DE112015000828T5

DE112015000828T5 - Erfassungsvorrichtung für anomales Geräusch, Erfassungssystem für anomales Geräusch einer Bearbeitungsmaschine und Erfassungsverfahren für anomales Geräusch

Info

Publication number: DE112015000828T5
Application number: DE112015000828.4T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Tanaka; Atsuyoshi Yano; Jin Hirano; Atsushi Hotta
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-11-03
Also published as: KR101678353B1; KR20160113306A; US20160327522A1; WO2015122288A1; JP5925397B2; CN106030262A; CN106030262B; JPWO2015122288A1

Abstract

Eine Erfassungsvorrichtung (10) für anomale Geräusche enthält: eine Bestimmungseinheit (1) für ein invariantes Intervall zum Bestimmen, ob die Operation eines Erfassungsziels in einem invarianten Intervall ist; einen Korrekturparametergenerator (3) zum Erzeugen, wenn bestimmt wird, dass die Operation in dem invarianten Intervall ist, eines Korrekturparameters zum Korrigieren eines Beobachtungssignals in einem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls aus einem Beobachtungssignal, das aus dem Betriebsgeräusch in dem invarianten Intervall erhalten wurde; eine Merkmalsextraktionseinheit (4) zum Herausziehen, bestimmt wird, dass die Operation in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls ist, eines Merkmalswerts des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls aus dem Beobachtungssignal des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls und dem Korrekturparameter; und eine Bestimmungseinheit (5) für anomale Geräusche zum Bestimmen anhand des herausgezogenen Merkmalswerts, ob ein anomales Geräusch in dem Erfassungsziel auftritt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik, die ein Betriebsgeräusch einer Maschine überwacht, um ein anomales Geräusch zu erfassen, das aufgrund eines anomalen Betriebs der Maschine erzeugt wird.
STAND DER TECHNIK
Zuerst gibt es als Maschinen, die als ein Erfassungsziel für anomales Geräusch dienen, solche Maschinen wie NC(numerisch gesteuerte)-Bearbeitungsmaschinen. Die NC-Bearbeitungsmaschinen enthalten beispielsweise eine Laserbearbeitungsmaschine, eine NC-Schneidmaschine und eine NC-Drehbank.
Um ein anomales Geräusch aus einem Betriebsgeräusch der Maschine als einem Erfassungsziel zu erfassen, ist es erforderlich, einen Merkmalswert, der ein Merkmal des anomalen Geräuschs ausdrückt, numerisch aus dem Betriebsgeräusch der Maschine herauszuziehen. Verschiedene Extraktionsverfahren für den Merkmalswert des anomalen Geräuschs (nachfolgend einfach als ”Merkmalswert” bezeichnet) wurden herkömmlich offenbart.
Beispielsweise offenbart ein Patentdokument 1 ein Verfahren zum Verwenden eines Spitzenwerts einer zeitlichen Wellenform als einen Merkmalswert eines anomalen Geräusches, wenn ein Beobachtungssignal eines Sensors, der den Betrieb einer Maschine beobachtet, in mehrere Frequenzbänder unterteilt wird. Zusätzlich offenbart ein Patentdokument 2 ein Verfahren zum Aufzeichnen des quadratischen Mittels eines Beobachtungssignals eines Sensors auf einer Ebene, und dann zum Verwenden eines mittleren Pegels von Bereichen, die größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert sind, oder eines mittleren Pegels von Bereichen, die nicht größer als der Schwellenwert sind, als einen Merkmalswert.
Zusätzlich offenbart ein Patentdokument 3 ein Verfahren zum Verwenden eines Ergebnisses, das durch Teilen eines Spitzenwerts eines Frequenzspektrums eines Beobachtungssignals eines Sensors durch den Mittelwert des Spektrums erhalten wurde, als einen der Merkmalswerte. Der Merkmalswert zeigt den Grad von Änderungen des Spektrums mit Bezug auf den Mittelwert an. Somit ist er, da er eine dimensionslose Zahl ist, die durch die Empfindlichkeit des Sensors normiert ist, unabhängig von der Empfindlichkeit des Sensors oder einer Befestigungsposition, so dass derselbe Merkmalswert herausgezogen wird, solange wie das Betriebsgeräusch der zu überwachenden Maschine dasselbe ist. Demgemäß braucht, selbst wenn der Typ des Sensors oder seine Befestigungsbedingungen geändert werden, der Korrekturparameter nicht neu gesetzt zu werden.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-076246 .
Patentdokument 2: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-114052 .
Patentdokument 3: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-214944 .

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Jedoch ändert sich bei den Extraktionsverfahren für den Merkmalswert, die in den vorgenannten Patentdokumenten 1 und 2 offenbart werden, selbst wenn das Betriebsgeräusch der Maschine, die das Erfassungsziel ist, dasselbe ist, der herausgezogene Merkmalswert in Abhängigkeit von dem Typ des verwendeten Sensors und den Einstellbedingungen wie der Befestigungsposition des Sensors und der Empfindlichkeit des Sensors. Demgemäß ist, selbst wenn ein Schwellenwert für den Merkmalswert, der für die Erfassung von anomalem Geräusch in den Einstellungen für einen besonderen Sensor geeignet ist, bestimmt ist, der Schwellenwert nicht verwendbar für einen unterschiedlichen Sensor oder unterschiedliche Einstellbedingungen. Demgemäß ist es erforderlich, wenn ein Sensor oder Einstellungen des Sensors geändert werden, den Korrekturparameter wie einen Korrekturkoeffizienten, mit dem das Beobachtungssignal des Sensors zu multiplizieren ist, neu zu setzen, oder den Schwellenwert des Merkmalswerts neu zu setzen, was ein Problem des Auftretens großer Betriebsausgaben darstellt.
Andererseits kann die in dem vorgenannten Patentdokument 3 offenbarte Technik den Merkmalswert unabhängig von dem unterschiedlichen Typ des Sensors oder seinen Einstellbedingungen herausziehen, und kann daher relative Änderungen in dem Beobachtungssignal des Sensors erhalten. Jedoch hat sie das Problem, nicht in der Lage zu sein, die absolute Größe des Beobachtungssignals des Sensors zu erfassen.
Beispielsweise kann während der Schneidbearbeitung einer Metallplatte durch eine Laserbearbeitungsmaschine eine Bearbeitungsbedingung stattfinden, bei der, obgleich ein konstanter hoher Schalldruck auftritt, solange wie das Schneiden normal durchgeführt wird, ein konstanter niedriger Schalldruck erzeugt wird, während eine Anomalität auftritt. Hinsichtlich der Bearbeitungsbedingung ist, da der Schalldruck konstant ist ohne zeitliche Veränderung entweder während der normalen Operation oder während der anomalen Operation der Laserbearbeitungsmaschine, der Merkmalswert, der die relativen Änderungen erfasst, bei der in dem Patentdokument 3 offenbarten Technik ungeeignet, aber ein Merkmalswert, der die absolute Größe wie einen Schalldruckpegel erfasst, ist geeignet. Jedoch ist es, um den Schalldruckpegel als den Merkmalswert zu verwenden, erforderlich, den Korrekturparameter oder den Schwellenwert des Merkmalswerts jedes Mal, wenn der Typ des Sensors oder seine Einstellbedingungen geändert werden, neu einzustellen, wie bei der in den vorgenannten Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten Technik.
