JP2000214052A - Abnormal sound detection system and recording medium - Google Patents

Abnormal sound detection system and recording medium

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JP2000214052A
JP2000214052A JP11019912A JP1991299A JP2000214052A JP 2000214052 A JP2000214052 A JP 2000214052A JP 11019912 A JP11019912 A JP 11019912A JP 1991299 A JP1991299 A JP 1991299A JP 2000214052 A JP2000214052 A JP 2000214052A
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JP
Japan
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sound
microphone
abnormal sound
abnormal
noise
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JP11019912A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyoshi Yabe
友祥 矢部
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Nichiha Corp
Original Assignee
Nichiha Corp
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Publication date
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormal sound detection system which can detect an abnormal sound generated from a facility surely and quickly even in a noisy production field. SOLUTION: A sound from a non-directional microphone 12 is analyzed by means of an FFT analyzer 21 in order to analyze ambient sound and a sound from a mono-directional microphone 13 is subjected to wavelet analysis thus providing information about the magnitude of various period signals at each time position. According to the method, an abnormal sound can be detected surely.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生産設備において
装置の稼働に異常が発生したり、生産品に異常が発生し
たりして、生産ラインにおいて異常音が発生した場合に
それを効果的に速やかに検出する異常音検出システム及
び記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for effectively controlling the occurrence of abnormal sound in a production line due to an abnormality in the operation of a device in a production facility or an abnormality in a product. The present invention relates to an abnormal sound detection system and a recording medium that detect quickly.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、一般に、生産工場の棟内において
は、多数の生産設備が独立して或は連動して運転されて
おり、個々の生産設備からは固有の騒音が発せられてい
る。具体的には、機械の振動音や、蒸気の流出音など、
その種類は様々である。更に、該生産設備周辺において
はフォークリフトの運転などのように、時間的には不規
則に発せられる騒音なども加わってくる。
2. Description of the Related Art Conventionally, generally, in a building of a production factory, a large number of production facilities are operated independently or in conjunction with each other, and each production facility emits a unique noise. Specifically, such as machine vibration noise and steam outflow noise,
The types vary. In addition, noise generated irregularly in time, such as the operation of a forklift, is added around the production facility.

【0003】また、ワーク搬送台車などが走行している
場合や、プレス機が運転中であるような場合などには、
危険防止のために、それらが現に運転状態にあることを
周辺に知らしめ、注意を喚起させるべく、警笛ブザーが
鳴らされたり、或は簡単な音楽のメロディーが流された
りしていることもある。このように、一般に、生産現場
においては、複数の騒音発生源から連続的に、或は、間
欠的に、また、更には、時間的に不規則に発せられる複
数の騒音が加わって、複雑に重なり合い、特有の騒音環
境が形成されている。
[0003] Further, when a work carrier is traveling or when a press machine is operating,
To prevent danger, a horn may sound or a simple music melody may be played to alert the surroundings that they are actually driving and to alert them. . As described above, in general, at a production site, a plurality of noises generated continuously or intermittently from a plurality of noise sources, and further, a plurality of noises generated irregularly in time are added, so that the noise is complicated. Overlapping, a unique noise environment is formed.

【0004】このような複雑な騒音環境の下にあって、
監視作業者は、適時、生産設備の運転状況を巡回して、
主として、その目と耳によって、異常発生の有無を監視
しているのが現状である。その場合、温度や圧力、搬送
速度のように時々刻々の数値計測が可能な運転管理項目
については、例えば、制御パネルに取り付けた計測器モ
ニタを観察することによって、異常発生の有無を監視発
見することは比較的簡単に行える。
In such a complicated noise environment,
The monitoring worker patrols the operation status of the production equipment in a timely manner,
At present, the presence of abnormalities is monitored mainly by eyes and ears. In this case, for the operation management items that can be measured every moment, such as temperature, pressure, and transport speed, for example, the presence or absence of occurrence of an abnormality is monitored and observed by observing a measuring instrument monitor attached to a control panel. Things can be done relatively easily.

【0005】ところが、生産設備から発せられる異常音
については、直接に、監視作業者が該当設備の近くに出
向いて、それも常時、或は頻繁に観察していなくては、
その発見は極めて難しいと言わざるを得ない。また、そ
の異常音の発見技能というものは、かなりの熟練を要す
るものでもある。おおよそ遠くで、異常音を確認できた
時点においては、もう既に設備破壊やワーク破損などが
相当に進んでいるケースが多く、結果として重大な事態
を招くことに繋がってくることもある。
[0005] However, the abnormal sound emitted from the production equipment must be directly visited by a monitoring worker near the equipment, and must be constantly or frequently observed.
I have to say that its discovery is extremely difficult. Also, the skill of detecting abnormal sounds requires considerable skill. When an abnormal sound can be confirmed at a distance, in many cases, equipment destruction or work damage has already considerably progressed in many cases, which may lead to a serious situation.

【0006】このように、異常音の発見が難しいのは、
先述したように、騒音環境が極めて複雑であることが原
因しているからであろうが、そうとも言ってはおれず、
前記したような重大事態を招かないようにするために
も、生産設備の異常が発生した初期の段階において、そ
こから発せられる異常音をでるだけ早期に発見すること
が極めて重要になってくる。
[0006] As described above, it is difficult to find abnormal sounds.
As mentioned earlier, this is probably due to the extremely complicated noise environment, but that is not to say.
In order to prevent such a serious situation from occurring, it is extremely important to detect an abnormal sound emitted from a production facility as early as possible in an early stage when the abnormality occurs.

【0007】しかしながら、それがために、熟練監視者
が、距離的にも長い一連の生産設備を、四六時中巡回し
て監視するという作業は、監視者にとって、あまりにも
負担が大きい。また、生産設備の複数各部の連続監視を
行うためには、大勢の熟練監視者を必要とすることにな
るので、そのような方法は、けっして現実的な対応策に
はなり得ない。すなわち、そもそも監視作業者に依存し
なければならないというような異常発見方法は、著しい
騒音環境にある生産現場においては、けっして適切な方
法にはなり得ない。
However, because of this, the task of a skilled observer patroling and monitoring a series of long-range production facilities around the clock is too burdensome for the observer. In addition, since a large number of skilled observers are required to continuously monitor a plurality of parts of the production equipment, such a method cannot be a practical measure. That is, a method for finding an abnormality that requires relying on a monitoring worker in the first place cannot be an appropriate method in a production site in a very noisy environment.

【0008】本発明は、具体的に、『生産現場におい
て、異常騒音の原因がいったい何であるのか(異常騒音
源の同定にかかわる問題)と、さらに、その異常騒音は
どこから発せられているのか(異常騒音源の探査にかか
わる問題)と、を確実に行えるように構築された異常音
検出システム』を提供するものである。一般的に言っ
て、機械構造物は、その構造特性や、質量や、剛性など
によって、運転中は、複雑に振動しているが、この複雑
な振動姿態も、一つの基本的な振動型(モード)から成
り立っていることが多い。このような現象は、複雑な時
間信号波形が、その振幅と位相を適当に調整した正弦波
と余弦波の合成で与えられるという「フーリエ級数」の
考え方と一致している。
[0008] The present invention specifically provides a method for determining the cause of abnormal noise at a production site (a problem relating to the identification of an abnormal noise source), and the origin of the abnormal noise ( Problem related to the search for an abnormal noise source) and an abnormal sound detection system constructed to reliably perform the above. Generally speaking, a mechanical structure vibrates in a complicated manner during operation due to its structural characteristics, mass, rigidity, and the like. Mode). Such a phenomenon is consistent with the idea of "Fourier series" that a complex time signal waveform is given by combining a sine wave and a cosine wave whose amplitude and phase are appropriately adjusted.

