JP5900296B2 - Vibration analysis apparatus, vibration analysis method, and vibration analysis program - Google Patents

Vibration analysis apparatus, vibration analysis method, and vibration analysis program Download PDF

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、被検査物に生じる振動を解析する振動解析装置、振動解析方法、及び振動解析プログラムに関するものである。   The present invention relates to a vibration analysis apparatus, a vibration analysis method, and a vibration analysis program for analyzing vibration generated in an inspection object.

近年、自動車等のトランスミッション等にて発生する騒音を解析する様々な方法が提案されている。例えば、振動発生源となるギアを、リング状の分力計を介してケースにて支持し、信号処理装置にて定量的な値を求め、周波数処理装置にて定量的な値をＦＦＴ処理することにより、ギアにおける振動を計測する振動計測方法が知られている（特許文献１参照）。   In recent years, various methods for analyzing noise generated in transmissions of automobiles and the like have been proposed. For example, a gear serving as a vibration generation source is supported by a case via a ring-shaped force meter, a quantitative value is obtained by a signal processing device, and a quantitative value is FFT processed by a frequency processing device. Thus, a vibration measurement method for measuring vibration in a gear is known (see Patent Document 1).

特開２００６−２６６９５６号公報JP 2006-266955 A

しかしながら、上記特許文献１に示す振動計測方法においては、断続的な振動と連続的な振動とを区別することなく、単に定量的な値をＦＦＴ解析している。このため、断続的な振動特有の異常を検出するのが困難となっている。   However, in the vibration measurement method disclosed in Patent Document 1, only a quantitative value is subjected to FFT analysis without distinguishing between intermittent vibration and continuous vibration. For this reason, it is difficult to detect abnormalities peculiar to intermittent vibration.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、被検査物の振動をより高精度に判定できる振動解析装置、振動解析方法、及び振動解析プログラムを提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and mainly provides a vibration analysis apparatus, a vibration analysis method, and a vibration analysis program that can determine vibrations of an inspection object with higher accuracy. Objective.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、被検査物の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する連続振動解析手段と、前記振動検出手段により検出された被検査物の振動に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する断続振動解析手段と、前記連続振動解析手段及び断続振動解析手段により生成された周波数スペクトルに基づいて、前記振動検出手段により検出された被検査物の振動が正常であるか否かを判定する判定手段と、を備える、ことを特徴とする振動解析装置である。
この一態様において、前記判定手段は、前記連続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき前記連続的な振動を正常として第１判定を行い、前記断続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき前記断続的な振動を正常として第２判定を行い、前記第１判定及び第２判定で正常と判定したとき前記被検査物の振動を正常と判定し、前記第１判定及び第２判定のうちいずれか一方で異常と判定したとき前記被検査物の振動を異常と判定してもよい。
この一態様において、前記振動検出手段は、振動センサであり、前記振動センサにより検出された検出信号を増幅する信号増幅器と、前記信号増幅器により増幅された検出信号に対してフィルタ処理を行うフィルタと、前記フィルタによりフィルタ処理された検出信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器と、を更に備え、前記連続振動解析手段は、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルの検出信号に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成し、前記断続振動解析手段は、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルの検出信号に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成してもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、被検査物の振動を検出するステップと、前記検出された被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成するステップと、前記検出された被検査物の振動に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成するステップと、前記生成された周波数スペクトルに基づいて、前記検出された被検査物の振動が正常であるか否かを判定するステップと、を含む、ことを特徴とする振動解析方法であってもよい。
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する処理と、前記被検査物の振動に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する処理と、前記生成された周波数スペクトルに基づいて、前記被検査物の振動が正常であるか否かを判定する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする振動解析プログラムであってもよい。 One aspect of the present invention for achieving the above object is to perform vibration analysis on the vibration of the inspection object detected by the vibration detection means for detecting the vibration of the inspection object and the vibration detection means, Continuous vibration analyzing means for generating a frequency spectrum for continuous vibration, and performing frequency analysis after performing envelope processing on the vibration of the inspection object detected by the vibration detecting means, thereby preventing intermittent vibration. Intermittent vibration analysis means for generating a frequency spectrum, and whether or not the vibration of the inspection object detected by the vibration detection means is normal based on the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis means and the intermittent vibration analysis means A vibration analysis apparatus comprising: determination means for determining whether or not.
In this aspect, the determination means normalizes the continuous vibration when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis means and the waveform of the first frequency spectrum set in advance is high. The first determination is made, and when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis means and the waveform of the second frequency spectrum set in advance is high, the intermittent vibration is regarded as normal. Performing the determination, determining that the vibration of the inspection object is normal when determined to be normal in the first determination and the second determination, and determining that one of the first determination and the second determination is abnormal The vibration of the inspection object may be determined as abnormal.
In this one aspect, the vibration detection means is a vibration sensor, a signal amplifier that amplifies a detection signal detected by the vibration sensor, and a filter that performs a filtering process on the detection signal amplified by the signal amplifier; An A / D converter that converts the detection signal filtered by the filter into a digital signal, and the continuous vibration analysis means performs frequency analysis on the digital detection signal from the A / D converter. To generate a frequency spectrum for continuous vibration, and the intermittent vibration analysis means performs frequency analysis after performing envelope processing on the digital detection signal from the A / D converter. A frequency spectrum for intermittent vibration may be generated.
On the other hand, according to one aspect of the present invention for achieving the above object, a step of detecting vibration of an inspection object and a continuous vibration by performing frequency analysis on the detected vibration of the inspection object. Generating a frequency spectrum with respect to the detected vibration of the inspected object, and performing a frequency analysis after performing an envelope process on the detected vibration of the inspection object, and generating the frequency spectrum And a step of determining whether or not the detected vibration of the inspection object is normal based on the frequency spectrum.
Further, one embodiment of the present invention for achieving the above object is to perform a frequency analysis on the vibration of the inspection object, thereby generating a frequency spectrum for continuous vibration, and the vibration of the inspection object. The frequency analysis is performed after the envelope processing is performed on the object to generate a frequency spectrum for intermittent vibration, and whether the vibration of the inspection object is normal based on the generated frequency spectrum. It may be a vibration analysis program characterized by causing a computer to execute a process of determining whether or not.