Somit haben die in den vorgenannten Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Techniken das Problem des Erfordernisses eines Korrekturvorgangs, wenn der Typ des Sensors oder seine Einstellbedingungen geändert werden, und um den Korrekturvorgang zu vermeiden, stellen sie ein Problem dahingehend dar, dass das Merkmalsextraktionsverfahren, das sie anwenden können, beschränkt ist und die Erfassungsfähigkeit verringert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme zu lösen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Operationsausgaben des Korrekturvorgangs zu einer Zeit des Änderns des Typs des Sensors oder seiner Einstellbedingungen herabzusetzen, ohne die Erfassungsfähigkeit für ein anomales Geräusch zu verringern.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Eine Erfassungsvorrichtung für anomales Geräusch gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall zum Bestimmen, ob eine Operation eines Erfassungsziels eine Operation in einem invarianten Intervall ist oder nicht, durch Bezugnahme auf Zustandsinformationen, die einen Operationszustand des Erfassungsziels anzeigen, wobei das invariante Intervall ein Zeitintervall ist, in welchem ein Betriebsgeräusch keinen Unterschied macht, ob das Betriebsgeräusch von einem normalen Betrieb oder von einem anomalen Betrieb des Erfassungsziels stammt; einen Korrekturparametergenerator zum Erzeugen, wenn die Bestimmungseinheit für das invariante Intervall bestimmt, dass der Betrieb des Erfassungsziels der Betrieb in dem invarianten Intervall ist, eines Korrekturparameters zum Korrigieren eines Beobachtungssignals des Erfassungsziels in einem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls anhand eines Beobachtungssignals, das durch Beobachten des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem invarianten Intervall erhalten wurde; eine Merkmalsextraktionseinheit zum Herausziehen, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass der Betrieb des Erfassungsziels der Betrieb in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls ist, eines Merkmalswerts des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls gemäß dem Beobachtungssignal des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls und dem Korrekturparameter, den der Korrekturparametergenerator erzeugt; und eine Bestimmungseinheit für anomales Geräusch zum Bestimmen, ob das anomale Geräusch in dem Erfassungsziel auftritt oder nicht, gemäß dem Merkmalswert, den die Merkmalsextraktionseinheit herauszieht.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Freiheitsgrad zum Auswählen eines Merkmalsextraktionsverfahrens bei der Erfassung von anomalen Geräuschen erhöht werden, und eine hohe Erfassungsfähigkeit kann erhalten werden. Weiterhin kann die Notwendigkeit der Korrekturverarbeitung beseitigt werden, wenn der Typ des Sensors oder seine Einstellbedingungen geändert werden, und die Betriebsausgaben für den Korrekturvorgang können verringert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach einem Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
2 ist ein Diagramm, das ein Betriebsgeräusch einer Laserbearbeitungsmaschine zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
4 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach einem Ausführungsbeispiel 4 zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die beste Art der Ausführung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung im Einzelnen zu erläutern.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach einem Ausführungsbeispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche weist eine Bestimmungseinheit 1 für ein invariantes Intervall, einen Schalter 2, einen Korrekturparametergenerator 3, eine Merkmalsextraktionseinheit 4 und eine Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche auf. Zusätzlich ist ein Ziel der Erfassung (Erfassungsziel) der anomalen Geräusche der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche die Maschine 20, und die Maschine 20 weist einen oder mehrere Sensoren 30 auf.
Die folgende Beschreibung erfolgt für die Verwendung einer Laserbearbeitungsmaschine als ein Beispiel für die Maschine 20, die das Erfassungsziel für anomale Geräusche ist. Die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf andere Vorrichtungen als die Laserbearbeitungsmaschine anwendbar und enthält somit naturgemäß eine Konfiguration unter Verendung einer Vorrichtung, die eine andere als die Laserbearbeitungsmaschine ist. Eine Anwendung unter Verwendung einer Vorrichtung, die eine andere als die Laserbearbeitungsmaschine ist, wird später beschrieben.
Während der Bearbeitung einer Metallplatte durch die Laserbearbeitungsmaschine tritt ein unterschiedliches Betriebsgeräusch auf in Abhängigkeit davon, ob die Bearbeitung normal durchgeführt wird oder eine Anomalität vorliegt. Hier bezieht sich das Auftreten der Anomalität auf einen Fall, in welchem ein geschmolzenes Metall auf die Metallplatte herausspritzt, wenn ein Durchstechen (Bearbeitung zum Herstellen eines Lochs in einem Material) oder Schneiden der Metallplatte mit einem Laser durchgeführt wird. Wenn eine derartige Anomalität auftritt, kann nicht nur eine Verschlechterung der Arbeitsqualität, sondern auch eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine bewirkt werden. Somit ist ein Steuervorgang wie ein automatisches Abschalten des Betriebs der Laserbearbeitungsmaschine in einem Notfall durch Erfassen des Auftretens der Anomalität erwünscht. In dem Fall der Laserbearbeitungsmaschine wird die Steueroperation durchgeführt, indem das Betriebsgeräusch während der Anomalität als ein anomales Geräusch erfasst wird.
Der Sensor 30 beobachtet den Betrieb der Maschine 20, die das Erfassungsziel für anomale Geräusche ist. Als Sensor 30 ist beispielsweise ein Mikrofon oder en Vibrationssensor (Beschleunigungssensor) anwendbar. Im Folgenden wird ein Beispiel gezeigt, in welchem der Sensor 30 aus einem Mikrofon besteht und das Betriebsgeräusch der Laserbearbeitungsmaschine, die die Maschine 20 ist, beobachtet. Zusätzlich ist, obgleich im Folgenden ein Beispiel gezeigt wird, das nur ein installiertes Mikrofon hat, die Anzahl der anzuordnen Mikrofone nicht auf eins beschränkt. Beispielsweise ist auch eine Konfiguration möglich, die eine Strahlenbildung unter Verwendung mehrerer Mikrofone durchführt, um die Betriebsgeräusche der Maschine 20 deutlicher und genauer zu beobachten.
