(57)【要約】  仮想モデルをシミュレーションするためのシステム及び方法を提供する。システムは、仮想モデルを表す第１のデータを受信し、１つ又は複数のマッピング関数を用いて、第１のデータをフィードバックデータへ変換し、外部プログラマブルコントローラによって、フィードバックデータに対応する複数の出力データを形成し、出力データをコンピュータで実現される仮想モデルに適用して仮想モデルへの変更を有効にするように構成されている。
2016503524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータで実現される仮想モデルをシミュレーションするためのデータ処理システム（１００，２００，３００）であって、
少なくとも１つのプロセッサ（１０２）と、
前記プロセッサ（１０２）に接続されたメモリ（１０８，１２６）と、
通信ネットワーク（１３０，２２４）と、
前記通信ネットワーク（１３０，２２４）を介して前記プロセッサ（１０２）に接続された外部プログラマブルコントローラ（２２０，３２０）と
を備え、
前記データ処理システム（１００，２００，３００）は、
・前記仮想モデルを表す第１のデータを受信し（１００４，１１０８）、
・１つ又は複数のマッピング関数を用いて、前記第１のデータをフィードバックデータへ変換し（１００８，１１１２）、
・出力データを形成するためのプログラムコードを含む前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）によって、前記フィードバックデータに対応する複数の出力データを形成し（１０１２，１１１６）、
・前記出力データを前記コンピュータで実現される仮想モデルに適用して（１０１６，１１２０）、前記仮想モデルへの変更を有効にする
ように構成されている
ことを特徴とするデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項２】
前記データ処理システム（１００，２００，３００）は、さらに、通信サーバに接続されたオープンプロセス制御サーバ（３３２）を備えており、
前記オープンプロセス制御サーバ（３３２）は、前記プロセッサ（１０２）から前記フィードバックデータを受信して、該フィードバックデータを前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）へ送信するように構成されている、
請求項１記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項３】
前記オープンプロセス制御サーバ（３３２）は、前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）から前記出力データを受信して、該出力データを前記プロセッサ（１０２）へ送信するように構成されている、
請求項１又は２記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項４】
前記プロセッサ（１０２）は、第１のデータの修正すべき部分を特定するための修正命令を形成し、前記仮想モデルへの変更を有効にするように構成されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項５】
前記データ処理システム（１００，２００，３００）は、さらに、前記仮想モデルをグラフィック表示するために、前記メモリ（１０８，２２６）に接続されたモニタ（３１６）を含み、
前記モニタ（３１６）上の前記仮想モデルの位置の変更により、前記第１のデータが修正される、
請求項１記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項６】
前記モニタ（３１６）上の前記仮想モデルの位置の変更により、前記出力データが修正される、
請求項５記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項７】
前記第１のデータは複数の第１の関数によって表される、
請求項１から６までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項８】
前記フィードバックデータは複数のフィードバック関数によって表される、
請求項１から７までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項９】
前記出力データは複数の出力関数によって表される、