【0009】本発明では、生産設備各部における振動解
析を個々に直接行うことを主眼とするものではなく、あ
くまでも、生産現場における騒音解析(所謂、音場解析
のことである。)を総合的に行うことを目指している。
もちろん、個々の設備ごとに振動解析を行うよう、検出
システムを構築することも可能である。しかし、連続生
産ラインのように、それを構成する設備が多数あるよう
な場合には、検出機器等の設備コストが必然的に大きく
なってしまい、結果的には生産コストを大きく圧迫する
要因になる。
In the present invention, the main purpose is not to directly perform vibration analysis in each part of the production equipment individually, but to comprehensively perform noise analysis (so-called sound field analysis) at the production site. Aims to do.
Of course, it is also possible to construct a detection system so that vibration analysis is performed for each individual facility. However, when there are a large number of equipment such as a continuous production line, the equipment cost of the detection equipment and the like is inevitably increased, and as a result, the production cost is greatly reduced. Become.

【0010】そこで、本発明者は、監視作業者が、設備
の異常を直接発見するのは、主として、その目と耳によ
る場合がほとんどであって、特に、耳による場合は、直
接目に見えない部分から発せられた異常音であっても識
別できる場合もあるということ(装置ボックス内におけ
る異常の発生の場合など)、また、設備からある程度離
れている場合であっても、当該設備から発せられた異常
音を識別できる場合もあるという事実に着目して、生産
現場における騒音解析(音場解析)を行うことを考え
た。
Therefore, the inventor of the present invention has found that a monitoring operator directly discovers an abnormality in a facility mainly by his eyes and ears, and especially by ears. In some cases, an abnormal sound emitted from a non-existent part can be identified (such as when an abnormality occurs in the equipment box). Focusing on the fact that the abnormal sound can sometimes be identified, we considered performing noise analysis (sound field analysis) at the production site.

【0011】その場合、耳に替わる音響センサとしては
マイクロホンを使用することになるが、耳によるよりも
正確な騒音解析が行えるように、具体的には、異常音源
の探査と、それがいかなる原因によるものであるかを同
定できるようにするために、サンプリングした騒音デー
タをコンピュータによってデータ処理するというコンピ
ュータデータ処理システムを構築するものとする。
In this case, a microphone is used as an acoustic sensor in place of the ear. In order to perform more accurate noise analysis than with the ear, specifically, the search for an abnormal sound source and the cause of the In order to be able to identify whether the noise data is due to the above, a computer data processing system for processing the noise data sampled by a computer is constructed.

【0012】耳は、優れた音響センサであって、熟練者
なら、あらゆる騒音が混ざり合ったかなり複雑な騒音の
中からでも、所定の騒音を識別することができる場合も
あろうが、異常発生の初期段階で発せられた比較的小さ
な異常音を検出することは極めて困難であると言わざる
を得ない。そこで、本発明者は、あらゆる騒音が重畳さ
れた総合的な騒音環境において、その騒音の波形分析を
行うことを考えた。
The ear is an excellent acoustic sensor, and a skilled person may be able to identify a predetermined noise from a fairly complex noise mixed with all kinds of noises. It must be said that it is extremely difficult to detect a relatively small abnormal sound emitted in the initial stage of the process. Therefore, the present inventor has considered performing a waveform analysis of the noise in a comprehensive noise environment in which all noises are superimposed.

【0013】ここで、周波数スペクトルについては、波
形に含まれている周波数の異なる多数の正弦波の周波数
と、その振幅を示すものであり、フーリエ変換によって
求めることができる。その場合、具体的には、FFTア
ナライザが使用される。FFTアナライザは、高分解能
で周波数分析ができ、幅広い周波数にわたって一度に分
析できるという特徴を持っている。また、信号に含まれ
る位相の情報も得られることから、信号の3要素である
周波数、振幅、位相で入力信号に含まれる情報を漏れな
く取り扱うことができるという特徴を持っている。
Here, the frequency spectrum indicates the frequency of many sine waves having different frequencies contained in the waveform and their amplitudes, and can be obtained by Fourier transform. In that case, specifically, an FFT analyzer is used. The FFT analyzer has a feature that frequency analysis can be performed with high resolution and analysis can be performed at once over a wide range of frequencies. In addition, since information on the phase included in the signal is also obtained, the information has the characteristic that the information included in the input signal can be handled without omission using the three elements of the signal, namely, frequency, amplitude, and phase.

【0014】図12は、従来からのFFTアナライザの
構成例を示す図である。マイクロホン51で音を捕らえ
て電気信号に変換して、FFTアナライザ52に入力す
る。FFTアナライザ52では、不要な高域成分をカッ
トする低域フィルタ53を通してから、デジタル信号処
理するためにアナログ信号をA/D変換器54でA/D
変換して、DFT演算器55で離散的フーリエ変換(D
FT)を行って、CRT表示器56に表示するととも
に、プロッタ57で印刷する。FFTアナライザ52で
は、入力されたサンプル値データを窓関数によって切り
出して下記[定義式1]による離散的フーリエ変換(D
FT)を行う。[定義式1]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a conventional FFT analyzer. The sound is captured by the microphone 51, converted into an electric signal, and input to the FFT analyzer 52. In the FFT analyzer 52, an analog signal is passed through a low-pass filter 53 that cuts off unnecessary high-frequency components, and then subjected to A / D conversion by an A / D converter 54 for digital signal processing.
, And a discrete Fourier transform (D
FT) to display the image on the CRT display 56 and print the image on the plotter 57. In the FFT analyzer 52, the input sample value data is cut out by a window function and discrete Fourier transform (D
FT). [Definition formula 1]

【0015】[0015]

【数1】 X(kΔf)=Σx(iΔt)exp(−j2πik/N) ‥‥‥(1) x(iΔt)は、時間軸信号をT(=NΔt)秒間だけΔ
t秒のサンプリング周期でN点サンプルしたi番目の波
形である。また、X(kΔf)は周波数スペクトルであ
り、周期T秒の周期信号x(iΔt)を、Δf(=1/
T)及びその整数倍の周波数の余弦波と正弦波との合成
波形とみなした場合の係数を表わしている。また、逆D
FT(IDFT)は、次の[定義式2]による。[定義
式2]
X (kΔf) = Σx (iΔt) exp (−j2πik / N) ‥‥‥ (1) x (iΔt) is obtained by converting the time axis signal to Δ (T = NΔt) seconds.
It is an i-th waveform sampled at N points at a sampling period of t seconds. X (kΔf) is a frequency spectrum, and a periodic signal x (iΔt) having a period of T seconds is represented by Δf (= 1 /
T) and a coefficient when it is regarded as a composite waveform of a cosine wave and a sine wave having a frequency that is an integral multiple of T). Also, the inverse D
FT (IDFT) is based on the following [Definition formula 2]. [Definition formula 2]

【0016】[0016]

【数2】 x(iΔt)=1/NΣX(kΔf)exp(j2πik/N) ‥‥‥(2) なお、上記[定義式1]と[定義式2]の計算は、高速
フーリエ変換(FFT)のアルゴリズムを使用して飛躍
的に計算量を減少させることができる。ところで、いま
本発明で着目している音(や振動)の波形は、前記信号
の3要素によって記述することができるが、具体的に
は、上述したように、騒音の時間波形(アナログ信号で
ある。)は、それにFFTをかけることによって、周波
数スペクトルに変換することができる。また、反対に、
周波数スペクトルに逆FFTをかけると、2つのデータ
列間の類似度を表現する「相関関数」が求められる(→
ウィナー・ヒンチンの定理)。
X (iΔt) = 1 / NΣX (kΔf) exp (j2πik / N) ‥‥‥ (2) Note that the above [Definition Formula 1] and [Definition Formula 2] are calculated using the fast Fourier transform (FFT). ) Can dramatically reduce the amount of calculation. By the way, the waveform of the sound (or vibration) which is focused on in the present invention can be described by the three elements of the signal. Specifically, as described above, the time waveform of the noise (analog signal) ) Can be converted to a frequency spectrum by performing an FFT on it. Also, on the contrary,
By applying the inverse FFT to the frequency spectrum, a “correlation function” expressing the similarity between two data strings is obtained (→
Winner-Hinchin theorem).

