DE112020004351T5

DE112020004351T5 - Vibrationsdetektionsvorrichtung, Vibrationsdetektionsverfahren und Abnormalitätsbestimmungssystem

Info

Publication number: DE112020004351T5
Application number: DE112020004351.7T
Authority: DE
Inventors: Shinji Shinohara; Teru Hatano; Hisato Fujiwara; Shinya Ishigami
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2022-06-02
Also published as: WO2021049568A1; WO2021049068A1; JP7162740B2; US20220334024A1; CN114391091A; JP2022163038A; WO2021049008A1; JPWO2021049568A1; JP7350135B2

Abstract

Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung (4) umfasst eine A/D-Wandlereinheit (41) zum Empfangen eines Sinuswellensignals einer AE-Welle, die einer in einer Zielmaschine (2) erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor (3), der die AE-Welle erfasst, und zum Umwandeln des empfangenen Sinuswellensignals in digitale Daten, eine Extraktionseinheit (42) zum Extrahieren eines Datenpunkts eines lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den digitalen Daten, und eine Ausgabeverarbeitungseinheit (43) zum Ausgeben des von der Extraktionseinheit (42) extrahierten Datenpunkts und von Zyklusdaten, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als eine Sinuswelle erkannt werden können, und die den Datenpunkt eines lokalen Maximalwerts enthalten, so dass eine Ausgabeeinheit (6) den Datenpunkt und die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, die in einer Zielmaschine erzeugte Vibrationen erfasst, ein Vibrationsdetektionsverfahren und ein Abnormalitätsbestimmungssystem, das eine Abnormalität der Zielmaschine auf der Grundlage der in der Zielmaschine erzeugten Vibrationen bestimmt.
STAND DER TECHNIK
Konventionell wird die Abnormalität einer Zielmaschine auf der Grundlage von in der Zielmaschine erzeugten Geräuschen oder Vibrationen bestimmt. In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise eine Vorrichtung beschrieben, die eine Abnormalität einer mechanischen Anlage auf der Grundlage eines Spitzenwerts digitaler Messdaten von Schall oder Vibrationen diagnostiziert, die in einem Gleitelement oder einem verwandten Element der mechanischen Anlage erzeugt werden. Diese Vorrichtung wandelt ein analoges Schall- oder Vibrationssignal, das von einem Gleitelement oder einem zugehörigen Element einer mechanischen Anlage erfasst wird, in ein digitales Signal um, um digitale Messdaten zu erzeugen, und berechnet für jeden Datenpunkt der digitalen Messdaten eine Pegeldifferenz und eine Steigung in Bezug auf einen unmittelbar vorhergehenden Datenpunkt, um einen Spitzenwert zu erhalten.
ZITIERLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2007-322947A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen konventionellen Technik wird ein zeitlicher Änderungstrend der in einer Zielmaschine erzeugten Vibration auf der Grundlage eines Spitzenwerts digitaler Messdaten, die die von der Zielmaschine erfasste Vibration darstellen, analysiert, und eine Abnormalität der Zielmaschine wird auf der Grundlage des Analyseergebnisses diagnostiziert. Um jedoch digitale Messdaten zu erhalten, ist es notwendig, viele Signalverarbeitungen durchzuführen, wie z.B. die A/D-Wandlungsverarbeitung zur Umwandlung eines Signals, das eine von einer Zielmaschine erfasste Vibration repräsentiert, in digitale Daten, die Filterverarbeitung zur Gewinnung eines Signals in einem Hauptfrequenzband aus den durch die A/D-Wandlungsverarbeitung erhaltenen digitalen Daten, die Hüllkurvenverarbeitung zur Gewinnung von Hüllkurvendaten des Signals in dem Hauptfrequenzband und die schnelle Fourier-Transformation (FFT) zur Durchführung einer Frequenzanalyse an den Hüllkurvendaten, und es besteht das Problem, dass eine Hochleistungssignalverarbeitungsvorrichtung erforderlich ist.
Die vorliegende Offenbarung löst das obige Problem, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, ein Vibrationsdetektionsverfahren und ein Abnormalitätsbestimmungssystem bereitzustellen, die in der Lage sind, die Signalverarbeitung zu reduzieren, die für die Analyse eines zeitlichen Änderungstrends der in einer Zielmaschine erzeugten Vibration erforderlich ist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle (im Folgenden als AE-Welle bezeichnet), die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die AE-Welle erfasst, und das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist und eine Ausgabeverarbeitungseinheit, die die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts, die von der Extraktionseinheit extrahiert wurden, und Zyklusdaten ausgibt, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als eine Sinuswelle erkannt werden können und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, so dass eine Ausgabeeinheit die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Sinuswellensignal einer AE-Welle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, in digitale Daten umgewandelt; Datenpunkte eines lokalen Maximalwerts werden aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist, und die extrahierten Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und Zyklusdaten, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als Sinuswelle erkannt werden können, und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, werden von einer Ausgabeeinheit sichtbar ausgegeben. Die Zyklusdaten, die als Sinuswelle erkannt werden können und den Datenpunkt eines lokalen Maximalwerts enthalten, der für jeden Zyklus des Sinuswellensignals der AE-Welle extrahiert wurde, sind Daten, die eine zeitliche Änderung der in der Zielmaschine erzeugten Vibration anzeigen, und können als Daten zur Analyse eines zeitlichen Änderungstrends der Vibration verwendet werden. Außerdem können diese Zyklusdaten durch einen einfachen Prozess der Extraktion von Datenpunkten aus digitalen Daten erzeugt werden. Durch die Verwendung der Zyklusdaten, die von der Ausgabeeinheit sichtbar ausgegeben werden, kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Rauschen auf der Grundlage der Größe des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus ohne Verwendung eines Oszilloskops leicht festgestellt werden. Infolgedessen kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Signalverarbeitung reduzieren, die für die Analyse des zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine erzeugten Vibration erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung Daten bereitstellen, anhand derer visuell erkannt werden kann, ob es sich bei den Daten um erfasste Daten der Vibration der Zielmaschine oder um Rauschen handelt.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform eines AE-Sensors veranschaulicht, und 2B ist ein Diagramm, das digitale Daten veranschaulicht, die durch A/D-Wandlung eines Ausgangssignals des AE-Sensors erhalten werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ausgangsverarbeitungseinheit in 1 zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das die detaillierte Verarbeitung in Schritt ST2 von 4 zeigt.
6 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Anzeigebeispiel von Zyklusdaten in der ersten Ausführungsform zeigt.
7A ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zur Implementierung von Funktionen einer Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und 7B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zur Ausführung von Software zur Implementierung der Funktionen der Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, das einen Überblick über die Verarbeitung der Extraktion eines Datenpunkts eines lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten eines Sinuswellensignals einer AE-Welle zeigt.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel für das Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
15A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform eines AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration in einer Zielmaschine verursacht wurde, 15B ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration in der Zielmaschine verursacht wurde, 15C ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (1) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration in der Zielmaschine verursacht wurde, 15D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (2) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch kontinuierlich erzeugte und plötzlich erzeugte Vibrationen in der Zielmaschine verursacht wurde, und 15E ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (3) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch kontinuierlich erzeugte und plötzlich erzeugte Vibrationen in der Zielmaschine verursacht wurde.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ausgabeverarbeitungseinheit in 16 zeigt.
18 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
19 ist ein Flussdiagramm, das die detaillierte Verarbeitung der Schritte ST3e und ST4e in 18 zeigt.
20 ist eine Tabelle, die Bestimmungskriterien für einen Änderungstrend eines Sinuswellensignals einer AE-Welle darstellt.
21A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform eines AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine in einer Zielmaschine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde, 21B ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (1) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine in der Zielmaschine kontinuierlich erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde, 21C ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (2) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde, 21D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (3) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde, und 21E ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (4) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 1 bestimmt das Abnormalitätsbestimmungssystem 1 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität in einer Zielmaschine 2 auf der Grundlage von in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibrationen und umfasst einen AE-Sensor 3, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung 4, eine Abnormalitätbestimmungseinheit 5 und eine Anzeigeeinheit 6. Bei der Zielmaschine 2 handelt es sich beispielsweise um eine rotierende Maschine wie einen Motor, ein Untersetzungsgetriebe, eine Schneidvorrichtung, eine Pumpe oder eine Turbine. Darüber hinaus umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 eine A/D-Wandlereinheit 41, eine Extraktionseinheit 42 und eine Ausgabeverarbeitungseinheit 43. Ein externes Gerät, das mit der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 verbunden ist, umfasst beispielsweise die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 und die Anzeigeeinheit 6. Bei dem externen Gerät handelt es sich zum Beispiel um einen Personalcomputer, der von einem Inspektor der Zielmaschine 2 verwendet wird. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 und die Anzeigeeinheit 6 können jedoch auch in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 enthaltene Komponenten sein. Die Anzeigeeinheit 6 ist eine Ausgabeeinheit, die von der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 ausgegebene Daten anzeigt.
Der AE-Sensor 3 ist an der Zielmaschine 2 angebracht und erfasst eine AE-Welle, die einer in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration entspricht. AE ist ein Phänomen, bei dem in einem Festkörper gespeicherte elastische Energie in Form einer elastischen Welle (AE-Welle) freigesetzt wird, wenn der Festkörper verformt oder zerstört wird. Der AE-Sensor 3 hat eine freitragende Struktur, die ein Sinussignal der von der Zielmaschine 2 erfassten AE-Welle ausgibt. Diese Auslegerstruktur ist eine Vibrationsstruktur aus einem piezoelektrischen Material mit einem hohen Q-Wert, und ihre Resonanzfrequenz ist in einem Frequenzband einer AE-Welle festgelegt.
Ein Sinuswellensignal einer AE-Welle, das einer Resonanzfrequenz unter breitbandigen (Frequenzkomponenten von mehreren kHz bis mehreren MHz) AE-Wellen entspricht, die einer durch die Rotation der Drehmaschine erzeugten Vibration entsprechen, wird von der Auslegerstruktur ausgegeben. 2A ist ein Diagramm, das eine Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 veranschaulicht, und 2B ist ein Diagramm, das digitale Daten veranschaulicht, die durch A/D-Wandlung eines Ausgangssignals des AE-Sensors 3 erhalten werden.
In 2A und 2B ist die Zielmaschine 2 eine Schneidvorrichtung. Die Schneidvorrichtung ist eine Werkzeugmaschine, die ein um eine Spindel gedrehtes Werkstück mit einer Schneidklinge schneidet. In 2A ist die Periode A eine Periode, in der das Werkstück mit einer normalen Schneidklinge geschnitten wird, und die Periode B ist eine Periode, in der das Werkstück mit einer Schneidklinge geschnitten wird, bei der eine Abnormalität aufgetreten ist. Als Abnormalität der Schneidklinge kann beispielsweise eine plötzlich auftretende Abnormalität, wie ein Einschnitt in der Schneidklinge, betrachtet werden, bei der die Vibration zwischen der Schneidklinge und dem Werkstück schnell schwankt.
Die zwischen der Schneidklinge und dem Werkstück erzeugte Vibration schwankt in der Periode A nicht stark. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Signalpegel des Sinuswellensignals der AE-Welle, die von dem AE-Sensor 3 von der Schneidvorrichtung erfasst wird, in einem Bereich, der der Fluktuation der zwischen der Schneidklinge und dem Werkstück erzeugten Vibration entspricht.
Andererseits, wenn eine Abnormalität in der Schneidklinge auftritt, nimmt die zwischen der Schneidklinge und dem Werkstück erzeugte Vibration vorübergehend zu und kehrt dann allmählich auf das ursprüngliche Niveau zurück. Als Reaktion auf die Schwankung der Vibration wird der Signalpegel des Sinussignals der AE-Welle ausreichend höher als der Signalpegel in der Periode A und kehrt dann allmählich auf den ursprünglichen Pegel zurück. Δv1, dargestellt in 2A, ist ein Wert, der durch Subtraktion des Maximalwerts des Signalpegels des Sinuswellensignals der AE-Welle in der Periode A vom Maximalwert des Signalpegels des Sinuswellensignals der AE-Welle in der Periode B erhalten wird. Das heißt, wenn eine Abnormalität in der Schneidklinge auftritt, schwankt der Signalpegel des Sinuswellensignals der AE-Welle maximal um Δv1.
Die digitalen Daten, die durch A/D-Wandlung des Ausgangssignals des AE-Sensors 3 in der Periode B durch die A/D-Wandlereinheit 41 erhalten werden, sind eine Zeitreihe aus einer Vielzahl von Datenpunkten, die eine Sinuswelle bilden, wie in 2B dargestellt. Bei der A/D-Wandlung durch die A/D-Wandlereinheit 41 tritt jedoch ein Messfehler im Spitzenwert für jeden Zyklus der Sinuswelle in Übereinstimmung mit der Variation im Wert des Datenpunkts auf, der aus dem Analogsignal abgetastet wird. Zum Beispiel haben unter den digitalen Daten für jeden Zyklus des Sinussignals die Datenpunkte M1 bis M4 der lokalen Maximalwerte einen Messfehler von Δv2 (= Signalpegel von M4 - Signalpegel von M3) beim Maximum.
Als Ergebnis einer vom Erfinder durchgeführten experimentellen Analyse einer solchen Vibrationsdetektion unter Verwendung des AE-Sensors 3 wurde bestätigt, dass das Signal der vom AE-Sensor 3 detektierten AE-Welle als Sinuswelle ausgegeben wird, und wenn eine große Vibrationsschwankung plötzlich in der Zielmaschine 2 auftritt, wird der Änderungsbetrag Δv1 des Signalpegels, der der Vibrationsschwankung entspricht, ausreichend größer als der Messfehler Δv2 des Spitzenwertes. Da Δv1 ausreichend größer als Δv2 ist, kann man davon ausgehen, dass der lokale Maximalwert oder der lokale Minimalwert genau aus der Sinuswelle extrahiert werden kann.
