JP4371119B2 - Abnormality monitoring method - Google Patents

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Description

本発明は、監視対象物の状態を反映する電気信号の波形の特徴量に基づいて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法に関するものである。   The present invention relates to an abnormality monitoring method for detecting the presence / absence of an abnormality of a monitoring object based on a feature amount of a waveform of an electric signal reflecting the state of the monitoring object.

従来から、工場設備や家庭設備のうちモータやエンジンのような駆動源を備える機器を監視対象物として、監視対象物から発生する振動や音波に基づいて監視対象物の異常の有無を検出する技術が種々提供されている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, equipment that has a drive source such as a motor or engine among factory equipment and household equipment is to be monitored, and detects whether there is an abnormality in the monitored object based on vibrations and sound waves generated from the monitored object Are provided in various ways (for example, see Patent Document 1).

この種の異常監視の技術では、振動や音波(振動と音波とは検出するセンサが異なるが処理過程は同様であるから、以下では音波のみを対象として説明する。すなわち、「音波」というとき、とくに断りがなければ「音波と振動との少なくとも一方」の意味で用いる)をマイクロホンや振動ピックアップによって電気信号に変換し、電気信号の波形の特徴量に基づいて監視対象物の動作が正常か異常かを判断している。   In this type of abnormality monitoring technology, vibration and sound waves (vibration and sound waves are detected by different sensors, but the processing process is the same, so only the sound waves will be described below. Unless otherwise specified, the term “at least one of sound wave and vibration” is used to convert the signal into an electric signal using a microphone or vibration pickup, and the monitoring object operates normally or abnormally based on the characteristic amount of the waveform of the electric signal. Judgment.

連続して入力される音波に対応した電気信号について特徴量の抽出を開始するタイミングは、監視対象物が動作に応じて発生するトリガ信号により決めている。たとえば、監視対象物が切削加工機のように回転部分を含む装置であれば、監視対象物から回転部分の1回転ごとにトリガ信号を発生させ、このトリガ信号の発生から一定時間の波形について、特徴量の抽出を行うことにより、1回転毎に同条件の電気信号の波形を比較することができ、波形の比較によって監視対象物の動作の異常の有無を判断することが可能になると考えられる。
特開2003−232674号公報
The timing for starting the extraction of the feature value for the electrical signal corresponding to the sound wave that is continuously input is determined by a trigger signal generated according to the operation of the monitoring target. For example, if the monitored object is an apparatus including a rotating part such as a cutting machine, a trigger signal is generated for each rotation of the rotating part from the monitored object, and a waveform for a certain period of time from the generation of the trigger signal, By extracting the feature amount, it is possible to compare the waveform of the electric signal under the same condition every rotation, and it is possible to determine whether there is an abnormality in the operation of the monitored object by comparing the waveform. .
JP 2003-232674 A

しかしながら、監視対象物からトリガ信号が発生するタイミングは、必ずしも異常の有無の判断に適したタイミングとは限らず、監視対象物が発生するトリガ信号のタイミングでは、異常の有無の判断に用いる波形が得られない場合がある。   However, the timing at which the trigger signal is generated from the monitored object is not necessarily the timing suitable for determining whether there is an abnormality, and the waveform used to determine whether there is an abnormality at the timing of the trigger signal generated by the monitored object. It may not be obtained.

たとえば、異常の有無の判断に用いようとする対象波形の発生が、トリガ信号の発生するタイミングよりも早いときには、対象波形の全体を取得することができないという問題が生じる。逆に、トリガ信号の発生するタイミングよりも対象波形の開始が遅い場合には、対象波形の前あるいは後に音波の生じない無音期間(無信号期間)が生じることがある。   For example, when the target waveform to be used for determining whether there is an abnormality is earlier than the timing at which the trigger signal is generated, there is a problem that the entire target waveform cannot be acquired. Conversely, when the start of the target waveform is later than the timing at which the trigger signal is generated, there may be a silent period (no signal period) in which no sound wave is generated before or after the target waveform.

上述のように、監視対象物が発生するトリガ信号のタイミングでは、対象波形を正確に抽出することができない場合があるから、動作の異常の有無を判断する精度が低下する場合があった。   As described above, there are cases where the target waveform cannot be accurately extracted at the timing of the trigger signal generated by the monitoring target, and the accuracy of determining whether there is an abnormality in the operation may be reduced.

また、正常状態の波形であっても監視対象物の動作速度によって対象波形が時間軸方向に伸縮する場合やノイズ成分の影響で異常値が生じることがあり、正常状態でも対象波形に大きな変化が生じる場合には、動作が異常である場合の波形との判別が難しい場合もあった。   Even if the waveform is in a normal state, the target waveform may expand or contract in the time axis direction depending on the operating speed of the monitored object, or an abnormal value may occur due to the influence of noise components. In some cases, it may be difficult to distinguish the waveform from the abnormal operation.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、監視対象物の動作を反映する電気信号の波形に基づいて特徴量を抽出する期間を決定することにより、対象波形のみを確実に抽出することを可能として、監視対象物の動作が正常か異常かを精度よく検出することを可能とした異常監視方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to determine only a target waveform by determining a period for extracting a feature amount based on a waveform of an electrical signal reflecting the operation of a monitoring target. An object of the present invention is to provide an anomaly monitoring method that can be reliably extracted and can accurately detect whether the operation of a monitoring object is normal or abnormal.

請求項1の発明は、監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなる組であって両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなる組であって両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an electrical signal reflecting the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, and a feature amount reflecting the waveform characteristic of the digital signal stored in the memory is extracted and extracted. An abnormality monitoring method for detecting the presence / absence of an abnormality of a monitoring object using a feature amount, wherein a start time and an end time of a target waveform for extracting a feature amount using a time change of the level of the digital signal are obtained. determined, by using the representative value for each time interval while dividing each time that defines the target waveform segment to extract a feature amount of the waveform of the electrical signal, per to determine the presence or absence of the monitored object abnormal The digital signal is stored in the memory for a monitoring period of a certain time including the target waveform, and each determination period is divided into a determination period for each fixed time width The effective value of and is adjacent to the previous and subsequent determination periods in the time series, and the effective value of the subsequent determination period is greater than the effective value of the previous determination period, and the difference between the effective values The time between the pair having the maximum absolute value is used as the start time, and the effective value of the later determination period is greater than the effective value of the previous determination period in the adjacent determination period groups in the time series. The time between the pairs that are smaller and the absolute value of the difference between the two effective values is maximized is used as the end time .

この方法によれば、メモリに格納したデジタル信号のレベルの時間変化を用いて対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定するから、特徴量を抽出する対象波形を再現性よく抽出することができる。つまり、電気信号において監視対象物の動作の特徴を表す領域が取り込めなかったり、不要な領域を多く取り込んだりすることがなく、特徴量の抽出に意味のある領域を対象波形として切り出すことができ、しかも対象波形は同条件で切り取っているから、監視対象物の異常の有無を高い精度で検出することが可能になる。   According to this method, since the start time and end time of the target waveform are determined using the time change of the level of the digital signal stored in the memory, the target waveform from which the feature amount is extracted can be extracted with high reproducibility. . In other words, the region representing the characteristics of the operation of the monitoring object in the electrical signal cannot be captured, or many unnecessary regions are not captured. Moreover, since the target waveform is cut out under the same conditions, it is possible to detect the presence / absence of abnormality of the monitoring target object with high accuracy.