【0017】この相関関数には、下記[定義式3]、
[定義式4]で表される『自己相関関数Rxx(τ)』と、
『相互相関関数Rxy(τ)』という2種類の関数がある。
自己相関関数は、時間関数であるx(t)に遅延時間τの
時間差をつけた自分自身との類似度を表わし、相互相関
関数は、遅延時間τの時間差をつけた2つの時間関数x
(t),y(t)の間の類似度を表す。[定義式3]
The correlation function includes the following [Definition formula 3],
"Autocorrelation function Rxx (τ)" represented by [Definition formula 4]
There are two types of functions called “cross-correlation function Rxy (τ)”.
The autocorrelation function represents the similarity to itself which is obtained by adding a time difference of delay time τ to x (t) which is a time function, and the cross-correlation function is two time functions x added with the time difference of delay time τ.
It represents the similarity between (t) and y (t). [Definition formula 3]

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】[定義式4][Definition formula 4]

【0020】[0020]

【数4】 (Equation 4)

【0021】自己相関関数は、例えば時間関数x(t)が
周期的であるならば、その周期分だけ時間をずらした所
で値が大きくなるし、時間関数x(t)が不規則であるな
らば、τ=0で値が最大となり、他は0となる。この性
質を利用すれば、ノイズに埋もれた波形の周期を調べる
ことができる。
For example, if the time function x (t) is periodic, the value of the autocorrelation function becomes large when the time is shifted by the period, and the time function x (t) is irregular. Then, the value becomes maximum when τ = 0, and becomes 0 in other cases. Using this property, the period of the waveform buried in the noise can be checked.

【0022】図13は、騒音信号の波形例を示す図であ
る。生産設備が定常状態で運転されている時に、そこか
ら発せられている騒音(定期的に発生される警報音も含
む)というものは多分に周期的なものであるということ
(図13(a) 参照)、そういった状況下で該生産設備と
は全く無関係に発声したフォークリフト運転音などは、
ある程度予測可能な騒音(すなわち、特有の波形を持っ
ている騒音)であって、別に取り扱えるということ(図
13(b) 参照)、そして、ただ、そういった状況下にて
突発的に発声した、設備異常に起因して惹起された騒音
(異常音)のみが、時間軸上において過渡的状態変化を
伴った不規則的騒音となっているということ(図13
(c) 参照)に鑑みて、上記自己相関関数を、異常音発見
の一手段として使用することが考えられる。
FIG. 13 is a diagram showing a waveform example of a noise signal. When the production equipment is operating in a steady state, the noise generated from it (including periodically generated alarm sounds) is probably periodic (FIG. 13 (a)). Under such circumstances, the forklift operation noise etc. uttered completely independent of the production equipment,
It is a noise that can be predicted to some extent (that is, noise having a specific waveform) and can be handled separately (see Fig. 13 (b)). Only the noise (abnormal sound) caused by the abnormality is irregular noise accompanied by a transient state change on the time axis (FIG. 13).
In view of (c), the autocorrelation function may be used as a means for finding abnormal sounds.

【0023】なお、FFTアナライザでは、パワースペ
クトル(自己スペクトルとも言う。)の逆FFT(IF
FT)を行うことによって自己相関関数を求めるように
なっている。その値は、−1〜+1となっている。ま
た、自己相関関数は、前記[定義式3]から明らかなよ
うに、時間関数x(t)の2乗平均値となっているので、
これは信号パワーを表している。そこで、具体的には、
入力された騒音の時間波形を、所定時間ごとに切り出し
て、FFTをかけてパワースペクトルを求め、それにI
FFTをかけて自己相関関数を求め、そのRxx(0)の値
が時間軸上で過渡的に変化する場合に、異常音が発生し
ている可能性があると判断できる。このようにして、F
FTアナライザに入力された騒音の時間波形について、
その自己相関関数を求めることによって、異常音発生の
有無を、ある程度は、検出することが可能となる。
In the FFT analyzer, an inverse FFT (IF) of a power spectrum (also called a self spectrum) is used.
By performing FT), an autocorrelation function is obtained. Its value is -1 to +1. In addition, since the autocorrelation function is a mean square value of the time function x (t), as is apparent from the above [Definition formula 3],
This represents the signal power. So, specifically,
A time waveform of the input noise is cut out at predetermined time intervals, and a power spectrum is obtained by performing FFT.
An autocorrelation function is obtained by performing FFT, and when the value of Rxx (0) changes transiently on the time axis, it can be determined that an abnormal sound may be occurring. Thus, F
Regarding the time waveform of the noise input to the FT analyzer,
By obtaining the autocorrelation function, it is possible to detect the occurrence of abnormal sound to some extent.

【0024】ところが、この自己相関関数を求めるだけ
では、生産設備から発せられた異常音が小さい場合など
には、正確な検出を行うことはできない。これは、マイ
クロホンの受音感度の問題以外に、DFT(離散フーリ
エ変換)処理自体に原因がある。すなわち、DFTで
は、フーリエ変換による周波数解析を有限の計算時間
(時間窓内)で終わらせるようになっていることから、
信号の時間情報が失われてしまうということがある。そ
こで、見かけ上の時間窓長を長くしてフーリエ変換を行
うことにより、周波数分解能を下げることなく時間分解
能を高める短時間フーリエ変換なる方法も考えられる。
However, simply obtaining the autocorrelation function does not enable accurate detection when the abnormal sound emitted from the production equipment is small. This is due to the DFT (Discrete Fourier Transform) processing itself, in addition to the problem of the sound receiving sensitivity of the microphone. That is, in the DFT, the frequency analysis by the Fourier transform is completed in a finite calculation time (within a time window).
The time information of the signal may be lost. Therefore, a method of short-time Fourier transform that increases the time resolution without lowering the frequency resolution by increasing the apparent time window length and performing the Fourier transform is also conceivable.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この短
時間フーリエ変換法も、最適な窓関数を選ぶ必要がある
ので、複雑な騒音環境下での異常音検出には最適である
とは言い難い。すなわち、時間窓長さで切り取ることに
よって波形がひずみ、スペクトルのピークが下がって、
その分だけパワーが両側に漏れてしまうという問題があ
り、小さなピークなどを隠してしまうおそれがあるので
ある。本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであ
り、騒音の著しい生産現場においても、設備から発生さ
れる異常音を確実に、しかも速やかに検出することを可
能となす異常音検出システム及び記録媒体を提供するこ
とを目的としている。
However, this short-time Fourier transform method is also not suitable for detecting abnormal sounds in a complicated noise environment because it is necessary to select an optimum window function. That is, the waveform is distorted by cutting at the time window length, the peak of the spectrum is lowered,
There is a problem that power leaks to both sides by that much, and there is a possibility that small peaks and the like are hidden. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an abnormal sound detection system and recording method capable of reliably and promptly detecting an abnormal sound generated from equipment even in a production site where noise is remarkable. It is intended to provide a medium.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の異常音検出シス
テムは、周囲の音を電気信号に変換するマイクロホン
と、該マイクロホンからの音信号の周波数分布の時間変
化を検出する音解析手段と、予め音信号の周波数分布の
時間変化を記憶する記憶手段と、現在の音信号の周波数
分布の時間変化と前記記憶手段に記憶されている時間変
化とを比較して、異常音を検出する異常音検出手段とを
備えるものである。
An abnormal sound detecting system according to the present invention comprises: a microphone for converting ambient sound into an electric signal; a sound analyzing means for detecting a time change of a frequency distribution of a sound signal from the microphone; Storage means for storing a time change of the frequency distribution of the sound signal in advance; and an abnormal sound for detecting an abnormal sound by comparing the time change of the frequency distribution of the current sound signal with the time change stored in the storage means. And a detecting means.