請求項１から８までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項１０】
前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）はソフトウェアとして構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項１１】
前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）はハードウェアとして構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のデータ処理システム（１００，２００，３００）。
【請求項１２】
コンピュータで実現される仮想モデルをインタラクティブにシミュレーションする方法であって、
・前記仮想モデルを表す第１のデータを受信するステップ（１００４，１１０８）と、
・１つ又は複数のマッピング関数を用いて、前記第１のデータをフィードバックデータへ変換するステップ（１００８，１１１２）と、
・出力データを形成するためのプログラムコードを含む外部プログラマブルコントローラ（３２０）によって、前記フィードバックデータに対応する出力データを形成するステップ（１０１２，１１１６）と、
・前記出力データを前記コンピュータで実現される仮想モデルに適用して（１０１６，１１２０）前記仮想モデルへの変更を有効にするステップと
を含む、
方法。
【請求項１３】
前記出力データを前記仮想モデルに適用して（１０１６，１１２０）前記第１のデータを修正する、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、さらに、
・通信ネットワークを介して、オープンプロセス制御サーバ（３３２）により、フィードバックデータを受信するステップ（１００４，１１０８）と、
・前記通信ネットワークを介して、前記オープンプロセス制御サーバ（３３２）により、前記フィードバックデータを前記外部プログラマブルコントローラ（３２０）へ送信するステップと
を含む、
請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、
・前記仮想モデルを表す前記第１のデータをメモリ（１０２，１２６）内に記憶するステップと、
・前記メモリ（１０２，１２６）に接続されたモニタ（３１６）上に前記仮想モデルをグラフィック表示するステップと、
・前記モニタ上の仮想モデルの位置を変更し、該仮想モデルの位置の変更によって前記第１のデータを修正するステップと
を含む、
請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記モニタ（３１６）上の仮想モデルの位置の変更によって、前記出力データを修正する、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
コンピュータで実現される仮想モデルをインタラクティブにシミュレーションするための、コンピュータで実行可能な複数の命令が符号化された、不揮発性のコンピュータ読み出し可能媒体において、
前記コンピュータで実行可能な複数の命令により、実行時に、少なくとも１つのデータ処理システム（１００，２００，３００）が、
・前記仮想モデルを表す第１のデータを受信し（１００４，１１０８）、
・１つ又は複数のマッピング関数を用いて、前記第１のデータをフィードバックデータへ変換し（１００８，１１１２）、
・出力データを形成するためのプログラムコードを含む外部プログラマブルコントローラ（３２０）によって、前記フィードバックデータに対応する出力データを形成し（１０１２，１１１６）、
・前記出力データを前記コンピュータで実現される仮想モデルに適用して（１０１６，１１２０）前記仮想モデルへの変更を有効にする、
ことを特徴とするコンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項１８】
前記コンピュータで実行可能な複数の命令により、実行時に、前記データ処理システム（１００，２００，３００）が、
・前記仮想モデルを表す前記第１のデータをメモリ（１０８，１２６）内に記憶し、
・前記メモリ（１０８，１２６）に接続されたモニタ（３１６）上に前記仮想モデルをグラフィック表示し、
・前記モニタ（３１６）上の仮想モデルの位置を変更し、該仮想モデルの位置の変更によって前記第１のデータを修正する、
請求項１７記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項１９】