なお、監視対象物がトリガ信号を発生する機能を有しているときには、トリガ信号の発生タイミングを対象波形よりも十分に先行するように発生させ、トリガ信号の発生からメモリに記憶するようにすれば、メモリの記憶容量が必要以上に大きくなるのを防止することができる。また、特徴量を抽出する際に、対象波形を時間区間ごとに分割し、時間区間ごとの代表値を用いているから、特徴量を抽出するのに不要な微細な変化を抑制して情報量を低減することができ、特徴量を抽出する際の処理負荷を軽減することができる。つまり、対象波形のうちの不要な情報を除去し、特徴部分の差異を顕著にすることができる。その結果、監視対象物が正常状態であるのに異常と誤判定する可能性が低減され、かつ異常状態を精度よく検出することができる。   When the monitoring target has a function for generating a trigger signal, the trigger signal generation timing is generated sufficiently ahead of the target waveform, and the trigger signal is generated and stored in the memory. Thus, it is possible to prevent the memory storage capacity from becoming larger than necessary. In addition, when extracting feature values, the target waveform is divided into time intervals, and representative values for each time interval are used. Therefore, the amount of information is suppressed by suppressing minute changes unnecessary for extracting feature values. And the processing load when extracting the feature amount can be reduced. That is, it is possible to remove unnecessary information from the target waveform and to make the difference between the characteristic portions remarkable. As a result, the possibility that the monitoring target is in a normal state but erroneously determined as abnormal is reduced, and the abnormal state can be accurately detected.

しかも、メモリに格納されたデジタル信号を判定期間毎に分割して各判定期間の実効値の時間変化を用いることにより、対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定するから、判定期間の時間程度の精度で対象波形を精度よく抽出することができ、結果的に監視対象物の異常の有無を精度よく検出することが可能になる。また、監視対象物がトリガ信号を発生しなくても対象波形を抽出することができる上に、トリガ信号を発生する場合であってもトリガ信号の発生毎にトリガ信号の発生タイミングと対象波形の発生タイミングとが異なっている場合でも、対象波形を抽出することによって、異常の有無の判定を精度よく行うことができる。 In addition, the start time and end time of the target waveform are determined by dividing the digital signal stored in the memory for each determination period and using the time change of the effective value of each determination period. The target waveform can be extracted with high accuracy, and as a result, it is possible to accurately detect whether there is an abnormality in the monitoring target. In addition, the target waveform can be extracted even if the monitoring target does not generate a trigger signal, and even when the trigger signal is generated, the trigger signal generation timing and the target waveform are generated each time the trigger signal is generated. Even when the generation timing is different, the presence / absence of abnormality can be accurately determined by extracting the target waveform.

請求項2の発明は、監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第1の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第1の閾値以下であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第2の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第2の閾値以下であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, an electrical signal reflecting the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, and a feature quantity reflecting the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted and extracted. An abnormality monitoring method for detecting the presence / absence of an abnormality of a monitoring object using a feature amount, wherein a start time and an end time of a target waveform for extracting a feature amount using a time change of the level of the digital signal are obtained. In determining whether there is an abnormality in the monitoring target by dividing the target waveform into specified time intervals and extracting the characteristic amount of the waveform of the electrical signal using the representative value for each time interval. , storing the digital signal for monitoring period of a predetermined time including the target waveform to the memory, the decision period while dividing the digital signals stored in the memory in the determination period at predetermined time width The effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period and includes the previous determination period in the set of adjacent determination periods adjacent to each other in time series. A set satisfying the condition that the effective value in at least one of the first predetermined determination periods before the determination period is equal to or less than the first threshold value, and the absolute value of the difference between the two effective values is maximized The time between the pairs is used as the start time, and the effective value of the subsequent determination period is smaller than the effective value of the previous determination period in the determination period adjacent groups in the time series, and A set satisfying the condition that the effective value in at least one of the second predetermined number of determination periods after the determination period including the determination period is equal to or less than the second threshold value, and the difference between the effective values The time between the pair having the maximum absolute value of is used as the end time. And butterflies.

この方法によれば、請求項1の発明と同様の作用に加えて、開始時刻および終了時刻の決定に用いる条件を厳しくしているから、開始時刻および終了時刻をより精度よく検出することができる。とくに、実効値を第1の閾値、第2の閾値と比較することにより、対象波形の前後における無信号の期間の有無を判断しているから、無信号の期間を除去して対象波形を抽出することができる上に、対象波形の中に実効値の大きく変化する部分が含まれている場合に対象波形を誤って切断してしまうのを防止することができる。 According to this method, in addition to the same operation as that of the first aspect of the invention, the conditions used for determining the start time and the end time are stricter, so that the start time and the end time can be detected more accurately. . In particular, since the effective value is compared with the first threshold value and the second threshold value to determine whether there is a no-signal period before and after the target waveform, the target waveform is extracted by removing the no-signal period. In addition, it is possible to prevent the target waveform from being erroneously cut when the target waveform includes a portion where the effective value largely changes.

請求項3の発明は、監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第1の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第1の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第2の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第2の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, an electrical signal reflecting the state of an object to be monitored is converted into a digital signal and stored in a memory, and a feature amount reflecting the waveform characteristic of the digital signal stored in the memory is extracted and extracted. An abnormality monitoring method for detecting the presence / absence of an abnormality of a monitoring object using a feature amount, wherein a start time and an end time of a target waveform for extracting a feature amount using a time change of the level of the digital signal are obtained. In determining whether there is an abnormality in the monitoring target by dividing the target waveform into specified time intervals and extracting the characteristic amount of the waveform of the electrical signal using the representative value for each time interval. , storing the digital signal for monitoring period of a predetermined time including the target waveform to the memory, the decision period while dividing the digital signals stored in the memory in the determination period at predetermined time width After the effective value of the later determination period is larger than the effective value of the previous determination period in the set of adjacent determination periods adjacent to each other in the time series, and includes the later determination period Between the pairs that satisfy the condition that the effective value is equal to or greater than the first threshold in all of the first specified number of determination periods after the determination period, and in which the absolute value of the difference between the two effective values is maximized Is used as the start time, and the effective value of the subsequent determination period is smaller than the effective value of the previous determination period in the set of determination periods adjacent to each other in time series, and the previous determination period is A set that satisfies the condition that the effective value is greater than or equal to the second threshold value in all of the second specified number of determination periods before the previous determination period, and that maximizes the absolute value of the difference between the two effective values. Is used as the end time.

