数字控制器 【技术领域】
本发明涉及一数字控制器，特别涉及一其中显示了一视频图像和数字控制器上的信息的数字控制器，该视频图像显示了由数字控制器控制的机床的加工状态。
背景技术
在监视机床中的工件的已加工状态中，经由一附在机床的防溅罩的视窗观察工件。或者，显示由一摄像机获得的图像而用于观察。
为了由摄像机而进行观察，除了数字控制器之外，常规地提供有用于视频画面的显示设备。或者，可以在与用于显示内部信息的屏幕分开的显示屏上显示视频画面。
在用于数字控制器的内部信息的显示的屏幕上显示的是字符信息，该信息包括刀具、工件等的位置信息和警报信息，且该信息是由数字控制器的内部给出。
例如JP 4-310106A或JP 4-17003A中描述的方法，其作为以摄像机捕捉工件的已加工状态且在数字控制器的显示设备上显示其产生的视频画面的方法而公知。
在上述每一个文献中描述的数字控制器的显示设备主要显示器械的内部信息，例如坐标或程序。一视频画面显示在一图像区域中，该图像区域是除了用于内部信息的字符信息的图像区域之外所并列提供的区域。因此尽管在一屏幕上显示了数字控制器上的信息和画面，但是对它们各自的显示区域进行了划分，从而必须轻微的移动视线而同时观察它们。因而，画面上需要检查的位置不可避免的远离于用于字符信息的显示位置，从而两个位置之间的比较花费很多时间。
视频摄像机具有其固定的捕捉角度(水平移动和上下移动)从而可以拍摄工件的预设的固定点。而且，捕捉区域的范围(放大/减小速率或变焦)是预先设置的。因此，显示的视频画面的图像位置不总是与数字控制器上的信息相符合。在一些情况中，该视频画面在一观察者处理器械上的信息的位置可能不能显示。
通过操作视频摄像机可以放大、缩小或移动画面。然而为得到这种效果，观察者需操控摄像机。在观察者操作摄像机时，他/她必须确定与数字控制器上的信息相关的区域，从而正确区域的显示需要很多时间。如果观察者没有对机床加工的足够知识，很可能阻碍快速观察。
特别是在显示警报信息的时候，希望没有延迟的显示与警报信息相关的区域的视频画面。由于通常由摄像机显示的区域不总是和反常状态的发生位置相重合，然而，识别由视频画面所拍摄下来的反常点很花费时间且妨碍了快速响应。
【发明内容】
本发明提供一数字控制器，其可以减少视线在画面和字符信息之间的移动，且可以显示与字符信息相关的工件和机床的那些部分的视频画面。
依照本发明，字符信息叠加在视频画面上显示，而且字符信息的显示位置位于与字符信息相关的视频画面的位置临近的地方。通过这样做，减少了视线在视频画面和字符信息之间的移动。此外，通过预先设置用于字符信息的摄像机参数，显示了与字符信息相关的工件和机床的那些部分的视频画面。
基于当时的操作条件而所需的、来自数字控制器(NC)的信息(坐标、程序等)，是叠加在以机床中设置的摄像机拍摄的加工状态的画面上而综合显示的。因而，NC的显示设备可以利用NC装置的显示设备逐一获得状态检查，并通过防溅罩的视窗获得实际加工状态检查，该检查是在加工程序检查过程中或用于排列的操作中由操作者常规执行的。因而，不需移动视线或类似的，从而可以提高可操作性。
而且，由于显示设备的使用，可以省略在防溅罩上通常提供的视窗。因此，显示设备可以设置在用于防溅罩的位置。在检查操作的情况下，操作者可以获取与他/她在经由视窗的检查中所感觉的大致相同的亲身感受。
进一步，通过移动摄像机或对摄像机变焦，可以以操作中通常不可能的角度或以特写镜头的方式执行检查。
如果必要的话，可以将显示转换到预设的NC的显示屏上，而且它可以兼作为一显示设备和一机床操作者面板。因而，可以省略独立设置在机床之外的传统NC的显示设备和机床操作者面板，从而可以减小机床的尺寸。
本发明的数字控制器依照一加工程序控制机床，其包括：一视频摄像机，其设置在机床中用于获取机床的视频图像数据；显示图像准备装置，其用于基于由视频摄像机获取的视频图像数据和数字控制器的内部数据，来准备用于显示机床的视频图像和叠加在视频图像上的字符信息的显示图像数据；以及一显示设备，其用于依照由显示图像准备装置准备的显示图像数据，来显示视频图像和叠加在视频图像上的字符信息。