Während des Betriebs der Maschine 20 entscheidet die Entscheidungseinheit 1 für ein invariantes Intervall durch Bezugnahme auf von der Maschine 20 gelieferte Zustandsinformationen, ob der Betrieb der Maschine 20 in einem Zeitintervall ist, während dessen das Betriebsgeräusch nicht unterschiedlich in Abhängigkeit davon ist, ob es von einem normalen Betrieb oder einem anomalen Betrieb der Maschine 20 stammt (im Folgenden als ”invariantes Intervall” bezeichnet), wie ein Zeitintervall, das ein invariantes Betriebsgeräusch erzeugt (nachfolgend auch als ”invariantes Intervall” bezeichnet). Die Bestimmungsverarbeitung wird sowohl in dem Fall, in welchem die Maschine 20 normal arbeitet, als auch in dem Fall, in welchem sie anomal arbeitet, durchgeführt. Hinsichtlich eines Bestimmungsverfahrens für das invariante Intervall wird die Maschine 20 in einer solchen Weise eingestellt, dass sie zu der Startzeit und der Endzeit eines invarianten Intervalls beispielsweise ein Triggersignal sendet, und die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall bestimmt das invariante Intervall gemäß den gesendeten Triggersignalen.
Alternativ ist auch eine Konfiguration möglich, bei der die Maschine 20 ein Triggersignal nur zu der Startzeit des invarianten Intervalls sendet, und die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall ein vorgeschriebenes Zeitintervall in der Bearbeitung als das invariante Intervall bezeichnet, das vorher von dem Empfang des Triggersignals an gesetzt wurde. Genauer gesagt, wenn ein Zeitintervall von 0,5 Sekunden von dem Empfang des Triggersignals zu der Startzeit des invarianten Intervalls an als das invariante Intervall gesetzt wird, bestimmt die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall, dass ein Intervall innerhalb von 0,5 Sekunden von dem Empfang des Triggersignals das invariante Intervall ist, aber das ein Intervall, das 0,5 Sekunden überschreitet, nicht das invariante Intervall ist.
Als Nächstes wird ein konkretes Beispiel für das invariante Intervall beschrieben, wenn die Maschine 20 eine Laserbearbeitungsmaschine ist. In der Laserbearbeitungsmaschine entspricht das invariante Intervall dem Prozess der Gasreinigung, die in der anfänglichen Stufe der Bearbeitung vor der durch Stech- oder Schneidbearbeitung durchgeführt wird. Die Gasreinigung ist ein Prozess, in welchem die Laserbearbeitungsmaschine unnötiges Gas abführt und einen Zischlaut ”sss...” bewirkt. 2 ist ein Diagramm, das ein Betriebsgeräusch zeigt, wenn die Laserbearbeitungsmaschine das Gasreinigen und Durchstechen durchführt. 2(a) zeigt eine zeitliche Wellenform, und 2(b) zeigt ihr Spektrogramm, die beide das Betriebsgeräusch der Laserbearbeitungsmaschine während drei Sekunden nach dem Beginn der Bearbeitung aufzeichnen. Wie in 2 gezeigt ist, wird die Gasreinigung zuerst zu der Bearbeitungsstartzeit durchgeführt, gefolgt durch das Durchstechen.
Obgleich die Gasreinigung vor den verschiedenen Laserbearbeitungen durchgeführt wird, da sie die Abführung des unnötigen Gases ist, hat sie nichts mit der Erfüllung der Laserbearbeitung zu tun. Demgemäß wird während der Gasreinigung jedes Mal dasselbe Betriebsgeräusch erzeugt, ungeachtet dessen, ob die folgende Laserbearbeitung normal durchgeführt wird oder nicht. Somit wird hinsichtlich der Laserbearbeitungsmaschine die Dauer der Gasreinigung als das invariante Intervall verwendet, und das Betriebsgeräusch der Gasreinigung wird als eine Bezugsgröße zum Korrigieren des Beobachtungssignals des Sensors 30 verwendet, d. h., als ein Korrekturparameter.
Der Schalter 2, der sich auf ein Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall bezieht, schaltet des Bestimmungsort für das Beobachtungssignal des Sensors 30 zwischen dem Korrekturparametergenerator 3 und der Merkmalsextraktionseinheit 4 um. Genauer gesagt, während die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall das invariante Intervall bestimmt, sendet er das Beobachtungssignal des Sensors 30 zu dem Korrekturparametergenerator 3, und während sie ein anderes Intervall als das invariante Intervall bestimmt, d. h., ein Intervall, das als ein Ziel der Erfassung des anomalen Geräuschs (nachfolgend als Zielintervall für anomale Geräuscherfassung bezeichnet) zu verwenden ist, sendet der Schalter 2 das Beobachtungssignal des Sensors 30 zu der Merkmalsextraktionseinheit 4. Gemäß dem Umschalten des Bestimmungsorts für das Beobachtungssignal erzeugt der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturparameter anhand des eingegebenen Beobachtungssignals nur während des invarianten Intervalls.
Der Korrekturparametergenerator 3 erzeugt den Parameter zum Korrigieren des Sensors 30 gemäß dem Beobachtungssignal des Sensors 30 während des invarianten Intervalls. Die folgende Beschreibung erfolgt unter Verwendung eines Beispiels, das den Sensor 30 durch ein Verfahren in der Zeitdomäne korrigiert. Ein Verfahren zum Korrigieren des Sensors 30 durch ein Verfahren in der Frequenzdomäne wird in einem Ausführungsbeispiel 2 beschrieben.
Der Korrekturparametergenerator 3 erzeugt den RMS (quadratischen Mittelwert) a des Beobachtungssignals des Sensors 30 in dem invarianten Intervall gemäß dem folgenden Ausdruck (1).
Im Ausdruck (1) ist x(t) das Beobachtungssignal zur Zeit t, t_start ist die Startzeit des invarianten Intervalls, und t_end ist die Endzeit des invarianten Intervalls. Zu dieser Zeit ist RMS ein Wert entsprechend der mittleren Amplitude des Beobachtungssignals während des invarianten Intervalls.
Dann berechnet der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturkoeffizienten c des Beobachtungssignals durch Berechnen des reziproken Werts des RMS a unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (2). c = 1 / a (2)
Der berechnete Korrekturkoeffizient c wird als der Korrekturparameter zu der Merkmalsextraktionseinheit 4 geliefert.
Die Merkmalsextraktionseinheit 4 zieht den Merkmalswert des Beobachtungssignals gemäß dem Beobachtungssignal des Sensors 30 und dem Korrekturparameter heraus. Genauer gesagt, unter Verwendung des von dem Sensor 30 über den Schalter 2 gelieferten Beobachtungssignals x(t) und des von dem Korrekturparametergenerator 3 erzeugten Korrekturkoeffizienten c berechnet die Merkmalsextraktionseinheit 4 das gemäß dem folgenden Ausdruck (3) korrigierte Beobachtungssignal y(t). y(t) = cx(t) (3)
Im Ausdruck (3) kann das Beobachtungssignal y(t) als das in einer solchen Weise normierte Beobachtungssignal angesehen werden, dass die mittlere Amplitude während des invarianten Intervalls gleich eins wird.