Ausgehend von der Tatsache, dass der Änderungsbetrag Δv1 des Signalpegels des Sinuswellensignals der AE-Welle ausreichend größer ist als der Messfehler Δv2 des Spitzenwerts, erzeugt die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 Daten, die die zeitliche Änderung der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration anzeigen. Das heißt, die Extraktionseinheit 42 extrahiert den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle, die vom AE-Sensor 3 von der Zielmaschine 2 erfasst wird. Die Zeitreihendaten der Datenpunkte der lokalen Maximalwerte, die von der Extraktionseinheit 42 extrahiert werden, zeigen die zeitliche Änderung der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration an und werden zur Analyse des zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration verwendet.
In der konventionellen Vorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, sind, wie oben beschrieben, viele Teile der Signalverarbeitung wie A/D-Wandlung, Filterverarbeitung, Hüllkurvenverarbeitung und FFT erforderlich, um Daten für die Analyse eines zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration zu erhalten, und eine große Speicherkapazität ist erforderlich, um die durch diese Teile der Signalverarbeitung erhaltenen Daten zu speichern.
Andererseits kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 Analysedaten zur Analyse eines zeitlichen Änderungstrends der Vibration durch einen einfachen Prozess der Extraktion von Datenpunkten aus digitalen Daten erzeugen. Dadurch ist es möglich, die Signalverarbeitung, die für die Analyse des zeitlichen Veränderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration erforderlich ist, stark zu reduzieren. Da die Analysedaten nur die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, müssen bei der Erzeugung der Analysedaten nur die aus den digitalen Daten extrahierten Datenpunkte des lokalen Maximalwerts gespeichert werden. Daher ist es auch möglich, die Speicherkapazität zu reduzieren, die für die Analyse des zeitlichen Veränderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration erforderlich ist. Darüber hinaus gibt die in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 enthaltene Ausgabeverarbeitungseinheit 43 die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und Zyklusdaten aus, die die Datenpunkte mit der als Sinuswelle erkennbaren Punktzahl und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, so dass die Anzeigeeinheit 6 die Datenpunkte und die Zyklusdaten gut sichtbar ausgibt. Zum Beispiel kann ein Inspektor der Zielmaschine 2 anhand der Größe des lokalen Maximalwertes in den auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigten Zyklusdaten leicht feststellen, ob es sich um Rauschen handelt oder nicht, ohne ein teures Oszilloskop zu verwenden. Infolgedessen kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 die Signalverarbeitung reduzieren, die für die Analyse des zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration erforderlich ist, und Daten bereitstellen, die eine visuelle Detektion ermöglichen, ob die Zyklusdaten erkannte Daten der Vibration der Zielmaschine 2 oder Rauschen sind.
Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 bestimmt eine Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von Daten, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes für jeden Zyklus des Sinussignals der AE-Welle enthalten. Zum Beispiel wird in der Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 eine Änderungsrate (zum Beispiel die Änderungsrate, die durch Simulation der Zielmaschine 2 im abnormalen Zustand erhalten wird) des Sinuswellensignals der AE-Welle, die durch einen Vorversuch erhalten wird, als Bestimmungsschwellenwert festgelegt. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 berechnet die Änderungsrate des Sinussignals der AE-Welle unter Verwendung der Daten, die durch visuelle Detektion der auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigten Zyklusdaten unter den von der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 erzeugten Daten als nicht störend erkannt werden, und vergleicht die berechnete Änderungsrate mit dem Bestimmungsschwellenwert. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 bestimmt, dass keine Abnormalität in der Zielmaschine 2 aufgetreten ist, wenn die Änderungsrate des Sinuswellensignals der AE-Welle kleiner als der Bestimmungsschwellenwert ist, und bestimmt, dass eine Abnormalität in der Zielmaschine 2 aufgetreten ist, wenn die Änderungsrate des Sinuswellensignals der AE-Welle gleich oder größer als der Bestimmungsschwellenwert ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Ausgabeverarbeitungseinheit 43 zeigt. Die Ausgabeverarbeitungseinheit 43 gibt den Datenpunkt des von der Extraktionseinheit 42 extrahierten lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten aus, so dass der Datenpunkt und die Zyklusdaten auf der Anzeigeeinheit 6 sichtbar angezeigt werden. Die Anzahl der Punkte, die als Sinuswelle erkannt werden können, beträgt z.B. etwa 20 Punkte. Wie in 3 dargestellt, umfasst die Ausgabeverarbeitungseinheit 43 eine Bestimmungseinheit 431, eine Speichereinheit 432 und eine Ausgabesteuereinheit 433. Die Bestimmungseinheit 431 vergleicht den lokalen Maximalwert des von der Extraktionseinheit 42 extrahierten Datenpunktes mit dem Maximalwert der in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunkte und bestimmt, welcher größer ist.
Die Speichereinheit 432 speichert einen Datenpunkt mit einem maximalen Wert in der Bestimmungsperiode des Sinussignals der AE-Welle und Zyklusdaten, die den Datenpunkt enthalten. Die Ausgabesteuereinheit 433 zeigt den Datenpunkt eines Maximalwertes und die Zyklusdaten einschließlich des in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunktes auf der Anzeigeeinheit 6 sichtbar an. Die Ausgabesteuereinheit 433 gibt den Datenpunkt des Maximalwerts, der in den Zyklusdaten enthalten ist, die als nicht störend eingestuft wurden, an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 aus. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 bestimmt eine Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage der von der Ausgabesteuereinheit 433 ausgegebenen Daten.
4 ist ein Flussdiagramm, das das Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht und eine Reihe von Verarbeitungen veranschaulicht, die von der in 1 dargestellten Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 durchgeführt werden. Der AE-Sensor 3 erfasst eine AE-Welle, die einer in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration entspricht. Die A/D-Wandlereinheit 41 empfängt ein Sinuswellensignal der vom AE-Sensor 3 erfassten AE-Welle und wandelt das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten um (Schritt ST1).
Als nächstes empfängt die Extraktionseinheit 42 die von der A/D-Wandlereinheit 41 umgewandelten digitalen Daten und extrahiert den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den empfangenen digitalen Daten (Schritt ST2). Zum Beispiel extrahiert die Extraktionseinheit 42 einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwertes für jeden Zyklus des Sinussignals und Zyklusdaten, die den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes enthalten, aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle. Der Datenpunkt des lokalen Maximalwertes und die von der Extraktionseinheit 42 extrahierten Zyklusdaten werden an die Ausgabeverarbeitungseinheit 43 ausgegeben.
Die Extraktionseinheit 42 kehrt das Vorzeichen des extrahierten Datenpunkts um, wenn sie einen Datenpunkt eines lokalen Minimalwerts extrahiert, anstatt einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle zu extrahieren. Infolgedessen kann die Extraktionseinheit 42 Daten für die Analyse erzeugen, die dem Fall der Extraktion eines Datenpunkts mit einem lokalen Maximalwert ähnlich sind. Da Rauschen, das auf die Plusseite der Sinuswelle wechselt, dem Sinussignal der AE-Welle überlagert wird, ist es möglich, eine fehlerhafte Rauschextraktion zu reduzieren, indem der lokale Minimalwert extrahiert wird, der der Spitzenwert auf der Minusseite der Sinuswelle ist.
Die Ausgabeverarbeitungseinheit 43 zeigt den Datenpunkt des von der Extraktionseinheit 42 extrahierten lokalen Maximalwertes und die den Datenpunkt enthaltenden Zyklusdaten auf der Anzeigeeinheit 6 sichtbar an (Schritt ST3). Beispielsweise vergleicht die in der Ausgabeverarbeitungseinheit 43 enthaltene Bestimmungseinheit 431 die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts, die für jeden Zyklus der Reihe nach von der Extraktionseinheit 42 extrahiert wurden, mit dem Datenpunkt des Maximalwerts, der in der Speichereinheit 432 während der Bestimmungsperiode gespeichert wurde, und bestimmt, welcher größer ist. Die Bestimmungsperiode ist zum Beispiel eine Periode, in der sich die Zielmaschine 2 in einem individuellen Zustand befindet, wenn sich der Zustand in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Zielmaschine 2 der Reihe nach ändert.
Wenn es sich bei der Zielmaschine 2 beispielsweise um eine Schneidvorrichtung handelt, umfasst die Verarbeitung des Schneidens des Werkstücks durch die Schneidvorrichtung einen ersten Leerlaufzustand, bevor die Schneidklinge mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird, einen Bearbeitungszustand, in dem das Schneiden mit der mit dem Werkstück in Kontakt gebrachten Schneidklinge durchgeführt wird, und einen zweiten Leerlaufzustand, in dem die Schneidklinge von dem Werkstück getrennt wird. Die Speichereinheit 432 speichert den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten einschließlich des Datenpunktes für jeden Zustand der Zielmaschine 2.
Ferner variiert der Zustand der Zielmaschine 2 in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung. Beispielsweise ändert sich der Bearbeitungszustand der Schneidvorrichtung in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks, ändert sich in Abhängigkeit vom Zustand der Schneidklinge und ändert sich in Abhängigkeit von der Differenz der Anzahl der Umdrehungen der Schneidklinge oder des Werkstücks. Die Extraktionseinheit 42 extrahiert die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus des Sinussignals der AE-Welle in der Reihenfolge für jeden Zustand und jede Betriebsbedingung der Zielmaschine 2. Die Bestimmungseinheit 431 vergleicht den von der Extraktionseinheit 42 extrahierten Datenpunkt des lokalen Maximalwerts mit dem in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunkt des Maximalwerts, um den Datenpunkt des Maximalwerts und die Zyklusdaten, die den Datenpunkt enthalten, für jeden Zustand der Zielmaschine 2 zu bestimmen.
Wenn festgestellt wird, dass der Wert des in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunkts kleiner ist als der Wert des von der Extraktionseinheit 42 neu extrahierten Datenpunkts, überschreibt die Speichereinheit 432 den von der Extraktionseinheit 42 neu extrahierten Datenpunkt und die Zyklusdaten einschließlich des Datenpunkts mit dem Datenpunkt und den Zyklusdaten, die bis dahin gespeichert wurden. Als Ergebnis werden unter den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle, die von der Zielmaschine 2 erfasst wird, der Datenpunkt des Maximalwerts und die Zyklusdaten einschließlich des Datenpunkts in der Speichereinheit 432 gespeichert. Indem nur der Datenpunkt des Maximalwertes und die Zyklusdaten einschließlich dieses Datenpunktes in der Speichereinheit 432 gespeichert werden, ist es möglich, einen Zunahme der für die Speicherung der Zyklusdaten erforderlichen Speicherkapazität zu unterdrücken.
Die Ausgabesteuereinheit 433 zeigt den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten einschließlich des in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunktes auf der Anzeigeeinheit 6 sichtbar an. Ein Inspektor der Zielmaschine 2 stellt anhand der Größe des lokalen Maximalwertes in den auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigten Zyklusdaten fest, ob es sich um Lärm handelt oder nicht. Wenn beispielsweise das Ergebnis der Bestimmung, dass es sich bei den Zyklusdaten nicht um Rauschen handelt, von dem Inspektor eingegeben wird, gibt die Ausgabesteuereinheit 433 den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts, der in der Speichereinheit 432 gespeichert ist, an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 aus. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 bestimmt eine Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage der von der Ausgabesteuereinheit 433 ausgegebenen Daten.
Als nächstes wird die Verarbeitung der Extraktion des Datenpunkts des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle im Detail beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das die detaillierte Verarbeitung in Schritt ST2 von 4 zeigt. In 5 ist n eine Extraktionszahl, die eine Extraktionsreihenfolge eines Datenpunktes angibt und eine natürliche Zahl von 0 oder mehr ist. MAX ist ein Maximalwert des Datenpunktes. Die Extraktionseinheit 42 extrahiert die Datenpunkte mit der Extraktionsnummer n in der Reihenfolge und sucht den Datenpunkt mit dem lokalen Maximalwert unter den extrahierten Datenpunkten.
Zuerst setzt die Extraktionseinheit 42 0 auf n und MAX (Schritt ST1a), und extrahiert einen Datenpunkt mit einer Extraktionsnummer n (= 0) aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle. Anschließend prüft die Extraktionseinheit 42, ob der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n kleiner als der Maximalwert MAX ist oder nicht (Schritt ST2a).
Wenn der Wert des Datenpunkts mit der Extraktionsnummer n kleiner als der Maximalwert MAX ist (Schritt ST2a; JA), behält die Extraktionseinheit 42 den Maximalwert MAX bei (Schritt ST3a). Zum Beispiel, wenn die Extraktion des Datenpunktes gestartet wird, ist der Maximalwert MAX 0. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der extrahierte Datenpunkt ein Datenpunkt auf der Minusseite der Sinuswelle ist, ist der Wert des Datenpunktes kleiner als der Maximalwert MAX, und daher führt die Extraktionseinheit 42 die Verarbeitung von Schritt ST3a durch.
Andererseits, wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer oder gleich dem Maximalwert MAX ist (Schritt ST2a; NEIN), setzt die Extraktionseinheit 42 den Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n als den Maximalwert MAX (Schritt ST4a). Infolgedessen wird der Maximalwert MAX durch den Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n ersetzt.
