JP2019078543A - Abnormal sound evaluation apparatus and abnormal sound evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水抜栓開閉装置などの機器が発生する異音を評価する異音評価装置及び異音評価方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an abnormal noise evaluation device and an abnormal noise evaluation method for evaluating abnormal noise generated by a device such as a water draining opening / closing device.
官能検査とは、人間の視覚や聴覚といった感覚を用いて、検査事象の正常・異常を判断する検査である。官能検査の一種である異音検査を製品出荷時の不良判定に用いている企業は多い。判定を作業者が行う場合、判定基準が作業者毎の感性に依存するため、明確な良否判定が難しい場合がある。その回避策として、特定の音を狙った異常パターンを定義しておき、そのパターンに合わなければ正常であるというアルゴリズムに基づいたパターンマッチングを行う手法がある（例えば特許文献１）。 The sensory test is a test that determines normality / abnormality of a test event using senses such as human vision and hearing. There are many companies that use abnormal noise inspection, which is a type of sensory inspection, for defect judgment at the time of product shipment. When a worker makes a determination, the determination criteria depend on the sensitivity of each worker, so it may be difficult to make a clear quality determination. As a workaround, there is a method of defining an abnormal pattern aiming at a specific sound, and performing pattern matching based on an algorithm that it is normal if it does not match the pattern (for example, Patent Document 1).
ただし、この手法では既知の異常にしか対応できず、新たな異常が発生するたびにソフトウェア修正が必要になるという問題点がある。また、検査事象の複雑さが増すほど既知の異常パターンも増加するため、判定時間や判定方法にも影響が及ぶ。 However, this method can only cope with known abnormalities, and there is a problem that software correction is required each time a new abnormality occurs. In addition, as the complexity of the inspection event increases, the known abnormal pattern also increases, which affects the determination time and the determination method.
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、既知の異音のみならず未知の異音にも対応でき、簡便な処理で異音の発生の有無を評価することができる異音評価装置及び異音評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can cope with not only known noises but also unknown noises, and can be evaluated as to whether the abnormal noise is generated or not by simple processing. It aims at providing an evaluation device and a noise evaluation method.
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された異音評価装置は、被評価対象装置の動作音を取得する音取得手段と、取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段と、算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出手段と、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力手段と、前記評価音面積算出手段の算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力手段の出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定手段とを、備えることを特徴とする。 The abnormal noise evaluation apparatus according to claim 1 of the present invention, which is made to achieve the above object, comprises: sound acquisition means for acquiring an operation sound of a device to be evaluated; The area of the area divided by the frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph when calculating the frequency spectrum calculation means for calculating a frequency spectrum and displaying the calculated frequency spectrum as a graph is calculated as an evaluation sound area Evaluation sound area calculation means; normal sound area output means for outputting the evaluation sound area calculated from the operation sounds previously acquired from the plurality of evaluation target devices of the same type operating normally as the normal sound area; If the Mahalanobis distance between the evaluation sound area calculated by the evaluation sound area calculation means and the normal sound area output from the normal sound area output means is equal to or more than a predetermined threshold value To, said determining means and the evaluation target device is defective, characterized in that it comprises.
請求項２に記載の異音評価装置は、請求項１に記載のものであり、日本工業規格のＪＩＳ Ｃ １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正手段を備え、前記評価音面積算出手段では、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正手段によって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする。 The abnormal noise evaluation apparatus according to claim 2 is the apparatus according to claim 1 according to the frequency weighting characteristic A defined in JIS C 1516: 2014 "noise meter-for transaction or certification" of Japanese Industrial Standard. And A characteristic correction means for calculating an A characteristic frequency spectrum in which the frequency spectrum is corrected, wherein the evaluation sound area calculation means changes the frequency spectrum to the A spectrum and the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correction means. Are used.
請求項３に記載の異音評価方法は、被評価対象装置の動作音を取得する音取得ステップと、取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップと、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップと、前記評価音面積算出ステップで算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力ステップで出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定ステップとを、備えることを特徴とする。 The abnormal noise evaluation method according to claim 3 includes a sound acquisition step of acquiring an operation sound of the evaluation target device, a frequency spectrum calculation step of calculating a frequency spectrum of the acquired operation sound, and the calculated frequency spectrum. The evaluation sound area calculation step of calculating the area of the area divided by the frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph as the evaluation sound area when displaying the graph, and a plurality of the same type operating normally. A normal sound area output step which outputs the evaluation sound area calculated from the operation sound previously acquired from the device to be evaluated as a normal sound area, and the evaluation sound area and the normal sound area calculated in the evaluation sound area calculation step When the Mahalanobis distance with the normal sound area output in the output step is equal to or greater than a predetermined threshold, the device to be evaluated is defective. And a determination step that, characterized in that it comprises.
請求項３に記載の異音評価方法は、請求項３に記載のものであり、日本工業規格のＪＩＳ Ｃ １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正ステップを備え、前記評価音面積算出ステップでは、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正ステップによって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする。 The abnormal noise evaluation method according to claim 3 is the method according to claim 3 according to the frequency weighting characteristic A defined in JIS C 1516: 2014 "noise level meter-for trading or certification" of Japanese Industrial Standard. A characteristic correction step of calculating an A characteristic frequency spectrum in which the frequency spectrum is corrected, wherein the evaluation sound area calculation step is replaced with the frequency spectrum and the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correction step Are used.
本発明の異音評価装置及び異音評価方法によれば、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積である評価音面積と、予め取得した正常な動作音から求めた正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに被評価対象装置が不良（異常）であると判定することにより、異音のパターンを保持しなくても既知の異音のみならず未知の異音にも対応でき、さらに面積は演算対象となる周波数幅（区間）の周波数スペクトルの値の和を算出することで求められるため、簡便な処理で迅速に異音の発生の有無を評価することができる。 According to the abnormal noise evaluation apparatus and abnormal noise evaluation method of the present invention, an evaluation sound area which is an area of a region divided by a frequency axis for each predetermined frequency width and a frequency spectrum graph, and a normal operation sound acquired in advance By calculating the Mahalanobis distance from the normal sound area determined from the above and determining that the device to be evaluated is defective (abnormal) when the Mahalanobis distance is equal to or greater than the predetermined threshold, the abnormal noise pattern is not held. However, it is possible to cope with not only known noises but also unknown noises. Further, the area can be obtained by calculating the sum of the values of the frequency spectrum of the frequency width (section) to be calculated. It is possible to quickly evaluate the occurrence of abnormal noise.
Ａ特性に補正した周波数スペクトルを用いる場合、異音の発生の有無をより正確に評価することができる。 When the frequency spectrum corrected to the A characteristic is used, the presence or absence of abnormal noise can be evaluated more accurately.
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although the form for implementing this invention is demonstrated in detail, the scope of the present invention is not limited to these forms.
図１に、異音の被評価対象装置の例となる水抜栓開閉装置７１の使用状態を示す。 FIG. 1 shows the usage state of the water removal and closure device 71 which is an example of the evaluation target device of abnormal noise.