前記仮想モデルをモニタ（３１６）にグラフィック表示し、
前記モニタ（３１６）上の前記仮想モデルの位置の変更により、前記第１のデータを修正する、
請求項１７又は１８記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項２０】
前記モニタ（３１６）上の仮想モデルの位置の変更により、前記出力データを修正する、
請求項１８又は１９記載のコンピュータ読み出し可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念記載の、３次元コンピュータトモグラフィ用の骨のマルチセグメンテーション方法、及び、相応のコンピュータ読み出し可能媒体に関する。
【０００２】
発明の背景
本発明は、一般に、製品乃至その他の物品のデータを管理するための、コンピュータエイデッドデザインシステム、視覚化システム、製造システム、製品ライフサイクル管理システム（以下ＰＬＭシステムとも称する）及び同様のシステムを指向している。本発明ではこれらを集合的に「製品データ管理システム」又は「ＰＤＭシステム」と称する。ＰＤＭシステムはＰＬＭデータ及び他のデータを管理しており、改善されたシステムが所望されている。
【０００３】
発明の概要
仮想モデルをシミュレーションする装置及び方法に対して、種々の実施例が存在する。
【０００４】
第１の特徴によれば、本発明のデータ処理システムは、少なくとも１つのプロセッサと、プロセッサに接続されたメモリと、通信ネットワークと、通信ネットワークを介してプロセッサに接続された外部プログラマブルコントローラとを備えている。当該データ処理システムは、仮想モデルを表す第１のデータを受信し、１つ又は複数のマッピング関数を用いて、第１のデータをフィードバックデータへ変換し、出力データを形成するためのプログラムコードを含む外部プログラマブルコントローラによって、フィードバックデータに対応する複数の出力データを形成し、出力データを仮想モデルに適用して仮想モデルへの変更を有効にするように構成されている。
【０００５】
第２の特徴によれば、本発明の方法は、仮想モデルを表す第１のデータを形成するステップと、１つ又は複数のマッピング関数を用いて第１のデータをフィードバックデータへ変換するステップと、外部プログラマブルコントローラによって、フィードバックデータに対応する複数の出力データを形成するステップと、出力データを適用して仮想モデルへの変更を有効にするステップとを含む。
【０００６】
上記説明は本発明の特徴及び技術的利点の概要を広く述べたものであり、当業者はこれらを以下の詳細な説明によってより良く理解できるはずである。特許請求の範囲の主題をなす本発明の付加的な技術的特徴及び利点も、以下に説明する。当業者は、本発明の目的を達成する構造を修正する又は別様の構造を設計するための基礎として、本発明のコンセプト乃至実施例を容易に利用できる。また、当業者は、本発明の思想乃至観点を逸脱することなく、最も広い意味での等価の構成を実現することができる。
【０００７】
詳細な説明を行う前に、本明細書を通して用いられる幾つかの語句の定義を記す。「含む」「〜から形成される」及びこれに類似した語は単に含有を意味し、それのみから成ることに限定されない。「又は」は“及び／又は”の意を含む。「〜に関連する」「〜に関連づけられる」及びこれに類似した語は、含有、挿入、内包、接続、結合、通信、協働、インタリーブ、並列、近接、接合、所有、特徴づけなどの意を含む。「コントローラ」とは、少なくとも１つの動作を制御するデバイス、システム又はそれらの一部を含み、ここでのデバイスはハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの任意の組み合わせを含む。特定のコントローラに関連する機能は、中央に集中されていても分散配置されていてもよく、また、ローカルもしくはリモートに配置されていてもよい。なお、これらの語句の定義が本明細書を通してすなわち上記乃至下記の説明の多くのケースに適合するものであることは、当業者には容易に理解できるであろう。幾つかの語句は広汎な実施例に対応し、特許請求の範囲の記載においてのみ特定の実施例に制限される。
【０００８】
本発明の特徴及び利点をよりよく理解してもらうために、本発明を図示の実施例に則して説明する。なお、図中、同様の要素には同じ参照番号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例のデータ処理システムのブロック図である。