本発明によれば、被検査物の振動をより高精度に判定できる振動解析装置、振動解析方法、及び振動解析プログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a vibration analysis apparatus, a vibration analysis method, and a vibration analysis program that can determine the vibration of an inspection object with higher accuracy.

本発明の一実施の形態に係る振動解析装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a vibration analysis apparatus according to an embodiment of the present invention. 複数の周波数成分が混在した連続振動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the continuous vibration in which the several frequency component was mixed. 時間変動を含む断続振動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the intermittent vibration containing a time fluctuation. 正常及び異常の被検査物における連続振動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the continuous vibration in a normal and abnormal to-be-inspected object. 正常及び異常の被検査物における断続振動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the intermittent vibration in a normal and abnormal to-be-inspected object. 本発明の一実施の形態に係る異常振動解析方法の処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing flow of the abnormal vibration analysis method which concerns on one embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る振動解析装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る振動解析装置１は、被検査物の振動を検出する振動センサ２と、振動センサ２の検出信号を増幅する信号増幅器３と、検出信号のノイズを除去するフィルタ４と、検出信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器５と、連続振動を解析する連続振動解析部６と、断続振動を解析する断続振動解析部７と、被検査物の振動を判定する判定部８と、を備えている。本実施の形態に係る振動解析装置１は、自動車等のトランスミッションなどの被検査物における振動を高精度に判定することができるものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a vibration analysis apparatus according to an embodiment of the present invention. A vibration analysis apparatus 1 according to the present embodiment includes a vibration sensor 2 that detects vibration of an inspection object, a signal amplifier 3 that amplifies a detection signal of the vibration sensor 2, a filter 4 that removes noise from the detection signal, An A / D converter 5 for digitally converting the detection signal; a continuous vibration analysis unit 6 for analyzing continuous vibration; an intermittent vibration analysis unit 7 for analyzing intermittent vibration; and a determination unit 8 for determining the vibration of the inspection object It is equipped with. The vibration analysis apparatus 1 according to the present embodiment can determine vibrations in an inspected object such as a transmission such as an automobile with high accuracy.

なお、振動解析装置１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。   The vibration analysis apparatus 1 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing and the like, and a memory that includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) that store arithmetic programs executed by the CPU. A hardware configuration is mainly made up of a microcomputer including an interface unit (I / F) for inputting / outputting signals to / from the outside. The CPU, memory, and interface unit are connected to each other via a data bus or the like.

振動センサ２は、振動検出手段の一具体例であり、被検査物に直接的あるいは間接的に取付けられ、被検査物に生じる振動（音響を含む）を検出する。振動センサ２は、例えば、マイクロフォンや加速度センサ（圧電素子）などにより構成されている。なお、振動センサ２は、被検査物における騒音をその振動により検出することもできる。振動センサ２は検出した被検査物の検出信号を信号増幅器３に対して出力する。   The vibration sensor 2 is a specific example of vibration detection means, and is directly or indirectly attached to the inspection object, and detects vibration (including sound) generated in the inspection object. The vibration sensor 2 is configured by, for example, a microphone, an acceleration sensor (piezoelectric element), or the like. Note that the vibration sensor 2 can also detect noise in the inspection object by its vibration. The vibration sensor 2 outputs a detection signal of the detected inspection object to the signal amplifier 3.