北海道・東北・信州などの寒冷地では、冬場の気温が水の凝固点である０℃を大きく下回ることが多い。そのような地域では、水道栓（蛇口）９７の凍結を防止するための水抜栓（不凍水抜栓）９１が広く普及している。水抜栓９１は、水道栓９７に繋がる立ち上がり管９６や横走り管の手前の水道管９５に取り付けられ、立ち上がり管９６等の中の水を凍結深度より深い地中８１に排出する器具である。立ち上がり管９６等から水を排出する操作を「水抜き」、立ち上がり管９６等に水を注入する操作を「通水」という。各操作は水抜栓９１に設けられたハンドル９３の回転方向に依存する。ハンドル９３を手動で回転操作するものが一般的であるが、同図に示すように、電動でハンドル９３を回転させる水抜栓開閉装置７１も使用されている。 In cold regions such as Hokkaido, Tohoku and Shinshu, the temperature in winter often falls well below 0 ° C, which is the freezing point of water. In such an area, a water tap (antifreeze water tap) 91 for preventing freezing of the water tap (faucet) 97 is widely spread. The water removal plug 91 is a device attached to the rising pipe 96 connected to the water plug 97 and the water pipe 95 in front of the horizontal traveling pipe, and drains the water in the rising pipe 96 and the like into the ground 81 deeper than the freezing depth. The operation of discharging water from the rising pipe 96 and the like is referred to as "draining water", and the operation of injecting water into the rising pipe 96 and the like is referred to as "water flow". Each operation depends on the rotation direction of the handle 93 provided on the water removal plug 91. It is common to manually rotate the handle 93, but as shown in the figure, a water removal and closing device 71 for rotating the handle 93 electrically is also used.
水抜栓開閉装置７１には、操作盤７２が電線ケーブルで接続されている。操作盤７２は、水抜栓開閉装置７１を操作するためのものである。操作盤７２は、例えば、押しボタン式の操作スイッチ７３、通水表示ランプ７４、水抜表示ランプ７５が設けられている。例えば、操作スイッチ７３を一度押すと、水抜栓開閉装置７１が水抜栓９１のハンドル９３を回転させて通水し、再度操作スイッチ７３を押すと、水抜栓開閉装置７１がハンドル９３を逆回転させて水抜きする。通水状態のときに通水表示ランプ７４が点灯し、水抜状態のときに水抜表示ランプ７５が点灯する。 A control panel 72 is connected to the water draining opening / closing device 71 by a wire cable. The operation panel 72 is for operating the water draining opening / closing device 71. The operation panel 72 is provided with, for example, a push button type operation switch 73, a water flow indicator lamp 74, and a water drainage indicator lamp 75. For example, when the operation switch 73 is pressed once, the water removal and closure device 71 rotates the handle 93 of the water removal receptacle 91 to flow water, and when the operation switch 73 is pressed again, the water removal and closure device 71 reversely rotates the handle 93 Drain. The water flow indicator lamp 74 is turned on in the water flow condition, and the water discharge lamp 75 is turned on in the water discharge condition.
図２に、操作盤７２、水抜栓開閉装置７１及び水抜栓９１のブロック図を示す。同図に示すように、水抜栓開閉装置７１は、操作盤７２に接続される電動式のモーター７６、及びモーター７６で駆動されて水抜栓９１のハンドル９３を回転させるためのハンドル駆動機構７７を備えている。ハンドル駆動機構７７は、ギアなどの機構部品である。モーター７６は、動作時に回転音を発する。ハンドル駆動機構７７は、動作時にギアノイズなどの作動音を発する。これらモーター７６及びハンドル駆動機構７７は、良品でも周期的なモーター音やギアノイズを発生するが、不良品はそれらの音とは明らかに異なる異音（ノイズ音）を発生する。異音発生の原因としては、(1)ギアやベアリングの打痕に起因する打音、(2)回転体へのコンタミネーション（異物）付着に起因する摺動音などが考えられる。これら原因を完全に取り除くことは困難であり、水抜栓開閉装置７１の出荷検査（音評価）が必要不可欠である。 FIG. 2 shows a block diagram of the control panel 72, the water draining opening and closing device 71 and the water draining 91. As shown in FIG. As shown in the figure, the water draining opening / closing device 71 includes an electric motor 76 connected to the control panel 72, and a handle driving mechanism 77 driven by the motor 76 to rotate the handle 93 of the water draining 91. Have. The handle drive mechanism 77 is a mechanical component such as a gear. The motor 76 emits a rotational noise during operation. The handle drive mechanism 77 emits an operation noise such as gear noise during operation. Although the motor 76 and the handle drive mechanism 77 generate periodic motor noise and gear noise even in a non-defective product, the defective product produces an abnormal noise (noise noise) which is clearly different from those noises. Possible causes of abnormal noise generation are (1) tapping noise due to dents in gears and bearings, and (2) sliding noise due to contamination (foreign matter) adhesion to the rotating body. It is difficult to completely eliminate these causes, and a shipping inspection (sound evaluation) of the water draining switch 71 is essential.
図３に、本発明を適用する異音評価装置１の使用状態を示すブロック図を示す。異音評価装置１は、水抜栓開閉装置７１の動作音が正常（良品）であるか異常（不良品）であるか評価（検査）を行うものである。同図には、異音評価装置１と共に、水抜栓開閉装置７１及び操作盤７２を図示している。 The block diagram which shows the use condition of the noise evaluation apparatus 1 which applies this invention to FIG. 3 is shown. The abnormal noise evaluation device 1 evaluates (tests) whether the operation noise of the water draining opening / closing device 71 is normal (non-defective product) or abnormal (defective product). In the same figure, the water removal and closure device 71 and the operation panel 72 are illustrated together with the noise evaluation device 1.
異音評価装置１は、音取得手段１１、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３、評価音面積算出手段１４、正常音面積出力手段１５、判定手段１６、データ記録手段１８、及び判定結果出力手段１７を備えている。 The abnormal noise evaluation device 1 includes a sound acquisition unit 11, a frequency spectrum calculation unit 12, an A characteristic correction unit 13, an evaluation sound area calculation unit 14, a normal sound area output unit 15, a judgment unit 16, a data recording unit 18, and a judgment result. An output means 17 is provided.
音取得手段１１は、水抜栓開閉装置７１の動作音を取得するものであり、マイクロホン２１及び入力部２２を備えている。マイクロホン２１は公知の一般的なものである。入力部２２は、マイクロホン２１から出力される動作音のアナログ波形をＡ／Ｄ変換して、信号処理可能なデジタルデータ（音の波形データ）に変換するインタフェース回路である。動作音を取得する周波数範囲は、広い方が好ましいが、マイクロホン２１の周波数特性や入力部２２のサンプリング周波数による。例えば、取得する周波数範囲を最低周波数ｆ１〜最高周波数ｆ２の範囲で表すと、一例として最低周波数ｆ１が１Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度であり、最高周波数ｆ２が６ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度である。 The sound acquisition means 11 is for acquiring the operation sound of the water draining opening / closing device 71, and includes a microphone 21 and an input unit 22. The microphone 21 is a known general one. The input unit 22 is an interface circuit that A / D converts an analog waveform of the operation sound output from the microphone 21 into digital data (waveform data of sound) that can be processed. Although it is preferable that the frequency range for acquiring the operation noise is wide, it depends on the frequency characteristic of the microphone 21 and the sampling frequency of the input unit 22. For example, when the frequency range to be acquired is represented by the range of the lowest frequency f1 to the highest frequency f2, as an example, the lowest frequency f1 is about 1 Hz to 1 kHz, and the highest frequency f2 is about 6 kHz to 50 kHz.