【図２】本発明のＰＤＭ装置の第１の実施例を示す図である。
【図３】本発明のＰＤＭ装置の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の仮想モデルの修正方法の一段階を示す図である。
【図５】本発明の仮想モデルの修正方法の別の段階を示す図である。
【図６】本発明の仮想モデルの修正方法の別の段階を示す図である。
【図７】本発明のＰＤＭ装置の動作の一段階を示す図である。
【図８】本発明のＰＤＭ装置の動作の別の段階を示す図である。
【図９】本発明のＰＤＭ装置の動作の別の段階を示す図である。
【図１０】本発明の方法の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例のクラウドコンピューティングシステムを示す図である。
【００１０】
以下では、図１−図１２の種々の実施例を説明するが、これらは例示によって本発明の基本方式を説明するためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。なお、当業者は、本発明の基本方式が適切に構成された装置又はシステムとして実現されることを理解できるであろう。本発明の多数の革新的な教説を限定的でない実施例に則して説明する。
【００１１】
ＰＤＭシステムは製品及びシステムの設計及び開発及び修正において広汎に利用されている。ＰＤＭシステムにより、設計者及びエンジニアは、実際のプロトタイプを形成する前に、仮想環境で製品を開発及びテストすることができる。ＰＤＭ技術における進歩によって、コンピュータで実現されるモデルを作成及びテストすれば、製品の仮想評価が可能となる。当該製品の仮想評価により、設計者及びエンジニアは機能性を検証し、製品の潜在的欠陥を識別することができる。
【００１２】
現在利用可能なＰＤＭシステムでは、ユーザは、例えば、複数の仮想デバイスを定義して１つの仮想システムへアセンブルすることができる。仮想システムは外部のプログラマブルロジックコントローラに接続される。ユーザは、ワークステーション内の仮想制御パネル又は仮想スイッチボードを利用して、デバイスライブラリの複数の仮想デバイスにアクセスする。ただし、現在利用可能なＰＤＭシステムにも欠点は幾つかあり、例えば、典型的な欠点として、仮想制御パネルを使用しないかぎりモデルをアセンブルできない（モデルを修正できない）ことが挙げられる。
【００１３】
コンピュータで実現される仮想モデルのインタラクティブシミュレーションのためのシステム及び方法には種々の実施例が存在する。こうした実施例によれば、ユーザは、仮想制御パネルの補助無しに、仮想モデルに対して直接に修正を行い、モデルの応答をシミュレートすることができる。結果として、製品の潜在的欠陥が識別可能となり、より短い時間で評価できるので、製品開発にかかる時間を低減できる。
【００１４】
図１には、本発明の実施例を実現可能なデータ処理システム１００のブロック図が示されている。データ処理システムは例えばＰＤＭシステムとして構成され、特にはソフトウェアその他であって、以下に説明する複数の中間接続装置及び通信装置のいずれかとして以下に説明するプロセスを実行する。図１に示されているデータ処理システム１００は、プロセッサ１０２と、このプロセッサ１０２に接続されたレベル２のキャッシュ／ブリッジ１０４と、これらが接続されるローカルシステムバス１０６とを含んでいる。ローカルシステムバス１０６は例えば周辺部品接続アーキテクチャバス（ＰＣＩバス）である。図示の実施例では、さらに、主メモリ１０８とグラフィクスアダプタ１１０とがローカルシステムバス１０６に接続されている。グラフィクスアダプタ１１０にはディスプレイ１１１を接続可能である。
【００１５】
他の周辺装置、例えばローカルエリアネットワークＬＡＮ，ワイドエリアネットワークＷＡＮ，ワイヤレスＷｉＦｉに対するアダプタ（ＬＡＮ／ＷＡＮ／ＷｉＦｉアダプタ）１１２もローカルシステムバス１０６に接続可能である。拡張バスインタフェース１１４はローカルシステムバス１０６と入出力バス（Ｉ／Ｏバス）１１６とを接続している。Ｉ／Ｏバス１１６は、キーボード／マウスアダプタ１１８とディスクコントローラ１２０と入出力アダプタ１２２とに接続されている。ディスクコントローラ１２０は適切な機械によって利用可能もしくは読み出し可能な記憶媒体である記憶装置１２６に接続可能である。記憶媒体は、特に限定されるものではないが、不揮発性の硬性符号化タイプの媒体、例えば、読み出し専用メモリＲＯＭ、もしくは、消去及び再プログラミング可能な読み出し専用メモリＥＥＰＲＯＭ、もしくは、磁気テープ式記憶装置であってよいし、ユーザが記録可能なタイプの媒体、例えばフロッピーディスクもしくはハードディスクドライブもしくはＣＤ‐ＲＯＭもしくはＤＶＤであってもその他の光学的、電気的、磁気的記憶装置であってもよい。
