作，可以使惯性测量装置20进行各种动作。
28.存储器23例如是非易失性存储器，例如能通过数据的可电擦除的eeprom(electrically erasable programmable read
‑
only memory:电可擦编程只读存储器)、使用了famos(floating gate avalanche injection mos：浮栅雪崩注入型金属氧化物半导体)等的otp(one time programmable：一次性可编程)的存储器等实现。存储器23例如是临时存储数据的sram。另外，存储器23可以存储惯性测量的测量基准信息等的阈值。
29.接口部24是在与外部之间进行通信的通信接口。例如，接口部24是bluetooth(注册商标)等进行近场无线通信的设备，通过作为集成电路装置的无线通信ic等实现。此外，无线通信并不限定于bluetooth，可以为zigbee(注册商标)、wi∞sun(注册商标)等近场无线通信，也可以为wi
‑
fi(注册商标)等无线通信。
30.另外，接口部24也可以为uart(universal asynchronous receiver/transmitter：通用异步收发传输器)、gpio(general
‑
purpose input/output：通用型输入输出)、或spi(serial peripheral interface：串行外设接口)等有线通信。
31.处理部25基于传感器单元21所具备的各传感器211～213的测量信息进行处理。处理部25是处理电路，例如通过mpu、cpu等处理器实现。或者，处理部25也可以通过门阵列等自动配置布线的asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)实现。
32.例如，处理部25通过连接器等与传感器单元21的各传感器211～213电连接，并且通过连接器等将各传感器211～213的测量信息输入至处理部25。测量信息例如是加速度信息、或基于该信息的信息。
33.而且，处理部25基于各传感器211～213的测量信息进行各种处理。例如，处理部25以成为适当的信息的方式进行测量信息的加工处理，来作为信息显示部26的显示信息。另外，处理部25基于来自各传感器211～213的测量信息，进行测量对象的振动、倾斜或姿势等的分析处理。例如，处理部25进行fft分析(fast fourier transform analysis：快速傅里叶转换分析)，对测量信息等的频率分量进行分析作为分析处理。
34.信息显示部26进行基于传感器单元21的各传感器211～213的测量信息由处理部25处理后的显示信息的显示。
35.例如，在处理部25基于各传感器211～213的测量信息进行处理的情况下，信息显示部26显示与处理部25的处理结果对应的显示信息。
36.另外，在处理部25基于各传感器211～213的测量信息进行加工处理的情况下，信息显示部26显示与加工处理后的测量信息对应的显示信息。
37.另外，在处理部25基于各传感器211～213的测量信息进行分析处理的情况下，信息显示部26显示与分析结果对应的显示信息。
38.信息显示部26是将电信号转换为光信号的发光元件，可以通过发光二极管(led)等半导体元件实现。或者，发光元件也可以通过除半导体元件以外的元件实现。另外，信息显示部26可以是有机el面板或液晶面板等显示面板。
39.另外，在惯性测量装置20中，设置有未图示的电源接口，能够经由电源接口由外部电源向惯性测量装置20供电。而且，能够通过具备未图示的电池的电源接口进行充电。
40.根据这样的惯性测量装置20，能够经由接口部24向外部发送传感器单元21的各传
感器211～213的测量信息，或者向外部发送由处理部25处理的显示信息。
41.接着，对作为显示装置的个人计算机(pc)10进行说明。
42.pc10是通用计算机，如图1所示构成为具备：显示部11、处理部12、存储部13、接口部14和总线15。
43.pc10具备：处理部12，执行控制程序且对pc10的各部进行中枢控制；存储部13，非易失性存储由处理部12执行的程序、该程序的数据；显示部11，显示基于处理部12的处理结果等显示数据；接口部14，在与惯性测量装置20之间收发数据等，这些各部分通过总线15相互连接。
44.接口部14是在与外部之间进行通信的通信接口，且是进行bluetooth(注册商标)等近场无线通信的设备。接口部14与接口部24相同，因此省略详细说明。
45.接口部14通过与惯性测量装置20的接口部24进行通信，能接收惯性测量装置20的测量信息。