周波数スペクトル算出手段１２は、音取得手段１１の取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出するものである。この演算は、公知のフーリエ変換であるため、簡便な処理である。 The frequency spectrum calculation unit 12 calculates the frequency spectrum of the operation sound acquired by the sound acquisition unit 11. This operation is a simple process since it is a known Fourier transform.
Ａ特性補正手段１３は、日本工業規格のＪＩＳ Ｃ １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトルを補正（重み付け）したＡ特性周波数スペクトルを算出するものである。この演算は、周波数スペクトルデータにＡ特性の係数を乗算することで求められるため、簡便な処理である。 The A characteristic correction means 13 corrects (weights) the frequency spectrum calculated by the frequency spectrum calculation means 12 with the frequency weighting characteristic A defined in JIS C 1516: 2014 “Noise level meter-for trading or certification” of Japanese Industrial Standard. The A characteristic frequency spectrum is calculated. This operation is a simple process because it can be obtained by multiplying the frequency spectrum data by the coefficient of the A characteristic.
評価音面積算出手段１４は、Ａ特性補正手段１３の算出したＡ特性周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅（周波数区間）ごとの周波数軸とＡ特性周波数スペクトルグラフ（Ａ特性周波数特性曲線）とで区画される領域の面積を評価音面積として算出するものである。グラフは、周波数軸（横軸）及び音レベル軸（縦軸）で表示する。周波数軸は、対数軸よりも線形（リニア）軸を用いることが好ましい。所定の周波数幅は、例えば０．５ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度の範囲で適宜設定する。 The evaluation sound area calculation means 14 displays the frequency axis for each predetermined frequency width (frequency section) and the A characteristic frequency spectrum graph (A characteristic frequency characteristic graph (A characteristic frequency characteristic) when displaying the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correction unit 13 in graph. The area of the area divided by the curve) is calculated as the evaluation sound area. The graph is displayed on the frequency axis (horizontal axis) and the sound level axis (vertical axis). The frequency axis is preferably linear rather than logarithmic. The predetermined frequency width is appropriately set, for example, in the range of about 0.5 kHz to 3 kHz.
図４は、一例として、Ａ特性周波数スペクトルグラフの所定の周波数幅ごとの領域の評価音面積Ｍ１〜Ｍ８を模式的に示したものである。この例では、周波数範囲０〜８ｋＨｚのＡ特性周波数スペクトルをグラフ（特性曲線）で表示している。また、この例では、所定の周波数幅として、１ｋＨｚを使用している。このため、このＡ特性周波数スペクトルグラフの複数の評価音面積は、８個になる。 FIG. 4 schematically shows, as an example, evaluation sound areas M1 to M8 of the region for each predetermined frequency width of the A characteristic frequency spectrum graph. In this example, an A characteristic frequency spectrum in a frequency range of 0 to 8 kHz is displayed as a graph (characteristic curve). Also, in this example, 1 kHz is used as the predetermined frequency width. For this reason, the plurality of evaluation sound areas of this A characteristic frequency spectrum graph is eight.
評価音面積Ｍ１は、０〜１ｋＨｚの周波数軸と、周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積であり、同図に斜線で示した領域の面積である。評価音面積Ｍ１は、周波数０〜１ｋＨｚの範囲の全てのＡ特性周波数スペクトルの値の和を求めることで簡便に算出できる。 The evaluation sound area M1 is an area of a region divided by a frequency axis of 0 to 1 kHz and a frequency spectrum graph, and is an area of a region indicated by oblique lines in FIG. The evaluation sound area M1 can be easily calculated by obtaining the sum of all the values of the A characteristic frequency spectrum in the frequency range of 0 to 1 kHz.
同様に、評価音面積Ｍ２は、１〜２ｋＨｚの周波数軸とその範囲のグラフとで区画される領域の面積である。他の評価音面積Ｍ３〜Ｍ８も、同様に図に示されている領域の面積である。なお、所定の周波数幅が全て同じ幅（１ｋＨｚ）である例を示したが、全て同じでなくて適宜異ならせてもよい。例えば、周波数０〜４ｋＨｚの範囲の所定の周波数幅を０．５ｋＨｚとし、周波数４〜８ｋＨｚの範囲の所定の周波数幅を１ｋＨｚとしてもよい。 Similarly, the evaluation sound area M2 is an area of a region partitioned by a frequency axis of 1 to 2 kHz and a graph of the range. The other evaluation sound areas M3 to M8 are also the areas of the regions shown in the figure. In addition, although the example which all predetermined frequency width is the same width (1 kHz) was shown, all may not be the same but may be varied suitably. For example, the predetermined frequency width in the range of 0 to 4 kHz may be 0.5 kHz, and the predetermined frequency width in the range of 4 to 8 kHz may be 1 kHz.
正常音面積出力手段１５は、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置（被評価対象装置）７１から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力するものである。例えば、正常音面積出力手段１５は、音取得手段１１、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３及び評価音面積算出手段１４を用いて、予め正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音から評価音面積を算出し、算出した評価音面積を正常音面積として記録しておく。正常音面積は、正常音面積出力手段１５自体に記録されていてもよいし、データ記録手段１８に記録されていてもよい。また、正常音面積出力手段１５は、外部のコンピュータ等の機器から入力された正常音面積を記憶していてもよい。 The normal sound area output unit 15 outputs, as a normal sound area, the evaluation sound area calculated from the operation sound acquired in advance from the plurality of water drainage plug opening and closing devices (target devices to be evaluated) 71 of the same type operating normally. It is. For example, the normal sound area output unit 15 uses the sound acquisition unit 11, the frequency spectrum calculation unit 12, the A characteristic correction unit 13, and the evaluation sound area calculation unit 14 to operate the plurality of water taps of the same type operating normally. The evaluation sound area is calculated from the operation sound of the opening / closing device 71, and the calculated evaluation sound area is recorded as a normal sound area. The normal sound area may be recorded in the normal sound area output unit 15 itself or may be recorded in the data recording unit 18. Further, the normal sound area output unit 15 may store a normal sound area input from an apparatus such as an external computer.