Wenn die Verarbeitung von Schritt ST3a oder Schritt ST4a abgeschlossen ist, prüft die Extraktionseinheit 42, ob digitale Daten für einen Zyklus einer Sinuswelle verarbeitet wurden oder nicht (Schritt ST5a). Beispielsweise stellt die Extraktionseinheit 42 beim Extrahieren der Datenpunkte mit der Anzahl der Punkte, anhand derer die Sinuswelle eines Zyklus erkannt werden kann, fest, dass die digitalen Daten eines Zyklus der Sinuswelle verarbeitet wurden und die Suche nach dem Datenpunkt des lokalen Maximalwertes abgeschlossen ist. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Punkte, die als Sinuswelle für einen Zyklus erkannt werden können, von der Abtastauflösung bei der A/D-Wandlung abhängt und z. B. etwa 20 Punkte beträgt.
Wenn die digitale Datenverarbeitung für einen Zyklus der Sinuswelle nicht abgeschlossen ist (Schritt ST5a; NEIN), addiert die Extraktionseinheit 42 eins zur Extraktionszahl n (Schritt ST6a) und kehrt zur Verarbeitung von Schritt ST2a zurück. Als Ergebnis wird der Datenpunkt mit der nächsten Extraktionsnummer n aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle extrahiert, und die Suche nach dem Datenpunkt des lokalen Maximalwertes wird fortgesetzt.
In einem Fall, in dem die digitale Datenverarbeitung für einen Zyklus der Sinuswelle abgeschlossen ist (Schritt ST5a; JA), bestimmt die Extraktionseinheit 42 den Maximalwert MAX als Datenpunkt des lokalen Maximalwertes und speichert den Maximalwert MAX im Speicher (Schritt ST7a). Anschließend prüft die Extraktionseinheit 42, ob alle Zyklen des Sinussignals der AE-Welle verarbeitet worden sind oder nicht (Schritt ST8a). Hier prüft die Extraktionseinheit 42, ob die oben beschriebene Verarbeitungsreihe für alle Zyklen des Sinussignals der AE-Welle, die vom AE-Sensor 3 in einem bestimmten Detektionszeitraum (z. B. einem Bearbeitungszeitraum des Werkstücks durch die Werkzeugmaschine) erfasst wurden, durchgeführt wurde oder nicht. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein unverarbeiteter Zyklus vorliegt (Schritt ST8a; NEIN), kehrt die Extraktionseinheit 42 zum Schritt ST1a zurück, setzt 0 auf die Extraktionsnummer n des Datenpunktes, setzt 0 auf den Maximalwert MAX und führt dann eine Reihe von Verarbeitungen ab Schritt ST2a an dem Datenpunkt des nächsten Zyklus durch.
Andererseits, in einem Fall, in dem die Verarbeitung für alle Zyklen im Sinussignal der AE-Welle durchgeführt wurde (Schritt ST8a; JA), beendet die Extraktionseinheit 42 die Verarbeitung von 5. Danach liest die Extraktionseinheit 42 den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus aus dem Speicher aus und gibt die Daten des gelesenen Datenpunkts an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 aus.
Es ist zu beachten, dass im Fall der Extraktion des Datenpunkts des lokalen Minimalwerts in 5 zum Beispiel der Minimalwert MIN anstelle des Maximalwerts MAX gesetzt wird. Die Extraktionseinheit 42 prüft, ob der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist oder nicht (Schritt ST2a). Wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist (Schritt ST2a; JA), fährt der Prozess mit Schritt ST3a fort, und wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n kleiner oder gleich dem Minimalwert MIN ist (Schritt ST2a; NEIN), fährt der Prozess mit Schritt ST4a fort. Die Verarbeitung im Schritt ST3a und im Schritt ST4a wird mit dem Mindestwert MIN durchgeführt. Die Extraktionseinheit 42 bestimmt den Minimalwert MIN als Datenpunkt des lokalen Minimalwerts, kehrt das Vorzeichen des Minimalwerts MIN um und speichert dann den Datenpunkt im Speicher (Schritt ST7a). Nachdem diese Verarbeitungsschritte abgeschlossen sind, gibt die Extraktionseinheit 42 die Daten des Datenpunkts des lokalen Minimalwerts für jeden aus dem Speicher gelesenen Zyklus an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 aus.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für die Anzeige von Zyklusdaten in der ersten Ausführungsform zeigt. Die Ausgabesteuereinheit 433 zeigt die Zyklusdaten einschließlich des Datenpunkts des in der Speichereinheit 432 gespeicherten lokalen Maximalwerts auf der Anzeigeeinheit 6 an. In 6 werden im ersten Zyklus Zyklusdaten, die einen Datenpunkt P1 des lokalen Maximalwerts enthalten, auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Da die Sinuswelle der Zyklusdaten des ersten Zyklus auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt wird, kann ein Inspektor feststellen, dass es sich bei den Zyklusdaten nicht um Rauschen, sondern um erfasste Daten der Vibration der Zielmaschine 2 handelt.
Wenn die Bestimmungseinheit 431 beispielsweise feststellt, dass der Wert eines im zweiten Zyklus extrahierten Datenpunktes P2 größer oder gleich dem Wert des Datenpunktes P1 ist, werden der Datenpunkt P2 des lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten in der Speichereinheit 432 gespeichert. Die Ausgabesteuereinheit 433 zeigt die Zyklusdaten einschließlich des in der Speichereinheit 432 gespeicherten Datenpunkts des lokalen Maximalwerts des zweiten Zyklus auf der Anzeigeeinheit 6 an. Da die Sinuskurve der Zyklusdaten des zweiten Zyklus auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt wird, kann ein Inspektor ähnlich wie beim ersten Zyklus feststellen, dass es sich bei den Zyklusdaten nicht um Rauschen, sondern um erfasste Daten der Vibration der Zielmaschine 2 handelt. In einem ähnlichen Verfahren stellt der Inspektor fest, dass die Zyklusdaten des dritten Zyklus kein Rauschen, sondern erfasste Daten einer Vibration der Zielmaschine 2 sind.
Wenn die Bestimmungseinheit 431 feststellt, dass der Wert des Datenpunktes P4, der im vierten Zyklus durch die Extraktionseinheit 42 extrahiert wurde, größer oder gleich dem Wert des Datenpunktes P3 ist, werden der Datenpunkt P4 mit dem maximalen Wert und die Zyklusdaten, die den Datenpunkt enthalten, in der Speichereinheit 432 gespeichert. Die Ausgabesteuereinheit 433 zeigt die in der Speichereinheit 432 gespeicherten Zyklusdaten einschließlich des Datenpunkts P4 auf der Anzeigeeinheit 6 an. Da in den Zyklusdaten des vierten Zyklus, die auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt werden, der Wert des Datenpunktes P4 signifikant groß ist, wie in 6 dargestellt, kann ein Inspektor feststellen, dass die Daten des vierten Zyklus Rauschen enthalten.
Als nächstes wird die Hardwarekonfiguration beschrieben, die die Funktionen der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 implementiert.
Die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der in 4 dargestellten Verarbeitung von Schritt ST1 bis Schritt ST3. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um dedizierte Hardware oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) handeln, die ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
7Aist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zur Implementierung der Funktionen der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 zeigt, und 7B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zur Ausführung von Software zeigt, die die Funktionen der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 implementiert. In 7A und 7B leitet die Eingangsschnittstelle 100 das vom AE-Sensor 3 ausgegebene Sinussignal an die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 weiter. Die Ausgabeschnittstelle 101 leitet die von der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 ausgegebenen Daten an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 oder die Anzeigeeinheit 6 weiter.
In einem Fall, in dem die Verarbeitungsschaltung eine Verarbeitungsschaltung 102 von dedizierter Hardware ist, die in 7A gezeigt ist, entspricht die Verarbeitungsschaltung 102 zum Beispiel einer einzelnen Schaltung, einer zusammengesetzten Schaltung, einem programmierten Prozessor, einem parallel programmierten Prozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer Kombination davon. Die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 können durch separate Verarbeitungsschaltungen implementiert werden, oder diese Funktionen können gemeinsam durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert werden.
Wenn die Verarbeitungsschaltung ein in 7B dargestellter Prozessor 103 ist, werden die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert. Es ist zu beachten, dass Software oder Firmware als Programm geschrieben und in einem Speicher 104 gespeichert ist.
Der Prozessor 103 liest das im Speicher 104 gespeicherte Programm und führt es aus, wodurch die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 implementiert werden. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 enthält einen Speicher 104 zum Speichern von Programmen, in denen die Verarbeitung von Schritt ST1 bis Schritt ST3 in dem in 4 dargestellten Flussdiagramm als Ergebnis ausgeführt wird, wenn sie vom Prozessor 103 ausgeführt wird. Diese Programme veranlassen einen Computer, Prozeduren oder Verfahren auszuführen, die von der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgabeverarbeitungseinheit 43 durchgeführt werden. Der Speicher 104 kann ein computerlesbares Speichermedium sein, das ein Programm speichert, das den Computer veranlasst, als die A/D-Wandlereinheit 41, die Extraktionseinheit 42 und die Ausgabeverarbeitungseinheit 43 zu arbeiten.
Beispiele für den Speicher 104 entsprechen einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einem elektrischen EPROM (EEPROM), einer Magnetplatte, einer flexiblen Platte, einer optischen Platte, einer Kompaktplatte, einer Minidisk und einer DVD.
Ein Teil der Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42 und der Ausgabeverarbeitungseinheit 43 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 kann durch spezielle Hardware implementiert werden, und ein Teil davon kann durch Software oder Firmware implementiert werden. Beispielsweise wird die Funktion der A/D-Wandlereinheit 41 durch die Verarbeitungsschaltung 102 implementiert, die eine dedizierte Hardware ist, und die Funktionen der Extraktionseinheit 42 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43 werden durch den Prozessor 103 implementiert, der die im Speicher 104 gespeicherten Programme liest und ausführt. Somit kann die Verarbeitungsschaltung die oben genannten Funktionen durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon implementieren.
Wie oben beschrieben, umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform die A/D-Wandlereinheit 41, die Extraktionseinheit 42 und die Ausgangsverarbeitungseinheit 43. Das Sinuswellensignal der AE-Welle, das der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration entspricht, wird in digitale Daten umgewandelt, der Datenpunkt des lokalen Maximalwerts wird aus den digitalen Daten für jeden Zyklus des Sinuswellensignals extrahiert, und der extrahierte Datenpunkt des lokalen Maximalwerts und die Zyklusdaten, die die Datenpunkte mit der Anzahl der Punkte enthalten, die als Sinuswelle erkannt werden können und den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts enthalten, werden auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Bei diesen Zyklusdaten handelt es sich um Daten, die eine zeitliche Änderung der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration anzeigen, und sie können als Daten für die Analyse eines zeitlichen Änderungstrends der Vibration verwendet werden. Außerdem können die Zyklusdaten durch einen einfachen Prozess der Extraktion von Datenpunkten aus den digitalen Daten erzeugt werden. Ob die auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigten Zyklusdaten Rauschen sind oder nicht, kann auf der Grundlage der Größe des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus leicht bestimmt werden, ohne dass ein teures Oszilloskop verwendet werden muss. Infolgedessen kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4 die Signalverarbeitung reduzieren, die für die Analyse des zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration erforderlich ist, und Daten bereitstellen, die eine visuelle Detektion ermöglichen, ob die Zyklusdaten erfasste Daten der Vibration der Zielmaschine 2 oder Rauschen sind.
Zweite Ausführungsform.
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine Konfiguration zum Entfernen von Rauschen aus digitalen Daten eines Sinuswellensignals einer AE-Welle. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystems 1A gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In 8 sind die gleichen Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen. Das Abnormalitätsbestimmungssystem 1A ist ein System, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibrationen bestimmt und einen AE-Sensor 3, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung 4A und eine Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 umfasst. Die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4A umfasst eine A/D-Wandlereinheit 41, eine Extraktionseinheit 42A, eine Geräuschbestimmungseinheit 44 und eine Geräuschentfernungseinheit 45.
Die Extraktionseinheit 42A extrahiert einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwerts oder eines lokalen Minimalwerts aus digitalen Daten, aus denen ein Datenpunkt eines Zyklus, der Rauschen enthält, entfernt wurde, unter den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle. Zum Beispiel extrahiert die Extraktionseinheit 42A den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten, aus denen der Datenpunkt des Zyklus, der das Rauschen enthält, entfernt wurde. Die Daten des extrahierten Datenpunktes werden an die Abnormalitätbestimmungseinheit 5 ausgegeben. Außerdem kehrt die Extraktionseinheit 42A das Vorzeichen des extrahierten Datenpunkts um, wenn sie den Datenpunkt des lokalen Minimalwerts extrahiert, anstatt den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts zu extrahieren.
Die Rauschbestimmungseinheit 44 bestimmt das Rauschen der digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle. Zum Beispiel bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44 das Rauschen für jeden Zyklus auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs einer Summe AD_SUM der Datenpunkte für jeden Zyklus des Sinussignals mit einem Bestimmungswert. Es ist zu beachten, dass der Bestimmungswert beispielsweise 0 oder ein DC-Offset-Wert ist.
Die Rauschentfernungseinheit 45 entfernt das von der Rauschbestimmungseinheit 44 ermittelte Rauschen aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle. Zum Beispiel entfernt die Rauschentfernungseinheit 45 alle Datenpunkte eines Zyklus, die Rauschen enthalten, aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle.