【0027】また、前記音解析手段は、音信号をウェー
ブレット解析するものであることで、簡易な計算で音を
分析することができる。さらに、複数のマイクロホンか
らの音信号の相互相関をとって音発生位置を検出する位
置検出手段を備えることで、簡易な構成で正確に音発生
位置を検出することができる。また、前記位置検出手段
は複数のマイクロホンからの音信号の振幅を比較するも
のであることで、音発生位置の検出精度を高めることが
できる。
Further, since the sound analysis means performs a wavelet analysis of the sound signal, the sound can be analyzed by a simple calculation. Furthermore, by providing position detection means for detecting a sound generation position by cross-correlating sound signals from a plurality of microphones, the sound generation position can be accurately detected with a simple configuration. Further, since the position detecting means compares the amplitudes of sound signals from a plurality of microphones, it is possible to improve the detection accuracy of a sound generation position.

【0028】また、前記マイクロホンは、より指向性の
鋭い第1のマイクロホンと、第1のマイクロホンより指
向性が少ない第2のマイクロホンとを備え、前記音解析
手段は第1のマイクロホンからの音信号から第2のマイ
クロホンからの音信号を相殺した後に、音信号の周波数
分布の時間変化を検出するものであることで、生産設備
以外からの音信号を除外して、検出する必要がある異常
音だけを検出することができる。また、本発明はコンピ
ュータを上記異常音検出システムの音解析手段、記憶手
段及び異常音検出手段として機能させるためのプログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であ
る。
Further, the microphone includes a first microphone having a sharper directivity and a second microphone having a lower directivity than the first microphone, and the sound analyzing means includes a sound signal from the first microphone. After the sound signal from the second microphone is canceled out, the time change of the frequency distribution of the sound signal is detected, so that an abnormal sound that needs to be detected by excluding the sound signal from a source other than the production equipment is excluded. Only can be detected. Further, the present invention is a computer-readable recording medium in which a program for causing a computer to function as a sound analysis unit, a storage unit, and an abnormal sound detection unit of the abnormal sound detection system is recorded.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】機械振動や音の特性を観察する場
合、その定常的状態において発生している振動や音と、
突発的に発生する振動や異常音など過渡的状態において
発生した振動や音とが、時間経過を伴いながら双方が複
雑に入り交じり、全体的には非定常信号となって現れて
いるという状況を十分に考慮して取り組む必要がある。
このような非定常信号を取り扱うためには、周波数スペ
クトルの時間変化(時間−周波数分布)を求める。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When observing the characteristics of mechanical vibration and sound, vibration and sound generated in a steady state are
Vibration and sound generated in a transient state, such as sudden vibration and abnormal sound, are mixed with each other over time, and appear as unsteady signals as a whole. It needs to be considered with great care.
In order to handle such an unsteady signal, a time change (time-frequency distribution) of a frequency spectrum is obtained.

【0030】信号は局所的には周期的変動を行っている
とみなせるので、その周波数は、時間とともに変化する
ものであると考えることができる。そこで、この局所的
に周期的な信号を時間の推移の中でとらえること、すな
わち、信号を時間と周波数の両面からとらえる時間周波
数解析が重要になってくるのである。そのために、本実
施の形態では、ウェーブレット解析なる方法を使用す
る。ここで、ウェーブレットは、「母体」となる「マザ
ーウェーブレット」(DFTの正弦関数、余弦関数に相
当する)を元にして、どの周期の信号がどの時間位置に
どれだけの大きさで存在するかという情報を提供する。
Since the signal can be considered to be locally fluctuating locally, its frequency can be considered to change with time. Therefore, capturing this locally periodic signal in the transition of time, that is, time-frequency analysis for capturing the signal from both time and frequency becomes important. For this purpose, the present embodiment uses a method called wavelet analysis. Here, the wavelet is based on a “mother wavelet” (corresponding to a sine function and a cosine function of DFT) which is a “maternal body”. Provide information.

【0031】このような、ウェーブレット解析を行え
ば、周波数領域で信号を表現するフーリエ解析の特徴を
生かしつつ、更に、変動の時間的、空間的推移も同時に
とらえることが可能となる。なお、ウェーブレット変換
については次の[定義式5]で、また、逆ウェーブレッ
ト変換については次の[定義式6]で定義される。[定
義式5]関数f(x)のマザーウェーブレットψ(x)によ
るウェーブレット変換は
By performing such a wavelet analysis, it is possible to simultaneously capture temporal and spatial transitions of fluctuations while making use of the features of Fourier analysis for expressing a signal in the frequency domain. The wavelet transform is defined by the following [Definition formula 5], and the inverse wavelet transform is defined by the following [Definition formula 6]. [Definition formula 5] The wavelet transform of the function f (x) by the mother wavelet ψ (x) is

【0032】[0032]

【数5】 (Equation 5)

【0033】[定義式6]逆ウェーブレット変換は、[Definition formula 6] The inverse wavelet transform is

【0034】[0034]

【数6】 (Equation 6)

【0035】本実施の形態では、先述した自己相関関数
を、最終的な異常音検出を行う判断手段とはしておら
ず、あくまでも、ある測定点におけるある程度の周辺騒
音状況を把握するための手段として使用する。そして、
異常音の最終的な検出には、上記したウェーブレット解
析を使用する。以下添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施の形態について詳細に説明する。
In the present embodiment, the autocorrelation function described above is not used as a judging means for finally detecting abnormal sound, but is merely a means for grasping a certain level of surrounding noise state at a certain measurement point. Use as And
For the final detection of the abnormal sound, the above-described wavelet analysis is used. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0036】図1は本発明の一実施の形態による異常音
検出システムが適用される生産プラントにおけるマイク
ロホンの設置位置を示す図である。図1(a) の例では、
生産プラント1の片側に、モータやファンなどの動力設
備設置領域2がある場合であって、マイクロホン3の設
置位置はその動力設備設置領域2の側に適当な間隔で設
けられる。図1(b) の例では、動力設備設置領域2が生
産プラント1の両側にある場合であって、マイクロホン
3の設置位置は生産プラント1の両側に適当な間隔で設
けられる。また、図1(c) の例では、蒸気排出口などの
騒音発生源4がある場合に、その近傍にマイクロホン3
を設置するものである。この場合には定常的な騒音を確
実に捕らえることができる。ただし、全ての騒音発生場
所真横に設置することは、設備負担も大きくなることで
もあるし、必要はない。また、各マイクロホン相互間の
距離については、複数の作業者が、夫々のマイクロホン
設置場所に立ったときに、各人が十分に同一騒音を識別
できる程度の距離を取るものとし、各人が識別できない
ような、あまり遠い距離にはならないようにする。
FIG. 1 is a diagram showing a microphone installation position in a production plant to which the abnormal sound detection system according to one embodiment of the present invention is applied. In the example of FIG.
The power plant installation area 2 such as a motor or a fan is provided on one side of the production plant 1, and the microphones 3 are installed at appropriate positions on the power facility installation area 2 side. In the example of FIG. 1B, the power equipment installation areas 2 are located on both sides of the production plant 1, and the microphones 3 are installed at appropriate positions on both sides of the production plant 1. In the example of FIG. 1 (c), when there is a noise source 4 such as a steam outlet, the microphone 3
Is to be installed. In this case, steady noise can be reliably captured. However, it is not necessary and necessary to install the equipment right next to all the noise generating places, since this imposes a heavy burden on facilities. Regarding the distance between the microphones, it is assumed that a plurality of workers take a distance that allows each person to sufficiently identify the same noise when standing at the location where each microphone is installed. Try not to be too far away that you can't.