データ記録手段１８には、音取得手段１１の取得した動作音、周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトル、Ａ特性補正手段１３の算出したＡ特性周波数スペクトル、及び評価音面積算出手段１４の算出した評価音面積の少なくともいずれかを記録可能であることが好ましい。また、データ記録手段１８に、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音の周波数スペクトル、及び正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音のＡ特性周波数スペクトルの少なくとも何れかを予め記録しておき、その記録データから正常音面積出力手段１５が正常音面積を算出して出力するようにしてもよい。また、データ記録手段１８には、判定手段１６の判定結果を記録可能であることが好ましい。 The data recording unit 18 includes the operation sound acquired by the sound acquisition unit 11, the frequency spectrum calculated by the frequency spectrum calculation unit 12, the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correction unit 13, and the calculation of the evaluation sound area calculation unit 14. Preferably, at least one of the evaluated sound areas can be recorded. Further, the data recording means 18 includes operation noises of the plurality of the same type of water drainage plug opening and closing devices 71 operating normally, frequency spectra of the operation sounds of the plurality of water drainage plug opening and closing devices 71 of the same kind operating normally, At least one of the A characteristic frequency spectra of the operation sound of the same type of multiple water draining switchgear 71 operating normally is recorded in advance, and the normal sound area output unit 15 calculates the normal sound area from the recorded data May be output. In addition, it is preferable that the data recording unit 18 can record the determination result of the determination unit 16.
判定手段１６は、評価音面積算出手段１４の算出した評価音面積と、正常音面積出力手段１５の出力する複数台数分の正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、水抜栓開閉装置７１が不良品であると判定するものである。逆に言えば、判定手段１６は、マハラノビス距離が所定閾値未満のときに、水抜栓開閉装置７１が良品であると判定するものである。 The determination unit 16 calculates the Mahalanobis distance between the evaluation sound area calculated by the evaluation sound area calculation unit 14 and the plurality of normal sound areas output by the normal sound area output unit 15, and this Mahalanobis distance is a predetermined threshold. At the above time, it is determined that the water draining opening and closing device 71 is a defective product. Conversely, when the Mahalanobis distance is less than the predetermined threshold value, the determination means 16 determines that the water removal and closure device 71 is non-defective.
所定閾値Ｔは、正常な動作音（良品）の水抜栓開閉装置７１が取り得るマハラノビス距離の最大値をＭＬmax、異常な動作音（不良品）の水抜栓開閉装置７１が取り得るマハラノビス距離の最低値をＭＨlowとしたときに、
ＭＬmax ＜ 所定閾値Ｔ ＜ＭＨlow
の範囲内に設定すればよい。例えば、所定閾値Ｔが、ＭＬmaxとＭＨlowとのちょうど間の値になるように下式のように設定する。
所定閾値Ｔ＝（（ＭＨlow−ＭＬmax）／２）＋ＭＬmax
The predetermined threshold T is the maximum value of the Mahalanobis distance that can be taken by the normal operation sound (non-defective) water removal / blocking device 71 M Lmax , and the Mahalanobis distance at which the abnormal operation noise (defective) can be taken by the water removal / blocking device 71 When the lowest value is M Hlow ,
M Lmax <predetermined threshold T <M H low
It may be set within the range of For example, the predetermined threshold T is set to be a value between M Lmax and M Hlow as shown by the following equation.
Predetermined threshold T = ((M Hlow −M Lmax ) / 2) + M L max
ＭＴ（Mahalanobis Taguchi：マハラノビス タグチ）法は品質工学の一手法である。正常な集団を判断基準として用いる。検査事象を単位空間からのマハラノビス距離により定量的に判断する。マハラノビス距離が所定の閾値以上であれば異常と判断する。正常品のみで判定基準が作成でき、想定外の異常が発生しても検査アルゴリズムへの影響がないメリットがある。 The MT (Mahalanobis Taguchi) method is a method of quality engineering. The normal population is used as a criterion. The inspection event is judged quantitatively by the Mahalanobis distance from the unit space. If the Mahalanobis distance is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that an abnormality is present. Judgment criteria can be created only for normal products, and there is an advantage that even if an unexpected abnormality occurs, there is no effect on the inspection algorithm.
ＭＴ法の判定には、正例事象群と負例事象群が必要である。水抜栓開閉装置７１の異音検査に当てはめると、正例事象群は良品、負例事象群は異音の発生する不良品である。正例事象群は表１のようにｎ事象ｋ項目の多変量データとし、負例事象群は表２のようにｍ事象ｋ項目の多変量データとする。この時、ｎ＞ｋである。 For the determination of the MT method, a positive case event group and a negative case event group are required. When applied to the abnormal noise inspection of the drainage plug opening and closing device 71, the positive case event group is a non-defective product, and the negative example event group is a non-defective product generating abnormal noise. The positive example event group is multivariate data of n event k items as shown in Table 1, and the negative example event group is multivariate data of m event k items as shown in Table 2. At this time, n> k.
判定手段１６は、水抜栓開閉装置７１が良品又は不良品であると判定した判定結果を判定結果出力手段１７に出力する。判定手段１６は、判定結果をデータ記録手段に記録してもよい。 The judging means 16 outputs the judgment result of judging that the water draining opening / closing device 71 is a non-defective product or a defective product to the judgment result output means 17. The determination means 16 may record the determination result in the data recording means.
判定結果出力手段１７は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、半導体メモリカード記録装置又は外部機器に繋がる外部インタフェースである。判定結果出力手段１７がディスプレイである場合、判定結果を画面に表示する。判定結果出力手段１７がプリンタである場合、判定結果を紙に印刷する。判定結果出力手段１７が半導体メモリカード記録装置である場合、半導体メモリカードに判定結果データを記録する。判定結果出力手段１７が外部インタフェースである場合、判定結果データを外部に出力する。 The determination result output unit 17 is, for example, an external interface connected to a display, a printer, a semiconductor memory card recording device, or an external device. When the determination result output unit 17 is a display, the determination result is displayed on the screen. When the determination result output unit 17 is a printer, the determination result is printed on paper. When the determination result output unit 17 is a semiconductor memory card recording device, the determination result data is recorded on the semiconductor memory card. When the determination result output unit 17 is an external interface, the determination result data is output to the outside.
図５に、本発明を適用する異音評価装置１として動作するコンピュータ３０のハードウエア構成を示す。コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４及び外部インタフェース部３５を備えている。これらはバスラインで接続されている。 FIG. 5 shows the hardware configuration of a computer 30 operating as the abnormal noise evaluation device 1 to which the present invention is applied. The computer 30 includes a CPU 31, a storage unit 32, an input unit 33, a display unit 34, and an external interface unit 35. These are connected by a bus line.
ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）３１は、コンピュータ３０の全体の動作を統括的に制御するものである。コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１が記憶部３２に記憶されている異音評価用プログラムを読み込んで実行することで、異音評価装置として動作する。ＣＰＵ３１は、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３、評価音面積算出手段１４、正常音面積出力手段１５及び判定手段１６（いずれも図３参照）として動作する。 A CPU (Central Processing Unit) 31 centrally controls the overall operation of the computer 30. The computer 30 operates as an abnormal noise evaluation device by the CPU 31 reading and executing the abnormal noise evaluation program stored in the storage unit 32. The CPU 31 operates as frequency spectrum calculation means 12, A characteristic correction means 13, evaluation sound area calculation means 14, normal sound area output means 15, and determination means 16 (all refer to FIG. 3).