この方法によれば、請求項1の発明と同様の作用に加えて、開始時刻および終了時刻の決定に用いる条件を厳しくしているから、開始時刻および終了時刻をより精度よく検出することができる。とくに、実効値を第1の閾値、第2の閾値と比較することにより、対象波形が有信号の期間であることを確認しているから、突発的なノイズを対象信号と誤る可能性を低減することができる。 According to this method, in addition to the same operation as that of the first aspect of the invention, the conditions used for determining the start time and the end time are stricter, so that the start time and the end time can be detected more accurately. . In particular, by comparing the effective value with the first threshold value and the second threshold value, it has been confirmed that the target waveform is a period with a signal, thus reducing the possibility of accidental noise being the target signal. can do.

請求項4の発明は、監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第1の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第1の閾値以下であり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第2の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第2の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組のうち後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第3の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第3の閾値以下であり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第4の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第4の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, an electrical signal reflecting the state of an object to be monitored is converted into a digital signal and stored in a memory, and a feature quantity reflecting the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted and extracted. An abnormality monitoring method for detecting the presence / absence of an abnormality of a monitoring object using a feature amount, wherein a start time and an end time of a target waveform for extracting a feature amount using a time change of the level of the digital signal are obtained. In determining whether there is an abnormality in the monitoring target by dividing the target waveform into specified time intervals and extracting the characteristic amount of the waveform of the electrical signal using the representative value for each time interval. , storing the digital signal for monitoring period of a predetermined time including the target waveform to the memory, the decision period while dividing the digital signals stored in the memory in the determination period at predetermined time width The effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period and includes the previous determination period in the set of adjacent determination periods adjacent to each other in time series. The effective value in at least one of the first predetermined number of determination periods before the first determination period is equal to or less than the first threshold, and the second predetermined number of times after the subsequent determination period including the subsequent determination period A time series between a pair that satisfies the condition that the effective value is greater than or equal to the second threshold value in all the determination periods and that has the maximum absolute value of the difference between the two effective values is used as the start time. The effective value of the later determination period is smaller than the effective value of the previous determination period in the set of determination periods adjacent to each other in front and rear, and the third specified number of items after the subsequent determination period including the subsequent determination period The effective value in at least one of the determination periods is less than or equal to the third threshold value And a set that satisfies the condition that the effective value is greater than or equal to the fourth threshold in all of the fourth specified number of determination periods before the previous determination period including the previous determination period, and the difference between the two effective values The time between the pair having the maximum absolute value is used as the end time.

この方法によれば、請求項1の発明と同様の作用に加えて、開始時刻および終了時刻の決定に用いる条件を厳しくしているから、開始時刻および終了時刻をより精度よく検出することができる。とくに、この方法では、請求項2と請求項3との条件をすべて満たす場合に対象波形として抽出するから、無信号の期間を除去し、かつ対象波形における実効値の変化が大きい場合でも対象波形を切断することなく抽出し、しかも突発的なノイズを対象信号と誤る可能性も低減することができることになる。 According to this method, in addition to the same operation as that of the first aspect of the invention, the conditions used for determining the start time and the end time are stricter, so that the start time and the end time can be detected more accurately. . In particular, in this method, since the target waveform is extracted when all of the conditions of claims 2 and 3 are satisfied, the target waveform is removed even when the no-signal period is removed and the change in the effective value of the target waveform is large. Can be extracted without cutting, and the possibility of accidental noise being mistaken for the target signal can be reduced.

本発明の方法によれば、メモリに格納したデジタル信号のレベルの時間変化を用いて対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定するから、特徴量を抽出する対象波形を再現性よく抽出することができるという利点がある。また、対象波形を時間区間ごとに分割し、時間区間ごとの代表値の時系列データを用いて特徴量を抽出するから、特徴量を抽出するのに不要な微細な変化を抑制して情報量を低減することができ、特徴量を抽出する際の処理負荷を軽減することができ、正常状態を異常と誤判定する可能性を低減し、かつ異常状態は確実に検出することができるという効果が得られる。   According to the method of the present invention, since the start time and end time of the target waveform are determined using the time change of the level of the digital signal stored in the memory, the target waveform from which the feature amount is extracted can be extracted with high reproducibility. There is an advantage that can be. In addition, since the target waveform is divided into time intervals and feature quantities are extracted using time-series data of representative values for each time interval, the amount of information can be suppressed by suppressing minute changes unnecessary for extracting feature quantities. The effect that the processing load when extracting the feature amount can be reduced, the possibility that the normal state is erroneously determined as abnormal, and that the abnormal state can be reliably detected can be reduced. Is obtained.

以下に説明する実施形態では、ニューラルネットワークを用いて切削加工機のような監視対象物の動作の正常・異常を判断する構成を例示する。たとえば、生産ライン上をワークが次々に搬送され、ボール盤のような工作機械により各ワークに穴開け加工を施す場合のように、監視対象物から間欠的に音波や振動が発生する場合を想定する。また、ニューラルネットワークは、逐次処理型のコンピュータで適宜のアプリケーションプログラムを実行することにより実現する場合を想定しているが、専用のニューロコンピュータを用いることも可能である。ニューラルネットワークとしては、教師なし競合学習型ニューラルネットワークを用いるのが望ましい。また、ニューラルネットワークに代えて、ファジー論理を用いて監視対象物の正常・異常を判断することも可能である。   In the embodiment described below, a configuration for determining normality / abnormality of an operation of a monitoring object such as a cutting machine using a neural network is illustrated. For example, it is assumed that workpieces are transported one after another on the production line, and sound waves or vibrations are intermittently generated from the monitored object, such as when drilling each workpiece with a machine tool such as a drilling machine. . The neural network is assumed to be realized by executing an appropriate application program on a sequential processing type computer, but a dedicated neurocomputer can also be used. As the neural network, it is desirable to use an unsupervised competitive learning type neural network. In addition, it is possible to determine whether the monitoring target is normal or abnormal using fuzzy logic instead of the neural network.

このニューラルネットワークでは、学習データの集合を入力することによりあらかじめ学習させておき、学習済みの状態で任意の入力データを与えると、与えた入力データと学習データとの類似あるいは相違の程度を反映した出力が得られる。一般には、ニューラルネットワークの出力層において学習データに対応付けたクラスタリングマップを設定しておき、クラスタリングマップにおいて学習データのカテゴリに対応付けた領域と、与えた入力データに対応する出力(発火したニューロン)がクラスタリングマップにおいて占める位置に応じて、入力データと学習データとの相違の程度を判断する。   In this neural network, learning is performed in advance by inputting a set of learning data, and given arbitrary input data in a learned state reflects the degree of similarity or difference between the given input data and the learning data. Output is obtained. In general, a clustering map associated with learning data is set in the output layer of the neural network, the region associated with the category of learning data in the clustering map, and the output corresponding to the given input data (fired neurons) The degree of difference between the input data and the learning data is determined according to the position occupied by in the clustering map.