信号増幅器３は、振動センサ２から出力される検出信号を適切なレベル及びインピーダンスの電圧信号に増幅する。信号増幅器３は、増幅した検出信号をフィルタ４に対して出力する。   The signal amplifier 3 amplifies the detection signal output from the vibration sensor 2 to a voltage signal having an appropriate level and impedance. The signal amplifier 3 outputs the amplified detection signal to the filter 4.

フィルタ４は、例えば、信号増幅器３から出力される検出信号に含まれるノイズ等の不要な周波成分を除去する。フィルタ４としては、例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、トラッキングフィルタなどのノイズを除去できる任意のフィルタを用いることができる。なお、フィルタ４においてフィルタ処理された検出信号を、可変利得増幅回路などを用いて、適切な信号レベルに調整してもよい。フィルタ４は、フィルタ処理した検出信号をＡ／Ｄ変換器５に対して出力する。   The filter 4 removes unnecessary frequency components such as noise included in the detection signal output from the signal amplifier 3, for example. As the filter 4, for example, any filter that can remove noise, such as a low-pass filter, a high-pass filter, and a tracking filter, can be used. Note that the detection signal filtered in the filter 4 may be adjusted to an appropriate signal level using a variable gain amplifier circuit or the like. The filter 4 outputs the filtered detection signal to the A / D converter 5.

Ａ／Ｄ（Analog／digital）変換器５は、フィルタ４から出力されるアナログの検出信号をデジタルの検出信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器５は、変換したデジタルの検出信号を連続振動解析部６及び断続振動解析部７に対して夫々出力する。   The A / D (Analog / digital) converter 5 converts the analog detection signal output from the filter 4 into a digital detection signal. The A / D converter 5 outputs the converted digital detection signal to the continuous vibration analysis unit 6 and the intermittent vibration analysis unit 7, respectively.

ところで、自動車等のトランスミッション等の被検査物にて発生する振動は、一般に、連続的な振動（連続振動）と断続的な振動（断続振動）と、の２種類に分別できる。例えば、連続振動においては、複数の周波数成分が混在しており時間変動があまり見られない（図２）。したがって、ＦＦＴ解析のみを行い周波数毎の成分の大きさを解析するだけでよい。   By the way, vibrations generated in an inspection object such as a transmission such as an automobile can be generally classified into two types, continuous vibration (continuous vibration) and intermittent vibration (intermittent vibration). For example, in continuous vibration, a plurality of frequency components are mixed and time fluctuation is not so much seen (FIG. 2). Therefore, it is only necessary to perform the FFT analysis and analyze the component size for each frequency.

一方、断続振動においては、断続振動特有の時間変動が存在する（図３）。したがって、ＦＦＴ解析するだけでは時間成分を平均化してしまうため、断続振動特有の時間変動を抽出できない。そこで、まず、エンベロープ処理を行い、そのエンベロープ処理後にＦＦＴ解析を行うことで、時間変動を含めた周波数スペクトルを生成できる。このように、連続振動の特徴と断続振動の特徴を把握し、夫々の特徴に応じた最適な波形解析を行うのが、高精度な振動解析を行う上でより好ましい。   On the other hand, in the intermittent vibration, there is a time variation peculiar to the intermittent vibration (FIG. 3). Therefore, since the time components are averaged only by FFT analysis, it is not possible to extract temporal fluctuations peculiar to intermittent vibration. Therefore, first, an envelope process is performed, and an FFT analysis is performed after the envelope process, thereby generating a frequency spectrum including a time variation. As described above, it is more preferable to grasp the characteristics of continuous vibration and the characteristics of intermittent vibration and perform the optimum waveform analysis corresponding to each characteristic in order to perform highly accurate vibration analysis.

そこで、本実施の形態に係る振動解析装置１は、被検査物の検出信号に対して周波数解析を行うことで、連続振動に対する周波数スペクトルを生成する連続振動解析部６と、被検査物の検出信号に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続振動に対する周波数スペクトルを生成する断続振動解析部７と、を備えている。これにより、連続振動と断続振動とを明確に区別してその特性に応じた周波数スペクトルを夫々生成することができる。そして、連続振動の周波数スペクトルと断続振動の周波数スペクトルとを別々に判定することで、被検査物の振動をより高精度に判定できる。   Therefore, the vibration analysis apparatus 1 according to the present embodiment performs frequency analysis on the detection signal of the inspection object, thereby generating a continuous vibration analysis unit 6 that generates a frequency spectrum for continuous vibration, and detection of the inspection object. And an intermittent vibration analysis unit 7 for generating a frequency spectrum for the intermittent vibration by performing frequency analysis after performing envelope processing on the signal. As a result, it is possible to clearly distinguish between continuous vibration and intermittent vibration and generate frequency spectra corresponding to the characteristics. Then, by separately determining the frequency spectrum of the continuous vibration and the frequency spectrum of the intermittent vibration, the vibration of the inspection object can be determined with higher accuracy.