記憶部３２は、プログラム、ＣＰＵ動作用パラメータ、各種データ、判定結果などを記憶するものである。記憶部３２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，半導体メモリ及びハードディスクなどを備えている。記憶部３２として、ＵＳＢメモリ、メモリカード（例えばＳＤメモリカード）などのフラッシュメモリやＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭなどの外部記録媒体が接続可能であってもよい。記憶部３２は、データ記録手段１８（図３参照）として動作する。正常音面積を記憶する場合、正常音面積出力手段１５（図３参照）の一部として動作する。 The storage unit 32 stores programs, CPU operation parameters, various data, determination results, and the like. The storage unit 32 includes a ROM, a RAM, a semiconductor memory, a hard disk, and the like. As the storage unit 32, a flash memory such as a USB memory or a memory card (for example, an SD memory card) or an external recording medium such as a CD-R / RW / ROM or a DVD-R / RW / RAM may be connectable. The storage unit 32 operates as the data recording unit 18 (see FIG. 3). When storing the normal sound area, it operates as part of the normal sound area output unit 15 (see FIG. 3).
入力部３３は、コンピュータ３０の操作入力用の例えばキーボード、マウスである。表示部３４は、文字、画像などを表示するディスプレイである。表示部３４は、判定結果を表示する場合、判定結果出力手段１７（図３参照）として動作する。 The input unit 33 is, for example, a keyboard or a mouse for operation input of the computer 30. The display unit 34 is a display that displays characters, images, and the like. When displaying the determination result, the display unit 34 operates as the determination result output unit 17 (see FIG. 3).
外部インタフェース部３５は、マイクロホン２１などの外部機器を接続するための回路である。外部インタフェース部３５が、入力部２２（図３参照）として動作して、マイクロホン２１と共に音取得手段１１（図３参照）として動作する。外部インタフェース部３５にプリンタを接続可能である場合、判定結果出力手段１７（図３参照）として動作する。 The external interface unit 35 is a circuit for connecting an external device such as the microphone 21. The external interface unit 35 operates as the input unit 22 (see FIG. 3) and operates as the sound acquisition unit 11 (see FIG. 3) together with the microphone 21. When the printer can be connected to the external interface unit 35, it operates as the determination result output unit 17 (see FIG. 3).
次に、異音評価装置１の動作説明と共に、異音評価方法を説明する。 Next, the abnormal noise evaluation method will be described together with the operation of the abnormal noise evaluation device 1.
図６に、異音評価方法を説明するためのフローチャートを示す。異音評価方法は、音取得手段１１が、被評価対象装置の一例である水抜栓開閉装置７１の動作音を取得する音取得ステップＳ１１を実行する。 FIG. 6 shows a flowchart for explaining the abnormal noise evaluation method. In the abnormal noise evaluation method, the sound acquisition unit 11 executes a sound acquisition step S11 in which the operation sound of the water draining switch 71 as an example of the evaluation target device is acquired.
続いて、周波数スペクトル算出手段１２が、音取得ステップＳ１１で取得した動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップＳ１２を実行する。 Subsequently, the frequency spectrum calculation step 12 executes the frequency spectrum calculation step S12 for calculating the frequency spectrum of the operation sound acquired in the sound acquisition step S11.
続いて、Ａ特性補正手段１３が、日本工業規格のＪＩＳ Ｃ １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正ステップＳ１３を実行する。 Subsequently, the A characteristic correction means 13 calculates an A characteristic frequency spectrum in which the frequency spectrum is corrected by the frequency weighting characteristic A specified in JIS C 1516: 2014 "Noise level meter-for trading or certification" of Japanese Industrial Standard. A characteristic correction step S13 is executed.
続いて、評価音面積算出手段１４が、Ａ特性補正ステップＳ１３で算出したＡ特性周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップＳ１４を実行する。 Subsequently, the area of the area divided by the frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph when the evaluation sound area calculation means 14 displays the A characteristic frequency spectrum calculated in the A characteristic correction step S13 as a graph. The evaluation sound area calculation step S14 is performed to calculate the evaluation sound area.
続いて、正常音面積出力手段１５が、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップＳ１５を実行する。 Subsequently, a normal sound area output in which the normal sound area output unit 15 outputs the evaluation sound area calculated from the operation sounds acquired in advance from the plurality of evaluation target devices of the same type operating normally as the normal sound area. Step S15 is performed.
続いて、判定手段１６が、評価音面積算出ステップＳ１４で算出した評価音面積と正常音面積出力ステップＳ１５で出力された正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、水抜栓開閉装置７１が不良であると判定する判定ステップＳ１６を実行する。判定結果は、判定結果出力手段１７から出力してもよいし、データ記録手段１８に記録してもよい。 Subsequently, the determination unit 16 calculates the Mahalanobis distance between the evaluation sound area calculated in the evaluation sound area calculation step S14 and the normal sound area output in the normal sound area output step S15, and this Mahalanobis distance is equal to or more than a predetermined threshold. At the same time, the determination step S16 is performed to determine that the water removal and closure device 71 is defective. The determination result may be output from the determination result output unit 17 or may be recorded in the data recording unit 18.
なお、図３に示す異音評価装置１はＡ特性補正手段１３を備えることが好ましいが、Ａ特性補正手段１３を備えずに、同図に破線で示すように周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトルを評価音面積算出手段１４が使用するようにしてもよい。この場合、評価音面積算出手段１４が周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する。また、図６に示す異音評価方法はＡ特性補正ステップＳ１３を実行することが好ましいが、Ａ特性補正ステップＳ１３を実行せずに、同図に破線で示すように周波数スペクトル算出ステップＳ１２の算出した周波数スペクトルを評価音面積算出ステップＳ１４が使用するようにしてもよい。この場合、評価音面積算出ステップＳ１４が周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する。つまり、評価音面積算出手段１４及び評価音面積算出ステップＳ１４では、Ａ特性周波数スペクトルを使用するようにしてもよいし、周波数スペクトルを使用するようにしてもよい。いずれを使用するか選択可能にしてもよい。なお、評価音面積をＡ特性周波数スペクトルから算出する場合には正常音面積もＡ特性周波数スペクトルから算出したものを使用し、評価音面積を周波数スペクトルから算出する場合には正常音面積も周波数スペクトルから算出したものを使用する。 Although it is preferable that the abnormal noise evaluation device 1 shown in FIG. 3 includes the A characteristic correction means 13, it is calculated by the frequency spectrum calculation means 12 as indicated by a broken line in the figure without the A characteristic correction means 13. The evaluation sound area calculation means 14 may use the frequency spectrum. In this case, when the evaluation sound area calculation means 14 displays the frequency spectrum as a graph, the area of the area divided by the frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph is calculated as the evaluation sound area. The abnormal noise evaluation method shown in FIG. 6 preferably executes the A characteristic correction step S13, but without performing the A characteristic correction step S13, calculation of the frequency spectrum calculation step S12 as shown by a broken line in the figure. The evaluated frequency area may be used in the evaluation sound area calculating step S14. In this case, when the evaluation sound area calculation step S14 displays the frequency spectrum as a graph, the area of the area divided by the frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph is calculated as the evaluation sound area. That is, in the evaluation sound area calculation means 14 and the evaluation sound area calculation step S14, the A characteristic frequency spectrum may be used, or the frequency spectrum may be used. It may be selectable which one to use. When the evaluation sound area is calculated from the A characteristic frequency spectrum, the normal sound area is also calculated from the A characteristic frequency spectrum, and when the evaluation sound area is calculated from the frequency spectrum, the normal sound area is also the frequency spectrum Use what was calculated from
また、異音評価装置１及び異音評価方法が水抜栓開閉装置７１の動作音を判定する例を説明したが、任意の他の装置の動作音を判定するようにしてもよい。 Further, although the noise evaluation apparatus 1 and the noise evaluation method have described an example in which the operation noise of the water draining opening / closing device 71 is determined, the operation noise of any other device may be determined.