図1に示す構成では、監視対象物が発生する音波および振動を検出する信号入力部1を備える。信号入力部1には、振動を検出するための振動センサ1aと、音波を検出するためのマイクロホン1bとが設けられる。振動センサ1aとマイクロホン1bとは、監視対象物の種類に応じていずれか一方のみを用いてもよく、また振動センサ1aとマイクロホン1bとの両方を併用してもよい。ここで、信号入力部1での音波や振動の検出の開始および終了のタイミングは、後述する入出力部5への外部信号(たとえば、トリガ信号)により決定される。また、本実施形態では信号入力部1において振動センサ1aおよびマイクロホン1bを用いているが、他の物理センサや化学センサを用いて監視対象物の動作を反映する他の物理量や化学量を検出してもよい。   The configuration shown in FIG. 1 includes a signal input unit 1 that detects sound waves and vibrations generated by a monitoring target. The signal input unit 1 is provided with a vibration sensor 1a for detecting vibration and a microphone 1b for detecting sound waves. Only one of the vibration sensor 1a and the microphone 1b may be used according to the type of the monitoring object, or both the vibration sensor 1a and the microphone 1b may be used in combination. Here, the start and end timings of detection of sound waves and vibrations in the signal input unit 1 are determined by an external signal (for example, a trigger signal) to the input / output unit 5 described later. In the present embodiment, the vibration sensor 1a and the microphone 1b are used in the signal input unit 1, but other physical quantities or chemical quantities that reflect the operation of the monitoring target are detected using other physical sensors or chemical sensors. May be.

信号入力部1の出力は、A/Dコンバータ2に入力されてデジタル信号に変換された後に、ニューラルネットワークを構成するCPU3に入力される。CPU3にはメモリ4が付設され、A/Dコンバータ2の出力はメモリ4に一旦格納される。ここに、メモリ4はA/Dコンバータ2から出力される所定時間分のデジタル信号(データ)を一時的に保持するレジスタとして用いられる領域を有する。メモリ4へのデータの取り込み開始は監視対象物が発生するトリガ信号によって規定することも可能である。メモリ4に格納するデジタル信号は、対象波形を含む一定時間の監視期間にA/Dコンバータ2から出力されたデジタル信号であって、監視期間は入出力部5に与えられる外部信号により指定される。   The output of the signal input unit 1 is input to the A / D converter 2 and converted into a digital signal, and then input to the CPU 3 constituting the neural network. The CPU 3 is provided with a memory 4, and the output of the A / D converter 2 is temporarily stored in the memory 4. Here, the memory 4 has an area used as a register that temporarily holds digital signals (data) for a predetermined time output from the A / D converter 2. The start of data import into the memory 4 can be defined by a trigger signal generated by the monitoring target. The digital signal stored in the memory 4 is a digital signal output from the A / D converter 2 during a fixed monitoring period including the target waveform, and the monitoring period is specified by an external signal supplied to the input / output unit 5. .

CPU3とメモリ4とにより構成されるコンピュータは、A/Dコンバータ2から与えられメモリ4に格納されたデジタル信号のうち特徴量を抽出する対象波形を切り出す波形抽出部と、対象波形を規定した時間区間ごとに分割して各時間区間の代表値を求める区間分割部と、区間分割部で得られた時間区間ごとの代表値の時系列データを用いて波形の特徴量を抽出する特徴抽出処理部と、特徴抽出処理部で抽出された特徴量を入力データとして学習データとの相違の程度を判断するニューラルネットワークとの機能を有している。ここに、ニューラルネットワークは、上述したクラスタリングマップの機能も含んでいるものとする。また、ニューラルネットワークにより得られた判定結果は、入出力部5を通して外部に出力され、監視対象物の動作の正常・異常を報知したり、他の機器の制御に用いたりされる。   The computer constituted by the CPU 3 and the memory 4 includes a waveform extraction unit that extracts a target waveform from which a feature amount is extracted from a digital signal supplied from the A / D converter 2 and stored in the memory 4, and a time that defines the target waveform. A section dividing unit that divides each section and obtains a representative value of each time section, and a feature extraction processing section that extracts time-series data of the representative value for each time section obtained by the section dividing section to extract a waveform feature amount And a function of a neural network that determines the degree of difference from the learning data using the feature amount extracted by the feature extraction processing unit as input data. Here, it is assumed that the neural network also includes the function of the clustering map described above. In addition, the determination result obtained by the neural network is output to the outside through the input / output unit 5 to notify normality / abnormality of the operation of the monitoring target or to be used for controlling other devices.

区間分割部では、目的とする音波から特徴抽出を行うのに必要な情報が保存される程度の時間区間ごとに音波の波形を分割する。たとえば、fHz以下の音波の特徴を抽出すればよい場合には、時間区間の単位を1/2f(ms)とする。いま、マイクロホン1bから図2のような電気信号が出力されているとすると、電気信号をデジタル信号に変換しメモリ4に格納したのちに、後述するように波形の一部を対象波形として切り出し、その対象波形を時間区間Tmごとに分割するのである。各時間区間Tmを代表する信号値には、各時間区間Tmにおける信号値の平均値または最大値を用いる。   The section dividing unit divides the waveform of the sound wave for each time section to the extent that information necessary for performing feature extraction from the target sound wave is preserved. For example, when it is sufficient to extract the characteristics of sound waves of fHz or less, the unit of the time interval is set to ½ f (ms). Now, assuming that an electrical signal as shown in FIG. 2 is output from the microphone 1b, after the electrical signal is converted into a digital signal and stored in the memory 4, a part of the waveform is cut out as a target waveform as will be described later. The target waveform is divided for each time interval Tm. As a signal value representing each time interval Tm, an average value or a maximum value of the signal values in each time interval Tm is used.

したがって、対象波形が区間分割部に入力されると、区間分割部から出力される時系列データは図3のように時間区間Tmの周期よりも短周期の成分が除去された波形を表すことになる。つまり、区間分割部は、特徴抽出に必要な周波数よりも高い周波数成分を除去しているから、ローパスフィルタと等価に機能する。   Therefore, when the target waveform is input to the section dividing unit, the time series data output from the section dividing unit represents a waveform from which components having a shorter period than the period of the time section Tm are removed as shown in FIG. Become. That is, the section dividing unit functions equivalent to a low-pass filter because it removes frequency components higher than the frequency necessary for feature extraction.

区間分割部で分割された時間区間Tmの代表値には時間区間Tm内の平均値あるいは最大値を用いるから、A/Dコンバータ2のサンプリング周期は時間区間Tmの半分以下であることが必要である。たとえば、一般の音声用のA/Dコンバータ2のサンプリング周波数は40kHz以上であるから、音声用のA/Dコンバータを採用し、時間区間Tmをたとえば1msとするならば、サンプリング周期を時間区間Tmよりも十分に短くすることができる。   Since the average value or the maximum value in the time interval Tm is used as the representative value of the time interval Tm divided by the interval division unit, the sampling period of the A / D converter 2 needs to be half or less of the time interval Tm. is there. For example, since the sampling frequency of the general audio A / D converter 2 is 40 kHz or more, if the audio A / D converter is employed and the time interval Tm is set to 1 ms, for example, the sampling period is set to the time interval Tm. Can be made sufficiently shorter.