46.处理部12是逻辑运算电路，进行用于在显示部11显示惯性测量装置20的测量信息的运算处理。处理部12例如可以使用中央运算处理装置(cpu)、数字信号处理器(dsp)、可编程逻辑设备(pld)、面向特定用途的集成电路(asic)等至少一种的装置。处理部12可以使用接口部14所接收的惯性测量装置20的测量信息，进行频率和频率的振动的频谱强度的运算。
47.存储部13例如可以使用半导体存储器。另外，并不限于非易失性存储器，例如也可以使用内置于cpu的寄存器、缓冲存储器等易失性存储器。存储部13接收并存储由处理部12运算出的显示信息。另外，存储部13具备robin pc viewer，作为用于使运算出的显示信息显示于显示部11的pc阅读器软件。
48.显示部11是用于图像信号输出的监视器。在显示部11中，显示在处理部12中运算出的频率和频率的振动的频谱强度等显示信息。
49.接着，针对惯性测量系统1的功能进行说明。
50.惯性测量系统1的惯性测量装置20具备实时测量、一次日志测量和连续日志测量这三种测量功能。
51.在实时测量中，能够通过惯性测量装置20例如按每一秒进行测量，并将与测量信息对应的显示信息显示于显示部11。使用者根据按每一秒更新的显示信息，易于立即掌握在惯性测量装置20的设置位置所产生的振动，因此易于掌握振动源、装置内共振。
52.在一次日志测量中，能够通过惯性测量装置20例如进行30秒钟的测量，并将与测量信息对应的显示信息显示于显示部11。另外，测量信息保存于存储器23。使用者能够使与由存储器23保存的多个测量信息对应的显示信息同时显示。
53.在一次日志测量中，相比实时测量，测量时间长达30秒钟，因此能够获得更高精度的测量信息。而且，通过使显示部11同时显示多个显示信息，从而易于比较显示信息。例如，通过比较多个测定位置的环境振动，易于判断装置的移位等。
54.在连续日志测量中，能够通过惯性测量装置20例如连续进行30秒钟的测量，每30秒将与测量信息对应的显示信息显示于显示部11。另外，测量信息保存于存储器23。在连续日志测量中，能连续获得高精度的测量信息。另外，由于使用者能使显示部11按时间序列显示与由存储器23保存的多个测量信息对应的显示信息，因此例如通过显示长时间的显示信
息，从而易于掌握基于星期、时刻等的振动变化、异常振动。
55.对三种测量功能进行了说明，但并不限定于存储器23来保存测量信息，也可以为pc10的存储部13。另外，只要与测量信息对应的显示信息被处理为分别与显示部11、信息显示部26对应的显示信息，就可以由处理部25或处理部12的任一方进行处理。
56.在惯性测量系统1的pc10中，在显示部11对显示信息进行显示。
57.在显示部11中，显示由上述的pc阅读器软件生成的pc阅读器，显示信息以曲线图等的方式进行显示。另外，开关功能由按钮显示，通过由按钮进行指示，从而能对惯性测量装置20进行操作并进行测量。
58.另外，pc10能接收由惯性测量装置20所测量的测量信息，并自动生成电子表格文件。而且，能由处理部12处理自动生成且保存的测量信息，并作为显示信息使其播放显示于显示部11。
59.下面说明在显示部11中播放显示的显示信息。
60.图2表示使显示部11显示显示信息的数据播放画面。在数据播放画面中，具备：第1显示画面110、第2显示画面111、第3显示画面112、速度输入部113、划分数输入部114、时间输入部115a、115b、115c、文件输入部116、模式切换按钮117和播放按钮118。
61.作为第1二维显示的第1显示画面110表示与从惯性测量装置20接收到的测量信息相对应的频率和频率的振动的频谱强度。具体而言，是以4轴表示频率、振动速度、振动位移、加速度的三分图。如图3所示，在三分图中，纵轴表示振动速度[mm/s]，横轴表示频率[hz]。而且，在曲线图中，向左上方描绘出的线表示加速度[gal]，向左下方描绘出的线表示振动位移[μm]。
[0062]
根据三分图，能够根据曲线图中的点同时读取出振动的频率、振动速度、振动位移、加速度，而不进行复杂的计算。例如，对于图3所示的后述的合成值co的最大峰值而言，通过箭头s1读取出振动速度为0.025mm/s，通过箭头s2读取出频率为50hz，通过箭头s3读取出加速度为0.9gal，通过箭头s4读取出振动位移为0.08μm。这样，通过在第1显示画面110中使用三分图，使用者能同时读取出多个信息，因此能容易地分析信息。
[0063]
另外，如图4所示，在第1显示画面110中，作为由三分图所示出的值，显示出第1方向的测量值kx、与第1方向正交的第2方向的测量值ky、与第1方向和第2方向正交的第3方向的测量值kz、以及由测量值kx、测量值ky和测量值kz合成后的合成值co。
[0064]