連続振動解析部６は、連続振動解析手段の一具体例であり、Ａ／Ｄ変換器５から出力されたデジタルの検出信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）解析を行い、連続振動に対する周波数スペクトルを生成する。連続振動解析部６は、生成した連続振動に対する周波数スペクトルを判定部８に対して出力する。   The continuous vibration analysis unit 6 is a specific example of the continuous vibration analysis means, and performs a FFT (Fast Fourier Transformation) analysis on the digital detection signal output from the A / D converter 5 to obtain a frequency spectrum for the continuous vibration. Is generated. The continuous vibration analysis unit 6 outputs a frequency spectrum for the generated continuous vibration to the determination unit 8.

断続振動解析部７は、断続振動解析手段の一具体例であり、Ａ／Ｄ変換器５から出力されたデジタルの検出信号に対して、エンベロープ処理を行い検出信号波形の輪郭を求めることで、断続振動の時間変動を抽出する（図３）。そして、断続振動解析部７は、エンベロープ処理された検出信号に対してＦＦＴ解析を行い、断続振動に対する周波数スペクトルを生成する。これにより、断続振動の時間変動も含む周波数スペクトルを生成することができる。断続振動解析部７は、生成した断続振動に対する周波数スペクトルを判定部８に対して出力する。   The intermittent vibration analysis unit 7 is a specific example of the intermittent vibration analysis means, and performs an envelope process on the digital detection signal output from the A / D converter 5 to obtain the contour of the detection signal waveform, Extract time fluctuations of intermittent vibration (FIG. 3). Then, the intermittent vibration analysis unit 7 performs FFT analysis on the detection signal subjected to the envelope processing, and generates a frequency spectrum for the intermittent vibration. Thereby, it is possible to generate a frequency spectrum including temporal fluctuation of intermittent vibration. The intermittent vibration analysis unit 7 outputs a frequency spectrum for the generated intermittent vibration to the determination unit 8.

判定部８は、判定手段の一具体例であり、連続振動解析部６及び断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルに基づいて、振動センサ２により検出された被検査物の振動を判定する。   The determination unit 8 is a specific example of a determination unit, and determines the vibration of the inspection object detected by the vibration sensor 2 based on the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the intermittent vibration analysis unit 7. .

まず、判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、を比較し、両者の一致度を判定する（第１判定）。例えば、判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、のマハラノビス距離を算出する。判定部８は、算出したマハラノビス距離が所定閾値以下のとき、両者の一致度が高いと判定する。   First, the determination unit 8 compares the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 with the waveform of the first frequency spectrum preset in the memory, and determines the degree of coincidence between the two (first) Judgment). For example, the determination unit 8 calculates the Mahalanobis distance between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the first frequency spectrum preset in the memory. The determination unit 8 determines that the degree of coincidence between the two is high when the calculated Mahalanobis distance is equal to or less than a predetermined threshold.

ここで、例えば、図４に示す如く、正常の被検査物における典型的な連続振動（予め正常と判断されたトランスミッションの連続振動など）に対して予めＦＦＴ解析を行なって周波数スペクトルを求め、上記第１周波数スペクトルとしてメモリなどに記憶させる。判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき、その連続振動を正常と判定する。   Here, for example, as shown in FIG. 4, the frequency spectrum is obtained by performing FFT analysis in advance on a typical continuous vibration in a normal inspection object (such as a continuous vibration of a transmission determined to be normal in advance). The first frequency spectrum is stored in a memory or the like. The determination unit 8 determines that the continuous vibration is normal when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the first frequency spectrum preset in the memory is high.

なお、図４に示す如く、異常の被検査物における典型的な連続振動（予め異常と判断されたトランスミッションの連続振動など）に対して予めＦＦＴ解析を行なって周波数スペクトルを求め、上記第１周波数スペクトルとしてメモリなどに記憶させてもよい。この場合、判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき、その連続振動を異常と判定する。   As shown in FIG. 4, a frequency spectrum is obtained by performing FFT analysis in advance on typical continuous vibration (such as continuous vibration of a transmission determined to be abnormal in advance) in an abnormal inspection object, and the first frequency You may memorize | store in a memory etc. as a spectrum. In this case, when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the first frequency spectrum preset in the memory is high, the determination unit 8 determines that the continuous vibration is abnormal. judge.