区間分割部では、時間区間Tmを単位として音波の波形を分割する前に、音波の波形を平滑化してもよい。平滑化の処理には、たとえば移動平均を用いればよい。上述したように、A/Dコンバータ2のサンプリング周期が時間区間Tmよりも十分に短ければ、A/Dコンバータ2の出力値を一定個数ずつ平均することにより得られる移動平均値の時間変化も音波の波形の特徴を含んでいることになる。時間区間Tmで分割する前置処理として、図2に示す波形に対して平滑化を行えば、たとえば図3に示す波形が得られる。このように平滑化を行うことにより突発的に生じるノイズ(たとえば、突発音)を除去することができ、特徴抽出には不要な情報を減少させることができ、最終的な判断結果の精度を高めることが可能になる。   The section dividing unit may smooth the sound wave waveform before dividing the sound wave waveform in units of the time section Tm. For the smoothing process, for example, a moving average may be used. As described above, if the sampling period of the A / D converter 2 is sufficiently shorter than the time interval Tm, the time change of the moving average value obtained by averaging the output values of the A / D converter 2 by a certain number is also a sound wave. It includes the characteristics of the waveform. For example, if the waveform shown in FIG. 2 is smoothed as the pre-processing for dividing the time interval Tm, the waveform shown in FIG. 3 is obtained. By performing smoothing in this way, noise (for example, sudden sound) that occurs suddenly can be removed, information unnecessary for feature extraction can be reduced, and the accuracy of the final determination result can be improved. It becomes possible.

同様に、区間分割部では、時間区間Tmを単位として音波の波形を分割し、各時間区間Tmごとの代表値を決定した後に、後置処理として平滑化を行うようにしてもよい。各時間区間Tmごとの代表値は、たとえば図3に示すように変化するから、図3の波形について平滑化を行えば、図5に示すように微細な凹凸のない波形が得られる。平滑化の技術としては時間区間Tmごとに得られる代表値を一定個数ずつ平均することにより得られる移動平均値を用いることができる。ただし、この平滑化により時間区間Tmを単位とする情報は欠落するから、後置処理による平滑化は、時間区間Tmよりも長い周期で現れる特徴の抽出に用いる。前置処理で平滑化を行う場合と同様に後置処理で平滑化を行う場合でも、特徴抽出のために不要な情報を減少させることができるから、最終的な判断結果の精度の向上につながる。   Similarly, the section dividing unit may divide the sound wave waveform in units of time sections Tm, determine the representative value for each time section Tm, and then perform smoothing as post-processing. Since the representative value for each time interval Tm changes as shown in FIG. 3, for example, if the waveform of FIG. 3 is smoothed, a waveform without fine irregularities is obtained as shown in FIG. As a smoothing technique, a moving average value obtained by averaging a certain number of representative values obtained for each time interval Tm can be used. However, since information with the time interval Tm as a unit is lost due to this smoothing, smoothing by post-processing is used for extracting features that appear in a longer cycle than the time interval Tm. Even if smoothing is performed by post-processing as in the case of smoothing by pre-processing, unnecessary information for feature extraction can be reduced, leading to improvement in the accuracy of the final judgment result. .

前置処理と後置処理とは両方を行ってもよいが、異常値の除去を目的とする場合には通常はいずれか一方を行えばよい。   Both the pre-processing and the post-processing may be performed. However, in order to remove abnormal values, either one may be normally performed.

ところで、背景技術としても説明したように、区間分割部から出力する波形のうちのどの時間区間Tmを特徴抽出部に与えるかに応じて判断結果が異なる可能性がある。この種の問題を回避するために、波形抽出部において、メモリ4に格納されたデジタル信号のうち、特徴量を抽出する対象となる対象波形を切り出している。   By the way, as described as the background art, the determination result may differ depending on which time interval Tm of the waveform output from the interval division unit is given to the feature extraction unit. In order to avoid this type of problem, the waveform extraction unit extracts a target waveform from which a feature amount is to be extracted from the digital signal stored in the memory 4.

波形抽出部において対象波形を切り出す方法としては、図6に示すように、メモリ4に格納された波形を適宜の判定期間Tpを単位として分割し、各判定期間Tpにおける実効値の時間変化について評価し、対象波形の開始時刻と終了時刻とを抽出することによって、対象波形を切り出す方法を採用する。判定期間Tpは、抽出する特徴量によっても異なるが、監視対象物が発生する音波について特徴量を抽出する場合であれば、たとえば10msとすればよい。判定期間Tpは、対象波形の特徴量を抽出するのが目的ではないから、上述した時間区間Tmよりも長く設定されるが、ワークの1回の加工時間よりは十分に短い時間(たとえば、100分の1以下)に設定される。   As a method of cutting out the target waveform in the waveform extraction unit, as shown in FIG. 6, the waveform stored in the memory 4 is divided in units of an appropriate determination period Tp, and the time change of the effective value in each determination period Tp is evaluated. Then, a method of cutting out the target waveform by extracting the start time and the end time of the target waveform is adopted. Although the determination period Tp varies depending on the feature quantity to be extracted, the determination period Tp may be set to, for example, 10 ms if the feature quantity is extracted for the sound wave generated by the monitoring target. The determination period Tp is set to be longer than the above-described time interval Tm because it is not intended to extract the feature quantity of the target waveform, but is sufficiently shorter than the machining time for one workpiece (for example, 100). 1 or less).

メモリ4に格納された監視期間のデジタル信号から対象波形を切り出すために、上述したように、監視期間のデジタル信号を判定期間Tp毎に分割し、各判定期間Tpごとの実効値を求める。すなわち、判定期間Tpごとの実効値の時系列データが生成される。時系列において前後に隣接する各一対の判定期間Tpについて、以下の評価を行うことにより、対象波形の開始時刻と終了時刻とを抽出する。   In order to extract the target waveform from the digital signal of the monitoring period stored in the memory 4, as described above, the digital signal of the monitoring period is divided for each determination period Tp, and an effective value for each determination period Tp is obtained. That is, time-series data of effective values for each determination period Tp is generated. For each pair of determination periods Tp adjacent to each other in the time series, the following evaluation is performed to extract the start time and end time of the target waveform.