Als nächstes wird ein Beispiel für die Verarbeitung der Extraktion des Datenpunkts des lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten beschrieben, aus denen der Datenpunkt des Zyklus, der Rauschen enthält, entfernt wurde. 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht und ein Beispiel für eine Reihe von Verarbeitungen veranschaulicht, die von der Rauschbestimmungseinheit 44, der Rauschentfernungseinheit 45 und der Extraktionseinheit 42A durchgeführt werden. Die Schritte ST4b bis ST11b in 9 ähneln der Verarbeitung von Schritt ST1a bis Schritt ST8a in 5, so dass deren Beschreibung entfällt. Es ist zu beachten, dass n eine Extraktionszahl ist, die eine Extraktionsreihenfolge eines Datenpunktes angibt, und eine natürliche Zahl von 0 oder mehr ist. MAX ist ein Maximalwert des Datenpunktes.
Die Rauschbestimmungseinheit 44 empfängt digitale Daten für jeden Zyklus des Sinuswellensignals der AE-Welle und berechnet eine Summe AD_SUM von Datenpunkten für einen Zyklus unter Verwendung der empfangenen digitalen Daten (Schritt ST1b). Beispielsweise empfängt die Rauschbestimmungseinheit 44 aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle der Reihe nach Datenpunkte, deren Anzahl (etwa 20) einen Zyklus der Sinuswelle bilden kann, und addiert die Werte der empfangenen Datenpunkte, um die Summe AD SUM zu berechnen.
Anschließend prüft die Rauschbestimmungseinheit 44, ob die Summe AD_SUM gleich oder kleiner als ein Bestimmungswert ist (Schritt ST2b). Bei einem Sinussignal ohne DC-Offset sind die absoluten Werte der Signalpegel zwischen der Plus- und der Minusseite einer Sinuswelle von einem Zyklus gleich. Darüber hinaus wird das Sinussignal der AE-Welle mit Rauschen überlagert, das zur Plusseite der Sinuswelle wechselt. Wenn der Messfehler aufgrund der Abtastschwankung bei der A/D-Wandlungsverarbeitung vernachlässigt wird, ist die Summe AD_SUM 0, wenn die digitalen Daten für einen Zyklus kein Rauschen enthalten, und die Summe AD_SUM ist ein Wert größer als 0, wenn Rauschen enthalten ist.
Wenn der Datenpunkt des Sinussignals der AE-Welle einen DC-Offset enthält, enthält außerdem jeder Datenpunkt eines Zyklus einen DC-Offset. Wenn der Messfehler aufgrund der Abtastschwankung in der A/D-Wandlungsverarbeitung vernachlässigt wird, wenn kein Rauschen in jedem Datenpunkt eines Zyklus enthalten ist, hat die Summe AD SUM einen Wert, der durch Addition des Gleichstrom-Offsets erhalten wird, der in jedem in einem Zyklus extrahierten Datenpunkt enthalten ist. Andererseits hat die Summe AD_SUM in einem Fall, in dem Rauschen enthalten ist, einen Wert, der größer ist als der Wert, den man durch Addition des DC-Offsets erhält, der in jedem in einem Zyklus extrahierten Datenpunkt enthalten ist.
Daher wird in der Rauschbestimmungseinheit 44, wenn beispielsweise kein DC-Offset in den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle vorhanden ist, 0 als Bestimmungswert eingestellt. In einem Fall, in dem es einen DC-Offset in den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle gibt, wird ein Wert, der durch Addieren des DC-Offsets erhalten wird, der in jedem in einem Zyklus extrahierten Datenpunkt enthalten ist, als der Bestimmungswert in der Rauschbestimmungseinheit 44 eingestellt.
Wenn die Summe AD_SUM größer als der Bestimmungswert ist (Schritt ST2b; NEIN), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44, dass Rauschen in dem Zyklus enthalten ist, in dem die Summe AD_SUM erhalten wird, und benachrichtigt die Rauschentfernungseinheit 45 über das Bestimmungsergebnis. Die Rauschentfernungseinheit 45 entfernt auf der Grundlage des von der Rauschbestimmungseinheit 44 mitgeteilten Bestimmungsergebnisses alle Datenpunkte in dem Zyklus, in dem die Summe AD_SUM erhalten wird, aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle (Schritt ST3b). Danach führt die Rauschbestimmungseinheit 44 die Verarbeitung ab Schritt ST1b für den nächsten Zyklus durch.
In einem Fall, in dem die Summe AD_SUM gleich oder kleiner als der Bestimmungswert ist (Schritt ST2b; JA), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44, dass Rauschen nicht in dem Zyklus enthalten ist, in dem die Summe AD SUM erhalten wird, und teilt der Extraktionseinheit 42A das Bestimmungsergebnis mit. Die Extraktionseinheit 42A führt ab Schritt ST4b eine Reihe von Prozessen für die Datenpunkte des Zyklus, in dem die Summe AD_SUM erhalten wird, auf der Grundlage des von der Rauschbestimmungseinheit 44 mitgeteilten Bestimmungsergebnisses durch. Wie oben beschrieben, extrahiert die Extraktionseinheit 42A den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten, aus denen die Datenpunkte des Zyklus, die Rauschen enthalten, entfernt wurden. Dadurch kann eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert werden.
Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 bestimmt eine Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von Daten eines Datenpunktes eines lokalen Maximalwertes oder eines lokalen Minimalwertes, der für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle extrahiert wird. Die Daten des Datenpunkts des lokalen Maximalwerts oder des lokalen Minimalwerts werden aus den digitalen Daten extrahiert, aus denen die Datenpunkte des Zyklus mit Rauschen entfernt wurden. Durch die Verwendung der Daten, in denen die fehlerhafte Rauschextraktion auf diese Weise reduziert ist, wird die Genauigkeit der Abnormalitätsbestimmung der Zielmaschine 2 durch die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 verbessert.
Es ist zu beachten, dass im Fall der Extraktion des Datenpunktes des lokalen Minimalwertes in 9 beispielsweise der Minimalwert MIN anstelle des Maximalwertes MAX gesetzt wird. Die Extraktionseinheit 42A prüft, ob der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist oder nicht (Schritt ST5b). Wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist (Schritt ST5b; JA), fährt der Prozess mit Schritt ST6b fort, und wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n gleich oder kleiner als der Minimalwert MIN ist (Schritt ST5b; NEIN), fährt der Prozess mit Schritt ST7b fort. Die Verarbeitung im Schritt ST6b und im Schritt ST7b wird mit dem Mindestwert MIN durchgeführt. Die Extraktionseinheit 42A bestimmt den Minimalwert MIN als Datenpunkt des lokalen Minimalwerts, invertiert das Vorzeichen des Minimalwerts MIN und speichert dann den Datenpunkt im Speicher (Schritt ST10b).
Die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42A, der Rauschbestimmungseinheit 44 und der Rauschentfernungseinheit 45 in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4A werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4A enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der in 9 dargestellten Verarbeitung von Schritt ST1b bis Schritt ST11b. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um die Verarbeitungsschaltung 102 der in 7A gezeigten dedizierten Hardware oder um den Prozessor 103 handeln, der Programme ausführt, die in dem in 7B gezeigten Speicher 104 gespeichert sind.
Wie oben beschrieben, umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4A gemäß der zweiten Ausführungsform die Extraktionseinheit 42A, die Geräuschbestimmungseinheit 44 und die Geräuschentfernungseinheit 45. Die Rauschbestimmungseinheit 44 bestimmt das Rauschen für jeden Zyklus auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs der Summe AD_SUM der Datenpunkte für jeden Zyklus des Sinussignals mit dem Bestimmungswert. Die Rauschentfernungseinheit 45 entfernt alle Datenpunkte eines Zyklus, die Rauschen enthalten. Die Extraktionseinheit 42A extrahiert den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts oder des lokalen Minimalwerts aus den digitalen Daten, aus denen der Datenpunkt des Zyklus, der das Rauschen enthält, durch die Rauschentfernungseinheit 45 entfernt worden ist. Da die Datenpunkte des Zyklus, die Rauschen enthalten, entfernt werden, kann eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert werden.
Dritte Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystems 1B gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In 10 sind die gleichen Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen. Das Abnormalitätsbestimmungssystem 1B ist ein System, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibrationen bestimmt und einen AE-Sensor 3, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung 4B und eine Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 umfasst. Die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4B umfasst eine A/D-Wandlereinheit 41 und eine Extraktionseinheit 42B. Darüber hinaus umfasst die Extraktionseinheit 42B eine Geräuschbestimmungseinheit 44A und eine Geräuschentfernungseinheit 45A.
Die Extraktionseinheit 42B extrahiert einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwerts oder eines lokalen Minimalwerts aus dem Datenpunkt des Zyklus, aus dem das Rauschen entfernt wurde, aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle. Zum Beispiel extrahiert die Extraktionseinheit 42B den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes aus den Datenpunkten des Zyklus, aus dem das Rauschen entfernt wurde. Der von der Extraktionseinheit 42B extrahierte Datenpunkt wird an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 ausgegeben. Die Extraktionseinheit 42B kehrt das Vorzeichen des extrahierten Datenpunktes um, wenn sie den Datenpunkt des lokalen Minimalwertes extrahiert, anstatt den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes zu extrahieren.
Die Rauschbestimmungseinheit 44A bestimmt unter den von der Extraktionseinheit 42B extrahierten Datenpunkten einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus des Sinussignals entspricht, als Rauschen. Der AE-Sensor 3 gibt das Sinussignal der AE-Welle aus, die Anzahl der Datenpunkte, die als ein Zyklus der Sinuswelle aus den digitalen Daten des Sinussignals der AE-Welle extrahiert werden, ist bekannt, und die Position des ersten extrahierten Datenpunkts im Zyklus ist bekannt. Daher ist es möglich, auf der Grundlage der Anzahl der in einem Zyklus extrahierten Datenpunkte und der Position des zuerst in dem Zyklus extrahierten Datenpunkts eine Position anzugeben, die der Spitze des Zyklus der Sinuswelle entspricht. Die Information über die Position, die der Spitze entspricht, wird in der Rauschbestimmungseinheit 44A voreingestellt.
Darüber hinaus bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A als Rauschen einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus entspricht, unter den Datenpunkten, bei denen der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar davor extrahierten Datenpunkt und der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar danach extrahierten Datenpunkt jeweils invertiert sind. Ein Datenpunkt, der einen größeren Wert als die unmittelbar vorher und unmittelbar nachher extrahierten Datenpunkte hat, neigt beispielsweise dazu, gegenüber dem unmittelbar vorher extrahierten Datenpunkt zuzunehmen, gegenüber dem unmittelbar nachher extrahierten Datenpunkt jedoch abzunehmen. Außerdem neigt ein Datenpunkt, der einen kleineren Wert als die unmittelbar vorher und unmittelbar nachher extrahierten Datenpunkte hat, dazu, gegenüber dem unmittelbar vorher extrahierten Datenpunkt abzunehmen, aber gegenüber dem unmittelbar nachher extrahierten Datenpunkt zuzunehmen. Wenn diese Datenpunkte nicht mit Spitzenpositionen übereinstimmen, bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A, dass diese Datenpunkte Rauschen sind.
Die Rauschentfernungseinheit 45A entfernt für jeden Zyklus des Sinuswellensignals der AE-Welle einen als Rauschen bestimmten Datenpunkt. Zum Beispiel entfernt die Rauschentfernungseinheit 45A einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus unter den Datenpunkten des lokalen Maximalwerts oder des lokalen Minimalwerts entspricht, die von der Extraktionseinheit 42B extrahiert wurden. Darüber hinaus entfernt die Rauschentfernungseinheit 45A einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus unter den Datenpunkten entspricht, bei denen der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar davor extrahierten Datenpunkt und der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar danach extrahierten Datenpunkt jeweils invertiert werden. Außerdem kann die Rauschentfernungseinheit 45A alle Datenpunkte eines Zyklus entfernen, die Rauschen enthalten.
Als Nächstes wird ein Beispiel für die Verarbeitung der Extraktion eines Datenpunktes mit einem lokalen Maximalwert bei gleichzeitiger Entfernung von Rauschen für jeden Zyklus beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht und ein Beispiel für die von der Extraktionseinheit 42B durchgeführte Verarbeitung veranschaulicht. Die Verarbeitung in den Schritten ST1c und ST2c in 11 ist ähnlich wie die Verarbeitung in den Schritten ST1a und ST2a in 5, und die Verarbeitung in den Schritten ST5c bis ST10c in 11 ist ähnlich wie die Verarbeitung in den Schritten ST3a bis ST8a in 5, und daher wird deren Beschreibung ausgelassen. Darüber hinaus ist n eine Extraktionszahl, die eine Extraktionsreihenfolge eines Datenpunktes angibt und eine natürliche Zahl von 0 oder mehr ist. MAX ist ein Maximalwert des Datenpunktes.
Wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n kleiner als der Maximalwert MAX ist (Schritt ST2c; JA), prüft die Geräuschbestimmungseinheit 44A, ob der Datenpunkt mit dem Maximalwert MAX der Spitzenposition des Zyklus entspricht oder nicht (Schritt ST3c). 12 ist ein Diagramm, das einen Überblick über die Verarbeitung des Extrahierens des Datenpunkts des lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle zeigt und die Verarbeitung des Suchens nach dem Datenpunkt des lokalen Maximalwerts veranschaulicht, während 21 Datenpunkte in der Reihenfolge nach einem Datenpunkt S als dem Datenpunkt eines Zyklus der Sinuswelle extrahiert werden.
Der Datenpunkt S ist der erste im Zyklus extrahierte Datenpunkt, und die Extraktionsnummer n ist 0. Außerdem befindet sich der Datenpunkt S an einer Position in der Nähe, die zeitlich vor der Spitzenposition des vorherigen Zyklus liegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Spitzenposition auf der Plusseite der Sinuswelle an einer Position, die der Anzahl der Datenpunkte entspricht, die nach dem Datenpunkt S ± 1 extrahiert werden. Da beispielsweise in 12 21 Datenpunkte bis zu einem Datenpunkt mit einer Extraktionsnummer n von 21 nach dem Datenpunkt S mit einer Extraktionsnummer n von 0 extrahiert werden, entspricht die Spitzenposition einem Bereich, in dem die Anzahl der extrahierten Datenpunkte 21 ± 1 beträgt, d.h. die Anzahl der Datenpunkte beträgt 20 bis 22.