Demgemäß kann, selbst wenn die Merkmalsextraktionseinheit 4 ein Merkmalsextraktionsverfahren abhängig von dem Typ des Sensors und den Einstellbedingungen verwendet, sie den Merkmalswert unabhängig von dem Typ des Sensors oder den Einstellbedingungen herausziehen durch die Merkmalsextraktion, die das korrigierte Beobachtungssignal y(t) anstelle des Beobachtungssignals x(t) verwendet. Somit zieht, solange wie das Betriebsgeräusch, das die Maschine 20 erzeugt, dasselbe ist, die Merkmalsextraktionseinheit 4 denselben Merkmalswert heraus ungeachtet des Typs des Sensors oder der Einstellbedingungen. Somit ist es nicht erforderlich, dass der Schwellenwert, den die Bestimmungseinheit 5 für das anomale Geräusch setzt, wie später beschrieben wird, neu gesetzt wird, selbst wenn der Typ des Sensors oder die Einstellbedingungen geändert werden. Als das Merkmalsextraktionsverfahren für das anomale Geräusch in der Zeitdomäne ist ein Verfahren, das beispielsweise in den Patentdokumenten 1 oder 2 offenbart ist, anwendbar.
Die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche bestimmt unter Bezugnahme auf den Merkmalswert, den die Merkmalsextraktionseinheit 4 herauszieht, ob das anomale Geräusch erzeugt wird oder nicht. Hinsichtlich der Bestimmung des anomalen Geräuschs bestimmt sie, dass die Maschine 20 das anomale Geräusch erzeugt, wenn der Merkmalswert, den die Merkmalsextraktionseinheit 4 herauszieht, nicht kleiner als der Schwellenwert ist, und dass die Maschine 20 normal arbeitet, wenn der Merkmalswert kleiner als der Schwellenwert ist. Wenn die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche bestimmt, dass das anomale Geräusch erzeugt wird, gibt sie das Steuersignal zum Abschalten der Laserbearbeitungsmaschine in einem Notfall aus oder gibt Anomalitätsinformationen zum Benachrichtigen einer Bedienungsperson über die Anomalität durch einen Alarm oder dergleichen aus. Hinsichtlich der Bearbeitungsoperation sind, wenn bestimmt wird, dass das Betriebsgeräusch anomal ist, verschiedene Verfahren, die andere als das vorgenannte Verfahren sind, anwendbar.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall bestimmt, ob der Betrieb der Maschine 20 in dem invarianten Intervall oder nicht ist, durch Bezugnahme auf die Zustandsinformationen der Maschine 20 (Schritt ST1). Wenn sie bestimmt, dass der Betrieb der Maschine 20 in dem invarianten Intervall ist (JA im Schritt ST1), schaltet der Schalter 2 den Bestimmungsort für das von dem Sensor 30 gelieferte Beobachtungssignal zu dem Korrekturparametergenerator 3 um (Schritt ST2). Der Korrekturparametergenerator 3 erhält das über den Schalter 2 gelieferte Beobachtungssignal (Schritt ST3) und bestimmt, ob das invariante Intervall beendet ist oder nicht durch Bezugnahme auf das Beobachtungssignal (Schritt ST4). Wenn das invariante Intervall noch nicht beendet ist (NEIN im Schritt ST4) geht die Verarbeitung zum Schritt ST3 zurück. Wenn andererseits das invariante Intervall beendet ist (JA im Schritt ST4), berechnet der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturkoeffizienten, der der Korrekturparameter ist, unter Verwendung des Beobachtungssignals, dass er im Schritt ST3 erhalten hat (Schritt ST5). Der Korrekturkoeffizient wird zu der Merkmalsextraktionseinheit 4 geliefert, und die Verarbeitung geht zum Schritt ST1 zurück.
Wenn andererseits die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall bestimmt, dass der Betrieb der Maschine 20 nicht in dem invarianten Intervall ist, das heißt, in dem Erfassungszielintervall für anomale Geräusche (NEIN im Schritt ST1), schaltet der Schalter 2 den Bestimmungsort für das von dem Sensor 30 gelieferte Beobachtungssignal zu der Merkmalsextraktionseinheit 4 um (Schritt ST6). Unter Verwendung des von dem Schalter 2 gelieferten Beobachtungssignals und des im Schritt ST5 berechneten Korrekturkoeffizienten zieht die Merkmalsextraktionseinheit 4 den Merkmalswert des Beobachtungssignals heraus (Schritt ST7). Die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche bestimmt, ob der Merkmalswert des im Schritt ST7 herausgezogenen Beobachtungssignals nicht kleiner als der Schwellenwert oder nicht ist (Schritt ST8). Wenn er nicht kleiner als de Schwellenwert ist (JA im Schritt ST8) bestimmt die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche, dass das anomale Geräusch in der Maschine 20 erzeugt wird (Schritt ST9), gibt die Anomalitätsinformationen aus (Schritt ST10), und führt die Verarbeitung zum Schritt ST1 zurück. Wenn andererseits der Merkmalswert kleiner als der Schwellenwert ist (NEIN im Schritt ST8), bestimmt die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche, dass die Maschine 20 normal arbeitet (Schritt ST11), und führt die Verarbeitung zu der Bestimmungsverarbeitung im Schritt ST1 zurück.
Obgleich das vorbeschriebene Beispiel einen Fall zeigt, in welchem die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche die Anomalitätsinformationen im Schritt ST10 ausgibt, ist auch eine Konfiguration möglich, die ein Steuersignal zu der Maschine 20 ausgibt, um diese in einem Notfall auszuschalten.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 in einer solchen Weise konfiguriert, dass es aufweist: die Bestimmungseinheit für das invariante Intervall, um das invariante Intervall der Maschine 20 zu bestimmen; den Korrekturparametergenerator 3 zum Berechnen des Korrekturparameters anhand des Beobachtungssignals, das während des invarianten Intervalls von dem Sensor 30 über den Schalter 2 geliefert wird; die Merkmalsextraktionseinheit 4 zum Herausziehen des Merkmalswerts aus dem Beobachtungssignal des Sensors 30, das in dem Intervall, das ein anderes als das invariante Intervall ist, über den Schalter 2 geliefert wird, und aus dem Korrekturparameter; und die Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche zum Bestimmen anhand des herausgezogenen Merkmalswerts, ob das Beobachtungssignal des Sensors 30 das anomale Geräusch anzeigt oder nicht. Demgemäß kann es die Merkmalsextraktion unabhängig von dem Typ des Sensors 30 und der Einstellungsbedingungen durchführen. Dies ermöglicht, eine Herabsetzung der Erfassungsfähigkeit für das anomale Geräusch aufgrund der Beschränkung des Merkmalsextraktionsverfahrens zu verhindern.
Zusätzlich ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 so konfiguriert, dass der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturkoeffizient als den reziproken Wert der mittleren Amplitude des Beobachtungssignals des Sensors 30 während des invarianten Intervalls berechnet; und die Merkmalsextraktionseinheit 4 die Merkmalsextraktion gemäß dem Signal, das sich aus der Multiplikation des Beobachtungssignals des Sensors 30 mit dem Korrekturkoeffizienten ergibt, durchführt. Demgemäß kann es die Merkmalsextraktion anhand des durch die mittlere Amplitude während des invarianten Intervalls normierten Beobachtungssignals durchführen, und selbst wenn es das Betriebsgeräusch mit derselben Amplitude mit dem Sensor bei unterschiedlichen Einstellbedingungen beobachtet, kann es denselben Merkmalswert herausziehen, wodurch es in der Lage ist, die Herabsetzung der Erfassungsfähigkeit zu verhindern.
Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 1 eine Konfiguration möglich, bei der die Maschine 20 das Triggersignal nur zu der Startzeit des invarianten Intervalls sendet, und die Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall setzt ein vorgeschriebenes Zeitintervall seit dem Empfang des Triggersignals in der Verarbeitung als das invariante Intervall. Demgemäß ist es ausreichend, dass die Maschine 20 Informationen nur über die Verarbeitungsstartzeit liefert, und daher kann das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 die Konfiguration der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche vereinfachen.
Zusätzlich ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 in einer solchen Weise konfiguriert, dass, wenn die Laserbearbeitungsmaschine als die Maschine 20 verwendet wird, das Gasreinigungsintervall, das unabhängig davon ist, ob die Laserbearbeitung normal durchgeführt wird oder nicht, als invariantes Intervall verwendet wird, und dass die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche das Beobachtungssignal des invarianten Intervalls erhält und den Korrekturparameter erzeugt. Demgemäß kann sie den ordnungsgemäßen Korrekturparameter erzeugen und die Erfassungsgenauigkeit der Bearbeitungsanomalität verbessern.
Hinsichtlich der Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall, des Schalters 2, des Korrekturparametergenerators 3, der Merkmalsextraktionseinheit 4 und der Bestimmungseinheit 5 für anomale Geräusche nach dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel 1 können diese mittels eines A/D-Wandlers zum Umwandeln des Beobachtungssignals des Sensors 30 in ein digitales Signal, einen Computer mit einem Empfänger für das von der Maschine 20 zu der Startzeit und der Endzeit des invarianten Intervalls gesendete Triggersignal, und den Computer betreibende Software implementiert werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Obgleich das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel 1 eine Konfiguration zeigt, die das Beobachtungssignal des Sensors 30 in der Zeitdomäne korrigiert, zeigt das vorliegende Ausführungsbeispiel 2 eine Konfiguration, die das Beobachtungssignal des Sensors 30 in der Frequenzdomäne korrigiert. Da das Blockschaltbild für die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 2 dasselbe ist wie das für das Ausführungsbeispiel 1, wird das Blockschaltbild weggelassen, und dieselben Bezugssymbole wie diejenigen in 1 werden verwendet und ihre Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Der Korrekturparametergenerator 3 berechnet ein mittleres Amplitudenspektrum A(ω) des Beobachtungssignals des Sensors 30 in dem invarianten Intervall für jede diskrete Frequenz gemäß dem folgenden Ausdruck (4).
Im Ausdruck (4) ist ω eine Frequenzkriteriumsnummer, X_k(ω) ist eine diskrete Fourier-Transformation eines k-ten Kurzzeitrahmens des Beobachtungssignals, k_start ist die erste Rahmennummer des invarianten Intervalls, und k_end ist die letzte Rahmennummer des invarianten Intervalls.
Als Nächstes erhält, um zu verhindern, dass der Korrekturparameter in dem invarianten Intervall zu stark spezialisiert wird, der Korrekturparametergenerator 3 ein Amplitudenspektrum S(ω), das sich aus dem Glätten des mittleren Amplitudenspektrums A(ω) in der Frequenzachsenrichtung unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (5) ergibt.
Im Ausdruck (5) ist n die Stärke der Glättung durch Bewegungsdurchschnitte.
Schließlich berechnet der Korrekturparametergenerator 3 den Reziprokwert des Amplitudenspektrums S(ω) unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (6), um den Korrekturkoeffizienten C(ω) zu erhalten. Dann liefert er den Korrekturkoeffizienten C(ω) zu der Merkmalsextraktionseinheit 4 als den Korrekturparameter. C(ω) = 1 / S(ω)(6)
Unter Verwendung des Beobachtungssignals X_k(ω); das von dem Sensor 30 über den Schalter 2 geliefert wird, und des Korrekturkoeffizienten C(ω), der von dem Korrekturparametergenerator 3 erzeugt wird, berechnet die Merkmalsextraktionseinheit 4 das Beobachtungssignal Y_k(ω), das gemäß dem folgenden Ausdruck (7) korrigiert ist. Y_k(ω) = C(ω)X_k(ω) (7)
Unter Verwendung des von ihr berechneten Beobachtungssignals Y_k(ω) führt die Merkmalsextraktionseinheit 4 die Merkmalsextraktion durch. Somit kann sie den Merkmalswert unabhängig von dem Typ des Sensors 30 und der Einstellbedingungen herausziehen. Als das Merkmalsextraktionsverfahren für das anomale Geräusch in der Frequenzdomäne ist ein Verfahren wie das im Patentdokument 3 offenbarte anwendbar.
Die Korrektur des Beobachtungssignals des Sensors 30 in der Frequenzdomäne hat den Vorteil, in der Lage zu sein, nicht nur die bloße Empfindlichkeit des Sensors 30 zu korrigieren, sondern auch seine Frequenzcharakteristiken. Wenn jedoch das Betriebsgeräusch in dem invarianten Intervall eine extrem kleine Frequenzkomponente bezüglich der Energie hat, ist es wahrscheinlich, dass der Korrekturkoeffizient in Unendliche divergiert. Demgemäß ist es für das Betriebsgeräusch in dem invarianten Intervall wünschenswert, dass seine Energie über eine Frequenz verteilt ist, die so breit wie möglich ist (nahe dem weißen Rauschen).
Obgleich die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 2 auf eine andere Vorrichtung als die Laserbearbeitungsmaschine anwendbar ist, bietet deren Anwendung auf die Laserbearbeitungsmaschine mehrere besondere Vorteile.
Beispielsweise zeigt sich unter Berücksichtigung des Spektrums bei der Gasreinigung (invariantes Intervall), dass in 2(b) des Ausführungsbeispiels 1 gezeigt ist, dass seine Energie über den gesamten beobachtbaren Bereich verteilt ist, was bedeutet, dass es sich dem weißen Rauschen annähert. Demgemäß kann gesagt werden, dass es für die Korrektur des Sensors 30 in der Frequenzdomäne geeignet ist.