内部数据包括加工程序、坐标数据和警报信息中的至少一数据。
显示图像准备装置可以依照数字控制器的操作状态，获取相互同步的视频图像数据和内部数据，从而依照数字控制器的操作状态由所述的显示设备显示视频图像和字符信息。
数字控制器可以进一步包括一第一参考表，在该第一参考表中，视频摄像机的视频捕捉参数和内部数据的项目是针对根据该加工程序而执行的各个加工处理而设定的。在这种情况下，数字控制器的操作状态是基于执行中的加工处理而确定，用于执行中的加工处理的视频捕捉参数和内部数据的项目读取自第一参考表，视频摄影机是依照读取的视频捕捉参数而驱动地控制，并且字符信息是基于读取的项目的内部数据而准备。
内部数据的项目包括执行中的加工程序的一部分和一已指定的或实际的加工坐标位置中的至少一个，且视频捕捉参数包括所述视频摄像机为了在非正常态位置或加工位置获得该机床的视频图像数据而进行的水平移动、上下移动和变焦中的至少一个。
显示图像数据可以包括在显示设备的显示屏上的字符信息的显示位置的坐标数据。这种情况时，第一参考表可以存储用于内部数据各项目的字符信息在显示屏上的显示位置，而且在显示屏上的字符信息的显示位置的坐标数据可以依照参考参考表所读取的内部数据的项目而确定。
数字控制器可以进一步包括一第二参考表表，在该第二参考表中，视频摄像机的视频捕捉参数和警报信息是为数字控制器的各个警报状态而设置。
在这种情况，用于数字控制器中出现的警报状态的视频捕捉参数和警报信息读取自第二参考表，视频摄像机是依照读取的视频捕捉参数而驱动地控制，且字符信息是基于读取的警报信息而准备。
警报信息包括非正常态的种类、非正常态的位置和用于非正常态的对策中的至少一个，而且视频捕捉参数包括所述视频摄像机为了在非正常态位置或加工位置获得该机床的视频图像数据而进行的水平移动、上下移动和变焦中的至少一个。
显示图像数据可以指定所述显示设备的显示屏上的字符信息的显示位置的坐标数据，显示设备包括用于操作者指定显示屏上字符信息的显示位置的接触面板，从而显示屏上的字符信息的显示位置变为由所述接触面板指定的显示位置。
显示设备可以位于机床的防溅罩的正面。显示设备可以用来作为数字控制器的手动数据输入设备的显示设备。
依照本发明的数字控制器，基于当时的操作条件而所需的来自数字控制器的信息(坐标、程序等)可以叠加在以机床中设置的摄像机拍摄的机床状态的画面上而综合显示。
依照本发明的数字控制器，可以减少视线在视频画面和字符信息之间的移动。而且，可以显示与字符信息相关的工件的机床的那些部件的视频画面。
【附图说明】
图1是用于显示依照本发明的数字控制器的实施例的硬件的方框图；
图2是用于显示本发明的数字控制器的显示图像准备装置的操作的实例的示意图；
图3是用于显示一操作的实例的流程图，该操作用于以操作状态中的数字控制器显示图像信息和字符信息的情况中；
图4是用于显示一操作的实例的流程图，该操作用于当一警报发给本发明的数字控制器时显示图像信息和字符信息的情况中；
图5显示了其中机床坐标与本发明的数字控制器的视频画面一起显示的实例；
图6显示了其中程序与本发明的数字控制器的视频画面一起显示的实例；
图7显示了在警报产生的时候本发明的数字控制器的显示的实例；
图8显示了一显示的实例，其中移动了字符信息的显示位置；
图9显示了本发明的数字控制器的构造的实例；以及
图10显示了传统数字控制器的构造的实例。
【具体实施方式】
将参考附图描述依照本发明的数字控制器。
图1是用于显示本发明的数字控制器的实施例的硬件的方框图。
处理器11依照存储在ROM12中的系统程序控制整个数字控制器。例如，EPROM或EEPROM可以用作ROM12。例如，RAM13是SRAM，其装载有不同的数据。非易失性存储器15存储有加工程序15a、参数等，如果将由电池备份的CMOS或类似的器件用于存储器，那么即使关闭了数字控制器的电源也可以保持它的内容。