此外，作为由第1显示画面110所示出的值，并不限定于上述值，只要显示出3个测量值kx、ky、kz中的至少一个和合成值co即可。
[0065]
另外，在第1显示画面110中，显示出时刻td。时刻td表示由三分图所示的值被测量出的年月日、时分秒。
[0066]
另外，在第1显示画面110中，作为振动基准的振动基准等级vc与测量值kx、ky、kz、合成值codi叠加显示。振动基准等级vc是表示在振动测量中一般所使用的振动基准(vibration criteria)，在第1显示画面110中，叠加显示测量出的频率和振动基准等级vc。由此，使用者通过视觉观察能直观地判断测量出的振动的等级，从而能容易地掌握测量位置的振动环境。
[0067]
此外，作为振动基准并不限定于vibration criteria，也可以在第1显示画面110中显示其他的振动基准。在该情况下，也能获得与本方式相同的效果。
[0068]
振动基准等级vc示出与从vc
‑
a等级至vc
‑
g等级相对应的基准线vca～vcg。
[0069]
vc
‑
a等级是在由曲线图所示出的振动速度的最大峰值超过基准线vcb，且未到达基准线vca的情况下进行判定的。例如，图4的曲线图所示的合成值co的振动速度的最大峰值超过vc
‑
e等级的基准线vce，且未到达vc
‑
d等级的基准线vcd。据此，测量合成值co的位置处于vc
‑
d等级，可知能够设置sem(scanning electron microscope)等扫描电子显微镜、电子束系统等精密仪器。
[0070]
这样，通过在第1显示画面110的三分图中叠加显示作为设置的标准的振动基准等级vc，从而能容易地判断振动速度的振动基准等级vc，并且能容易进行设置装置的位置的选定、所设置的位置的评价等。
[0071]
在显示部11的数据播放画面中，按时间序列连续地显示与上述所保存的电子表格文件的测量信息相对应的显示信息。例如，对自动播放通过实时测量所保存的电子表格文件并进行显示的情况进行说明。
[0072]
首先，在数据播放画面的文件输入部116指定电子表格文件的地址，并选择播放按钮118。于是，在第1显示画面110中，按时间序列连续地显示与所指定的电子表格文件中保存的测量信息相对应的测量值kx、ky、kz、合成值co和由测量值kx、ky、kz、合成值co生成的中间值。
[0073]
关于在数据播放画面的第1显示画面110中所显示的值，举出测量值kx为例子进行说明。
[0074]
测量值kx是与通过实时测量按每一秒测量出的测量信息对应的值，具有如在第1时间即第一秒所测量出的第1测量值d1、在第2时间即第二秒所测量出的第2测量值d2、在第3时间即第三秒所测量出的第3测量值这样，与测量出的第n时间对应的第n测量值以及与第n 1时间对应的第n 1测量值。
[0075]
如图5所示，在第1显示画面110中显示有：测量值kx的第一秒所测量出的第1测量值d1、第二秒所测量出的第2测量值d2、以及将第一秒与第二秒之间划分4份并在第1测量值d1与第2测量值d2之间生成的3个中间值d11、d12、d13。在图5中，同时显示出表示连续的动作的5个值，但在pc阅读器中可以依次显示5个值。具体而言，首先显示第1测量值d1，接着第1测量值d1消失而显示中间值d11，中间值d11消失而显示中间值d12，中间值d12消失而显示中间值d13，中间值d13消失而显示第2测量值d2。对于第2测量值d2以后的测量值，也以与上述相同的方式生成中间值，并以相同的顺序连续地显示。
[0076]
中间值的生成可以通过以下的式(1)而求得。
[0077]
数学式1
[0078][0079]
在式(1)中，p(n)为第n测量值，p(n 1)为第n 1测量值，m为划分数，其中，n为1以上的整数，m为2以上的整数。
[0080]
关于由式(1)生成的中间值的数，在将上述的第n时间与第n 1时间之间划分为m份时，在第n测量值与第n 1测量值之间生成m
‑
1个。
[0081]
在上述第1显示画面110中，通过在第1测量值d1、第2测量值d2中加入中间值d11、
中间值d12、中间值d13并加以连续显示，从而补充第1测量值d1与第2测量值d2之间的动作，流畅地显示测量值kx的变化。
[0082]
在数据播放画面的第1显示画面110中，在按时间序列连续地显示测量值kx、ky、kz和合成值co的情况下，由于能流畅地视觉确认到多个动作，因此使用者能容易且直观地视觉确认复杂的振动状态、振动变化，从而易于进行分析。
[0083]
而且，通过观察该测量值kx、ky、kz的动作，能够发现仅通过合成值、峰值无法发现的各方向的异常值、成为与装置故障相关的预兆的值，从而能在发生装置故障、产品异常之前实施对策。