Wenn der Datenpunkt des Maximalwerts MAX nicht der Spitzenposition entspricht (Schritt ST3c; NEIN), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A den Datenpunkt des Maximalwerts MAX als Rauschen und teilt dieses Bestimmungsergebnis der Rauschentfernungseinheit 45A mit. Die Rauschentfernungseinheit 45A entfernt den Datenpunkt des Maximalwertes MAX auf der Grundlage des von der Rauschbestimmungseinheit 44A mitgeteilten Bestimmungsergebnisses (Schritt ST4c). Danach geht das Verfahren zu Schritt ST8c über, und die Verarbeitungsreihe von Schritt ST1c wird an dem Datenpunkt mit der nächsten Extraktionsnummer durchgeführt, so dass die Suche nach dem Datenpunkt mit dem lokalen Maximalwert fortgesetzt wird.
Andererseits, wenn der Datenpunkt des Maximalwertes MAX der Spitzenposition entspricht (Schritt ST3c; JA), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A, dass der Datenpunkt des Maximalwertes MAX kein Rauschen ist, und fährt mit der Verarbeitung von Schritt ST5c fort. Da die Extraktionseinheit 42B, wie oben beschrieben, den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, aus denen das Rauschen für jeden Zyklus entfernt wurde, wird eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert.
Es ist zu beachten, dass die Rauschentfernungseinheit 45A alle Datenpunkte eines Zyklus entfernen kann, einschließlich eines Datenpunktes, der von der Rauschbestimmungseinheit 44A als Rauschen bestimmt wurde. Da in diesem Fall die Extraktionseinheit 42B den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, aus denen der Datenpunkt des Zyklus, der das Rauschen enthält, entfernt wurde, wird eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert.
Es ist zu beachten, dass im Falle der Extraktion des Datenpunktes des lokalen Minimalwertes in 11 beispielsweise der Minimalwert MIN anstelle des Maximalwertes MAX gesetzt wird. Die Extraktionseinheit 42B prüft, ob der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist oder nicht (Schritt ST2c). Wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n größer als der Minimalwert MIN ist (Schritt ST2c; JA), fährt der Prozess mit Schritt ST3c fort, und wenn der Wert des Datenpunktes mit der Extraktionsnummer n gleich oder kleiner als der Minimalwert MIN ist (Schritt ST2c; NEIN), fährt der Prozess mit Schritt ST6c fort. Die Rauschbestimmungseinheit 44A prüft, ob der Datenpunkt mit dem Mindestwert MIN der Spitzenposition entspricht oder nicht (Schritt ST3c). Wenn der Datenpunkt des Minimalwerts MIN nicht mit der Spitzenposition übereinstimmt (Schritt ST3c; NEIN), fährt das Verfahren mit Schritt ST4c fort, und wenn der Datenpunkt des Minimalwerts MIN mit der Spitzenposition übereinstimmt (Schritt ST3c; JA), fährt das Verfahren mit Schritt ST5c fort. Die Verarbeitung in den Schritten ST4c, ST5c und ST6c wird mit dem Minimalwert MIN durchgeführt. Die Extraktionseinheit 42B bestimmt den Minimalwert MIN als einen Datenpunkt des lokalen Minimalwerts, invertiert das Vorzeichen des Minimalwerts MIN und speichert dann den Datenpunkt im Speicher (Schritt ST9c).
13 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Vibrationsdetektionsverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform zeigt und die Verarbeitung der Suche nach einem Datenpunkt eines lokalen Maximalwertes aus Datenpunkten veranschaulicht, die Werte aufweisen, die größer sind als die von Datenpunkten, die unmittelbar davor und unmittelbar danach extrahiert wurden. Die Geräuschbestimmungseinheit 44A extrahiert drei aufeinanderfolgende Datenpunkte (Extraktionsnummer n = M - 1, M, M + 1) aus den digitalen Daten eines Zyklus einer Sinuswelle und prüft, ob ein dazwischenliegender Datenpunkt (Extraktionsnummer n = M) einen größeren Wert hat als die unmittelbar davor und unmittelbar danach extrahierten Datenpunkte (Extraktionsnummer n = M - 1, M + 1) (Schritt ST1d).
In einem Fall, in dem der Datenpunkt einen größeren Wert als die unmittelbar vorher und unmittelbar nachher extrahierten Datenpunkte aufweist (Schritt ST1d; JA), prüft die Rauschbestimmungseinheit 44A, ob es sich um einen Datenpunkt handelt, der der Spitzenposition des Zyklus entspricht oder nicht (Schritt ST2d). Die Rauschbestimmungseinheit 44A bestimmt, ob er einer Spitzenposition entspricht oder nicht, indem sie ähnlich wie in Schritt ST3c von 11 verfährt.
Wenn der Datenpunkt (Extraktionsnummer n = M) nicht mit der Spitzenposition übereinstimmt (Schritt ST2d; NEIN), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A, dass der Datenpunkt Rauschen ist, und informiert die Rauschentfernungseinheit 45A über das Bestimmungsergebnis. Die Rauschentfernungseinheit 45A entfernt den Datenpunkt auf der Grundlage des von der Rauschbestimmungseinheit 44A mitgeteilten Bestimmungsergebnisses (Schritt ST3d). Danach wird unter den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle die Verarbeitung aus Schritt ST1d an den nächsten drei aufeinanderfolgenden Datenpunkten (Extraktionszahl n = M + 1, M + 2, M + 3) durchgeführt, und die Suche nach dem Datenpunkt des lokalen Maximalwertes wird fortgesetzt.
Wenn der Datenpunkt (Extraktionsnummer n = M) der Spitzenposition entspricht (Schritt ST2d; JA), bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A, dass der Datenpunkt kein Rauschen ist, und teilt der Extraktionseinheit 42B das Bestimmungsergebnis mit. Die Extraktionseinheit 42B bestimmt den Datenpunkt als Datenpunkt des lokalen Maximalwertes des aktuellen Zyklus auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Rauschbestimmungseinheit 44A und speichert den Datenpunkt im Speicher (Schritt ST4d).
Es ist zu beachten, dass die Rauschentfernungseinheit 45A alle Datenpunkte eines Zyklus entfernen kann, einschließlich eines Datenpunktes, der von der Rauschbestimmungseinheit 44A als Rauschen bestimmt wurde. Da in diesem Fall die Extraktionseinheit 42B den Datenpunkt des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, aus denen der Datenpunkt des Zyklus, der das Rauschen enthält, entfernt wurde, wird eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert.
Anschließend prüft die Extraktionseinheit 42B, ob alle Zyklen des Sinussignals der AE-Welle verarbeitet wurden oder nicht (Schritt ST5d). Die Extraktionseinheit 42B prüft, ob die oben beschriebene Verarbeitung für alle Zyklen des Sinussignals der AE-Welle, die von dem AE-Sensor 3 in einer bestimmten Detektionsperiode (z.B. einer Bearbeitungsperiode des Werkstücks durch die Werkzeugmaschine) erfasst wurden, durchgeführt wurde oder nicht.
Wenn es einen unbearbeiteten Zyklus gibt (Schritt ST5d; NEIN), fährt die Extraktionseinheit 42B mit dem nächsten Zyklus fort (Schritt ST6d). Das heißt, die Extraktionseinheit 42B stellt den nächsten Zyklus als den Zyklus ein, der nach dem lokalen Maximalwert zu suchen ist, wodurch die Verarbeitung von Schritt ST1d an dem Zyklus durchgeführt wird.
Andererseits, wenn alle Zyklen in den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle verarbeitet worden sind (Schritt ST5d; JA), beendet die Extraktionseinheit 42B die Verarbeitung von 13. Danach liest die Extraktionseinheit 42B den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus aus dem Speicher und gibt die Daten des gelesenen Datenpunkts an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 aus.
Es ist zu beachten, dass die Rauschbestimmungseinheit 44A beim Extrahieren eines Datenpunkts eines lokalen Minimalwerts in 13 prüft, ob ein Zwischendatenpunkt (Extraktionsnummer n = M) einen kleineren Wert hat als die unmittelbar davor und unmittelbar danach extrahierten Datenpunkte (Extraktionsnummer n = M - 1, M + 1) (Schritt ST1d). Außerdem prüft die Rauschbestimmungseinheit 44A, ob der Datenpunkt der Spitzenposition auf der Minusseite der Sinuswelle entspricht oder nicht (Schritt ST2d). Die Extraktionseinheit 42B bestimmt den Datenpunkt als Datenpunkt eines lokalen Minimalwertes, kehrt das Vorzeichen des Datenpunktes um und speichert den Datenpunkt dann im Speicher (Schritt ST4d).
Die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41 und der Extraktionseinheit 42B in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4B werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4B enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der in 11 oder 13 dargestellten Verarbeitung. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um die Verarbeitungsschaltung 102 der in 7A gezeigten dedizierten Hardware oder um den Prozessor 103 handeln, der Programme ausführt, die in dem in 7B gezeigten Speicher 104 gespeichert sind.
Wie oben beschrieben, umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4B gemäß der dritten Ausführungsform die A/D-Wandlereinheit 41 und die Extraktionseinheit 42B. Die Extraktionseinheit 42B umfasst die Rauschbestimmungseinheit 44A und die Rauschentfernungseinheit 45A. Die Rauschbestimmungseinheit 44A bestimmt unter den von der Extraktionseinheit 42B extrahierten Datenpunkten einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus des Sinussignals entspricht, als Rauschen. Darüber hinaus bestimmt die Rauschbestimmungseinheit 44A als Rauschen einen Datenpunkt, der nicht der Spitzenposition des Zyklus des Sinussignals unter den Datenpunkten entspricht, bei denen der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar davor extrahierten Datenpunkt und der zunehmende oder abnehmende Trend zwischen dem Datenpunkt und dem unmittelbar danach extrahierten Datenpunkt jeweils invertiert werden. Die Rauschentfernungseinheit 45A entfernt das im Zyklus des Sinussignals enthaltene Rauschen. Die Extraktionseinheit 42B extrahiert einen Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert oder einem lokalen Minimalwert aus den Datenpunkten des Zyklus, aus dem das Rauschen entfernt wurde. Da das Rauschen in jedem Zyklus entfernt wird, kann eine fehlerhafte Rauschextraktion reduziert werden.
Vierte Ausführungsform.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystems 1C gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In 14 sind die gleichen Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen. Das Abnormalitätsbestimmungssystem 1C ist ein System, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibrationen bestimmt und einen AE-Sensor 3, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung 4C und eine Abnormalitätsbestimmungseinheit 5Aumfasst. Die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4C umfasst eine DC-Offset-Entfernungseinheit 46, eine Effektivwertberechnungseinheit 47 und eine Durchschnittswert-Verarbeitungseinheit 48 zusätzlich zu einer A/D-Wandlereinheit 41, einer Extraktionseinheit 42 und einer Ausgabe-Verarbeitungseinheit 43.
Die DC-Offset-Entfernungseinheit 46 entfernt den DC-Offset aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle. Zum Beispiel berechnet die DC-Offset-Entfernungseinheit 46 einen Durchschnittswert der digitalen Daten für eine bestimmte Zeitspanne, spezifiziert den DC-Offset unter Verwendung des berechneten Durchschnittswertes und entfernt den spezifizierten DC-Offset.
Die Effektivwertberechnungseinheit 47 berechnet den Effektivwert der digitalen Daten des Sinussignals, aus dem der Gleichstromversatz entfernt wurde. Der Effektivwert ist ein Bewertungswert für die Bewertung der Größe des Sinussignals, die sich mit der Zeit ändert, und ist beispielsweise ein Wert, der durch Mittelung des Quadrats des Wertes des Datenpunktes der digitalen Daten des Sinussignals für einen Zyklus des Sinussignals und durch Ziehen der Quadratwurzel des Wertes erhalten wird.
Die Durchschnittswertverarbeitungseinheit 48 führt eine Durchschnittswertverarbeitung an dem von der Effektivwertberechnungseinheit 47 berechneten Effektivwert durch, um einen Durchschnittswert zu berechnen. Dieser Durchschnittswert ist ein numerischer Wert des Vibrationspegels der Zielmaschine 2. Beispielsweise berechnet die Durchschnittswertverarbeitungseinheit 48 einen Durchschnittswert der bis zur letzten Messung akkumulierten Effektivwerte. Der Durchschnittswert basiert auf dem Sinuswellensignal der AE-Welle, die der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration entspricht, und ist ein Wert, der den Vibrationspegel der Zielmaschine 2 angibt.
Es ist zu beachten, dass das Verfahren der Durchschnittswertbildung der Effektivwerte der Sinuswellensignale zur Quantifizierung des Vibrationspegels ein Beispiel ist, und dass jedes andere Verfahren verwendet werden kann, solange der Vibrationspegel auf der Grundlage des Sinuswellensignals der AE-Welle quantifiziert werden kann. Beispielsweise kann der Effektivwert des Sinuswellensignals selbst als Vibrationspegel quantifiziert werden, oder der integrierte Periodenwert des Effektivwerts des Sinuswellensignals kann als Vibrationspegel quantifiziert werden.
Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5A bestimmt eine Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage der von der Ausgabeverarbeitungseinheit 43 ausgegebenen Daten ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Das heißt, die Abnormalitätbestimmungseinheit 5A bestimmt eine plötzliche Abnormalität, die in der Zielmaschine 2 erzeugt wird, auf der Grundlage des Datenpunktes des lokalen Maximalwertes, der aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle extrahiert wird. Wenn es sich bei der Zielmaschine 2 beispielsweise um eine Schneidvorrichtung handelt, wird eine Beschädigung (Einkerbung in der Klinge) der Schneidklinge ermittelt.
Ferner bestimmt die Abnormalitätbestimmungseinheit 5A den Verschlechterungszustand der Zielmaschine 2 auf der Grundlage des von der Durchschnittswertverarbeitungseinheit berechneten Durchschnittswerts. Zum Beispiel setzt die Abnormalitätbestimmungseinheit 5A den Durchschnittswert der effektiven Werte der Vibrationspegel der Zielmaschine 2, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums erhalten wurden, als den Anfangswert und bestimmt dann, dass die Zielmaschine 2 dazu neigt, sich zu verschlechtern, wenn der Durchschnittswert der effektiven Werte der Vibrationspegel, die von der Zielmaschine 2 erhalten wurden, eine signifikante Änderung gegenüber dem Anfangswert aufweist.
Es ist zu beachten, dass die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5A den Verschlechterungstrend der Zielmaschine 2 analysieren und die Lebensdauer der Zielmaschine 2 auf der Grundlage des Analyseergebnisses vorhersagen kann. Wie oben beschrieben, kann die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5A eine langsam fortschreitende Verschlechterung (z. B. Abrieb der Schneidklinge) in der Zielmaschine 2 auf der Grundlage des Durchschnittswerts der effektiven Werte der Vibrationspegel in der Zielmaschine 2 überwachen, der von der Durchschnittswertverarbeitungseinheit 48 berechnet wird.
Es ist zu beachten, dass die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4C anstelle der Extraktionseinheit 42 eine Extraktionseinheit 42A enthalten kann und ferner eine Geräuschbestimmungseinheit 44 und eine Geräuschentfernungseinheit 45 enthalten kann. Darüber hinaus kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4C eine Extraktionseinheit 42B anstelle der Extraktionseinheit 42 enthalten. Darüber hinaus kann das Abnormalitätsbestimmungssystem 1C eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, die die A/D-Umwandlungseinheit 41, die Extraktionseinheit 42 und die Ausgangsverarbeitungseinheit 43 enthält, und eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, die die A/D-Umwandlungseinheit 41, die DC-Offset-Entfernungseinheit 46, die Effektivwertberechnungseinheit 47 und die Durchschnittswert-Verarbeitungseinheit 48 enthält, umfassen.
Wie oben beschrieben, ist es in dem Abnormalitätsbestimmungssystem 1C gemäß der vierten Ausführungsform möglich, gleichzeitig eine Abnormalität zu bestimmen, die plötzlich in der Zielmaschine 2 auftritt, und einen Verschlechterungszustand zu überwachen, der langsam in der Zielmaschine 2 fortschreitet.
Fünfte Ausführungsform.
15A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration verursacht wurde. 15B ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der die AE-Welle erfasst hat, die durch eine plötzlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration verursacht wurde. 15C ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (1) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der die AE-Welle erfasst hat, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration und die plötzlich erzeugte Vibration in der Zielmaschine 2 verursacht wurde. 15D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (2) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der die AE-Welle erfasst hat, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration und die plötzlich erzeugte Vibration in der Zielmaschine 2 verursacht wurde. 15E ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (3) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors veranschaulicht, der die AE-Welle erfasst hat, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration und die plötzlich erzeugte Vibration in der Zielmaschine verursacht wurde.
Wenn es sich bei der Zielmaschine 2 beispielsweise um eine rotierende Maschine handelt, wird in der rotierenden Maschine eine kontinuierliche Vibration erzeugt, wenn sich die rotierende Welle dreht. Da die Vibration ein auf die rotierende Maschine einwirkender Stoß ist, wird in der rotierenden Maschine eine kontinuierliche AE-Welle erzeugt, die durch einen kontinuierlichen Stoß verursacht wird. Die in der rotierenden Maschine erzeugte kontinuierliche AE-Welle wird vom AE-Sensor 3 als Sinuswellensignal erfasst, wie in 15A dargestellt. In 15A ist Va ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten des Sinuswellensignals der AE-Welle, die durch kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibrationen verursacht wird.
Wenn eine Abnormalität im Lager der rotierenden Welle auftritt, wird eine durch die Abnormalität des Lagers verursachte Vibration in der rotierenden Maschine erzeugt, und eine durch die Vibration verursachte AE-Welle wird erzeugt. Die AE-Welle, die durch die Abnormalität des Lagers der rotierenden Maschine verursacht wird, wird vom AE-Sensor 3 als Sinuswellensignal erfasst, wie in 15B dargestellt. Vb ist ein Durchschnittswert der Spitzenwerte für N Zyklen des Sinuswellensignals, das durch die plötzlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration verursacht wird.
In einem Fall, in dem eine plötzliche Abnormalität im Lager der rotierenden Welle auftritt, während sich die rotierende Welle der rotierenden Maschine dreht, wird, wenn eine kontinuierliche Vibration aufgrund der Rotation der rotierenden Welle erzeugt wird, eine Vibration, die durch die plötzliche Abnormalität im Lager erzeugt wird, auch in der rotierenden Maschine erzeugt, und eine AE-Welle, die durch diese Vibrationen verursacht wird, wird erzeugt. Aus diesem Grund kann in der rotierenden Maschine in einer Periode, in der die plötzliche Vibration erzeugt wird, ein Sinuswellensignal einer AE-Welle erzeugt werden, in der eine AE-Welle, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und eine AE-Welle, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig verstärkt werden.
Wenn beispielsweise, wie in 15C dargestellt, ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten des Sinuswellensignals der AE-Welle, in der eine AE-Welle, die durch kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und eine AE-Welle, die durch plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig verstärkt werden, Vx ist, ist ein Änderungsbetrag Vc des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, die durch plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, ein Wert, der durch Subtraktion von Va von Vx erhalten wird (Vc = Vx - Va). Die herkömmliche Vibrationsdetektionsvorrichtung detektiert eine solche Zunahme des Signalwerts der AE-Welle und detektiert die Erzeugung einer plötzlichen Vibration in der Zielmaschine.
Tatsächlich kann jedoch der Signalwert der AE-Welle in einem Zeitraum, in dem die plötzliche Vibration in der Zielmaschine erzeugt wird, abnehmen. Wenn beispielsweise die AE-Welle, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt werden, nimmt der Signalwert der AE-Welle, die durch die in der rotierenden Maschine erzeugte kontinuierliche Vibration verursacht wird, ab, wie durch einen Pfeil A in 15D angezeigt. Wenn ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten des Sinuswellensignals der AE-Welle, in der die AE-Welle, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt werden, Vy ist, ist ein Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, ein Wert, der durch Subtraktion von Vy von Va (Vd = Va-Vy) erhalten wird.
Wenn die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursachte AE-Welle größer ist als die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursachte AE-Welle, nimmt der Signalwert der AE-Welle ab, wie durch einen Pfeil A in 15E angezeigt, und steigt dann auf einen Wert der Differenz zwischen dem Signalwert der durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursachten AE-Welle und dem Signalwert der durch die plötzlich erzeugte Vibration verursachten AE-Welle, wie durch einen Pfeil B angezeigt. Vz ist ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten eines Sinuswellensignals einer AE-Welle, bei der eine AE-Welle, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und eine AE-Welle, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt werden. Der Änderungsbetrag Vd des Sinussignalwerts der AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, ist ein Wert (Vd = Vz + Va), der durch Addition von Vz und Va erhalten wird. Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem die AE-Welle, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, sich gegenseitig vollständig verstärken oder gegenseitig vollständig abschwächen, Vd = Vb ist.
Zum Beispiel wird in einer Ätzvorrichtung, die zur Herstellung eines Halbleiterelements verwendet wird, normalerweise ein Kühlmittel in ein Kühlrohr geleitet, das in einer Wandfläche einer Vakuumkammer angeordnet ist, um die Wandfläche zu kühlen.
In der Ätzvorrichtung wird durch die Zufuhr des Kühlmittels zum Kühlrohr eine kontinuierliche Vibration erzeugt. Wenn mit dem Ätzen des in der Vakuumkammer befindlichen Werkstücks begonnen wird, treten in der Ätzvorrichtung aufgrund des Ätzvorgangs Vibrationen auf. Das heißt, in der Ätzvorrichtung wird eine plötzliche Vibration durch das Ätzen des Werkstücks in einem Zustand erzeugt, in dem die Vibration kontinuierlich durch die Kühlung der Wandoberfläche der Vakuumkammer erzeugt wird.
Eine AE-Welle, die durch eine durch das Ätzen eines Werkstücks erzeugte Vibration verursacht wird, hat normalerweise einen kleineren Signalwert als eine AE-Welle, die durch eine kontinuierlich durch die Kühlung einer Wandfläche einer Vakuumkammer erzeugte Vibration verursacht wird. Aus diesem Grund können sich die AE-Welle, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abschwächen. In diesem Fall kann die herkömmliche Vibrationsdetektionsvorrichtung keine plötzlich erzeugten Vibrationen in der Zielmaschine detektieren.
Daher wird in der Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform bestimmt, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von einem abnehmenden zu einem zunehmenden Trend wechselt, der Sinuswellensignalwert der in der Zielmaschine 2 erzeugten AE-Welle hat. Infolgedessen kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform die plötzlich erzeugte Vibration auch dann erfassen, wenn die AE-Welle, die durch die kontinuierlich in der Zielmaschine erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt sind.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abnormalitätsbestimmungssystem 1D gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. In 16 sind die gleichen Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen. Das Abnormalitätsbestimmungssystem 1D ist ein System, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität der Zielmaschine 2 auf der Grundlage von in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibrationen bestimmt und einen AE-Sensor 3, eine Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D, eine Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 und eine Anzeigeeinheit 6 umfasst. Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 und die Anzeigeeinheit 6 können in einer externen Vorrichtung vorgesehen sein, die getrennt von der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D angeordnet ist, oder sie können in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D vorgesehen sein.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D verwendet Datenpunkte für j eden einer Vielzahl von Zyklen des Sinuswellensignals der AE-Welle, die von der Zielmaschine 2 durch den AE-Sensor 3 erfasst wird, um zu bestimmen, welche Änderungstendenz von einer stabilen Tendenz, einer zunehmenden Tendenz, einer abnehmenden Tendenz oder einer Änderungstendenz, die von einer abnehmenden zu einer zunehmenden Tendenz wechselt, das Sinuswellensignal der AE-Welle hat, berechnet einen Änderungsbetrag des Sinuswellensignals der AE-Welle, der mit der bestimmten Änderungstendenz geändert wird, und gibt einen Änderungsbetrag entsprechend der Änderungstendenz des Sinuswellensignals der AE-Welle aus. Wie in 16 dargestellt, umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D beispielsweise eine A/D-Wandlereinheit 41, eine Extraktionseinheit 42 und eine Ausgabeverarbeitungseinheit 43A.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Ausgangsverarbeitungseinheit 43A in 16 zeigt. Wie in 17 dargestellt, umfasst die Ausgabeverarbeitungseinheit 43A eine Änderungstrendbestimmungseinheit 434, eine Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 und eine Ausgabesteuereinheit 436. Die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 verwendet den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts j eder der mehreren Zyklen des Sinuswellensignals der AE-Welle, das von der Extraktionseinheit 42 extrahiert wurde, um zu bestimmen, welchen Änderungstrend das Sinuswellensignal der AE-Welle hat: einen stabilen Trend, einen zunehmenden Trend, einen abnehmenden Trend oder einen Änderungstrend, der von abnehmend zu zunehmend wechselt. Die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechnet einen Änderungsbetrag im Sinussignalwert der AE-Welle, der mit dem ermittelten Änderungstrend geändert wird. Die Ausgabesteuereinheit 436 gibt einen Änderungsbetrag, der dem Änderungstrend des Sinussignals der AE-Welle entspricht, an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 oder die Anzeigeeinheit 6 aus.
18 ist ein Flussdiagramm, das ein Vibrationsdetektionsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht und eine Reihe von Operationen durch die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D veranschaulicht. Der AE-Sensor 3 erfasst eine AE-Welle, die einer in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration entspricht. Die A/D-Wandlereinheit 41 empfängt das Sinuswellensignal der vom AE-Sensor 3 erfassten AE-Welle und wandelt das empfangene Sinuswellensignal der AE-Welle in digitale Daten um (Schritt ST1e).
Die Extraktionseinheit 42 empfängt die von der A/D-Wandlereinheit 41 umgewandelten digitalen Daten und extrahiert einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwertes für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den empfangenen digitalen Daten (Schritt ST2e). Zum Beispiel extrahiert die Extraktionseinheit 42 den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts für jeden Zyklus des Sinuswellensignals aus den digitalen Daten des Sinuswellensignals der AE-Welle und gibt den extrahierten Datenpunkt des lokalen Maximalwerts an die Ausgangsverarbeitungseinheit 43A aus.
Anschließend verwendet die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 den Datenpunkt des lokalen Maximalwerts alle N Zyklen des Sinuswellensignals der AE-Welle, der von der Extraktionseinheit 42 extrahiert wurde, um zu bestimmen, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von abnehmend zu zunehmend wechselt, das Sinuswellensignal der AE-Welle hat (Schritt ST3e). N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr. Die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechnet den Änderungsbetrag in dem Sinussignalwert der AE-Welle, der mit dem von der Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmten Änderungstrend geändert wird (Schritt ST4e).