同様に、判定部８は、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、を比較し、両者の一致度を判定する（第２判定）。例えば、判定部８は、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、のマハラノビス距離を算出する。判定部８は、算出したマハラノビス距離が所定閾値以下のとき、両者の一致度が高いと判定する。   Similarly, the determination unit 8 compares the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 with the waveform of the second frequency spectrum set in advance in the memory, and determines the degree of coincidence between the two (first) 2 determination). For example, the determination unit 8 calculates the Mahalanobis distance between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 and the waveform of the second frequency spectrum preset in the memory. The determination unit 8 determines that the degree of coincidence between the two is high when the calculated Mahalanobis distance is equal to or less than a predetermined threshold.

ここで、例えば、図５に示す如く、正常の被検査物における典型的な断続振動（予め正常と判断されたトランスミッションの断続振動など）に対してエンベロープ処理後にＦＦＴ解析を行なって周波数スペクトルを求め、第２周波数スペクトルとしてメモリなどに記憶させる。判定部８は、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき、その断続振動を正常と判定する。   Here, for example, as shown in FIG. 5, a frequency spectrum is obtained by performing FFT analysis after envelope processing on a typical intermittent vibration (such as a transmission intermittent vibration determined to be normal in advance) in a normal inspection object. The second frequency spectrum is stored in a memory or the like. The determination unit 8 determines that the intermittent vibration is normal when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 and the waveform of the second frequency spectrum preset in the memory is high.

なお、図５に示す如く、異常の被検査物における典型的な断続振動（予め異常と判断されたトランスミッションの断続振動など）に対してエンベロープ処理後にＦＦＴ解析を行なって周波数スペクトルを求め、第２周波数スペクトルとしてメモリなどに記憶させてもよい。この場合、判定部８は、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形と、メモリに予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき、その断続振動を異常と判定する。さらに、上述した判定部による一致度の判定方法は一例であり、これに限らず、例えば、任意の相関関数を用いて一致度を判定してもよく、両波形の一致度を判定できる任意の方法を適用できる。   As shown in FIG. 5, a frequency spectrum is obtained by performing FFT analysis after envelope processing on typical intermittent vibration (such as intermittent vibration of a transmission determined to be abnormal in advance) in an abnormal inspection object. You may memorize | store in a memory etc. as a frequency spectrum. In this case, when the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 and the waveform of the second frequency spectrum preset in the memory is high, the determination unit 8 determines that the intermittent vibration is abnormal. judge. Furthermore, the determination method of the coincidence by the determination unit described above is an example, and the present invention is not limited to this. For example, the coincidence may be determined using an arbitrary correlation function. The method can be applied.

最後に、判定部８は、連続振動解析部６により生成された連続振動の周波数スペクトルの波形、および、断続振動解析部７により生成された断続振動の周波数スペクトルの波形、のうち少なくとも一方を正常でない（異常）と判定したとき、その被検査物の振動を異常と判定する。   Finally, the determination unit 8 normalizes at least one of the waveform of the continuous vibration frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the intermittent vibration frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7. When it is determined that it is not (abnormal), the vibration of the inspection object is determined to be abnormal.

一方、判定部８は、連続振動解析部６により生成された連続振動の周波数スペクトルの波形、および、断続振動解析部７により生成された断続振動の周波数スペクトルの波形、のいずれもが正常と判定したとき、その被検査物の振動を正常と判定する。例えば、判定部８は、上記判定結果を出力装置９に出力してもよい。出力装置９としては、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置などの表示装置、スピーカなどの音声出力装置、プリンターなどが含まれる。   On the other hand, the determination unit 8 determines that both the waveform of the continuous vibration frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the intermittent vibration frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 are normal. When this occurs, it is determined that the vibration of the inspection object is normal. For example, the determination unit 8 may output the determination result to the output device 9. Examples of the output device 9 include a display device such as a liquid crystal display device and an organic EL display device, an audio output device such as a speaker, and a printer.

次に、本実施の形態に係る振動解析方法について詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る異常振動解析方法の処理フローを示すフローチャートである。   Next, the vibration analysis method according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the abnormal vibration analysis method according to the present embodiment.

振動センサ２は、被検査物に生じる振動を検出し（ステップＳ１０１）、検出した被検査物の検出信号を信号増幅器３に対して出力する。信号増幅器３は、振動センサ２から出力される検出信号を増幅し（ステップＳ１０２）、増幅した検出信号をフィルタ４に対して出力する。   The vibration sensor 2 detects vibration generated in the inspection object (step S101), and outputs a detection signal of the detected inspection object to the signal amplifier 3. The signal amplifier 3 amplifies the detection signal output from the vibration sensor 2 (step S102), and outputs the amplified detection signal to the filter 4.