（共通条件）
異音評価装置１を試作して、水抜栓開閉装置の異音評価（異音検査）を実施した。水抜栓開閉装置として、電動だけでなく手動でも水抜栓の開閉が可能な手動栓有りのタイプ（ここではＡタイプという）と、水抜栓の開閉が電動でのみ可能なＢタイプ（ここではＢタイプという）について評価を行った。Ａタイプとして、株式会社竹村製作所製：電動式不凍水抜栓開閉装置(型名：ＮＲＺ−Ｄ)を用いた。Ｂタイプとして、株式会社竹村製作所製：電動式不凍水抜栓開閉装置(型名：ＴＲＺ−Ｄ)を用いた。
(Common condition)
The noise evaluation device 1 was made on a trial basis, and noise evaluation (noise noise inspection) of the water removal and closure device was performed. Not only motorized type but also manually operated type with manual plug that can open and close the water type manually (herein referred to as A type) and B type where the water type can be opened and closed only electrically type (here type B) The evaluation was made on As A type, Takemura Co., Ltd. make: Motor-driven antifreeze water extraction and closing device (model name: NRZ-D) was used. As type B, Takemura Co., Ltd. make: The electrically operated antifreeze water tap-and-break device (type name: TRZ-D) was used.
測定位置は、測定条件にばらつきが発生しないよう、水抜栓開閉装置の筐体から１０ｍｍの距離、且つモーターのブラケットやステータの１０ｍｍ程度上方の位置と定めた。水抜栓開閉装置はモーターから周期的なノイズを発するため、音の周期に比べ十分に長い時間連続音を測定し（≒１０秒以上）、一例としてローパスフィルタ（フィルタ手段）を使用してスプリアスを除去した周波数スペクトルを算出した。ローパスフィルタには、一例として、測定に使用したFFTアナライザDS-3000（小野測器）の入力に備えられた３次バタワースローパスフィルタを使用した。このDS-3000では、調べたい波形の1.28倍が遮断周波数になる。例えば、20kHzまでの波形を調べる場合、25.6kHzが遮断周波数となる（この時のサンプリング周波数は51.2kHz）。 The measurement position was set at a distance of 10 mm from the housing of the water removal and closure device and about 10 mm above the motor bracket and the stator so that the measurement conditions did not vary. Since the water draining switchgear emits periodic noise from the motor, continuous sound is measured for a sufficiently long time (≒ 10 seconds or more) compared to the sound cycle, and a low pass filter (filter means) is used as an example to make spurious The removed frequency spectrum was calculated. As a low pass filter, as an example, a third-order Butterworth slow pass filter provided at the input of the FFT analyzer DS-3000 (Ono Sokki) used for measurement was used. In the DS-3000, the cutoff frequency is 1.28 times the waveform to be examined. For example, when examining a waveform up to 20 kHz, 25.6 kHz is the cutoff frequency (the sampling frequency at this time is 51.2 kHz).
（無響室での測定）
水抜栓開閉装置の動作音そのものを測定するため、無響室で測定を行った。使用したマイクロホンは4191-L-001（Bruel & Kjaer）、周波数分析に使用した装置は3050-A-060（Bruel & Kjaer）である。4191-L-001の周波数特性は３Ｈｚ〜４０ｋＨｚである。
(Measurement in anechoic room)
The measurement was performed in an anechoic chamber to measure the operation noise of the water draining switchgear itself. The microphone used is 4191-L-001 (Bruel & Kjaer), and the device used for frequency analysis is 3050-A-060 (Bruel & Kjaer). The frequency characteristic of 4191-L-001 is 3 Hz to 40 kHz.
図７は、タイプＡの良品５個、不良品２個の水抜き、通水それぞれの操作における音圧レベルの周波数スペクトル（周波数特性）を示したグラフである。横軸は周波数である。上限を１５ｋＨｚとしている理由は、後段のグラフとの比較を容易にするためである。縦軸はＡ特性音圧レベルのデシベル表示である。基準音圧は２０μＰａである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。 FIG. 7 is a graph showing the frequency spectrum (frequency characteristics) of the sound pressure level in the operation of five good and two bad products of type A drainage and water flow. The horizontal axis is frequency. The reason why the upper limit is set to 15 kHz is to facilitate comparison with the subsequent graph. The vertical axis is a decibel display of the A characteristic sound pressure level. The reference sound pressure is 20 μPa. The graph of the dashed-dotted line is non-defective, and the graph of the solid line is defective.
図８は、同様にタイプＢの良品５個、不良品１個の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。８ｋＨｚ以上の高音域では良品と不良品のスペクトルの差が大きいように見えるが、良品と判定されている集団でもばらつきが大きい。タイプＡ，Ｂの形状の違いは６ｋＨｚ周辺と１２ｋＨｚ周辺に表れている。 FIG. 8 is a graph showing the frequency spectra of five good and five defective products of type B, similarly. The graph of the dashed-dotted line is non-defective, and the graph of the solid line is defective. Although the difference between the good product and the defective product seems to be large in the high frequency range of 8 kHz or more, the variation is large even in the group determined to be good product. The difference in shape between types A and B appears around 6 kHz and around 12 kHz.
（通常の部屋での測定）
実際の製造現場は無響室とは違い、周囲からの様々な雑音が入りこむ環境である。また、現場で使用する機材も高額なものは使用できない。そこで１万円以下で購入できる安価なマイクロホンAT9942（オーディオテクニカ）で測定を行った。AT9942の周波数特性は７０Ｈｚ〜１５ｋＨｚである。また、分析装置はDS-3000（小野測器）である。無響室での実験と違い、音圧ではなくマイクロホンの出力電圧そのものを計測し、Ａ特性の補正を行った。
(Measurement in a normal room)
Unlike an anechoic room, the actual manufacturing site is an environment where various noises from the surrounding area enter. In addition, expensive equipment can not be used on site. Therefore we measured with the cheap microphone AT9942 (Audio Technica) which can be purchased for less than 10,000 yen. The frequency characteristics of AT9942 are 70 Hz to 15 kHz. The analyzer is a DS-3000 (Ono Sokki). Unlike the experiment in the anechoic room, not the sound pressure but the output voltage itself of the microphone was measured to correct the A characteristic.