Die Ausgabesteuereinheit 436 gibt den Änderungsbetrag, der dem Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle entspricht, der von der Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechnet wurde, an die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 oder die Anzeigeeinheit 6 aus (Schritt ST5e). Zum Beispiel vergleicht die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 den zulässigen Ausgangsbereich des AE-Sensors 3, wenn sich die Zielmaschine 2 im Normalzustand befindet, mit dem Änderungsbetrag, der dem Änderungstrend des Sinussignals der AE-Welle entspricht. Wenn dann der Änderungsbetrag, der dem Änderungstrend des Sinussignals der AE-Welle entspricht, außerhalb des zulässigen Ausgangsbereichs liegt, bestimmt die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5, dass eine plötzliche Abnormalität in der Zielmaschine 2 aufgetreten ist. Der zulässige Ausgabebereich ist in der Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 voreingestellt. Darüber hinaus kann der zulässige Ausgabebereich des AE-Sensors 3 in Abhängigkeit vom Grad der Verschlechterung der Zielmaschine 2 aktualisiert werden.
Zusätzlich kann die Abnormalitätsbestimmungseinheit 5 eine stabile Dauer, in der der stabile Trend des Ausgabewerts des AE-Sensors 3 in der Zielmaschine 2 im Normalzustand beibehalten wird, mit der Zeit vergleichen, in der das Sinussignal der AE-Welle dazu neigt, stabil zu sein, und bestimmen, dass eine plötzliche Abnormalität in der Zielmaschine 2 aufgetreten ist, wenn die Zeit, in der das Sinussignal der AE-Welle dazu neigt, stabil zu sein, kürzer als die stabile Dauer ist.
Die Ausgabesteuereinheit 436 zeigt auf der Anzeigeeinheit 6 die Zyklusdaten des Sinuswellensignals der AE-Welle von aufeinanderfolgenden N Zyklen, den Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle, der durch die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmt wird, und den Änderungsbetrag des Wertes des Sinuswellensignals der AE-Welle, der mit diesem Änderungstrend geändert wird, an. Ein Wartungsmitarbeiter der Zielmaschine 2 kann anhand des Anzeigeinhalts der Anzeigeeinheit 6 leicht visuell detektieren, ob es sich bei den Zyklusdaten um die erfassten Daten der Vibration der Zielmaschine 2 oder um das Rauschen handelt. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D kann die Signalverarbeitung reduzieren, die für die Analyse des zeitlichen Änderungstrends der in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration erforderlich ist, und kann Daten bereitstellen, die eine visuelle Detektion ermöglichen, ob die Zyklusdaten die erfassten Daten der Vibration der Zielmaschine 2 oder das Rauschen sind.
19 ist ein Flussdiagramm, das die detaillierte Verarbeitung von Schritt ST3e und Schritt ST4e von 18 zeigt. Die Einheit 434 zur Bestimmung des Änderungstrends empfängt einen Datenpunkt des maximalen Spitzenwerts (lokaler Maximalwert) des Sinuswellensignals der AE-Welle für jeden Zyklus, der von der Extraktionseinheit 42 extrahiert wurde, und speichert den empfangenen Datenpunkt in dem Speicher. Die Änderungs-Trendbestimmungseinheit 434 erfasst eine Vielzahl von Datenpunkten des lokalen Maximalwerts in jedem aufeinanderfolgenden N-Zyklus aus dem Speicher (Schritt ST1f).
Die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmt einen Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle unter Verwendung der Vielzahl von erfassten Datenpunkten des lokalen Maximalwertes (Schritt ST2f). Beispielsweise extrahiert die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 alle N Zyklen einen Datenpunkt mit einem Maximalwert und einen Datenpunkt mit einem Minimalwert aus einer Vielzahl von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts und berechnet eine Änderungsbreite, die eine Differenz zwischen dem Datenpunkt mit einem Maximalwert und dem Datenpunkt mit einem Minimalwert ist. Dann vergleicht die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 die berechnete Änderungsbreite mit dem Schwellenwert alle N Zyklen und bestimmt den Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
20 ist eine Tabelle, die Bestimmungskriterien für einen Änderungstrend eines Sinuswellensignals einer AE-Welle veranschaulicht. Die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 kann den Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle auf der Grundlage der in 20 dargestellten Tabelle der Bestimmungskriterien bestimmen. Wenn beispielsweise die Änderungsbreite zwischen dem Datenpunkt eines Maximalwerts und dem Datenpunkt eines Minimalwerts, der aus der Vielzahl von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts für die vorangegangenen N Zyklen extrahiert wurde, innerhalb des eingestellten Bereichs liegt, bestimmt die Änderungs-Trendbestimmungseinheit 434 vorübergehend, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorangegangenen N Zyklen einen stabilen Trend aufweist. „Stabil (vorläufig)“ in der Bestimmungskriterien-Tabelle zeigt an, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorläufig bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen stabilen Trend hat.
Zusätzlich bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 in einem Fall, in dem die Änderungsbreite zwischen dem Datenpunkt eines Maximalwerts und dem Datenpunkt eines Minimalwerts, der aus der Vielzahl von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts für die vorherigen N Zyklen extrahiert wurde, ein Wert ist, der zu einer Seite abweicht, die größer als der eingestellte Bereich ist, vorläufig, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen zunehmenden Trend hat. „Zunehmend (vorläufig)“ in der Bestimmungskriterien-Tabelle zeigt an, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorläufig bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen zunehmenden Trend hat.
In einem Fall, in dem die Änderungsbreite zwischen dem Datenpunkt eines Maximalwerts und dem Datenpunkt eines Minimalwerts, der aus der Vielzahl von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts für die vorherigen N Zyklen extrahiert wurde, ein Wert ist, der zu einer Seite abweicht, die kleiner als der eingestellte Bereich ist, bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorläufig, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen abnehmenden Trend hat. „Abnehmend (vorläufig)“ in der Bestimmungskriterien-Tabelle bedeutet, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorläufig feststellt, dass das Sinussignal der AE-Welle eine abnehmende Tendenz hat. „Abnehmend --> zunehmend (vorläufig)“ bedeutet, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorläufig feststellt, dass das Sinussignal der AE-Welle einen Änderungstrend hat, der von abnehmend zu zunehmend geht.
Die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vergleicht die Änderungsbreite zwischen dem Datenpunkt eines Maximalwerts und dem Datenpunkt eines Minimalwerts, der aus der Vielzahl von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts für die aktuellen N Zyklen extrahiert wurde, mit dem eingestellten Bereich, wodurch vorübergehend bestimmt wird, ob das Sinuswellensignal der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen einen stabilen Trend, einen zunehmenden Trend oder einen abnehmenden Trend aufweist. Anschließend bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 einen Änderungstrend, der dem Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen und dem Änderungstrend des Sinuswellensignals der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen auf der Grundlage der in 20 dargestellten Bestimmungskriteriumstabelle entspricht.
Wenn beispielsweise vorübergehend festgestellt wird, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen stabilen Trend aufweist, und wenn vorübergehend festgestellt wird, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen einen stabilen Trend aufweist, bestimmt die Änderungs-Trendbestimmungseinheit 434, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen stabilen Trend aufweist. „Stabil (Bestimmung)“ in der Bestimmungskriterien-Tabelle zeigt an, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen stabilen Trend hat.
In einem Fall, in dem die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen zunehmenden Trend hat, und vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen einen stabilen Trend hat, bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen zunehmenden Trend hat. „Zunehmend (Bestimmung)“ in der Bestimmungskriteriumstabelle zeigt an, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen zunehmenden Trend hat.
Wenn die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen abnehmenden Trend hat, und vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen einen stabilen Trend hat, bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen abnehmenden Trend hat. „Abnehmend (Bestimmung)“ in der Bestimmungskriteriumstabelle zeigt an, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen abnehmenden Trend hat.
In einem Fall, in dem die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den vorherigen N Zyklen einen Änderungstrend hat, der von abnehmend zu zunehmend wechselt, und vorübergehend bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle in den aktuellen N Zyklen einen stabilen Trend hat, bestimmt die Änderungstrendbestimmungseinheit 434, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen Änderungstrend hat, der von abnehmend zu zunehmend wechselt. „Abnehmend --> steigend (Bestimmung)“ in der Tabelle der Bestimmungskriterien bedeutet, dass die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 feststellt, dass das Sinussignal der AE-Welle einen Änderungstrend hat, der von abnehmend zu steigend wechselt.
21A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 veranschaulicht, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine in der Zielmaschine 2 plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde. 21B ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (1) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde. 21C ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (2) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration von kurzer Dauer verursacht wurde. 21D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (3) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration von kurzer Dauer verursacht wurde. 21E ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel (4) einer Ausgangswellenform des AE-Sensors 3 zeigt, der eine AE-Welle erfasst hat, die durch eine kontinuierlich in der Zielmaschine 2 erzeugte Vibration und eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wurde.
Wenn die Dauer der plötzlich in der Zielmaschine 2 erzeugten Vibration kurz ist, wie in 21A dargestellt, ist die Vibration klein, und der Ausgangssignalwert des AE-Sensors 3, der die durch die Vibration verursachte AE-Welle und die durch die kontinuierliche Vibration verursachte AE-Welle erfasst hat, erreicht keinen stabilen Zustand, wie in 21B bis 21E dargestellt, und kehrt zu dem Signalwert der durch die kontinuierliche Vibration verursachten AE-Welle zurück. In 21A ist Vb' ein Durchschnittswert der Spitzenwerte für N Zyklen des Sinuswellensignals der AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wird. In 20 wird in einem Fall, in dem die vorherige Zeit zunimmt (vorläufig) und diese Zeit abnimmt (vorläufig), und in einem Fall, in dem die vorherige Zeit abnimmt --> zunimmt (vorläufig) und diese Zeit abnimmt (vorläufig), eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer, wie in 21A dargestellt, in der Zielmaschine 2 erzeugt. Da die Vibration klein ist, ist die Detektion unnötig, und die Vibration wird in der in 20 dargestellten Tabelle der Bestimmungskriterien als Geräusch bestimmt.
Im Fall der Detektion einer AE-Welle, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird und eine kurze Dauer hat, wie in 21A dargestellt, ist es möglich, einen Änderungsbetrag eines Sinussignalwerts einer AE-Welle zu berechnen, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird und eine kurze Dauer hat, indem ein Änderungstrend von zunehmend --> abnehmend bestimmt wird, wie in 21B, einen Änderungstrend von abnehmend --> zunehmend, wie in 21C dargestellt, einen Änderungstrend von abnehmend --> zunehmend --> abnehmend --> zunehmend, wie in 21D dargestellt, oder einen Änderungstrend von abnehmend --> zunehmend --> abnehmend, wie in 21E dargestellt, zusätzlich zu der bisherigen Bestimmung der Änderungstendenzen von stabil, zunehmend, abnehmend und abnehmend --> zunehmend.
Wenn die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration von kurzer Dauer verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, sich gegenseitig verstärken, wie durch einen Pfeil A in 21B angezeigt, erreicht der Signalwert der AE-Welle nach der Zunahme keinen stabilen Zustand, sondern geht in einen abnehmenden Zustand über, wie durch einen Pfeil B angezeigt, und sinkt auf den Signalwert (Durchschnittswert Va der Spitzenwerte) der AE-Welle, die durch die kontinuierliche Vibration verursacht wird. Vy' ist ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten eines Sinuswellensignals einer AE-Welle, bei der eine AE-Welle, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und eine AE-Welle, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration von kurzer Dauer verursacht wird, gegenseitig verstärkt werden. Der Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wird, ist ein Wert, der durch Subtraktion von Va von Vy' (Vd = Vy' - Va) erhalten wird.
In einem Fall, in dem eine AE-Welle, die durch eine kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und eine AE-Welle, die durch eine plötzlich erzeugte Vibration mit kurzer Dauer verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt werden, wenn ein Durchschnittswert von N-Zyklus-Spitzenwerten eines Sinuswellensignals der AE-Welle Vy" ist und Vb' gleich oder kleiner als Va ist, nimmt der Signalwert der AE-Welle ab, wie durch einen Pfeil A in 21C angedeutet ist, ab, erreicht dann keinen stabilen Zustand, sondern steigt an, wie durch den Pfeil B angedeutet, und steigt auf einen Signalwert (Durchschnittswert Va der Spitzenwerte) der AE-Welle, der durch eine kontinuierliche Vibration verursacht wird. In diesem Fall ist der Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte und kurz andauernde Vibration verursacht wird, ein Wert, der durch Subtraktion von Vy'' von Va (Vd = Va - Vy'') erhalten wird.
Außerdem nimmt der Signalwert der AE-Welle in einem Fall, in dem Vb' größer als Va und zwei Mal oder weniger als Va ist, ab, wie durch einen Pfeil A in 21D angezeigt, erreicht dann keinen stabilen Zustand, steigt an, wie durch einen Pfeil B angezeigt, nimmt weiter ab, wie durch einen Pfeil C angezeigt, und steigt dann auf den Signalwert (Durchschnittswert Va der Spitzenwerte) der AE-Welle, die durch eine kontinuierliche Vibration verursacht wird, wie durch einen Pfeil D angezeigt. Wenn der Durchschnittswert der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle, die sich auf diese Weise ändert, Vz' ist, ist der Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, der durch die Vibration verursacht wird, die plötzlich erzeugt wird und eine kurze Dauer hat, ein Wert, der durch Addition von Vz' zu Va (Vd = Va + Vz') erhalten wird.