【0037】図2は、2種類のマイクロホン3の配置例
を示す図である。生産プラント1内の騒音発生源11の
傍らのマイクロホン設置場所に個々に、無指向性マイク
ロホン12と単一指向性マイクロホン13とを設置して
騒音波形解析計14に接続する。無指向性マイクロホン
12の指向特性は図2(b) に示すように、あらゆる方向
からの音を等しく捕らえる。単一指向性マイクロホン1
3の指向性は図2(c)に示すように、特定の方向からの
音を特に強く捕らえることができる。単一指向性マイク
ロホン13は騒音発生源側に向けて配置し、その上方位
置には無指向性マイクロホン12を配置する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of two types of microphones 3. An omnidirectional microphone 12 and a unidirectional microphone 13 are individually installed at microphone installation locations beside a noise source 11 in the production plant 1 and connected to a noise waveform analyzer 14. As shown in FIG. 2 (b), the directional characteristics of the omnidirectional microphone 12 equally catch sounds from all directions. Unidirectional microphone 1
As shown in FIG. 2 (c), the directivity of No. 3 can particularly strongly capture sound from a specific direction. The unidirectional microphone 13 is arranged toward the noise source, and the omnidirectional microphone 12 is arranged above the unidirectional microphone 13.

【0038】図3は、騒音波形解析計14の構成例を示
す図である。この騒音波形解析計14は、FFTアナラ
イザ21(図12に示す)と、その計測結果を記録する
#1メモリ22と、ウェーブレット解析計23と、その
計測結果を記録する#2メモリ24と、両計測計器をコ
ントロールする計測コントローラ25とから構成され
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the noise waveform analyzer 14. The noise waveform analyzer 14 includes an FFT analyzer 21 (shown in FIG. 12), a # 1 memory 22 for recording the measurement result, a wavelet analyzer 23, and a # 2 memory 24 for recording the measurement result. And a measurement controller 25 for controlling the measurement instruments.

【0039】図4は、異常音検出の全体システムの例を
示す図である。無指向性マイクロホン12A,12B,
12Cと単一指向性マイクロホン13A,13B,13
Cが接続される各騒音波形解析計14A,14B,14
Cは、GP−IB汎用インタフェースバス(IEEE−
488規格)或はLAN31によって、ホストコンピュ
ータ32に接続される。ホストコンピュータ32は、メ
モリ33及びタイマ34を有し、各種データ入力のため
キーボート35及び異常音検出の結果等を表示するディ
スプレイ36が接続され、各騒音波形解析計14A,1
4B,14Cの計測動作を制御する。単一指向性マイク
ロホン13は大略、騒音発声源側から発せられる騒音の
状況を把握するために配置されており、無精向性マイク
ロホン12は、単一指向性マイクロホン13の周辺騒音
状況を把握するために配置されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an overall system for detecting an abnormal sound. Omnidirectional microphones 12A, 12B,
12C and unidirectional microphones 13A, 13B, 13
C connected to each noise waveform analyzer 14A, 14B, 14
C is a GP-IB general-purpose interface bus (IEEE-
488 standard) or the LAN 31 to the host computer 32. The host computer 32 has a memory 33 and a timer 34, is connected with a keyboard 35 for inputting various data and a display 36 for displaying a result of abnormal sound detection and the like, and each of the noise waveform analyzers 14A, 14A.
The measurement operation of 4B and 14C is controlled. The unidirectional microphone 13 is generally arranged to grasp the situation of noise emitted from the noise utterance source side, and the non-directive microphone 12 is arranged to grasp the surrounding noise situation of the unidirectional microphone 13. Are located in

【0040】無指向性マイクロホン12からの入力は、
生産プラント1が正常に運転されている定常状態におけ
る騒音(時間信号)の時間変化を、先述した自己相関関
数によって把握する。その場合、定期的に発せられる警
報音や、不定期的に発せられるフォークリフトの運転音
など、直接、生産にかかわらない騒音原因についても考
慮される。単一指向性マイクロホン13からの入力は、
直接、生産にかかわる動力源など騒音発生源11側の定
常時における騒音状況を計測監視しつつ、非常時に過渡
的に発生される異常音を検出して、その異常音原因を同
定するために使用される。その場合、無指向性マイクロ
ホン12からの入力解析結果による周辺騒音状況の影響
を相殺する等して考慮される。
The input from the omnidirectional microphone 12 is
The time change of the noise (time signal) in the steady state in which the production plant 1 is operating normally is grasped by the autocorrelation function described above. In this case, noise sources that are not directly related to production, such as an alarm sound that is periodically emitted and a forklift operation noise that is emitted irregularly, are also considered. The input from the unidirectional microphone 13 is
Used to directly detect abnormal noise that is transiently generated in an emergency and identify the cause of the abnormal noise while directly measuring and monitoring the noise situation in the steady state of the noise source 11 such as the power source involved in production. Is done. In this case, consideration is given by canceling out the influence of the surrounding noise situation due to the input analysis result from the omnidirectional microphone 12.

【0041】図5は、拡散音場における無指向性マイク
ロホン12の配置を模式的に示す図である。単一指向性
マイクロホン13からの入力をウェーブレット解析する
ことによって、異常音の発生が検出できたとしても、そ
の検出音が、はたして正確にどの方向から来たものであ
るかについては特定できない。すなわち、音は空間を拡
散されて伝達されるので、図1に示すように生産プラン
ト1側方の適当位置に配置された各マイクロホン3に
は、異常音発生源(位置は不明)からの距離に応じて、
音圧レベルの異なる同一異常音波が到達しているはずで
ある。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an arrangement of the omnidirectional microphone 12 in the diffuse sound field. Even if the occurrence of an abnormal sound can be detected by performing a wavelet analysis on the input from the unidirectional microphone 13, it is not possible to specify in which direction the detected sound actually came from. That is, since the sound is diffused and transmitted in the space, each microphone 3 arranged at an appropriate position on the side of the production plant 1 as shown in FIG. 1 has a distance from an abnormal sound source (position unknown). In response to the,
The same abnormal sound waves having different sound pressure levels should have arrived.

【0042】そこで、図5に示すように、異常音発生源
41を中心とした拡散音場(任意の一点を通過する音の
エネルギーがあらゆる方向に対して等しいと仮定できる
音場のことであり、反射などを無視する。)を、同心半
球状の空間として想定して(なお、生産設備の形状につ
いては無視する。)、各無指向性マイクロホン12A,
12B,12Cに入力される異常音信号の音圧レベルを
相対比較するものとする。
Therefore, as shown in FIG. 5, a diffused sound field centered on the abnormal sound source 41 (a sound field that can be assumed to have the same sound energy in any direction passing through any one point). , Reflection, etc.) are assumed as concentric hemispherical spaces (the shape of the production equipment is ignored), and each omnidirectional microphone 12A,
The sound pressure levels of the abnormal sound signals input to 12B and 12C are relatively compared.