図９はタイプＡの良品５個、不良品２個の水抜き、通水それぞれの操作における、マイクロホンの出力電圧の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。横軸は周波数、縦軸は電圧のデシベル表示である。マイクロホンの特性に合わせ、横軸上限を１５ｋＨｚとしている。図７と比較すると、２ｋＨｚ以下、４ｋＨｚ周辺のピーク、６．５ｋＨｚ周辺のピーク、１１ｋＨｚ周辺のピークなど、概ねタイプＡの特徴を再現できている。 FIG. 9 is a graph showing the frequency spectrum of the output voltage of the microphone in the operation of five good and two defective products of type A for draining water and passing water. The graph of the dashed-dotted line is non-defective, and the graph of the solid line is defective. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is decibel display of voltage. The upper limit of the horizontal axis is 15 kHz in accordance with the characteristics of the microphone. Compared with FIG. 7, the characteristics of Type A can be roughly reproduced, such as peaks below 2 kHz, around 4 kHz, around 6.5 kHz, and around 11 kHz.
図１０はタイプＢの良品５個、不良品１個の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。図８と比較して３ｋＨｚ〜４ｋＨｚ周辺、６ｋＨｚ周辺などの特徴が良く再現できているのが判る。 FIG. 10 is a graph showing the frequency spectra of five good and five bad products of type B. The graph of the dashed-dotted line is non-defective, and the graph of the solid line is defective. It can be seen that features such as around 3 kHz to 4 kHz and around 6 kHz can be reproduced well in comparison with FIG.
グラフの形状（見た目）から判断する限り、タイプＡよりもタイプＢの方が、不良品判別が容易である。 As long as it is judged from the shape (appearance) of the graph, the type B is easier to determine defective products than the type A.
（ＭＴ法による異常判定）
ある周波数区間ごとの特性曲線（周波数スペクトル）と周波数軸（横軸）とで囲まれる面積（評価音面積）を項目とした。項目を増やすほど特性曲線をより忠実に表現できるが、今回はタイプＡ、タイプＢ共に正例事象群が１０（水抜き５、通水５）であるため、選択できる項目数は最大９である。ここでは無響室でのタイプＡの測定結果を基に、（１）項目数が計算結果に与える影響、（２）面積を算出する区間幅の影響を調べた。また、通常の部屋での測定結果について、無響室での結果との比較を行った。
(Abnormal judgment by MT method)
An area (evaluation sound area) surrounded by a characteristic curve (frequency spectrum) for each frequency section and a frequency axis (horizontal axis) was used as an item. As the number of items increases, the characteristic curve can be expressed more faithfully, but this time the maximum number of items that can be selected is 9 because the positive example event group for both type A and type B is 10 (5 drained and 5 drained). . Here, based on the measurement results of type A in the anechoic chamber, (1) the influence of the number of items on the calculation result, and (2) the influence of the section width for calculating the area were examined. In addition, the measurement results in the normal room were compared with the results in the anechoic room.
（項目数の影響）
図７のデータの８ｋＨｚまでのデータを抽出し、１ｋＨｚ毎を区間として定め、算出した面積を８つの項目に当てはめた場合のマハラノビス距離を図１１に示す。横軸は各事象である。事象１〜１０は良品、事象１１〜１４は不良品である。縦軸はマハラノビス距離である。良品のマハラノビス距離が１近傍にある一方、不良品のそれは１０程度から数十以上と大きな値となっている。図から明らかなように、容易に良否が識別可能である。この例では、所定閾値Ｔとして、２＜所定閾値Ｔ＜７の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝４．５とする。
(Influence of the number of items)
The Mahalanobis distance is shown in FIG. 11 when data of up to 8 kHz in the data of FIG. 7 is extracted, 1 kHz is defined as a section, and the calculated area is applied to eight items. The horizontal axis is each event. Events 1 to 10 are good products, and events 11 to 14 are defective products. The vertical axis is the Mahalanobis distance. While the non-defective Mahalanobis distance is near 1, the value of non-defective products is as large as about 10 to several tens or more. As apparent from the figure, the quality can be easily identified. In this example, the predetermined threshold T is set within the range of 2 <predetermined threshold T <7. For example, it is assumed that the predetermined threshold T = 4.5.
図１２は、計算区間を９ｋＨｚまで行い、項目数を９とした場合のマハラノビス距離である。横軸の事象は図１１と一致している。図１１に比べ不良品のマハラノビス距離が伸びている。理由として考えられるのは、（１）項目数を増加させることで周波数特性グラフの形状をより忠実に再現できたため、（２）拡張した計算区間が識別に有効なデータだったため、である。この例では、所定閾値Ｔとして、２＜所定閾値Ｔ＜１０の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝６とする。 FIG. 12 shows the Mahalanobis distance when the calculation interval is 9 kHz and the number of items is 9. Events on the horizontal axis coincide with FIG. The Mahalanobis distance for defective products is longer than in FIG. The possible reason is that (1) because the shape of the frequency characteristic graph can be reproduced more faithfully by increasing the number of items, (2) the extended calculation interval is effective data for identification. In this example, the predetermined threshold T is set within the range of 2 <predetermined threshold T <10. For example, it is assumed that the predetermined threshold T = 6.
（面積を算出する区間幅の影響）
図１３は、区間幅を２ｋＨｚとし、１８ｋＨｚまでのデータを基に項目数を９とした場合のマハラノビス距離である。横軸の事象は図１２と図１３は一致している。事象１１と事象１３のマハラノビス距離が大きく減少しているのに対し、事象１２のマハラノビス距離は若干だが増加している。つまり、項目の選び方によって計算結果が大きく異なってくることを意味している。この例では、所定閾値Ｔとして、２．５＜所定閾値Ｔ＜１２の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝７とする。
(Influence of section width to calculate area)
FIG. 13 shows the Mahalanobis distance when the section width is 2 kHz and the number of items is 9 based on data up to 18 kHz. The events on the horizontal axis coincide with each other in FIG. 12 and FIG. While the Mahalanobis distance between Event 11 and Event 13 is greatly reduced, the Mahalanobis distance of Event 12 is slightly increased. In other words, it means that the calculation results will greatly differ depending on how to select the item. In this example, the predetermined threshold T is set in the range of 2.5 <predetermined threshold T <12. For example, it is assumed that the predetermined threshold T = 7.
（通常の部屋でのデータ）
図１４は、図９の測定結果を基に、区間幅１ｋＨｚ、項目数９でマハラノビス距離計算を行った結果である。無響室における同条件の計算結果である図１２と比較すると、不良品のマハラノビス距離の値は小さめではあるが、十分に判別が行える結果である。この例では、所定閾値Ｔとして、１＜所定閾値Ｔ＜８の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝４．５とする。
(Data in a normal room)
FIG. 14 shows the result of calculation of Mahalanobis distance with a section width of 1 kHz and item number 9 based on the measurement result of FIG. Compared with FIG. 12 which is the calculation result of the same condition in the anechoic chamber, although the value of the Mahalanobis distance of the defective product is smaller, it is a result which can be sufficiently discriminated. In this example, the predetermined threshold T is set in the range of 1 <predetermined threshold T <8. For example, it is assumed that the predetermined threshold T = 4.5.