まず、時系列において前後に隣接する判定期間Tpの組ごとに実効値の差分の絶対値を求める。ここで、対象波形が開始されるタイミングでは、図6に括弧付き符号(1)〜(9)で表している判定期間Tpのうちの判定期間(3)(4)のように、後の判定期間(4)の実効値が前の判定期間(3)の実効値よりも大きくなり、しかも実効値の差分の絶対値は他の判定期間Tpの組よりも大きい(つまり、最大になる)ことが多いと考えられる。また、図示していないが、対象波形が終了するタイミングでは、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、しかも実効値の差分の絶対値は他の判定期間Tpの組よりも大きい(つまり、最大になる)ことが多いと考えられる。   First, the absolute value of the difference between the effective values is obtained for each set of determination periods Tp adjacent to each other in the time series. Here, at the timing when the target waveform is started, as in the determination periods (3) and (4) of the determination periods Tp represented by parenthesized symbols (1) to (9) in FIG. The effective value of the period (4) is larger than the effective value of the previous determination period (3), and the absolute value of the difference between the effective values is larger (that is, the maximum) than the other determination period Tp pairs. It is thought that there are many. Although not shown, at the timing when the target waveform ends, the effective value of the subsequent determination period becomes smaller than the effective value of the previous determination period, and the absolute value of the difference between the effective values is different from the other determination periods Tp. It is thought that it is often larger (that is, maximized) than

そこで、上述した特性を踏まえて、時系列において前後に隣接する各一対の判定期間Tpの組が、以下に説明する条件(a)(b)のいずれかを満たす組であるときに、条件(a)(b)のいずれかを満たす各組の判定期間Tpの中で実効値の差分の絶対値が最大になれば、両判定期間Tpの間(つまり、境界)の時刻を開始時刻または終了時刻と判断する。条件(a)を満たすときには開始時刻、条件(b)を満たすときには終了時刻と判断する。図6の時刻t0は開始時刻を表している。
(a)後の判定期間Tpの実効値が前の判定期間Tpの実効値よりも大きくなる組。
(b)後の判定期間Tpの実効値が前の判定期間tpの実効値よりも小さくなる組。
Therefore, based on the characteristics described above, when the pair of each pair of determination periods Tp adjacent to each other in the time series is a pair that satisfies any of the conditions (a) and (b) described below, the condition ( a) When the absolute value of the difference between the effective values is maximized in each set of determination periods Tp satisfying any one of (b), the time between the determination periods Tp (that is, the boundary) is set as the start time or end time. Judge as time. When the condition (a) is satisfied, the start time is determined. When the condition (b) is satisfied, the end time is determined. The time t0 in FIG. 6 represents the start time.
(A) A set in which the effective value of the subsequent determination period Tp is larger than the effective value of the previous determination period Tp.
(B) A set in which the effective value of the subsequent determination period Tp is smaller than the effective value of the previous determination period tp.

ところで、監視対象物によっては対象波形の振幅の変化が大きい場合があり、(a)条件あるいは(b)条件を満たす判定期間Tpの組の中に、開始時刻や終了時刻ではないにもかかわらず隣接する判定期間Tpにおける実効値の差分の絶対値が最大になる組を含むことがある。   By the way, depending on the monitored object, the change in the amplitude of the target waveform may be large, and it is not the start time or the end time in the set of determination periods Tp that satisfy the condition (a) or (b). There may be a set in which the absolute value of the difference between the effective values in the adjacent determination periods Tp is maximum.

このような監視対象物では、条件(a)(b)を満たす組の中から実効値の差分の絶対値が最大になる組を抽出するだけでは、開始時刻や終了時刻の特定には不十分である。そこで、開始時刻を決定する組の条件として(a)の条件に加えて、下記(c)(d)の条件の少なくとも一方を用い、終了時刻を決定する組の条件として(b)の条件に加えて、下記(e)(f)の条件の少なくとも一方を用いるようにすれば、対象波形をより正確に切り出すことが可能になる。
(c)前の判定期間Tpを含む前の判定期間Tp以前の連続した3個の判定期間Tpのうちの少なくとも1個における実効値が規定の閾値以下であるという条件を満たす組。
(d)後の判定期間Tpを含む後の判定期間Tp以後の連続した6個の判定期間Tpのすべてにおいて実効値が規定の閾値以上であるという条件を満たす組。
(e)後の判定期間Tpを含む後の判定期間Tp以後の連続した3個の判定期間Tpのうちの少なくとも1個における実効値が規定の閾値以下であるという条件を満たす組。
(f)前の判定期間Tpを含む前の判定期間Tp以前の連続した6個の判定期間Tpのすべてにおいて実効値が規定の閾値以上であるという条件を満たす組。
In such an object to be monitored, it is not sufficient to specify the start time and the end time simply by extracting a set that maximizes the absolute value of the difference between the effective values from the sets that satisfy the conditions (a) and (b). It is. Therefore, in addition to the condition of (a) as the condition of the group for determining the start time, at least one of the following conditions (c) and (d) is used, and the condition of the condition of (b) is set as the condition of the group for determining the end time: In addition, if at least one of the following conditions (e) and (f) is used, the target waveform can be cut out more accurately.
(C) A set that satisfies a condition that an effective value in at least one of three consecutive determination periods Tp before the previous determination period Tp including the previous determination period Tp is equal to or less than a predetermined threshold value.
(D) A set that satisfies the condition that the effective value is equal to or more than a predetermined threshold in all six consecutive determination periods Tp after the subsequent determination period Tp including the subsequent determination period Tp.
(E) A set that satisfies a condition that an effective value in at least one of three consecutive determination periods Tp after the subsequent determination period Tp including the subsequent determination period Tp is equal to or less than a predetermined threshold value.
(F) A set that satisfies a condition that the effective value is equal to or more than a predetermined threshold in all six consecutive determination periods Tp before the previous determination period Tp including the previous determination period Tp.

すなわち、(a)、(a)かつ(c)、(a)かつ(d)、(a)かつ(c)かつ(d)のいずれかで開始時刻を決定し、(b)、(b)かつ(e)、(b)かつ(f)、(b)かつ(e)かつ(f)のいずれかで終了時刻を決定する。条件が多いほど対象波形を正確に切り出すことができると考えられるが、条件が多くなるほど判断に要する時間が長くなり、また監視対象物の特性によっては条件の多寡にかかわらず結果が同じになるから、条件をどのように組み合わせるかは、監視対象物に応じて適宜に選択される。   That is, the start time is determined by any one of (a), (a) and (c), (a) and (d), (a) and (c) and (d), and (b) and (b) And the end time is determined by any of (e), (b) and (f), (b) and (e) and (f). It seems that the target waveform can be cut out more accurately as the number of conditions increases, but the time required for judgment increases as the number of conditions increases, and depending on the characteristics of the monitored object, the result is the same regardless of the conditions. How to combine the conditions is appropriately selected according to the monitoring object.