【0043】具体的には、計測コントローラ25では、
ウェーブレット解析結果をもとに、FFT演算結果より
異常音波形を抽出して、その代表的音圧レベルIを求め
る。この値は、異常音発生源41から各無指向性マイク
ロホン12A,12B,12Cまでの距灘dに依存する
値となっている。例えば、半球状の拡散であるからI=
W/2πd2(Wは、音源出力)のごとくであり、各受
音点の音圧レベルは、半径距離dの関数となっている。
しかし、その場合、距灘dによる異常音の伝搬遅れが生
じていることに注意する必要がある。本実施の形態で
は、異常音の音源探査にあたって、先述した相互相関関
数を使用して、前記距離dの補正を行うものとしてい
る。
Specifically, in the measurement controller 25,
An abnormal sound waveform is extracted from the result of the FFT operation based on the result of the wavelet analysis, and a representative sound pressure level I is obtained. This value depends on the distance d from the abnormal sound source 41 to each of the omnidirectional microphones 12A, 12B, and 12C. For example, since it is a hemispherical diffusion, I =
W / 2πd 2 (W is the sound source output), and the sound pressure level at each sound receiving point is a function of the radial distance d.
However, in this case, it is necessary to pay attention to the fact that an abnormal sound is delayed due to the distance d. In the present embodiment, when searching for a sound source of an abnormal sound, the distance d is corrected using the cross-correlation function described above.

【0044】なお、相互相関関数は、一般には伝送系の
遅れ時間の計測に利用されているものであり、前記[定
義式4]からも明らかなように、時間関数x(t)とy
(t)の積の平均値を表示するものとなっており、その値
は−1〜+1となる。そして、FFTアナライザでは、
相互スペクトルの逆FFT(IFFT)によって相互相
関関数を求める。すなわち、入力信号と出力信号の夫々
のパワースペクトルをFFTにより計算して求め、それ
らを掛け合せて平均をとることで、相互スペクトルを求
めることができる。
The cross-correlation function is generally used for measuring the delay time of the transmission system, and as is clear from the above-mentioned [Definition formula 4], the time functions x (t) and y
The average value of the product of (t) is displayed, and the value is -1 to +1. And in the FFT analyzer,
A cross-correlation function is obtained by inverse FFT (IFFT) of the cross spectrum. That is, the power spectrum of each of the input signal and the output signal is calculated and obtained by FFT, and the power spectrum is multiplied to obtain an average, thereby obtaining a mutual spectrum.

【0045】本実施の形態の場合、計算基礎とする上記
2つの信号として、相隣る位置に設置された3つの無指
向性マイクロホン12A,12B,12Cに入力された
各騒音について、各パワースペクトルをFFTによって
求め、それらを掛け合せて平均をとることで、相互スペ
クトルを求め、更に、それに逆FFTをかけることで相
互相関関数を求める。
In the case of the present embodiment, the power spectrum of each of the noises input to the three omnidirectional microphones 12A, 12B, and 12C installed at adjacent positions as the above-mentioned two signals used as the calculation bases is shown. Are obtained by FFT, and they are multiplied to obtain an average, thereby obtaining a cross spectrum. Further, by applying an inverse FFT thereto, a cross-correlation function is obtained.

【0046】図6は、異常音源の探査方法を説明する図
である。異常音の発生源位置Sに最も近い位置にある無
指向性マイクロホン12には、異常音についての音圧レ
ベルが最も高い騒音が入力されている筈である。いま、
そのマイクロホンの位置をBとする。相隣る位置に設置
された2つの無指向性マイクロホン12の位置はAとC
となる。ホストコンピュータ32では、各計測コントロ
ーラ25が解析した異常音の音圧レベルデータを受信し
て、前記B、A、Cの位置にある各無指向性マイクロホ
ン12を特定する。図6の説明に従えば、線分AB=
a、線分BC=b、角∠ABC=θはいずれも既知の固
定値であり、音圧レベルIは距離dの関数であるから I=f(d) ‥‥‥(7) であり、逆に距離dは音圧レベルIの関数になる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of searching for an abnormal sound source. The noise having the highest sound pressure level for the abnormal sound should be input to the omnidirectional microphone 12 located closest to the source position S of the abnormal sound. Now
The position of the microphone is B. The positions of the two omnidirectional microphones 12 installed at adjacent positions are A and C.
Becomes The host computer 32 receives the sound pressure level data of the abnormal sound analyzed by each measurement controller 25 and specifies each omnidirectional microphone 12 at the positions B, A, and C. According to the description of FIG. 6, the line segment AB =
a, the line segment BC = b, and the angle ∠ABC = θ are all known fixed values, and since the sound pressure level I is a function of the distance d, I = f (d) ‥‥‥ (7) Conversely, the distance d is a function of the sound pressure level I.

【0047】 d=g(I) ‥‥‥(8) したがって、各受音点における音圧レベルより距離d
1,d2,d3の相対比が求まる。 d1/d2=g(IA)/g(IB)=α ‥‥‥(9) d3/d2=g(IC)/g(IB)=β ‥‥‥(10) また、隣接するマイクロホン12からの音信号の相互相
関関数から、異常音の発生源位置Sからの距離差が求ま
る。 d1=d2+Δd1 ‥‥‥(11) d3=d2+Δd2 ‥‥‥(12) これらの式(9)〜(12)を方程式とみて解くことに
より、d1、d2、d3が求まる。
D = g (I) ‥‥‥ (8) Therefore, the distance d is obtained from the sound pressure level at each sound receiving point.
The relative ratio of 1, d2 and d3 is obtained. d1 / d2 = g (I A ) / g (I B) = α ‥‥‥ (9) d3 / d2 = g (I C) / g (I B) = β ‥‥‥ (10) Further, the adjacent From the cross-correlation function of the sound signal from the microphone 12, a distance difference from the position S of the abnormal sound is determined. d1 = d2 + Δd1 ‥‥‥ (11) d3 = d2 + Δd2 ‥‥‥ (12) By solving these equations (9) to (12) as equations, d1, d2, and d3 are obtained.

【0048】したがって、図7に示すように、xyz座
標空間において、受音点位置Bを原点とし、xy平面上
に2つの受音点AとCをとって、計算により位置Sが求
まる。図8は、ホストコンピュータ32の制御動作を説
明するフロー図である。まず、システム電源ONか否か
を判断し(ステップS1)、NOであればシステム電源
がオンするまで待機する。YESであれば、各計測コン
トローラ25との通信設定を含むデータ等の初期設定を
行う(ステップS2)。
Therefore, as shown in FIG. 7, in the xyz coordinate space, the sound receiving point position B is set as the origin, and two sound receiving points A and C are taken on the xy plane, and the position S is obtained by calculation. FIG. 8 is a flowchart illustrating the control operation of the host computer 32. First, it is determined whether or not the system power is ON (step S1). If NO, the process waits until the system power is turned ON. If YES, initial settings such as data including communication settings with each measurement controller 25 are performed (step S2).