図１５は、通常の部屋での測定結果についてＡ特性の補正を行わずにマハラノビス距離計算を行った場合のグラフである。計算条件は図１４と同様である。図１４に比べ、不良品のマハラノビス距離の値が小さくなっている。現状の異音検査は作業者が行っていることを考慮すると、Ａ特性の補正を行ったうえで判別を行った方が好ましいといえる。この例では、所定閾値Ｔとして、１＜所定閾値Ｔ＜３の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝２とする。 FIG. 15 is a graph in the case where the Mahalanobis distance calculation is performed on the measurement result in a normal room without correcting the A characteristic. The calculation conditions are the same as in FIG. As compared with FIG. 14, the value of the Mahalanobis distance of a defective product is smaller. In consideration of the fact that the current abnormal noise inspection is performed by the operator, it is preferable to perform the discrimination after correcting the A characteristic. In this example, the predetermined threshold T is set within the range of 1 <predetermined threshold T <3. For example, it is assumed that the predetermined threshold T = 2.
以上の結果より、次のことがいえる。
(1) 計算項目を適切に選択すれば、水抜栓開閉装置の出荷検査に対しＭＴ法が適用可能である。
(2) 安価なマイクロホンの使用でも判別可能である。
(3) Ａ特性による補正を行った方が、不良品判別は行いやすい。
From the above results, the following can be said.
(1) If the calculation items are properly selected, the MT method can be applied to the shipping inspection of the water draining switchgear.
(2) It can be determined even by using an inexpensive microphone.
(3) It is easier to determine defective products if the correction based on the A characteristic is performed.
１は異音評価装置、１１は音取得手段、１２は周波数スペクトル算出手段、１３はＡ特性補正手段、１４は評価音面積算出手段、１５は正常音面積出力手段、１６は判定手段、１７は判定結果出力手段、１８はデータ記録手段、２１はマイクロホン、２２は入力部、３０はコンピュータ、３１はＣＰＵ、３２は記憶部、３３は入力部、３４は表示部、３５は外部インタフェース部、７１は水抜栓開閉装置、７２は操作盤、７３は操作スイッチ、７４は通水表示ランプ、７５は水抜表示ランプ、７６はモーター、７７はハンドル駆動機構、８１は地中、９１は水抜栓（不凍水抜栓）、９３はハンドル、９５は水道管、９６は立ち上がり管、９７は水道栓（蛇口）、Ｍ１〜Ｍ８は評価音面積、Ｓ１１は音取得ステップ、Ｓ１２は周波数スペクトル算出ステップ、Ｓ１３はＡ特性補正ステップ、Ｓ１４は評価音面積算出ステップ、Ｓ１５は正常音面積出力ステップ、Ｓ１６は判定ステップである。 1 is a noise evaluation device, 11 is a sound acquisition device, 12 is a frequency spectrum calculation device, 13 is an A characteristic correction device, 14 is an evaluation sound area calculation device, 15 is a normal sound area output device, 16 is a determination device, 17 is Judgment result output means, 18 is data recording means, 21 is a microphone, 22 is an input unit, 30 is a computer, 31 is a CPU, 32 is a storage unit, 33 is an input unit, 34 is a display unit, 35 is an external interface unit, 71 Reference numeral 72 is a control panel, 73 is an operation switch, 74 is a water flow indicator lamp, 75 is a water drainage indicator lamp, 76 is a motor, 77 is a handle drive mechanism, 81 is a underground, 91 is a water tap (not Freezing water extraction and removal), 93 is a handle, 95 is a water pipe, 96 is a rising pipe, 97 is a water tap (faucet), M1 to M8 are evaluation sound areas, S11 is a sound acquisition step, S12 is a frequency spectrum Out step, the A-weighted correction step S13, the evaluated sound area calculation step S14, the normal sound area outputting step S15, S16 are decision steps.
Claims (4)
取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段と、
算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出手段と、
正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力手段と、
前記評価音面積算出手段の算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力手段の出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定手段とを、備えることを特徴とする異音評価装置。 Sound acquisition means for acquiring the operation sound of the device to be evaluated;
Frequency spectrum calculation means for calculating a frequency spectrum of the acquired operation sound;
Evaluation sound area calculation means for calculating an area of a region partitioned by a frequency axis for each predetermined frequency width and a frequency spectrum graph when the calculated frequency spectrum is displayed as a graph;
Normal sound area output means for outputting, as a normal sound area, the evaluation sound area calculated from the operation sounds acquired in advance from the plurality of evaluation target devices of the same type operating normally.
When the Mahalanobis distance between the evaluation sound area calculated by the evaluation sound area calculation means and the normal sound area output from the normal sound area output means is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the device to be evaluated is defective An abnormal noise evaluation device comprising: determining means for determining an abnormal noise.
前記評価音面積算出手段では、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正手段によって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする請求項１に記載の異音評価装置。 A characteristic correction means for calculating an A characteristic frequency spectrum in which the frequency spectrum is corrected according to the frequency weighting characteristic A defined in JIS C 1516: 2014 "Noise level meter-for trading or certification" of Japanese Industrial Standard,
The abnormal sound evaluation apparatus according to claim 1, wherein the evaluation sound area calculation means uses the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correction means instead of the frequency spectrum.
取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、
算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップと、
正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップと、
前記評価音面積算出ステップで算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力ステップで出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定ステップとを、備えることを特徴とする異音評価方法。 A sound acquisition step of acquiring an operation sound of the evaluation target device;
A frequency spectrum calculating step of calculating a frequency spectrum of the acquired operation sound;
An evaluation sound area calculation step of calculating an area of a region divided by a frequency axis for each predetermined frequency width and the frequency spectrum graph when the calculated frequency spectrum is displayed as a graph;
A normal sound area output step of outputting, as a normal sound area, the evaluation sound area calculated from the operation sounds acquired in advance from the plurality of evaluation target devices of the same type operating normally;
It is determined that the device to be evaluated is defective when the Mahalanobis distance between the evaluation sound area calculated in the evaluation sound area calculation step and the normal sound area output in the normal sound area output step is a predetermined threshold or more. And (f) determining the noise.
前記評価音面積算出ステップでは、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正ステップによって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする請求項３に記載の異音評価方法。 A characteristic correction step of calculating an A characteristic frequency spectrum in which the frequency spectrum is corrected according to the frequency weighting characteristic A defined in JIS C 1516: 2014 “Sound level meter for transaction or certification” of Japanese Industrial Standard,
The abnormal sound evaluation method according to claim 3, wherein in the evaluation sound area calculating step, the A characteristic frequency spectrum calculated by the A characteristic correcting step is used instead of the frequency spectrum.
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