在接收到用于M-功能，S-功能，T-功能等指令时，PC(可编程控制器)16依照顺序程序16a对这些指令进行解码，并输送用于控制机床的输出信号。
而且，例如响应于来自机床端的限制转换信号或来自机床操作者面板的转换信号时，处理顺序程序16a从而输送一输出信号用于控制机床端。将数字控制器所需的信号经由总线17传输给RAM13，且该信号由处理器11读取。
输入/输出电路32将输入和输出信号发送到机床端且接收来自机床端的输入和输出信号。更特别的，它接收来自机床端的限制转换信号和来自机床端的转换信号，而且PC16读取这些信号。而且，在接收用于控制机床端的一气动传动或类似的装置的输出信号时，PC16将其输送到机床端。
显示图像准备装置21将存储在RAM13中的例如单个轴的当前位置、移动量等数据转换成显示信号，且将它们输送到显示设备22。可以将CRT，液晶显示器使用为显示设备22。
除键盘31之外，可以将附在显示设备22上的接触面板33使用作输入单元。在将显示设备22的显示屏上显示的字符信息的显示位置移动到任意想要的位置时，可以将接触面板使用作位置指派装置。
在接收到来自处理器11的Z轴移动指令时，Z轴控制电路51将该指令输送到伺服放大器61。响应于该移动指令，伺服放大器61驱动用于Z轴的伺服马达从而在Z轴方向移动刀架73。将刀具74附在刀架73上，且接触由夹盘72所保持的工件71从而进行加工，例如车削。
在接收到来自处理器11的X轴移动指令时，X轴控制电路52将该指令输送到伺服放大器62。响应于这个移动指令，伺服放大器62驱动用于X轴的伺服马达从而在X轴反向移动刀架73，从而对工件71开槽。
转轴控制电路53接收到来自处理器11的转轴旋转指令，且将转轴速度指令输送给转轴放大器63。在接收到该转轴速度指令时，放大器63以一指定的旋转速度旋转转轴以旋转车床的主轴，从而切割工件71。
视频摄像机42拍摄机床中的加工状态且将视频信号输送给界面41。界面41将视频信号转换成处理器11可以处理的视频数据。将视频数据载入视频RAM14。存储在视频RAM14的视频数据是由显示图像准备装置21处理的图像，且被输送到显示设备22。
而且，视频摄像机42提供有一摄像机驱动机构44和一摄像机控制电路43。摄像机驱动机构44控制摄像机主体的方向从而固定视频摄像机的捕捉位置或者进行用于放大或缩小的控制。控制电路43控制摄像机驱动机构44。在控制视频摄像机的方向和用于放大和缩小的控制使用的视频捕捉参数包括水平移动、上下移动和变焦。
显示图像准备装置21获取数字控制器的内部数据，且对显示图像数据做准备而与来自视频RAM14的视频数据组合在一起显示。内部数据包括例如单个轴的加工程序、当前位置和移动量等以及警报信息等，且作为字符信息在显示屏上显示。
因此，在显示设备22的显示屏上叠加地显示数字控制器中的信息和由视频摄像机42获得的视频画面。
提供存储表给数字控制器，该存储表中预先设置视频摄像机的视频捕捉参数和内部数据项目以及警报信息。存储表是相应于加工程序的单个处理提供的。基于加工程序的执行在每一存储表设置的是视频摄像机的捕捉方向和放大/缩小速率，用于数字控制器的每一执行阶段。另外设置的项目包括指定显示屏上的字符信息的位置的显示位置数据和相应于非正常状态的警报显示内容。
当读取出为加工程序的每一处理设置的视频捕捉参数且用来使摄像机驱动机构44工作时，可以基于数字控制器的执行状态而获取指定点的视频画面。可以通过获取相应于读取的内部数据项目的数字控制器的内部数据而同步获取相关的视频图像和内部数据。
其它的内部数据中的加工位置可以假定为用于基于加工程序的加工的已指定的坐标位置，或从数字控制器获取的实际坐标位置。
通过利用视频图像数据和内部数据而形成的显示图像数据，显示图像准备装置21可以同步显示在该显示屏上显示的视频画面和相关的内部数据。