Zusätzlich weist in der Laserbearbeitungsmaschine deren bewegbarer Teil, der als Bearbeitungskopf bezeichnet wird, üblicherweise eine Linse zum Kondensieren von Laserstrahlen und eine Gasentlüftung (Düse) auf. Da der Bearbeitungskopf sich bei jedem Mal der Bearbeitung bewegt, ändert sich der Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt eines Lasers, welcher die Hauptquelle des Betriebsgeräuschs während der Bearbeitung ist, und dem Sensor bei jedem Mal der Bearbeitung. Obgleich die Veränderung des Abstands wahrscheinlich den Merkmalswert beeinträchtigt, da die Kondensorlinse und die Düse an nahezu derselben Position angeordnet sind, wird das Gasreinigungsgeräusch von der unmittelbaren Nachbarschaft des Bestrahlungspunkts des Lasers erzeugt. Demgemäß entspricht die Korrektur, die bei jedem Mal der Bearbeitung durch die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 2 durchgeführt wird, der Korrektur der Veränderung des Beobachtungssignals auf der Grundlage der Veränderung des Orts des Laserbestrahlungspunkts. Als eine Folge kann ein Vorteil dahingehend erwartet werden, dass das Beobachtungssignal enthaltend den durch die Position des Bearbeitungskopfs ausgeübten Einfluss auf den Merkmalswert korrigiert wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 2 in einer solchen Weise konfiguriert, dass es den Korrekturparametergenerator 3 aufweist, um den Reziprokwert der mittleren Amplitude des Frequenzspektrums des Beobachtungssignals in dem invarianten Intervall als den Korrekturkoeffizienten erzeugt. Demgemäß kann es die Korrektur nicht nur der bloßen Empfindlichkeit des Sensors 30 durchführen, sondern auch der Frequenzcharakteristiken, wodurch es in der Lage ist, einen genaueren Korrekturparameter zu erzeugen.
Das vorhergehende Beispiel für die Laserbearbeitungsmaschine nimmt an, dass die Differenz in dem Betriebsgeräusch, das nicht von der Differenz zwischen dem normalen Betrieb und dem anomalen Betrieb stammt (nachfolgend bezeichnet als eine ”Zufallskomponente”) in dem invarianten Intervall des Erfassungsziels klein genug ist. Die Zufallskomponente tritt auf infolge der Instabilität des Betriebs der Maschine oder durch externes Geräusch. Wenn die Zufallskomponente des Erfassungsziels nicht vernachlässigbar ist, liefert der Korrekturparametergenerator 3, wenn er die Korrekturparameter erzeugt, mehrere Korrekturparameter zu der Merkmalsextraktionseinheit 4, die er in der Vergangenheit erzeugt hat, sowie den Mittelwert der Korrekturparameter, die er neu erzeugt. Somit wird die Zufallskomponente geglättet, wodurch eine stabile Merkmalsextraktion ermöglicht wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele 1 und 2 ein Beispiel zeigen, bei dem die Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche bei der Laserbearbeitungsmaschine verwendet wird, erläutert das vorliegende Ausführungsbeispiel 3 ein Beispiel, bei dem die Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche bei einer NC-Schneidmaschine angewendet wird. Da ein Blockschaltbild der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 3 dasselbe ist wie das nach dem Ausführungsbeispiel 1 oder dem Ausführungsbeispiel 2, wird ihr Blockschaltbild weggelassen, und dieselben Bezugssymbole wie diejenigen in 1 erden verwendet und ihre Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Eine NC-Schneidmaschine ist eine Bearbeitungsmaschine zum automatischen Schneiden eines Werkstücks durch numerische Steuerung unter Verwendung eines Bohrers oder dergleichen. Wenn ein Bohrer bei der Schneidbearbeitung verwendet wird, gibt es einige Fälle, in denen die Bearbeitungsqualität sich beispielsweise aufgrund von Bohrerabnutzung verschlechtert, und das Betriebsgeräusch bei dem Schneiden variiert zwischen dem normalen Fall (wenn der Bohrer nicht abgenutzt ist) und dem anomalen Fall (wenn der Bohrer abgenutzt ist). Demgemäß erfasst die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche eine Anomalität durch Bestimmen, dass das Betriebsgeräusch beim Schneiden mit dem abgenutzten Bohrer ein anomales Geräusch ist.
Die NC-Schneidmaschine führt eine anfängliche Beschleunigung durch, um die Drehgeschwindigkeit des Bohrers zu erhöhen, bevor ein Werkstück zu der Startzeit der Bearbeitung geschnitten wird. Da der Bohrer während der anfänglichen Beschleunigung keinen Kontakt mit dem Werkstück hat, tritt dasselbe Betriebsgeräusch bei jeder Gelegenheit auf, die unabhängig von dem normalen Betrieb oder dem anomalen Betrieb während des Schneidens ist. Demgemäß kann unter Verwendung der anfänglichen Beschleunigungsdauer als des invarianten Intervalls die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche ein anomales Geräusch der NC-Schneidmaschine bestimmen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 3 so konfiguriert, dass es die Bestimmungseinheit 1 für ein invariantes Intervall aufweist, um die anfängliche Beschleunigungsdauer zu der Bearbeitungsstartzeit als das invariante Intervall zu bezeichnen und zu bestimmen, ob die gegenwärtige Zeit in dem invarianten Intervall ist oder nicht, durch Bezugnahme auf die von der Maschine 20, die aus der NC-Schneidmaschine besteht, gelieferten Zustandsinformationen. Somit ist die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche im Allgemeinen für jede Bearbeitungsmaschine anwendbar, ohne auf die Laserbearbeitungsmaschine beschränkt zu sein.
Zusätzlich bezeichnet bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 3, wenn die NC-Schneidmaschine als die Maschine 20 verwendet wird, die Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche die anfängliche Beschleunigungszeit als das invariante Intervall, in welchem der Bohrer nicht in Kontakt mit dem Werkstück ist, und dass daher bei jeder Gelegenheit unabhängig davon, ob das Schneiden normal durchgeführt wird oder nicht, dasselbe Betriebsgeräusch erzeugt und den Korrekturparameter durch Erwerben des Beobachtungssignals in dem invarianten Intervall erzeugt. Somit kann sie den ordnungsgemäßen Korrekturparameter bilden, wodurch sie in der Lage ist, die Erfassungsgenauigkeit einer Schneidanomalität zu verbessern.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
Das vorliegende Ausführungsbeispiel 4 zeigt eine Konfiguration zum Erfassen eines Auftretens einer Anomalität in der Maschine 20 in dem invarianten Intervall zusätzlich zu der Konfiguration nach den vorstehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 3.
4 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Erfassungsvorrichtung 10a für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 weist eine Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur zusätzlich zu der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels 1 auf. Dieselben oder gleiche Komponenten wie diejenigen der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 1 sind durch dieselben Bezugssymbole wie die in 1 verwendeten bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur weist einen Bereich 6a zum vorübergehenden Speichern auf, vergleicht einen Korrekturparameter, der vorher in dem Bereich 6a zum vorübergehenden Speichern gespeichert wurde, mit dem Korrekturparameter, den der Korrekturparametergenerator 3 erzeugt, und bestimmt, ob eine Anomalität in dem invarianten Intervall auftritt oder nicht. Wenn eine Anomalität in dem invarianten Intervall auftritt, gibt die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur ein Steuersignal zum Abschalten der Maschine aufgrund eines Notfalls aus oder gibt Anomalitätsinformationen zum Benachrichtigen einer Bedienungsperson von der Anomalität durch einen Alarm aus. Hinsichtlich der Verarbeitungsoperation, wenn eine Bestimmung getroffen wird, dass eine Anomalität in dem invarianten Intervall auftritt, sind verschiedene andere Verfahren als das vorbeschriebene anwendbar.