【００１６】
図示の実施例では、Ｉ／Ｏバス１１６にはさらにオーディオアダプタ１２４が接続されており、このアダプタには音声出力のために図示されていないスピーカを接続可能である。また、キーボード／マウスアダプタ１１８により、図示されていないポインティングデバイス、例えばマウス、トラックボール、トラックポインタなども接続できる。
【００１７】
当業者であれば、図１に示されているハードウェアを特定の実現形態に応じて変更できることは容易に理解できるはずである。例えば、図示されているハードウェアに加えて又はこれに代えて、光ディスクドライブなどの他の周辺装置を用いることができる。なお、図示の実施例は説明のためのものにすぎず、本発明の構成を限定しない。
【００１８】
本発明の実施例のデータ処理システム１００は、グラフィックユーザインタフェースを用いたオペレーティングシステムを含む。このオペレーティングシステムにより、グラフィックユーザインタフェースに複数のディスプレイウィンドウを同時に表示し、各ディスプレイウィンドウを種々のアプリケーション又は同じアプリケーションの種々のアイテムに対するインタフェースとすることができる。グラフィックユーザインタフェースのカーソルはユーザがポインティングデバイスを介して操作できる。カーソル位置の変更及び／又はマウスボタンのクリック等のイベントによって、所望の応答を作動させることができる。
【００１９】
市販されている種々のオペレーティングシステムのいずれか、例えばワシントン州レッドモンド在のマイクロソフトコーポレーション社の製品であるMicrosoftWindows(TM)の所定のバージョンを、必要に応じて適宜修正して用いることができる。オペレーティングシステムは以下に説明する本発明に応じて修正もしくは設計可能である。
【００２０】
ＬＡＮ／ＷＡＮ／ＷｉＦｉアダプタ１１２は、データ処理システム１００の要素ではないネットワーク１３０に接続可能である。ネットワーク１３０は、当業者に公知の公共もしくは私的なデータ処理システムネットワークもしくはネットワーク複合体、例えばインタネットであってよい。データ処理システム１００はネットワーク１３０を介してデータ処理システム１００の要素でないサーバシステム１４０、例えば別のデータ処理システムと通信可能である。なお、データ処理システム１００は、本発明の実施態様に応じて、１個のワークステーションとして構成されてもよいし、通信ネットワークを介して複数の同様のワークステーションを接続した分散型システムとして構成されてもよい。
【００２１】
図２には、本発明の実施例のＰＤＭシステム２００が示されている。ＰＤＭシステム２００は、ＣＡＤアプリケーション２０８を含むコンピュータワークステーション２０４である。ワークステーション２０４は上述したデータ処理システム１００によって構成可能である。ユーザはＣＡＤアプリケーション２０８を利用して仮想モデル２１２を作成し、ワークステーション２０４に接続されたモニタ２１６上にグラフィック表示する。ユーザは、通信ネットワーク２２４を介して仮想モデル２１２を外部のプログラマブルロジックコントローラ２２０に接続し、この仮想モデル２１２をテスト及び検証する。コントローラ２２０はソフトウェアもしくはハードウェアとして実現可能である。有利な実施形態として、コントローラ２２０を例えばＵＳＢポートによって直接に仮想モデル２１２に接続することもできる。
【００２２】
本発明の実施例によれば、ユーザは、仮想制御パネルを用いてコントローラ２２０の応答をシミュレートすることなく、直接に仮想モデル２１２を変更できる。ユーザは、例えば、コントローラの応答をシミュレートするために、仮想モデル２１２へ故障信号を導入することができる。
【００２３】