而且，在非正常态的状态下，基于非正常态的内容预先在预设的数据中设置视频捕捉参数和警报信息。通过这样做，可以依照非正常态的内容自动设置摄像机的捕捉位置。因而，可以获取相应于非正常态的内容的警报内容和动作内容，也可以获取反应非正常态的内容的视频图像数据。
显示图像准备装置21通过利用视频图像数据、警报内容和动作内容形成显示图像数据，可以在其显示屏上同步显示指定点的视频画面和非正常态的情况下的警报信息。
存储表可以预先存储在ROM12中。或者，视频捕捉参数可以存储在摄像机控制电路43的存储器(图未示)中。这种情况下，内部数据项目和警报信息存储在显示图像准备装置21中。
图2是本发明的数字控制器的显示图像准备装置的操作的实例的示意图。
图2中，通过加工程序101的执行，操作状态监测部件102监测加工处理，从而监测数字控制器的操作状态。同样，监测部件102监视数字控制器的内部信号，进而监测非正常状态。
相应于数字控制器的操作状态的视频摄像机的视频捕捉参数的数值设置在视频捕捉参数存储表103中。视频捕捉参数包括例如水平移动、上下移动和变焦，该水平移动和上下移动确定视频摄像机的捕捉方向，该变焦确定放大/缩小速率。
从视频捕捉参数存储表103读取相应于由操作状态监测部件102接收的操作状态的视频捕捉参数的数值，并输送到摄像机控制电路43。基于该视频捕捉参数，摄像机控制电路43控制视频摄像机，且获取视频图像数据108并将其输送到显示图像准备电路110。
或者，摄像机的捕捉位置可以通过利用输入装置而指定，从而可以依照操作者的指示来控制摄像机控制电路43。
在显示项目存储表104中，设置内部数据的项目，该内部数据的项目是作为依照数字控制器的操作状态的字符信息而在显示设备上显示的。显示信息的项目包括例如执行中的加工程序的一部分、加工位置等。
从显示项目存储表104读取相应于由操作状态监测部件102接收的操作状态的内部数据的项目。从加工程序101读取出执行的加工程序的一部分，并发送到显示图像准备电路110。对于加工位置，存储表104从数字控制器获取加工位置的实际坐标上的坐标数据106。而且，可以从加工程序获取在加工位置的已指定坐标上的坐标数据。
在警报信息存储表105中，为数字控制器的非正常状态设置在显示设备上显示的视频摄像机的视频捕捉参数和警报信息。警报信息包括警报的种类、对警报的对策等。
从警报信息存储表105，读取由操作状态监测部件102确定的相应于非正常状态的视频捕捉参数，且将该参数输送到摄像机控制电路43。依照读取的视频捕捉参数，摄像机控制电路43控制视频摄像机，并且非正常态的位置处获取的视频图像数据108被发送到显示图像准备电路110。从警报信息存储表105读取用于非正常状态的警报信息109，并发送到显示图像准备电路110。进一步，获取非正常态的位置的坐标数据106，且发送到显示图像准备电路110。
显示图像准备电路110准备用于在获取的视频图像数据108上的字符信息的叠加显示的显示图像数据，例如加工程序101、坐标数据106和警报信息109等，且将它们显示在显示设备22上。
可以依照例如加工程序，将在显示屏上的字符信息的显示部分和捕捉部分组合在一起设置。通过这样做，可以显示与观察的位置相近的区域相关的字符信息，例如在显示屏上显示图像中的加工位置。
而且，显示设备可以提供有指示装置例如接触面板，并可以通过指示装置将字符信息移动到指定的位置。
图3是显示当图像信息和字符信息显示在数字控制器的操作状态中时的操作例的流程图。
基于依照加工程序的执行中的加工处理，确定数字控制器的操作状态(步骤S1)。从参考表(存储表)读取相应于确定的操作状态的显示内容(字符信息)的项目(步骤S2)，并且获取位置坐标。代表该操作状态的加工位置的位置坐标可以是加工程序中已指定的位置坐标或实际位置坐标(步骤S3)。
而且，从视频捕捉参数的参考表(存储表)读取出相应于已确定的操作状态的视频捕捉参数(摄像机参数)(步骤S4)，依照读取的视频捕捉参数控制摄像机(步骤S5)，且获取视频图像数据(步骤S6)。