フィルタ４は、信号増幅器３から出力される検出信号に対してフィルタ処理を行い（ステップＳ１０３）、フィルタ処理した検出信号をＡ／Ｄ変換器５に対して出力する。Ａ／Ｄ変換器５は、フィルタ４から出力されるアナログの検出信号をデジタルの検出信号に変換し（ステップＳ１０４）、変換したデジタルの検出信号を連続振動解析部６及び断続振動解析部７に対して夫々出力する。   The filter 4 performs a filtering process on the detection signal output from the signal amplifier 3 (step S103), and outputs the filtered detection signal to the A / D converter 5. The A / D converter 5 converts the analog detection signal output from the filter 4 into a digital detection signal (step S104), and converts the converted digital detection signal to the continuous vibration analysis unit 6 and the intermittent vibration analysis unit 7. Respectively.

連続振動解析部６は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されたデジタルの検出信号に対してＦＦＴ解析を行い、連続振動に対する周波数スペクトルを生成し（ステップＳ１０５）、生成した連続振動に対する周波数スペクトルを判定部８に対して出力する。   The continuous vibration analysis unit 6 performs FFT analysis on the digital detection signal output from the A / D converter 5, generates a frequency spectrum for continuous vibration (step S105), and generates the frequency spectrum for the generated continuous vibration. Output to the determination unit 8.

断続振動解析部７は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されたデジタルの検出信号に対して、エンベロープ処理を行う（ステップＳ１０６）。その後、断続振動解析部７は、そのエンベロープ処理された検出信号に対してＦＦＴ解析を行い、断続振動に対する周波数スペクトルを生成し（ステップＳ１０７）、生成した断続振動に対する周波数スペクトルを判定部８に対して出力する。   The intermittent vibration analysis unit 7 performs an envelope process on the digital detection signal output from the A / D converter 5 (step S106). Thereafter, the intermittent vibration analysis unit 7 performs an FFT analysis on the detection signal subjected to the envelope processing, generates a frequency spectrum for the intermittent vibration (step S107), and transmits the generated frequency spectrum for the intermittent vibration to the determination unit 8. Output.

判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、を比較し（ステップＳ１０８）、両者の一致度が高いか否かを判定することで、その連続振動が正常か否かを判定する。   The determination unit 8 compares the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 with the waveform of the first frequency spectrum set in advance (step S108), and determines whether or not the degree of coincidence between the two is high. By determining, it is determined whether or not the continuous vibration is normal.

判定部８は、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、を比較し（ステップＳ１０９）、両者の一致度が高いか否かを判定することで、その断続振動が正常か否かを判定する。   The determination unit 8 compares the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 with the waveform of the second frequency spectrum set in advance (step S109), and determines whether or not the degree of coincidence between the two is high. By determining, it is determined whether the intermittent vibration is normal.

最後に、判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形、および、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形、のうち少なくとも一方を正常でないと判定したとき（ステップＳ１１０のＮＯ）、その被検査物の振動を異常と判定する（ステップＳ１１１）。   Finally, when the determination unit 8 determines that at least one of the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7 is not normal ( NO in step S110), it is determined that the vibration of the inspection object is abnormal (step S111).

一方、判定部８は、連続振動解析部６により生成された周波数スペクトルの波形、および、断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルの波形、のいずれも正常と判定したとき（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、その被検査物の振動を正常と判定する（ステップＳ１１２）。   On the other hand, when the determination unit 8 determines that both the frequency spectrum waveform generated by the continuous vibration analysis unit 6 and the frequency spectrum waveform generated by the intermittent vibration analysis unit 7 are normal (YES in step S110). ), It is determined that the vibration of the inspection object is normal (step S112).

以上、本実施の形態に係る振動解析装置１において、振動センサ２により検出された被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続振動に対する周波数スペクトルを生成する連続振動解析部６と、振動センサ２により検出された被検査物の振動に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続振動に対する周波数スペクトルを生成する断続振動解析部７と、連続振動解析部６及び断続振動解析部７により生成された周波数スペクトルに基づいて、振動センサ２により検出された振動が正常であるか否かを判定する判定部８と、を備える。これにより、連続振動と断続振動とを明確に区別してその特性に応じた周波数スペクトルを夫々生成できる。そして、連続振動の周波数スペクトルと断続振動の周波数スペクトルとを別々に判定することで、被検査物の振動をより高精度に判定できる。さらに、断続的な振動と、連続的な振動とを区別することができることによって、ワークの異常箇所を特定する際の効率化を図ることが可能となる。   As described above, in the vibration analysis apparatus 1 according to the present embodiment, the continuous vibration analysis unit 6 that generates the frequency spectrum for the continuous vibration by performing frequency analysis on the vibration of the inspection object detected by the vibration sensor 2. The frequency analysis is performed after the envelope processing is performed on the vibration of the inspection object detected by the vibration sensor 2, thereby generating an intermittent vibration analysis unit 7 that generates a frequency spectrum for the intermittent vibration, a continuous vibration analysis unit 6 and And a determination unit 8 that determines whether the vibration detected by the vibration sensor 2 is normal based on the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis unit 7. As a result, it is possible to clearly distinguish between continuous vibration and intermittent vibration and generate frequency spectra corresponding to the characteristics. Then, by separately determining the frequency spectrum of the continuous vibration and the frequency spectrum of the intermittent vibration, the vibration of the inspection object can be determined with higher accuracy. Furthermore, since it is possible to distinguish between intermittent vibrations and continuous vibrations, it is possible to improve efficiency in identifying an abnormal part of the workpiece.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