図３には、本発明の別の実施例のＰＤＭシステム３００が示されている。ＰＤＭシステム３００は、ＣＡＤアプリケーション３０８を含むコンピュータワークステーション３０４である。ユーザはＣＡＤアプリケーション３０８を利用して仮想モデル３１２を作成し、モニタ３１６上にグラフィック表示する。この実施例によれば、仮想モデル３１２はオープンプロセス制御層（ＯＰＣ層）３２４を介してコントローラ３２０に接続可能である。なお、ＯＰＣ層３２４の構成がＯＰＣ規格に準拠していること、及び、ＯＰＣ層により種々の相互運用性の自動制御アプリケーション乃至フィールドシステム乃至デバイス乃至ビジネスアプリケーションが可能になることが、当業者に容易に理解されるはずである。種々のプラットフォームにおいて実現されるアプリケーションは、仮想モデルを作成及びテスト及び検証するために、ＯＰＣ層３２４のオープンデータ交換の仕様を利用している。この実施例によれば、ＯＰＣ層３２４はマイクロソフト社のコンポーネントオブジェクトモデルＣＯＭ及び分散型ＣＯＭのアプリケーションなどを用いて実現される。
【００２４】
図３の実施例によれば、ＯＰＣ層３２４は１つもしくは複数のＯＰＣサーバ３３２に接続されたＯＰＣクライアント３２８を含む。ＯＰＣクライアント３２８は仮想モデル３１２とＯＰＣサーバ３３２との間のデータフローを可能にし、ＯＰＣサーバ３３２はコントローラ３２０とＯＰＣクライアント３２８との間のデータフローを可能にする。よって、コントローラ３２０と仮想モデル３１２との間の通信が可能となる。ワークステーション３０４及びＯＰＣ層３２４及びコントローラ３２０は、図３には示されていないインタネットなどの通信ネットワークを介して、相互に接続されている。
【００２５】
この実施例では、ＰＤＭシステム３００により、仮想制御パネルの補助なしに、ユーザが直接に仮想モデル３１２とインタラクションすることができる。ユーザは、例えば、コントローラ３２０の応答をシミュレートするための故障信号を仮想モデルに導入しうる。図４−図６には、本発明に沿って仮想モデルを修正する実施形態が示されている。ユーザは、図示されていないマウスを用いてドラッグハンドリング４０８を行うことにより、図４に示されているように仮想モデル４０４を移動させることができる。また、図５に示されているように、ユーザは仮想モデル５０４を修正するための命令５０２をタイプ入力することもできる。さらに、図６に示されているように、ユーザは、時間ベースの応答又はイベントベースの応答をシミュレートするために、アルゴリズム６０４をグラフィックで定義する。
【００２６】
本発明の実施例によれば、ユーザは、コントローラ３２０をＯＰＣ層３２４へ接続することにより、仮想モデルをテスト及び検証できる。コントローラ３２０は、マンマシンインタフェースＨＭＩを備えた物理的な又は仮想のプログラマブルロジックコントローラＰＬＣである。ユーザは、仮想モデル内で、ＯＰＣ層とＣＡＤシステムとの間の信号乃至データのフローを可能にする信号を構成する。この例として、センサのトリガ、及び、モータの開始／終了時刻を表す信号を形成可能であることが挙げられる。信号乃至データのフローは双方向である（例えばドアの位置をＯＰＣ信号へ変換したり、ＯＰＣ信号をモータ速度へ変換したりすることができる）。
【００２７】
次に、ユーザがコントローラ３２０を始動させ、これにより閉ループシステムをシミュレートする仮想モデルが動作しはじめる。ユーザは、制御論理及びトリガを加えることにより、又は、故障を導入することにより、仮想モデルとインタラクションすることができる。導入された故障は、コントローラの応答をシミュレートするＯＰＣ層３２４を介してコントローラ３２０へ転送される。インタラクティブな故障導入機構により、ユーザは実行中にダイナミックに故障を導入できる。導入される故障は修正可能な故障であっても修正不能な故障であっても致命的故障であってもよい。
【００２８】
例として、機械的コンタクタを特徴とする閉ループ制御システムの仮想モデルを考察する。コントローラがコンタクタを閉成せよとのコマンドを送信すると、通常の動作条件のもとでは、当該コンタクタからこれが閉成されたことを表すフィードバック信号が返送されてくる。コンタクタが所定の時間内にフィードバック信号を返送しない場合には、コントローラが警告信号を送信する。
【００２９】
本発明の実施例によれば、ユーザは、機械的コンタクタを特徴とする閉ループシステムの仮想モデルを検証するようにＰＤＭシステム３００を構成できる。仮想モデルでは、センサは、コンタクタのステータスを測定してフィードバック信号を返送する補助コンタクタに取り付けられる。ユーザはセンサの接続を遮断するか又はセンサを非作動状態にするか又はセンサを新たな位置へドラッグし、これにより、仮想モデルへ故障が導入されて、コントローラが警告信号を形成し、故障を修正することで正しく応動したか否かが判別される。有利な実施形態によれば、仮想モデルの種々の特性を定義可能である。例えば、モータの回転速度がモータの始動から終了までの間の浮動小数点数によって定義され、モータの回転方向（順方向、逆方向）がブール論理によって定義される。有利な実施形態によれば、閉ループシステムは高周波数での動作（例えば１シミュレーションステップ当たり２ミリ秒）についてシミュレートされる。