利用之前的处理获取的视频图像数据和内部数据上的字符信息准备显示图像数据(步骤S7)，且在显示设备上显示(步骤S8)。随着加工程序的进行，重复该处理直到完成加工程序的执行(步骤S9)。
图4是用于显示在警报发给数字控制器时显示图像信息和字符信息的情况下的操作例的流程图。
当警报信号是从机床发出或者非正常状态出现在数字控制器中时(步骤S11)，从警报信息的参考表(存储表)读取出相应于非正常状态的警报信息(字符信息)(步骤S12)，并获取其位置坐标。代表该操作状态的加工位置的位置坐标可以是加工程序上的已指定的位置坐标或是实际位置坐标(步骤S13)。
而且，获取一非正常态发生位置(步骤S14)，从表(存储表)读取出相应于发生位置的视频捕捉参数(摄像机参数)(步骤S15)，依照读取的视频捕捉参数控制摄像机(步骤S16)，且获取视频图像数据(步骤S17)。
利用在上述处理中获取的视频图像数据和字符信息准备显示图像数据(步骤S18)，且在显示设备上显示(步骤S19)，该字符信息包括警报信息、位置坐标等。
参考图5到8将描述依照本发明的显示的例子。
图5显示了加工坐标和视频画面一起显示的例子。在邻近加工位置之处显示由X，Y和Z坐标形成的加工坐标(例如基于刀具的加工位置)上的字符信息。
图6显示了程序和视频画面一起显示的例子。在邻近加工位置之处显示加工程序上的字符信息。可以在程序检查的时候显示几行的程序。
在传统的数字控制器中，用于字符信息的显示位置固定位于离观察目标位置例如加工位置一定距离处。识别图像信息和字符信息两者需要视线的移动。然而，由于依照本发明，观察目标位置和字符信息是相邻的显示，不需视线的移动而可轻易的识别出它们。
而且，依照本发明，数字控制器的显示设备可以借助数字控制器的显示设备逐一完成状态检查，并通过防溅罩的视窗完成实际加工状态检查，该检查已经由操作者在加工程序检查过程中或用于排列的操作中而常规的执行。因而，不需移动视线或类似的，从而可以提高可操作性。
图7显示了在警报发生时的显示例子，其中显示了警报的发生和内容。在图7的例子中，警报信息显示在显示屏的底部。然而，警报信息的显示位置也可以位于临近加工位置的位置。
图8显示了移动字符信息的显示位置的显示的例子。这种情况下，通过以接触面板的使用而给出用于目的地的指示，可以自由的移动显示位置。经由接触面板的附加使用，操作者可以从数字控制器自由的移动信息的显示位置，将该显示位置合成为视频画面且进行显示。因而，操作者可以享受他/她很容易看到的画面。
图9显示了依照本发明的数字控制器的显示设备的构造例子。在图示的构造例子中，显示设备兼作为用于数字控制器的操作的显示设备，且位于机床的防溅罩上。防溅罩上显示设备的位置是视窗的常规位置。在本发明的数字控制器中，由机床中的视频摄像机获取内部状态的图像且显示在显示设备上，从而可以省略传统的必要的视窗。
图10显示了传统数字控制器的构造的例子。这种情况下，在机床的防溅罩上提供视窗。因此，数字控制器不能设置在防溅罩上，从而它必须不可避免的位于一狭窄的地方中。由于它是与MDI和机床操作者面板一起排列，它的表面区域是狭窄的。
另一方面，依照本发明的由于省略了视窗，从而数字控制器可以设置在防溅罩上，且它的表面区域可以加宽。
视频摄像机的捕捉位置可以相应于数字控制器的操作状态改变，且可由操作者进行控制。因此在检查操作中，操作者可以获取与他/她在通过视窗的检查中的感受大致相同的亲身感受。
而且通过移动摄像机或对摄像机变焦，可以以操作中通常不可能的角度或特写镜头的方式执行检查。
如果必要的话，可以将显示转换到数字控制器的预设的显示屏上，而且它可以兼作为数字控制器的显示设备和控制台以及机床操作者面板。因而，可以省略传统数字控制器的独立设置在机床外部的显示设备和机床操作者面板，从而可以减小机床的尺寸。
而且由于省略了视窗，用于视窗的防溅罩就不用起作用了，从而可以相应的减少花费。