条件(c)(e)は、対象波形が存在する有信号の期間を無信号の期間から分離する条件であって、たとえば、図6の例では、判定期間(3)(4)の組に着目するときに、前の判定期間(3)を含み前の判定期間以前の3個の連続した判定期間(1)〜(3)については無信号と考えられるから、これら3個の判定期間(1)〜(3)の実効値のうちの少なくとも1個については実効値が閾値以下になり、かつ判定期間(4)の実効値は閾値を超えるように閾値を設定しておけば、判定期間(3)(4)は、条件(a)(c)を満たす判定期間Tpの組になる。条件(c)は無信号の期間から有信号の期間になることを要求しているから、条件(a)のみを満たす組が複数存在していたとしても、条件(c)が同時に成立することは、ほとんどあり得ず、両条件(a)(c)が成立する組の中で実効値の差分の絶対値が最大である組を選択すれば、開始時刻を確実に決定することができる。   The conditions (c) and (e) are conditions for separating the signal period in which the target waveform exists from the no-signal period. For example, in the example of FIG. When attention is paid, since three consecutive determination periods (1) to (3) including the previous determination period (3) and before the previous determination period are considered to be no signal, these three determination periods ( If at least one of the effective values of 1) to (3) is set so that the effective value is equal to or less than the threshold and the effective value of the determination period (4) exceeds the threshold, the determination period (3) and (4) are a set of determination periods Tp that satisfy the conditions (a) and (c). Since condition (c) requires a period from no signal to a signaled period, even if there are a plurality of sets that satisfy only condition (a), condition (c) must be satisfied at the same time. Can hardly be determined, and the start time can be reliably determined by selecting the pair having the maximum absolute value of the difference between the effective values from the pair in which both conditions (a) and (c) are satisfied.

終了条件についても同様であって、条件(b)(e)が成立する組の中で実効値の差分の絶対値が最大である組を選択すれば、終了時間を確実に決定することができる。   The same applies to the end condition, and the end time can be reliably determined by selecting the pair having the maximum absolute value of the difference between the effective values from among the groups that satisfy the conditions (b) and (e). .

一方、条件(d)(f)は、有信号の期間が突発的に生じたノイズではなく、継続して生じている対象波形であることを確認する条件であって、たとえば、図6の例では、判定期間(3)(4)の組に着目するときに、後の判定期間(4)を含み後の判定期間以後の6個の連続した判定期間(4)〜(9)の実効値のすべてが閾値を超え、かつ判定期間(3)の実効値は閾値を超えないように閾値を設定しておけば、判定期間(3)(4)は、条件(a)(d)を満たす判定期間Tpの組になる。条件(d)は有信号の期間において複数個の判定期間で無信号の状態から有信号の状態に変化しかつ有信号の状態が継続していることを要求しているから、条件(a)のみを満たす組が複数存在していたとしても、条件(d)が成立する可能性は低く、両条件(a)(d)が成立する組の中で実効値の差分の絶対値が最大である組を選択すれば、開始時刻を確実に決定することができる。   On the other hand, the conditions (d) and (f) are conditions for confirming that the period of the signal is not the noise generated suddenly but the target waveform that is continuously generated. Then, when focusing on the set of the determination periods (3) and (4), the effective values of the six consecutive determination periods (4) to (9) including the later determination period (4) and the subsequent determination periods are included. If the threshold is set so that all of the values exceed the threshold and the effective value of the determination period (3) does not exceed the threshold, the determination periods (3) and (4) satisfy the conditions (a) and (d). It becomes a set of determination periods Tp. Since the condition (d) requires that the signal is changed from the no-signal state to the presence-in-signal state in a plurality of determination periods in the presence / absence period, and the presence / absence of the presence / absence signal continues, the condition (a) Even if there are a plurality of sets that satisfy only the condition, the possibility that the condition (d) is satisfied is low, and the absolute value of the difference between the effective values is the largest among the sets that satisfy both the conditions (a) and (d). If a certain group is selected, the start time can be determined reliably.

終了条件についても同様であって、条件(b)(f)が成立する組の中で実効値の差分の絶対値が最大である組を選択すれば、終了時間を確実に決定することができる。   The same applies to the end condition, and the end time can be reliably determined by selecting the pair that satisfies the conditions (b) and (f) that has the maximum absolute value of the difference between the effective values. .

条件(c)(e)では3個の連続した判定期間Tpについて実効値と閾値とを比較し、条件(d)(f)では6個の連続した判定期間Tpについて実効値と閾値とを比較しているが、実効値と閾値とを比較する判定期間Tpの個数についてはとくに制限はなく、また閾値は無信号と有信号とを区別できるように設定する限りとくに制限はない。さらに、実効値を閾値と比較する判定期間Tpの個数や閾値は、開始時刻の決定と終了時刻の決定とで異なっていてもよい。   In conditions (c) and (e), the effective value and the threshold are compared for three consecutive determination periods Tp, and in the conditions (d) and (f), the effective value and the threshold are compared for six consecutive determination periods Tp. However, the number of determination periods Tp for comparing the effective value and the threshold value is not particularly limited, and the threshold value is not particularly limited as long as the threshold value is set so as to be able to distinguish between a no signal and a signal. Further, the number and threshold values of the determination period Tp in which the effective value is compared with the threshold value may be different between the determination of the start time and the determination of the end time.

上述のようにして、開始時刻t0と終了時刻とが決まれば、開始時刻t0と終了時刻との間で波形の特徴量を抽出し、正常か異常かの判断を行う。   As described above, when the start time t0 and the end time are determined, the feature amount of the waveform is extracted between the start time t0 and the end time, and it is determined whether it is normal or abnormal.

実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号入力部
1a 振動センサ
1b マイクロホン
2 A/Dコンバータ
3 CPU
4 メモリ
5 入出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal input part 1a Vibration sensor 1b Microphone 2 A / D converter 3 CPU
4 Memory 5 Input / output section

Claims (4)