【0049】次にステップS3で、異常音検出準備作業
を行い(図9で詳述する)、いずれかの計測コントロー
ラ25から異常音の音圧レベルと波形解析結果等の異常
音検出の報告があるか否かを判断し(ステップS4)、
NOで異常音検出の報告がなければ、そのまま待機し、
YESで異常音検出の報告があると、アドレス設定され
ている各計測コントローラ25の内の、その報告のあっ
た計測コントローラ25の左右に配置された騒音波形解
析計14の計測コントローラ25を特定し(ステップS
5)、特定された2つの計測コントローラ25に対し
て、異常音検出報告時点における異常音音圧レベルを報
告するように指示する(ステップS6)。そして、指示
した各計測コントローラ25からの報告があるか否かを
判断し(ステップS7)、NOで報告がなければ報告さ
れるまで待機し、YESで報告を受けると、3つの受音
点位置を特定し、各受音点における異常音音圧レベルデ
ータをもとに、異常音源の探査計算を実行し(ステップ
S8)、異常音源位置と波形解析結果をディスプレイ3
6に表示する(ステップS9)。そして、システム運転
を停止するか否かを判断し(ステップS10)、NOで
まだ運転を継続するのであればステップS3に戻り、Y
ESで運転を停止するのであれば、システム運転停止処
理を行って(ステップS11)、フローを終了する。
Next, in step S3, an abnormal sound detection preparation work is performed (detailed in FIG. 9), and a report of abnormal sound detection such as a sound pressure level of abnormal sound and a waveform analysis result is sent from any of the measurement controllers 25. It is determined whether or not there is (step S4)
If there is no report of abnormal sound detection in NO, the operation waits as it is,
If there is a report of abnormal sound detection in YES, the measurement controller 25 of the noise waveform analyzer 14 arranged on the left and right of the measurement controller 25 for which the report is made is specified among the measurement controllers 25 to which the address is set. (Step S
5) Instruct the two specified measurement controllers 25 to report the abnormal sound pressure level at the time of the abnormal sound detection report (step S6). Then, it is determined whether or not there is a report from each of the designated measurement controllers 25 (step S7), and if there is no report, the process waits until a report is received. Is identified, and based on the abnormal sound pressure level data at each sound receiving point, a search for an abnormal sound source is executed (step S8), and the position of the abnormal sound source and the waveform analysis result are displayed on the display 3.
6 is displayed (step S9). Then, it is determined whether or not to stop the system operation (step S10), and if the operation is still to be continued with NO, the process returns to step S3, and Y
If the operation is to be stopped at the ES, a system operation stop process is performed (step S11), and the flow ends.

【0050】図9は、本実施の形態の異常音検出準備作
業(ステップS3)の詳細動作を説明するフロー図であ
る。まず、ステップS21でタイマ34をスタートさせ
てから、配置順に各計測コントローラ25に対して、パ
ワースペクトルデータを順に報告させて(ステップS2
2)、隣合う2つの計測コントローラ25からのデータ
が報告されたか否かを判断し(ステップS23)、NO
でまだ報告されなければ待機し、YESで報告がされる
と、その2つの計測コントローラ25からのデータの間
の相関関数を求める(ステップS24)。求めた相関関
数をもとに、各受音点間距離の補正を行う、すなわち、
生産設備の現実の音響環境の影響力を考慮して、各受音
点周辺の音の伝播特性を隣合う2つの受音点それぞれに
おける騒音パワースペクトルを使った、相関関数の位相
ズレから伝播距離差を求めて、実際の距離差に応じて補
正係数を決定する。そして、距離補正値をメモリ33に
記録する。この距離補正値は後に異常音源の探査に用い
られる。相関関数データを更新するため、所定時間を経
過したか否かを判断し(ステップS27)、NOで経過
しなければ待機し、YESで所定時間経過すれば、元の
ステップS4に戻る。
FIG. 9 is a flowchart illustrating the detailed operation of the abnormal sound detection preparation work (step S3) according to the present embodiment. First, after the timer 34 is started in step S21, the power spectrum data is reported to each measurement controller 25 in order of arrangement (step S2).
2) It is determined whether data from two adjacent measurement controllers 25 has been reported (step S23), and NO
If it has not been reported yet, the process waits. If YES is reported, a correlation function between the data from the two measurement controllers 25 is obtained (step S24). Based on the obtained correlation function, the distance between each sound receiving point is corrected, that is,
Considering the influence of the actual acoustic environment of the production facility, the propagation characteristics of the sound around each sound receiving point are calculated based on the phase shift of the correlation function using the noise power spectrum at each of the two adjacent sound receiving points. The difference is obtained, and a correction coefficient is determined according to the actual distance difference. Then, the distance correction value is recorded in the memory 33. This distance correction value is used later for searching for an abnormal sound source. In order to update the correlation function data, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S27). If NO, the process waits. If YES, the process returns to step S4.

【0051】図10及び図11は、異常波形解析計14
の計測コントローラ25の制御動作を説明するフロー図
である。まず、システム電源ONか否かを判断し(ステ
ップS31)、NOであればシステム電源がオンするま
で待機する。YESであれば、ホストコンピュータ32
との通信設定を含むデータ等の初期設定を行う(ステッ
プS32)。
FIGS. 10 and 11 show the abnormal waveform analyzer 14.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a control operation of measurement controller 25 of FIG. First, it is determined whether or not the system power is ON (step S31). If NO, the process waits until the system power is turned ON. If YES, the host computer 32
Initial settings such as data including communication settings with the server (step S32).

【0052】次にステップS33で、FFTアナライザ
21の計測を開始し、FFTアナライザ21による生産
設備定常運転時の騒音状況解析し(ステップS34)、
定常運転時の騒音状況と、フォークリフト運転音などが
加わったときの騒音状況とを区別して#1メモリ22に
記録しておく(ステップS35)。そして、ホストコン
ピュータ32からのパワースペクトルデータの報告指示
があるか否かを判断し(ステップS36)、NOで報告
指示がなければ指示を待ち、YESで報告指示があれば
データを報告し(ステップS37)、その報告がホスト
コンピュータ32によって受信されたか否かを判断し
(ステップS38)、NOで受信が完了していなければ
待機し、YESで受信が完了すれば、図11に進んで、
今度はリアルタイムに自己相関関数を求めて(ステップ
S39)、ある程度の異常音の有無を判断し(ステップ
S40)、NOで異常音がなければ監視を継続し、YE
Sで異常音の可能性があると判断すると、それが生産設
備以外からのものか否かを判断し(ステップS41)、
YESで生産設備以外からのものであれば監視を継続
し、NOで生産設備内からのものである場合には、図1
0のステップS33と同時に実行されているステップS
42のウェーブレット解析計23の計測開始により、解
析結果を#2メモリ24に記録しておいた(ステップS
43)、その定常運転時の騒音データを#2メモリ24
から読み出して(ステップS44)、ウェーブレット解
析計23で異常音が検出されたか否かを判断し(ステッ
プS45)、NOで異常音を検出しなければステップS
39に戻って監視を継続し、YESで異常音であると判
断すると、その異常音波形を抽出し、その代表的音圧レ
ベルを求め(ステップS46)、その異常音の音圧レベ
ルと波形解析結果をホストコンピュータ32に報告し
(ステップS47)、報告が受信されたか否かを判断し
(ステップS48)、NOで受信されていなければ待機
し、YESで受信されればシステム運転を停止するか否
かを判断し(ステップS49)、NOで運転を継続する
のであればステップS33及びステップS42に戻って
継続し、YESで運転を停止するのであれば、システム
運転停止処理を行って(ステップS50)、フローを終
了する。
Next, in step S33, measurement by the FFT analyzer 21 is started, and the FFT analyzer 21 analyzes the noise situation during the steady operation of the production equipment (step S34).
The noise situation at the time of steady operation and the noise situation when a forklift operation sound or the like is added are distinguished and recorded in the # 1 memory 22 (step S35). Then, it is determined whether there is an instruction to report power spectrum data from the host computer 32 (step S36). If NO, the instruction is awaited if there is no report instruction. If YES, the data is reported (step S36). S37), it is determined whether or not the report has been received by the host computer 32 (step S38). If NO, the reception is not completed, and if YES, the reception is completed, the process proceeds to FIG.
This time, an autocorrelation function is obtained in real time (step S39), and the presence or absence of a certain abnormal sound is determined (step S40).
If it is determined in S that there is a possibility of abnormal sound, it is determined whether or not it is from a source other than the production equipment (step S41).
If the answer is YES, the monitoring is continued if it is not from the production equipment, and if the answer is NO, it is from within the production equipment.
Step S33 executed simultaneously with step S33 of 0
The analysis result is recorded in the # 2 memory 24 by the start of the measurement by the wavelet analyzer 23 of step 42 (step S
43), the noise data during the steady operation is stored in the # 2 memory 24;
(Step S44), it is determined whether or not an abnormal sound is detected by the wavelet analyzer 23 (step S45).
Returning to 39, the monitoring is continued, and if it is determined that the sound is abnormal, the abnormal sound waveform is extracted, the representative sound pressure level is obtained (step S46), and the sound pressure level of the abnormal sound and the waveform analysis are performed. The result is reported to the host computer 32 (step S47), and it is determined whether or not the report has been received (step S48). If NO, the process waits. If YES, the system operation is stopped. It is determined whether or not the operation is continued (step S49). If the operation is continued with NO, the process returns to step S33 and step S42 to continue. If the operation is stopped with YES, a system operation stop process is performed (step S50). ), End the flow.