[0084]
另外，即使在发生了较小的异常值的情况下，也能通过连续的动作容易地知晓行为，从而易于发现异常。
[0085]
而且，在数据播放画面中，通过向图2所示的速度输入部113输入任意的数值，能将在第1显示画面110中连续地显示的测量值kx、ky、kz和合成值co的值的显示速度设定为任意的速度。
[0086]
通过将显示速度设定为任意的速度，能以与目的匹配的显示速度对值进行确认。例如，能提升显示速度而在短时间内确认经长时间所获得的值，从而高效地进行确认作业。另外，对于特殊的值而言，由于通过降低显示速度并花费时间进行显示，从而能进行充分地确认，因此易于了解振动速度按每一频率的时间变化，从而易于进行分析。
[0087]
另外，通过向划分数输入部114输入任意的数值，能够将用于生成在第1显示画面110中显示的中间值的划分数设定为任意的数值。例如，在图5所示的测量值kx的情况下，通过向划分数输入部114输入4，从而用于生成中间值的划分数被设定为4，而生成3个中间值。此外，在图5中，列举了将第一秒与第二秒之间划分4份而生成3个中间值d11、d12、d13的例子，但划分数并不限于4个。划分数可以为3以下，也可以为5以上。
[0088]
通过将用于生成中间值的划分数设定为任意的数值，能够易于确认振动速度的时间变化的动作而加以调整。例如，在测量时间的间隔长，值的变动大的情况下，通过增加划分数而补充中间值，易于掌握振动速度整体的动作。划分数越大则在第1显示画面110中所显示的值的动作越变得平滑，从而易于了解振动速度按每一频率的时间变化，并易于进行分析。
[0089]
另外，在图2所示的数据播放画面中，通过选择播放按钮118，在表示时间和振动的频谱强度的最大值的作为第2二维显示的第2显示画面111中，以时间轴显示振动速度的最大峰值，在表示与时间和振动的频谱强度的最大值相对应的频率的作为第3二维显示的第3显示画面112中，以时间轴表示最大峰值的频率值。因此，能确认振动速度的最大峰值的时间变化，也易于掌握最大峰值的频率，因此易于进行分析。例如，在振动存在与时刻相关的倾向的情况下等，易于进行掌握。
[0090]
在通过选择播放按钮118进行自动播放的显示中，通过在时间输入部115a、115b、115c中指定规定的时间，从而停止自动播放，并在第1显示画面110、第2显示画面111和第3显示画面112中显示规定的时间的值。
[0091]
时间输入部115a是进度条，时间输入部115b是进度条的捏手。另外，时间输入部115c是递增、递减按钮。
[0092]
在向时间输入部115a、115b、115c指定规定的时间的情况下，使时间输入部115b在
表示整个测量时间的时间输入部115a上移动，从而改变时间输入部115b所表示的时间。另外，通过时间输入部115c的递增、递减按钮使数值增减，从而改变时间输入部115b所表示的时间。于是，在第2显示画面111中显示出与时间输入部115b所示的时间相对应的振动速度的最大峰值，在第3显示画面112中显示出最大峰值的频率，在第1显示画面110中显示出测量值kx、ky、kz、合成值co。
[0093]
在时间输入部115a、115b、115c中，能从显示中指定希望确认的位置，因此如图6所示，使线115d与第2显示画面111的振动速度的任意的时间匹配，从而能确认在第1显示画面110中所显示的测量值kx、ky、kz、合成值co的振动状况和时间td的发生时刻。另外，如图7所示，使线115d与第3显示画面112的任意的时间匹配，从而能确认在第1显示画面110中所显示的测量值kx、ky、kz、合成值co的振动状况和时间td的发生时刻。
[0094]
根据时间输入部115a、115b、115c，由于能够按时间对值进行划分并加以确认，因此能够更详细地掌握振动的时间变化，从而能够进行分析。
[0095]
根据惯性测量系统1，并不限于上述的效果，通过持续地测量装置的振动，能进行装置的可预见的维护。根据惯性测量系统1，由于易于发现在最大峰值中不出现的异常值，因此容易事先发现异常从而实现稳定的运转。另外，由于能进行适合于装置状况的维护，因此能减少过量的维护。
[0096]
另外，根据惯性测量系统1，由于能预先保存惯性测量装置20的测量信息，并使其以任意的速度进行播放，因此使用者能在短时间内确认装置的振动状况，而并不使装置待机而对其进行监视。因此，能提高作业效率并高效地掌握、分析信息。
[0097]
在上述实施方式中，说明了使用个人计算机(pc)10作为显示装置，但显示装置并不限定于pc。可以通过在平板终端、智能手机等安装pc阅读器软件，并由通信接口从惯性测量装置20接收测量信息，由此用作显示装置。