また、本発明は、例えば、図６に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。   In addition, the present invention can realize the processing shown in FIG. 6 by causing a CPU to execute a computer program, for example.

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。   The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.

また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。   The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

１ 振動解析装置
２ 振動センサ
３ 信号増幅器
４ フィルタ
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 連続振動解析部
７ 断続振動解析部
８ 判定部
９ 出力装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration analyzer 2 Vibration sensor 3 Signal amplifier 4 Filter 5 A / D converter 6 Continuous vibration analysis part 7 Intermittent vibration analysis part 8 Judgment part 9 Output device

Claims (5)

被検査物の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する連続振動解析手段と、
前記振動検出手段により検出された被検査物の振動に対して該振動の検出信号波形の輪郭を求めるエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する断続振動解析手段と、
前記連続振動解析手段及び断続振動解析手段により生成された周波数スペクトルに基づいて、前記振動検出手段により検出された被検査物の振動が正常であるか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記連続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記連続的な振動が正常か否かを判定する第１判定を行い、
前記断続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記断続的な振動が正常か否かを判定する第２判定を行い、
前記第１判定及び第２判定で正常と判定したとき前記被検査物の振動を正常と判定し、前記第１判定及び第２判定のうちいずれか一方で異常と判定したとき前記被検査物の振動を異常と判定する、
ことを特徴とする振動解析装置。 Vibration detecting means for detecting the vibration of the inspection object;
Continuous vibration analysis means for generating a frequency spectrum for continuous vibration by performing frequency analysis on the vibration of the inspection object detected by the vibration detection means;
Intermittent generation of a frequency spectrum for intermittent vibration by performing frequency analysis on the vibration of the inspection object detected by the vibration detection means after performing envelope processing for obtaining the contour of the detection signal waveform of the vibration Vibration analysis means;
Determination means for determining whether or not the vibration of the inspection object detected by the vibration detection means is normal based on the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis means and the intermittent vibration analysis means;
With
The determination means includes
A first determination is made to determine whether or not the continuous vibration is normal based on a comparison between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analyzing means and a waveform of the first frequency spectrum set in advance. ,
A second determination is made to determine whether or not the intermittent vibration is normal based on a comparison between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis means and a waveform of the second frequency spectrum set in advance. ,
When it is determined that the first determination and the second determination are normal, the vibration of the inspection object is determined to be normal, and when one of the first determination and the second determination is determined to be abnormal, the inspection object Judging vibration as abnormal ,
A vibration analysis device characterized by that. 請求項１記載の振動解析装置であって、
前記判定手段は、
前記連続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき前記連続的な振動を正常として第１判定を行い、
前記断続振動解析手段により生成された周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の一致度が高いとき前記断続的な振動を正常として第２判定を行い、
前記第１判定及び第２判定で正常と判定したとき前記被検査物の振動を正常と判定し、前記第１判定及び第２判定のうちいずれか一方で異常と判定したとき前記被検査物の振動を異常と判定する、ことを特徴とする振動解析装置。 The vibration analysis apparatus according to claim 1,
The determination means includes
When the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the continuous vibration analysis means and the waveform of the first frequency spectrum set in advance is high, the first determination is performed with the continuous vibration normal.
When the degree of coincidence between the waveform of the frequency spectrum generated by the intermittent vibration analysis means and the waveform of the second frequency spectrum set in advance is high, the intermittent vibration is regarded as normal and the second determination is performed.
When it is determined that the first determination and the second determination are normal, the vibration of the inspection object is determined to be normal, and when one of the first determination and the second determination is determined to be abnormal, the inspection object A vibration analyzing apparatus characterized in that vibration is determined to be abnormal. 請求項１又は２記載の振動解析装置であって、
前記振動検出手段は、振動センサであり、
前記振動センサにより検出された検出信号を増幅する信号増幅器と、
前記信号増幅器により増幅された検出信号に対してフィルタ処理を行うフィルタと、
前記フィルタによりフィルタ処理された検出信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器と、を更に備え、
前記連続振動解析手段は、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルの検出信号に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成し、
前記断続振動解析手段は、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルの検出信号に対してエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する、