【0053】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。本発明は、コンピュータを上記異常音
検出システムの音解析手段、記憶手段及び異常音検出手
段として機能させるためのプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体であってもよく、例え
ば、磁気テープ、CD−ROM、ICカード、RAMカ
ード等のいかなるタイプの記録媒体であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. The present invention may be a computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to function as a sound analysis unit, a storage unit, and an abnormal sound detection unit of the abnormal sound detection system is recorded. -Any type of recording medium such as a ROM, an IC card, a RAM card and the like may be used.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生産ラ
インの運転中に特定の生産設備で発生した何らかの不具
合によって、損害がどんどん拡大されていくことを阻止
し、併せて、設備異常が作業者にもたらす危険性を回避
させる上において極めて有用となり得る情報を確実に速
やかに取得することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the damage from being escalated due to any trouble occurring in a specific production facility during the operation of the production line. It is possible to reliably and promptly obtain information that can be extremely useful in avoiding the danger that the operator poses to the operator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態による異常音検出システ
ムが適用される生産プラントにおけるマイクロホンの設
置位置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an installation position of a microphone in a production plant to which an abnormal sound detection system according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】本実施の形態の2種類のマイクロホンの配置例
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of two types of microphones according to the present embodiment.

【図3】本実施の形態の騒音波形解析計の構成例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a noise waveform analyzer according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態の異常音検出の全体システムの例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an overall system for detecting abnormal sound according to the present embodiment.

【図5】拡散音場における無指向性マイクロホンの配置
を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an arrangement of omnidirectional microphones in a diffuse sound field.

【図6】本実施の形態の異常音源の探査方法を説明する
図(その1)である。
FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a method for searching for an abnormal sound source according to the present embodiment.

【図7】本実施の形態の異常音源の探査方法を説明する
図(その2)である。
FIG. 7 is a diagram (part 2) illustrating the method for searching for an abnormal sound source according to the present embodiment.

【図8】本実施の形態のホストコンピュータの制御動作
を説明するフロー図である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control operation of the host computer of the present embodiment.

【図9】本実施の形態の異常音検出準備作業の詳細動作
を説明するフロー図である。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a detailed operation of an abnormal sound detection preparation operation according to the present embodiment.

【図10】本実施の形態の異常波形解析計の計測コント
ローラの制御動作を説明するフロー図(その1)であ
る。
FIG. 10 is a flowchart (part 1) illustrating a control operation of a measurement controller of the abnormal waveform analyzer according to the present embodiment.

【図11】本実施の形態の異常波形解析計の計測コント
ローラの制御動作を説明するフロー図(その2)であ
る。
FIG. 11 is a flowchart (part 2) illustrating the control operation of the measurement controller of the abnormal waveform analyzer according to the present embodiment.

【図12】従来からのFFTアナライザの構成例を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional FFT analyzer.

【図13】騒音信号の波形例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a waveform example of a noise signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 生産プラント 2 動力設備設置領域 3 マイクロホン 4,11 騒音発生源 12 無指向性マイクロホン 13 単一指向性マイクロホン A,B,C マイクロホン設置位置 S 異常音発生源位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Production plant 2 Power equipment installation area 3 Microphone 4,11 Noise source 12 Non-directional microphone 13 Unidirectional microphone A, B, C Microphone installation position S Abnormal sound source position

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周囲の音を電気信号に変換するマイクロ
ホンと、該マイクロホンからの音信号の周波数分布の時
間変化を検出する音解析手段と、予め音信号の周波数分
布の時間変化を記憶する記憶手段と、現在の音信号の周
波数分布の時間変化と前記記憶手段に記憶されている時
間変化とを比較して、異常音を検出する異常音検出手段
とを備えることを特徴とする異常音検出システム。
1. A microphone that converts ambient sound into an electric signal, a sound analysis unit that detects a time change of a frequency distribution of a sound signal from the microphone, and a storage that previously stores a time change of a frequency distribution of the sound signal. Means for detecting abnormal sound by comparing the time change of the frequency distribution of the current sound signal with the time change stored in the storage means. system.
【請求項2】 前記音解析手段は、音信号をウェーブレ
ット解析するものであることを特徴とする請求項1記載
の異常音検出システム。
2. The abnormal sound detecting system according to claim 1, wherein said sound analyzing means performs a wavelet analysis of the sound signal.
【請求項3】 複数のマイクロホンからの音信号の相互
相関をとって音発生位置を検出する位置検出手段を備え
ることを特徴とする請求項1記載の異常音検出システ
ム。
3. The abnormal sound detection system according to claim 1, further comprising a position detecting means for detecting a sound generation position by cross-correlating sound signals from a plurality of microphones.
【請求項4】 前記位置検出手段は複数のマイクロホン
からの音信号の振幅を比較するものであることを特徴と
する請求項3記載の異常音検出システム。
4. The abnormal sound detecting system according to claim 3, wherein said position detecting means compares amplitudes of sound signals from a plurality of microphones.
【請求項5】 前記マイクロホンは、より指向性の鋭い
第1のマイクロホンと、第1のマイクロホンより指向性
が少ない第2のマイクロホンとを備え、前記音解析手段
は第1のマイクロホンからの音信号から第2のマイクロ
ホンからの音信号を相殺した後に、音信号の周波数分布
の時間変化を検出するものであることを特徴とする請求
項1記載の異常音検出システム。
5. The microphone comprises: a first microphone having a sharper directivity; and a second microphone having a lower directivity than the first microphone, and the sound analyzing means includes a sound signal from the first microphone. 2. The abnormal sound detection system according to claim 1, wherein a time change of the frequency distribution of the sound signal is detected after canceling the sound signal from the second microphone.
【請求項6】 コンピュータを請求項1乃至5いずれか
に記載の異常音検出システムの音解析手段、記憶手段及
び異常音検出手段として機能させるためのプログラムを
記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な
記録媒体。
6. A computer-readable computer having recorded thereon a program for causing a computer to function as a sound analysis unit, a storage unit, and an abnormal sound detection unit of the abnormal sound detection system according to claim 1. Recording medium.
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