Die Verarbeitungsoperation der Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur wird im Einzelnen beschrieben. Zuerst bildet der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturparameter jedes Mal, wenn das invariante Intervall auftritt, und liefert ihn zu der Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur. Die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur überschreibt und bewahrt den jüngsten Korrekturparameter, der für die Bestimmungsverarbeitung verwendet wurde, in dem Bereich 6a zum vorübergehenden Speichern. Dies erfolgt für eine Bezugnahme auf diesen, wenn er mit dem Korrekturparameter in dem nächsten invarianten Intervall verglichen wird. Wenn sie den neuen Korrekturparameter von dem Korrekturparametergenerator 3 empfängt, vergleicht die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur den empfangenen Korrekturparameter mit dem in dem Bereich 6a für vorübergehendes Speichern gespeicherten Korrekturparameter und berechnet die Differenz zwischen den Parametern. Wenn die Differenz zwischen den berechneten Parametern nicht kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist, bestimmt sie, dass eine Anomalität in dem invarianten Intervall auftritt.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung 10a für anomale Geräusche beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der folgenden Beschreibung werden dieselben Schritte wie diejenigen in 3, die die Arbeitsweise der Erfassungsvorrichtung 10 für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt, durch dieselben Bezugssymbole bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Wenn der Korrekturparametergenerator 3 den Korrekturkoeffizienten als den Korrekturparameter berechnet durch Verwendung des Beobachtungssignals, das er im Schritt ST3 erhält (Schritt ST5), wird der berechnete Korrekturkoeffizient zu der Merkmalsextraktionseinheit 4 und der Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur geliefert. Wenn die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur den im Schritt ST5 geschaffenen Korrekturparameter erwirbt (Schritt ST21), berechnet sie die Differenz zwischen dem Korrekturparameter und dem vorher in dem Bereich 6a für vorübergehendes Speichern gespeicherten Korrekturparameter und bestimmt, ob die Differenz zwischen den berechneten Parametern nicht kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist oder nicht (Schritt ST22).
Wenn die Differenz zwischen den Parametern nicht kleiner als der Schwellenwert ist (JA im Schritt ST22), bestimmt die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur, dass eine Anomalität in der Maschine 20 in dem invarianten Intervall auftritt (Schritt ST23), und gibt Anomalitätsinformationen aus (Schritt ST24). Andererseits, wenn die Differenz zwischen den Parametern kleiner als der Schwellenwert ist (NEIN im Schritt ST22), bestimmt sie, dass die Maschine 20 in dem invarianten Intervall normal arbeitet (Schritt ST25). Danach überschreibt und bewahrt die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur den Korrekturparameter, den sie im Schritt ST21 erhalten hat, in dem Bereich 6a für vorübergehendes Speichern (Schritt ST26), und führt die Verarbeitung zum Schritt ST1 zurück.
Das Verwenden der Erfassungsvorrichtung 10a für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 bei einer Laserbearbeitungsmaschine stellt ein Problem dahingehend dar, dass, wenn ein Auslassdruck der Laserbearbeitungsmaschine abnimmt aufgrund einer Anomalität ihrer Gasreinigung und der Geräuschdruck in dem invarianten Intervall sich verringert, nimmt der Korrekturkoeffizient, den der Korrekturparametergenerator 3 bildet, so zu, dass auch das unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigierte Beobachtungssignal einen relativ großen Wert annimmt. Jedoch ermöglicht die Verwendung der Erfassungsvorrichtung 10a für anomale Geräusche nach dem Ausführungsbeispiel 4 bei der Laserbearbeitungsmaschine die Erfassung der Abnahme des Geräuschdrucks in dem invarianten Intervall als das Auftreten der Anomalität, und somit ist es möglich, das vorgenannte Problem zu vermeiden.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel 4 in einer solchen Weise konfiguriert, dass es die Bestimmungseinheit 6 für eine Anomalität während der Korrektur aufweist, um die Anomalität der Maschine 20 in dem invarianten Intervall zu erfassen, und daher kann sie einer größeren Verschiedenheit von Anomalitäten der Maschine 20 begegnen.
Obgleich die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 4 eine Konfiguration zeigen, die den Schalter 2 aufweist, ist auch eine Konfiguration möglich, bei der der Schalter 2 nicht vorhanden ist, und der Korrekturparametergenerator 3 und die Merkmalsextraktionseinheit 4 beziehen sich getrennt auf das Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 1 für das invariante Intervall und führen die Korrekturparametererzeugung bzw. die Merkmalsextraktion durch.
Obgleich die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 4 ein Beispiel für die Erfassung anomaler Geräusche der Laserbearbeitungsmaschine oder der NC-Schneidmaschine als der Maschine 20 zeigen, ist die Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung bei derartigen Vorrichtungen beschränkt, sondern sie ist bei jeder Vorrichtung verwendbar, die Betriebsgeräusche erzeugt, die zu der normalen Zeit und zu der anomalen Zeit unterschiedlich sind.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine freie Kombination der individuellen Ausführungsbeispiele, Variationen jeglicher Komponenten der individuellen Ausführungsbeispiele oder das Entfernen jeglicher Komponenten aus den individuellen Ausführungsbeispielen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung möglich sind.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Eine Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Merkmalsextraktion unabhängig von dem Typ des Sensors oder den Einstellbedingungen in der Lage. Demgemäß ist sie geeignet für eine Verwendung bei einer NC-Bearbeitungsmaschine oder dergleichen, um eine Abnahme der Erfassungsfähigkeit für anomale Geräusche aufgrund des Typs des Sensors oder der Einstellbedingungen zu vermeiden.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSSYMBOLE

1 Bestimmungseinheit für invariantes Intervall; 2 Schalter; 3 Korrekturparametergenerator; 4 Merkmalsextraktionseinheit; 5 Bestimmungseinheit für anomale Geräusche; 6 Bestimmungseinheit für eine Anomalität während der Korrektur; 6a Bereich für vorübergehendes Speichern; 10, 10a Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche; 20 Maschine; 30 Sensor.