【００３０】
本発明の実施例では、ＰＤＭシステム３００により、ダイナミックな状況に応動するためのインタラクティブシミュレーション環境が提供される。ユーザは導入された故障へのシステム応動を可視化したり、設計上の問題を検出したりすることができる。こうした故障はユーザフレンドリなインタフェースを用いて実行中に導入可能である。例えば、ユーザは移動可能なオブジェクトをカーソルのホールドによってドラッグできる。ドラッグ動作が識別され、当該ドラッグ動作がカーソルの移動距離によって定められる値を有する信号へ変換される。ユーザは、例えばブロックをフォトインタラプタへドラッグすることによりモータ速度又はオブジェクト位置を修正することができる。
【００３１】
本発明によれば、仮想モデルにおけるオブジェクトを修正して、制御を作動状態又は非作動状態へ移行できる。したがって、オブジェクトとコントローラとの間の信号の接続を破壊し、故障を導入できる。
【００３２】
図７−図９には、本発明の実施例のＰＤＭシステム３００の動作及び利用が示されている。図７に示されているように、仮想モデル７０４を表す１つもしくは複数の信号が定義されている。例として、図７では、仮想モデル７０４を表す２つの信号が定義されており、第１の信号７０８は搬送ベルト上の所定のブロックの位置を定めており、第２の信号７１２はフォトインタラプタに取り付けられたセンサのトリガステータスを定めている。これらの信号は１つもしくは複数の多項式及び／又はデータによって表される。次に、定義された信号が形成され、図８に示されているようなマッピングテーブル８０４を用いてマッピングされる。マッピング信号はフィードバック信号とも称される。フィードバック信号はＯＰＣ層３２４へ送信され、さらにコントローラ３２０へ送信される。図８のマッピングテーブルは信号流へ変換され、この信号流がＯＰＣ層３２４へ送信される。図９によれば、ユーザはブロック９０４をフォトインタラプタ９０８へドラッグし、センサ９１２をトリガする。これに応じて、コントローラ３２０は１つもしくは複数の出力信号を形成し、ＯＰＣ層３２４を介してこれらの出力信号を仮想モデル３１２へ適用する。仮想モデル３１２へ出力信号を適用することにより仮想モデル３１２への変更を有効にすることができる。フィードバック信号及び出力信号は１つもしくは複数の多項式及び／又はデータによって表される。
【００３３】
図１０には、本発明の実施例にしたがったプロセスのフローチャートが示されている。こうしたプロセスは、例えば、上述したシステム３００によって実現される。ただし、以下に説明するプロセスにおける「システム」は、上述したプロセスを実行するために構成されていればどのような装置であってもよい。
【００３４】
ブロック１００４では、システム３００が仮想モデルを表す第１のデータを受信する。この実施例によれば、第１のデータはデバイスライブラリによって形成される。
【００３５】
ブロック１００８では、１つもしくは複数のマッピング関数によって第１のデータがフィードバックデータへ変換される。本発明の実施例によれば、複数のマッピング関数を含むマッピングテーブルが第１のデータをフィードバックデータへ変換するために用いられる。
【００３６】
ブロック１０１２では、外部プログラマブルロジックコントローラＰＬＣがフィードバックデータに対応する出力データを形成する。外部プログラマブルロジックコントローラは、ソフトウェア又はハードウェアとして実現可能である。上述したように、ＯＰＣ層はシステム３００と外部プログラマブルロジックコントローラとの間のデータフローを可能にするように構成される。
【００３７】
ブロック１０１６では、システム３００が出力データを仮想モデルに適用して、変更を有効にする。上述したように、仮想モデルが修正されると、モデルを表す第１のデータが修正される。修正された第１のデータはワークステーションに記憶され、修正された仮想モデルがモニタに表示される。
【００３８】
図１１には、別の実施例による方法のフローチャートが示されている。ブロック１１０４では、システム３００が仮想モデルを修正する。例として、故障信号を仮想モデルへ導入することにより、又は、モニタ上で仮想モデルの位置を変更することにより、仮想モデルが修正されることが挙げられる。
【００３９】