監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなる組であって両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなる組であって両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする異常監視方法。 An electrical signal that reflects the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, a feature value that reflects the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted, and the extracted feature value is used. An abnormality monitoring method for detecting presence / absence of an abnormality of a monitoring target object, wherein a start time and an end time of a target waveform from which a feature amount is extracted are determined using a time change of the level of the digital signal, and the target waveform is defined In order to determine whether there is an abnormality in the monitoring target by extracting the feature amount of the waveform of the electric signal using the representative value for each time interval and dividing the time interval, the constant including the target waveform is determined. For the time monitoring period, the digital signal is stored in the memory, the digital signal stored in the memory is divided into determination periods for a certain time width, and an effective value for each determination period is obtained. Among the groups of determination periods adjacent to each other in the time series, the effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period, and the absolute value of the difference between the two effective values is maximized. The time between pairs is used as the start time, and among the groups of determination periods adjacent to each other in time series, the effective value of the subsequent determination period is smaller than the effective value of the previous determination period. An abnormality monitoring method , wherein a time between a pair having a maximum absolute value of a difference between both effective values is used as the end time . 監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第1の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第1の閾値以下であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第2の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第2の閾値以下であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする異常監視方法。 An electrical signal that reflects the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, a feature value that reflects the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted, and the extracted feature value is used. An abnormality monitoring method for detecting presence / absence of an abnormality of a monitoring target object, wherein a start time and an end time of a target waveform from which a feature amount is extracted are determined using a time change of the level of the digital signal, and the target waveform is defined In order to determine whether there is an abnormality in the monitoring target by extracting the feature amount of the waveform of the electric signal using the representative value for each time interval and dividing the time interval, the constant including the target waveform is determined. For the time monitoring period, the digital signal is stored in the memory, the digital signal stored in the memory is divided into determination periods for a certain time width, and an effective value for each determination period is obtained. In a set of determination periods adjacent to each other in the time series, the effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period, and is the first before the previous determination period including the previous determination period. The time between the sets that satisfy the condition that the effective value in at least one of the predetermined number of determination periods is equal to or less than the first threshold value, and the absolute value of the difference between the two effective values is maximized. The effective value of the subsequent determination period is smaller than the effective value of the previous determination period in the set of determination periods adjacent to each other in the time series in the time series, and includes the subsequent determination period. A set satisfying the condition that the effective value in at least one of the second predetermined number of determination periods after the determination period is equal to or less than the second threshold value, and the absolute value of the difference between the two effective values is maximized. abnormality monitoring, which comprises using the time between pairs in the end time Law. 監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第1の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第1の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第2の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第2の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする異常監視方法。 An electrical signal that reflects the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, a feature value that reflects the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted, and the extracted feature value is used. An abnormality monitoring method for detecting presence / absence of an abnormality of a monitoring target object, wherein a start time and an end time of a target waveform from which a feature amount is extracted are determined using a time change of the level of the digital signal, and the target waveform is defined In order to determine whether there is an abnormality in the monitoring target by extracting the feature amount of the waveform of the electric signal using the representative value for each time interval and dividing the time interval, the constant including the target waveform is determined. For the time monitoring period, the digital signal is stored in the memory, the digital signal stored in the memory is divided into determination periods for a certain time width, and an effective value for each determination period is obtained. In a set of determination periods adjacent to each other in time series, the effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period, and the first after the subsequent determination period including the subsequent determination period The time between the sets that satisfy the condition that the effective value is greater than or equal to the first threshold value in all of the predetermined number of determination periods is the start time. Used, the effective value of the subsequent determination period is smaller than the effective value of the previous determination period in the set of determination periods adjacent to each other in the time series, and before the previous determination period including the previous determination period End the time between the pair that satisfies the condition that the effective value is equal to or greater than the second threshold value in all the second specified number of determination periods and that maximizes the absolute value of the difference between the two effective values. An abnormality monitoring method characterized by being used for time of day . 監視対象物の状態を反映する電気信号をデジタル信号に変換してメモリに格納し、メモリに格納されたデジタル信号の波形の特徴を反映する特徴量を抽出し、抽出された特徴量を用いて監視対象物の異常の有無を検出する異常監視方法であって、前記デジタル信号のレベルの時間変化を用いて特徴量を抽出する対象波形の開始時刻と終了時刻とを決定し、対象波形を規定した時間区間ごとに分割するとともに各時間区間ごとの代表値を用いて前記電気信号の波形の特徴量を抽出することにより、監視対象物の異常の有無を判別するにあたり、前記対象波形を含む一定時間の監視期間について前記デジタル信号を前記メモリに格納し、メモリに格納したデジタル信号を一定時間幅毎の判定期間に分割するとともに各判定期間ごとの実効値を求め、時系列で前後に隣接する判定期間の組の中で、後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも大きくなり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第1の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第1の閾値以下であり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第2の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第2の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記開始時刻に用い、時系列で前後に隣接する判定期間の組のうち後の判定期間の実効値が前の判定期間の実効値よりも小さくなり、かつ後の判定期間を含む後の判定期間以後の第3の規定個の判定期間のうちの少なくとも1個における実効値が第3の閾値以下であり、かつ前の判定期間を含む前の判定期間以前の第4の規定個の判定期間のすべてにおいて実効値が第4の閾値以上であるという条件を満たす組であって、両実効値の差分の絶対値が最大になる組の間の時刻を前記終了時刻に用いることを特徴とする異常監視方法。 An electrical signal that reflects the state of the monitored object is converted into a digital signal and stored in a memory, a feature value that reflects the waveform characteristics of the digital signal stored in the memory is extracted, and the extracted feature value is used. An abnormality monitoring method for detecting presence / absence of an abnormality of a monitoring target object, wherein a start time and an end time of a target waveform from which a feature amount is extracted are determined using a time change of the level of the digital signal, and the target waveform is defined In order to determine whether there is an abnormality in the monitoring target by extracting the feature amount of the waveform of the electric signal using the representative value for each time interval and dividing the time interval, the constant including the target waveform is determined. For the time monitoring period, the digital signal is stored in the memory, the digital signal stored in the memory is divided into determination periods for a certain time width, and an effective value for each determination period is obtained. In a set of determination periods adjacent to each other in the time series, the effective value of the subsequent determination period is larger than the effective value of the previous determination period, and is the first before the previous determination period including the previous determination period. The effective value in at least one of the predetermined number of determination periods is equal to or less than the first threshold value, and the effective value in all of the second predetermined number of determination periods after the subsequent determination period including the subsequent determination period. Is a group that satisfies the condition that is greater than or equal to the second threshold value, and uses the time between the pair that maximizes the absolute value of the difference between the two effective values as the start time, and is a determination period that is adjacent in time series And the effective value of the later determination period is smaller than the effective value of the previous determination period, and at least one of the third predetermined determination periods after the subsequent determination period including the subsequent determination period. The effective value of the individual is less than or equal to the third threshold and the previous judgment period Is a set that satisfies the condition that the effective value is greater than or equal to the fourth threshold value in all the fourth predetermined number of determination periods before the previous determination period including the absolute value of the difference between the two effective values. abnormality monitoring how, which comprises using the time between pairs in the end time.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019160043A1 (en) * 2018-02-16 2019-08-22 日本電気株式会社 Facility state analyzing device, facility state analyzing method, and recording medium storing facility state analyzing program thereon

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6792148B2 (en) 2016-09-21 2020-11-25 富士通株式会社 Wireless analysis device and wireless analysis method
JP7357294B2 (en) * 2018-06-19 2023-10-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Diagnostic system, diagnostic method, program
JP7090535B2 (en) * 2018-12-12 2022-06-24 株式会社クボタ Harvester
JP6989566B2 (en) * 2019-06-11 2022-01-05 株式会社日立製作所 Automatic inspection system
JP6989567B2 (en) * 2019-06-11 2022-01-05 株式会社日立製作所 Automatic inspection system
KR102325439B1 (en) * 2019-12-20 2021-11-11 주식회사 모빅랩 Failure Prediction System of Injection Molding Equipment
CN116608904B (en) * 2023-07-19 2023-09-26 尚宁智感(北京)科技有限公司 Method and system for monitoring safety state of hydrogen storage tank in real time

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019160043A1 (en) * 2018-02-16 2019-08-22 日本電気株式会社 Facility state analyzing device, facility state analyzing method, and recording medium storing facility state analyzing program thereon
JPWO2019160043A1 (en) * 2018-02-16 2020-12-17 日本電気株式会社 Equipment condition analyzer, equipment condition analysis method, and equipment condition analysis program
US11946603B2 (en) 2018-02-16 2024-04-02 Nec Corporation Facility state analyzing device, facility state analyzing method, and recording medium storing facility state analyzing program thereon

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