Claims

Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche zum Erfassen eines anomalen Geräusches aus einem Betriebsgeräusch eines Erfassungsziels, welche Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche aufweist: eine Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall zum Bestimmen, ob eine Operation des Erfassungsziels eine Operation in einem invarianten Intervall ist oder nicht, durch Bezugnahme auf Zustandsinformationen, die einen Operationszustand des Erfassungsziels anzeigen, wobei das invariante Intervall ein Zeitintervall ist, in welchem ein Betriebsgeräusch keinen Unterschied macht, ob das Betriebsgeräusch von einer normalen Operation oder von einer anomalen Operation des Erfassungsziels stammt; einen Korrekturparametergenerator zum Erzeugen, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation des Erfassungsziels die Operation in dem invarianten Intervall ist, eines Korrekturparameters zum Korrigieren eines Beobachtungssignals des Erfassungsziels in einem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls anhand eines Beobachtungssignals, das durch Beobachten des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem invarianten Intervall erhalten wurde; eine Merkmalsextraktionseinheit zum Herausziehen, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation des Erfassungsziels die Operation in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls ist, eines Merkmalswerts des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls gemäß dem Beobachtungssignal des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls und dem Korrekturparameter, den der Korrekturparametergenerator erzeugt, und eine Bestimmungseinheit für anomale Geräusche zum Bestimmen, ob das anomale Geräusch in dem Erfassungsziel auftritt oder nicht, gemäß dem Merkmalswert, den die Merkmalsextraktionseinheit herauszieht.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, bei der der Korrekturparametergenerator einen Reziprokwert der mittleren Amplitude des Beobachtungssignals als den Korrekturparameter berechnet.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, bei der der Korrekturparametergenerator einen Reziprokwert eines mittleren Amplitudenspektrums des Beobachtungssignals als den Korrekturparameter berechnet.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Schalter zum Erhalten eines von einer externen Maschine gelieferten Beobachtungssignals des Erfassungsziels und zum Schalten eines Ausgangsbestimmungsorts des Beobachtungssignals des Erfassungsziels zwischen dem Korrekturparametergenerator und der Merkmalsextraktionseinheit als Antwort auf ein Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, bei der die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall ein von dem Erfassungsziel gesendetes Triggersignal zur Startzeit und zur Endzeit des invarianten Intervalls empfängt und als das invariante Intervall ein Intervall von dem Empfang des Triggersignals zu der Startzeit des invarianten Intervalls bis zum Empfang des Triggersignals zu der Endzeit bestimmt.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, bei der die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall ein von dem Erfassungsziel zur Startzeit des invarianten Intervalls gesendetes Triggersignal empfängt und als das invariante Intervall ein vorgeschriebenes Zeitintervall von dem Empfang des Triggersignals zu der Startzeit des invarianten Intervalls an bestimmt.
Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Bestimmungseinheit für eine Anomalität während der Korrektur zum Berechnen der Differenz zwischen dem Korrekturparameter, den der Korrekturparametergenerator erzeugt, und einem Korrekturparameter, der vorher in einem Bereich zum vorübergehenden Speichern gespeichert wurde, und zum Bestimmen, ob eine Anomalität in dem Erfassungsziel während des invarianten Intervalls auftritt oder nicht, gemäß der berechneten Differenz.
Erfassungssystem für anomale Geräusche einer Bearbeitungsmaschine mit einer Bearbeitungsmaschine, die ein Erfassungsziel für anomale Geräusche ist, einem Sensor zum Beobachten des Betriebsgeräuschs der Bearbeitungsmaschine und einer Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche zum Erfassen eines anomalen Geräuschs aus dem Betriebsgeräusch der Bearbeitungsmaschine, die der Sensor überwacht, wobei die Bearbeitungsmaschine Zustandsinformationen ausgibt, die einen Operationszustand der Bearbeitungsmaschine selbst anzeigen; und der Sensor das Betriebsgeräusch der Bearbeitungsmaschine überwacht und ein Beobachtungssignal ausgibt, und wobei die Erfassungsvorrichtung für anomale Geräusche aufweist: eine Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall zum Bestimmen, ob eine Operation der Bearbeitungsmaschine eine Operation in einem invarianten Intervall ist oder nicht, durch Bezugnahme auf die von der Bearbeitungsmaschine eingegebenen Zustandsinformationen, wobei das invariante Intervall ein Zeitintervall ist, in welchem das Betriebsgeräusch keinen Unterschied macht, ob das Betriebsgeräusch von einer normalen Operation oder von einer anomalen Operation der Bearbeitungsmaschine stammt; einen Korrekturparametergenerator zum Erzeugen, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation der Bearbeitungsmaschine die Operation in dem invarianten Intervall ist, eines Korrekturparameters zum Korrigieren eines Beobachtungssignals der Bearbeitungsmaschine in einem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls unter Verwendung des von dem Sensor in dem invarianten Intervall gelieferten Beobachtungssignals; eine Merkmalsextraktionseinheit zum Herausziehen, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation der Bearbeitungsmaschine die Operation in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls ist, eines Merkmalswerts des Betriebsgeräuschs der Bearbeitungsmaschine in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls gemäß dem von dem Sensor gelieferten Beobachtungssignal in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls und dem Korrekturparameter, den der Korrekturparametergenerator erzeugt; und eine Bestimmungseinheit für anomale Geräusche zum Bestimmen, ob ein anomales Geräusch in der Bearbeitungsmaschine auftritt, gemäß dem Merkmalswert, den die Merkmalsextraktionseinheit herauszieht.
Erfassungssystem für anomale Geräusche einer Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, bei dem die Bearbeitungsmaschine eine Laserbearbeitungsmaschine ist, die die Zustandsinformationen ausgibt, die anzeigen, dass ein Prozess des Abführens von unnötigem Gas die Operation in dem invarianten Intervall ist.
Erfassungssystem für anomale Geräusche einer Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, bei dem die Bearbeitungsmaschine eine NC-Schneidmaschine ist, die die Zustandsinformationen ausgibt, die anzeigen, dass ein Prozess des Durchführens einer anfänglichen Beschleunigung vor einem Schneidprozess die Operation in dem invarianten Intervall ist.
Erfassungsverfahren für anomale Geräusche zum Erfassen eines anomalen Geräuschs aus einem Betriebsgeräusch eines Erfassungsziels, welches Erfassungsverfahren für anomale Geräusche die Schritte aufweist: Bestimmen, durch eine Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall, ob eine Operation des Erfassungsziels eine Operation in einem invarianten Intervall ist oder nicht, durch Bezugnahme auf Zustandsinformationen, die einen Operationszustand des Erfassungsziels anzeigen, wobei das invariante Intervall ein Zeitintervall ist, in welchem ein Betriebsgeräusch keinen Unterschied macht, ob das Operationsgeräusch von einer normalen Operation oder von einer anomalen Operation des Erfassungsziels stammt; Erzeugen, durch einen Korrekturparametergenerator, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation des Erfassungsziels die Operation in dem invarianten Intervall ist, eines Korrekturparameters zum Korrigieren eines Beobachtungssignals des Erfassungsziels in einem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls aus einem Beobachtungssignal, das durch Beobachten des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem invarianten Intervall erhalten wurde; Herausziehen, durch eine Merkmalsextraktionseinheit, wenn die Bestimmungseinheit für ein invariantes Intervall bestimmt, dass die Operation des Erfassungsziels die Operation in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls ist, eines Merkmalswerts des Betriebsgeräuschs des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls gemäß dem Beobachtungssignal des Erfassungsziels in dem Zeitintervall außerhalb des invarianten Intervalls und dem Korrekturparameter; und Bestimmen, durch eine Bestimmungseinheit für anomale Geräusche, ob das anomale Geräusch in dem Erfassungsziel auftritt oder nicht, gemäß dem Merkmalswert.