ブロック１１０８では、システム３００は修正された仮想モデルを表す第１のデータを受信する。上述したように、第１のデータはデバイスライブラリによって形成される。
【００４０】
ブロック１１１２では、１つもしくは複数の関数によって第１のデータがフィードバックデータへ変換される。この実施例によれば、マッピング関数を含むマッピングテーブルが第１のデータをフィードバックデータへ変換するために用いられる。
【００４１】
ブロック１１１６では、外部プログラマブルコントローラＰＬＣがフィードバックデータに対応する出力データを形成する。外部プログラマブルロジックコントローラはソフトウェア又はハードウェアとして構成できる。上述したように、ＯＰＣ層はシステム３００と外部プログラマブルコントローラとの間のデータフローを可能にするように構成される。
【００４２】
ブロック１１２０では、システム３００が出力データを適用して、仮想モデルにおける変更を有効にする。修正された仮想モデルはワークステーションに記憶される。
【００４３】
図１２には、本発明の有利な実施例によるクラウドコンピューティングシステム１２００が示されている。システム１２００は、インタネットなどの通信ネットワーク１２２４を介してサーバ１２２０にリンクされた複数のワークステーション１２０４−１２１６を含む。サーバ１０２０は、ワークステーション１２０４−１２１６に仮想モデルを作成及び修正及びシミュレートさせることのできるシステム３００として構成される。例えば、ワークステーション１２０４はサーバ１２２０に記憶される仮想モデルを作成及びシミュレートできる。
【００４４】
各実施例において、仮想モデルのインタラクティブなシミュレーションのためのコンピュータで実行可能な複数の命令が、不揮発性のコンピュータ読み出し可能な媒体に、符号化された状態で記憶されている。コンピュータで読み出し可能な媒体は、仮想モデルを表す第１のデータを形成し、１つもしくは複数のマッピング関数を用いて第１のデータをフィードバックデータへ変換する、複数の命令を含む。また、コンピュータで読み出し可能な媒体は、フィードバックデータに対応する出力データを形成し、この出力データを適用して仮想モデルを有効にする、複数の命令を含む。
【００４５】
当業者であれば、わかりやすくするために、本発明の利用に適したデータ処理システムの構造及び動作の全てを図示乃至説明してはいないことが容易に理解されるであろう。データ処理システムのうち、本発明を理解するに当たって必要な要素又は本発明に独特の要素のみを図示乃至説明した。本発明のシステムの他の構成及び動作は従来知られている種々の構成及び動作に対応していてよい。
【００４６】
もちろん、当業者は、演算のシーケンスによって特に明示されないかぎり、上述したプロセスにおける或るステップが省略されたり、各ステップが同時にもしくは順次に実行されたり異なる順序で実行されたりしてよいことを理解できるはずである。さらに、どの要素又は機能又はプロセスも、或る特定の実施例にとってのみ必須なものではなく、他の実施例においても単独でもしくは任意に組み合わせて適用可能である。
【００４７】
さらに、本発明を機能的装置に則して説明したが、当業者であれば、本発明の機構の少なくとも一部を複数の命令に分散して、機械もしくはコンピュータで利用可能、又は、コンピュータで読み出し可能な種々の形状の記憶媒体に含めてもよいことは明らかなはずである。なお、本発明は、本発明の方法を実行するために用いられる記憶媒体の特定の命令もしくは信号のタイプにかかわらず、適用可能である。機械もしくはコンピュータで利用可能、又は、コンピュータで読み出し可能な記憶媒体の例として、不揮発性の硬性符号化タイプの媒体、例えば、読み出し専用メモリＲＯＭもしくは消去及び再プログラミング可能読み出し専用メモリＥＥＰＲＯＭ、また、ユーザが記録可能なタイプの媒体、例えばフロッピーディスクもしくはハードディスクドライブもしくはＣＤ‐ＲＯＭもしくはＤＶＤなどが挙げられる。
【００４８】
本発明を実施例に則して具体的に説明したが、当業者は、本発明の最も広い意味での思想乃至観点を逸脱することなく、種々の修正、置換又は変更を行うことができる。
【００４９】
なお、本明細書における説明は、いずれも、特定の要素又はステップ又は機能が特許請求の範囲に含まれるべき必須の要件であることを意味しない。本発明の発明特定事項は特許請求の範囲のみによって規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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