ことを特徴とする振動解析装置。 The vibration analysis device according to claim 1 or 2,
The vibration detection means is a vibration sensor,
A signal amplifier for amplifying a detection signal detected by the vibration sensor;
A filter that performs a filtering process on the detection signal amplified by the signal amplifier;
An A / D converter that converts the detection signal filtered by the filter into a digital signal;
The continuous vibration analysis means generates a frequency spectrum for continuous vibration by performing frequency analysis on the digital detection signal from the A / D converter,
The intermittent vibration analysis means generates a frequency spectrum for intermittent vibration by performing frequency analysis after performing envelope processing on the digital detection signal from the A / D converter,
A vibration analysis device characterized by that. 被検査物の振動を検出するステップと、
前記検出された被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成するステップと、
前記検出された被検査物の振動に対して該振動の検出信号波形の輪郭を求めるエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成するステップと、
前記生成された周波数スペクトルに基づいて、前記検出された被検査物の振動が正常であるか否かを判定するステップと、
を含み、
前記生成された連続的な振動の周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記連続的な振動が正常か否かを判定する第１判定を行い、
前記生成された断続的な振動の周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記断続的な振動が正常か否かを判定する第２判定を行い、
前記第１判定及び第２判定で正常と判定したとき前記被検査物の振動を正常と判定し、前記第１判定及び第２判定のうちいずれか一方で異常と判定したとき前記被検査物の振動を異常と判定する、
ことを特徴とする振動解析方法。 Detecting vibration of the object to be inspected;
Generating a frequency spectrum for continuous vibration by performing frequency analysis on the detected vibration of the inspection object; and
Generating a frequency spectrum for intermittent vibration by performing frequency analysis after performing envelope processing to obtain a contour of a detection signal waveform of the vibration with respect to the vibration of the detected inspection object;
Determining whether the detected vibration of the inspection object is normal based on the generated frequency spectrum;
Only including,
A first determination is made to determine whether or not the continuous vibration is normal based on a comparison between the generated waveform of the frequency spectrum of the continuous vibration and a waveform of the first frequency spectrum set in advance. ,
A second determination is made to determine whether or not the intermittent vibration is normal based on a comparison between the generated frequency spectrum waveform of the intermittent vibration and a preset second frequency spectrum waveform. ,
When it is determined that the first determination and the second determination are normal, the vibration of the inspection object is determined to be normal, and when one of the first determination and the second determination is determined to be abnormal, the inspection object Judging vibration as abnormal ,
A vibration analysis method characterized by the above. 被検査物の振動に対して周波数解析を行うことで、連続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する処理と、
前記被検査物の振動に対して該振動の検出信号波形の輪郭を求めるエンベロープ処理を行った後に周波数解析を行うことで、断続的な振動に対する周波数スペクトルを生成する処理と、
前記生成された周波数スペクトルに基づいて、前記被検査物の振動が正常であるか否かを判定する処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記生成された連続的な振動の周波数スペクトルの波形と、予め設定された第１周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記連続的な振動が正常か否かを判定する第１判定を行い、
前記生成された断続的な振動の周波数スペクトルの波形と、予め設定された第２周波数スペクトルの波形と、の比較に基づいて前記断続的な振動が正常か否かを判定する第２判定を行い、
前記第１判定及び第２判定で正常と判定したとき前記被検査物の振動を正常と判定し、前記第１判定及び第２判定のうちいずれか一方で異常と判定したとき前記被検査物の振動を異常と判定する、
ことを特徴とする振動解析プログラム。 A process for generating a frequency spectrum for continuous vibration by performing frequency analysis on the vibration of the inspection object;
A process for generating a frequency spectrum for intermittent vibration by performing frequency analysis after performing envelope processing for obtaining a contour of a detection signal waveform of the vibration with respect to vibration of the inspection object;
A process of determining whether or not the vibration of the inspection object is normal based on the generated frequency spectrum;
To the computer ,
A first determination is made to determine whether or not the continuous vibration is normal based on a comparison between the generated waveform of the frequency spectrum of the continuous vibration and a waveform of the first frequency spectrum set in advance. ,
A second determination is made to determine whether or not the intermittent vibration is normal based on a comparison between the generated frequency spectrum waveform of the intermittent vibration and a preset second frequency spectrum waveform. ,
When it is determined that the first determination and the second determination are normal, the vibration of the inspection object is determined to be normal, and when one of the first determination and the second determination is determined to be abnormal, the inspection object Judging vibration as abnormal ,
A vibration analysis program characterized by that.
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