Wenn Vb' größer als das Zweifache von Va ist, erreicht der Signalwert der AE-Welle nach dem Überschreiten von Va keinen stabilen Zustand, wie durch einen Pfeil B in 21E angezeigt, und sinkt auf den Signalwert (Durchschnittswert Va der Spitzenwerte) der AE-Welle, die durch eine kontinuierliche Vibration verursacht wird, wie durch einen Pfeil C angezeigt. Wenn der Durchschnittswert der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle, die sich auf diese Weise ändert, Vz'' ist, ist der Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, der durch die plötzlich erzeugte und kurz andauernde Vibration verursacht wird, ein Wert, der durch Addition von Vz'' zu Va (Vd = Va + Vz'') erhalten wird.
Wenn die Änderungs-Trendbestimmungseinheit 434 bestimmt, dass das Sinuswellensignal der AE-Welle einen stabilen Trend hat (Schritt ST2f; Stabil), setzt die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 einen Wert, der die Ausgangsstabilität als den Änderungsbetrag des Sinuswellensignalwertes der AE-Welle anzeigt (Schritt ST3f-1). Der Wert, der die Ausgangsstabilität anzeigt, kann ein beliebiger Wert sein, der einen Zustand anzeigt, in dem sich der Sinussignalwert der AE-Welle in einem im Wesentlichen konstanten Bereich ändert, und ist beispielsweise 0. In 19 setzt die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 den Änderungsbetrag = 0.
Wenn die Einheit 434 zur Bestimmung des Änderungstrends feststellt, dass sich der Sinuswellensignalwert der AE-Welle gegenüber dem steigenden Trend stabilisiert hat (Schritt ST2f; steigend --> stabil), oder feststellt, dass sich der Sinuswellensignalwert der AE-Welle gegenüber dem fallenden Trend stabilisiert hat (Schritt ST2f; abnehmend --> stabil), berechnet die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 als einen Änderungsbetrag einen absoluten Wert einer Differenz zwischen dem Sinuswellensignalwert der AE-Welle vor der Änderung und dem Sinuswellensignalwert der AE-Welle nach der Änderung (Schritt ST3f-2).
Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass sich der Sinuswellensignalwert der AE-Welle gegenüber dem zunehmenden Trend stabilisiert hat, ist der Sinuswellensignalwert der AE-Welle vor der Zunahme der Durchschnittswert Va der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle, wie in 15C dargestellt. Der Sinuswellensignalwert der AE-Welle, wenn sich die AE-Welle nach der Zunahme stabilisiert hat, ist der Durchschnittswert Vx der in 15C dargestellten Spitzenwerte. In einem Fall, in dem sich der Sinuswellensignalwert der AE-Welle aus dem zunehmenden Trend heraus stabilisiert hat, berechnet die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 einen Absolutwert eines Wertes, der durch Subtraktion von Va von Vx erhalten wird, als den Änderungsbetrag Vc des Sinuswellensignalwertes der AE-Welle, der durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird. Darüber hinaus berechnet die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 in einem Fall, in dem festgestellt wird, dass sich der in 15D dargestellte Sinuswellensignalwert der AE-Welle gegenüber dem abnehmenden Trend stabilisiert hat und der Sinuswellensignalwert der AE-Welle vor dem Abnehmen der Durchschnittswert Va der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle ist, den Absolutwert des Wertes, der durch Subtraktion von Va von Vx erhalten wird, als den Änderungsbetrag Vc.
Wenn festgestellt wird, dass der Sinuswellensignalwert der AE-Welle abnimmt, dann in eine Zunahme übergeht und stabil wird (Schritt ST2f; abnehmend --> zunehmend --> stabil), berechnet die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 einen Additionswert des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle vor dem Abnehmen und des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle, wenn sich die AE-Welle stabilisiert hat, nachdem sie in eine Zunahme übergegangen ist, als den Änderungsbetrag des Sinuswellensignalwerts der AE-Welle in dem Änderungstrend, der von abnehmend zu zunehmend übergeht (Schritt ST3f-3). Zum Beispiel in einem Fall, in dem der Sinuswellensignalwert der AE-Welle vor dem Abnehmen der Durchschnittswert Va der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle ist, wie in 15E dargestellt ist, und der Sinuswellensignalwert der AE-Welle, wenn sich die AE-Welle stabilisiert hat, nachdem sie zu einer Zunahme übergegangen ist, der Durchschnittswert Vy der N-Zyklus-Spitzenwerte des Sinuswellensignals der AE-Welle ist, berechnet die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 einen Absolutwert eines Wertes, der durch Addieren von Vy und Va erhalten wird, als den Änderungsbetrag Vd des Sinuswellensignalwertes der AE-Welle, der durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird. Der von der Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechnete Änderungsbetrag des Sinussignalwerts der AE-Welle wird an die Ausgabesteuereinheit 436 ausgegeben. Danach wird die Verarbeitung von Schritt ST5e von 18 ausgeführt.
Die Funktionen der A/D-Wandlereinheit 41, der Extraktionseinheit 42A und der Ausgangsverarbeitungseinheit 43A in der Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Das heißt, die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der in 18 gezeigten Verarbeitung von Schritt ST1e bis Schritt ST5e. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um die Verarbeitungsschaltung 102 der in 7A gezeigten dedizierten Hardware oder um den Prozessor 103 handeln, der Programme ausführt, die in dem in 7B gezeigten Speicher 104 gespeichert sind.
Wie oben beschrieben, umfasst die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D gemäß der fünften Ausführungsform die A/D-Wandlereinheit 41, die Extraktionseinheit 42A, die Änderungstrendbestimmungseinheit 434, die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 und die Ausgabesteuereinheit 436. Die Änderungstrendbestimmungseinheit 434 verwendet die Datenpunkte jeder der mehreren Zyklen des Sinuswellensignals der AE-Welle, die von der Extraktionseinheit 42 extrahiert wurden, um zu bestimmen, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von abnehmend zu zunehmend wechselt, das Sinuswellensignal der AE-Welle hat. Die Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechnet den Änderungsbetrag im Sinussignalwert der AE-Welle, der mit dem von der Änderungstrendbestimmungseinheit 434 bestimmten Änderungstrend geändert wird. Die Ausgangssteuereinheit 436 gibt einen Änderungsbetrag aus, der dem von der Änderungsbetragsberechnungseinheit 435 berechneten Änderungstrend des Sinussignals der AE-Welle entspricht. Da bestimmt wird, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von einem abnehmenden zu einem zunehmenden Trend wechselt, der Sinuswellensignalwert der in der Zielmaschine 2 erzeugten AE-Welle hat, kann die Vibrationsdetektionsvorrichtung 4D die plötzlich erzeugte Vibration auch dann erfassen, wenn die AE-Welle, die durch die in der Zielmaschine 2 kontinuierlich erzeugte Vibration verursacht wird, und die AE-Welle, die durch die plötzlich erzeugte Vibration verursacht wird, gegenseitig abgeschwächt sind.
Es ist zu beachten, dass Kombinationen der einzelnen Ausführungsformen, Modifikationen von Komponenten der einzelnen Ausführungsformen oder das Weglassen von Komponenten in jeder der Ausführungsformen möglich sind.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise zur Detektion von Vibrationen einer rotierenden Maschine verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D: Abnormalitätsbestimmungssystem,
2: Zielmaschine,
3: AE-Sensor,
4, 4A, 4B, 4C, 4D: Vibrationsdetektionsvorrichtung,
5, 5A: Abnormalitätsbestimmungseinheit,
41: A/D-Wandlereinheit,
42, 42A, 42B: Extraktionseinheit,
43, 43A: Ausgangsverarbeitungseinheit,
44, 44A:: Rauschbestimmungseinheit,
45, 45A: Rauschentfernungseinheit,
46: DC-Offset-Entfernungseinheit,
47: Effektivwertberechnungseinheit,
48: Durchschnittswertverarbeitungseinheit,
100: Eingangsschnittstelle,
101: Ausgangsschnittstelle,
102: Verarbeitungsschaltung,
103: Prozessor,
104: Speicher,
431: Bestimmungseinheit,
432: Speichereinheit,
433, 436: Ausgabesteuereinheit,
434: Änderungstrendbestimmungseinheit,
435: Änderungsbetragsberechnungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007322947 A [0003]

Claims

Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung umfassend: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die akustische Emissionswelle erfasst, und die das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und eine Ausgabeverarbeitungseinheit, die die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts, die durch die Extraktionseinheit extrahiert wurden, und Zyklusdaten ausgibt, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als eine Sinuswelle erkannt werden können und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, so dass eine Ausgabeeinheit die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausgabeverarbeitungseinheit umfasst: eine Bestimmungseinheit, die einen Datenpunkt eines Maximalwerts aus den Datenpunkten des lokalen Maximalwerts bestimmt, die für jeden Zyklus in der Reihenfolge durch die Extraktionseinheit extrahiert wurden; und eine Ausgabesteuereinheit, die die Zyklusdaten einschließlich des von der Bestimmungseinheit bestimmten Datenpunkts des Maximalwerts ausgibt, so dass die Ausgabeeinheit die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ausgabesteuereinheit die Ausgabeeinheit veranlasst, eine Wellenform der Zyklusdaten einschließlich des Datenpunkts des von der Bestimmungseinheit bestimmten Maximalwerts anzuzeigen.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Extraktionseinheit die Datenpunkte des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten für jeden Zustand der Zielmaschine extrahiert, und die Ausgabeverarbeitungseinheit die von der Extraktionseinheit extrahierten Datenpunkte des lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten ausgibt, so dass die Ausgabeeinheit die Datenpunkte des lokalen Maximalwertes und die Zyklusdaten für jeden Zustand der Zielmaschine sichtbar ausgibt.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Extraktionseinheit anstelle der Extraktion der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts Datenpunkte eines lokalen Minimalwerts aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Minimalwerts ein Datenpunkt ist, der einen lokalen Minimalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals hat, und ein Vorzeichen jedes der Datenpunkte des lokalen Minimalwerts der Reihe nach invertiert.
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, umfassend: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die akustische Emissionswelle erfasst, und das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und eine Änderungstrendbestimmungseinheit, die bestimmt, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von abnehmend zu zunehmend wechselt, das Sinuswellensignal hat, indem sie die von der Extraktionseinheit extrahierten Datenpunkte für jeden einer Vielzahl von Zyklen des Sinuswellensignals verwendet; eine Änderungsbetragsberechnungseinheit, die einen Änderungsbetrag eines Wertes des Sinuswellensignals berechnet, der mit dem von der Änderungstrendbestimmungseinheit bestimmten Änderungstrend geändert wird; und eine Ausgabesteuereinheit, die den von der Änderungsbetragsberechnungseinheit berechneten und dem Änderungstrend des Sinuswellensignals entsprechenden Änderungsbetrag ausgibt.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Änderungsbetragsberechnungseinheit: einen Wert, der die Ausgangsstabilität anzeigt, als den Änderungsbetrag des Wertes des Sinuswellensignals festlegt, wenn festgestellt wird, dass das Sinuswellensignal den stabilen Trend aufweist, eine Differenz zwischen dem Wert des Sinuswellensignals vor dem Zunehmen und dem Wert des Sinuswellensignals, wenn der Wert des Sinuswellensignals nach dem Zunehmen stabil wird, als den Änderungsbetrag des Wertes des Sinuswellensignals berechnet, wenn bestimmt wird, dass das Sinuswellensignal aus dem steigenden Trend stabil wird, eine Differenz zwischen dem Wert des Sinuswellensignals vor dem Abnehmen und dem Wert des Sinuswellensignals, wenn der Wert des Sinuswellensignals nach dem Abnehmen stabil wird, als den Änderungsbetrag des Wertes des Sinuswellensignals berechnet, wenn bestimmt wird, dass das Sinuswellensignal aus dem abnehmenden Trend stabil wird, und als den Änderungsbetrag des Wertes des Sinuswellensignals einen Additionswert des Wertes des Sinuswellensignals vor dem Abnehmen und des Wertes des Sinuswellensignals, wenn der Wert des Sinuswellensignals nach dem Umschwenken vom Abnehmen zum Zunehmen stabil wird, berechnet, wenn das Sinuswellensignal bestimmt wird, nach dem Umschwenken vom Abnehmen zum Zunehmen stabil zu werden.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Änderungstrendbestimmungseinheit unter Verwendung der Datenpunkte des von der Extraktionseinheit extrahierten Sinuswellensignals bestimmt, welchen von einem Änderungstrend, der von steigend zu fallend wechselt, einem Änderungstrend, der von fallend zu steigend wechselt, einem Änderungstrend, der von fallend zu steigend wechselt und dann von fallend zu steigend wechselt, oder einem Änderungstrend, der von fallend zu steigend wechselt und dann zu fallend wechselt, das Sinuswellensignal aufweist.
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, umfassend: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die akustische Emissionswelle erfasst, und die das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und eine Rauschbestimmungseinheit, die Rauschen in den digitalen Daten bestimmt; und eine Rauschentfernungseinheit, die Rauschen aus den digitalen Daten entfernt, wobei die Rauschbestimmungseinheit das Rauschen für jeden Zyklus des Sinuswellensignals auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs einer Summe von Datenpunkten für jeden Zyklus des Sinuswellensignals mit einem Bestimmungswert bestimmt.
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, umfassend: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die akustische Emissionswelle erfasst, und das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und eine Rauschbestimmungseinheit, die Rauschen in den digitalen Daten bestimmt; und eine Rauschentfernungseinheit, die Rauschen aus den digitalen Daten entfernt, wobei die Rauschbestimmungseinheit einen Datenpunkt, der nicht einer Spitzenposition eines Zyklus des Sinussignals entspricht, unter den Datenpunkten, die von der Extraktionseinheit aus den digitalen Daten extrahiert wurden, als Rauschen bestimmt.
Eine Vibrationsdetektionsvorrichtung, umfassend: eine A/D-Wandlereinheit, die ein Sinuswellensignal einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, von einem AE-Sensor empfängt, der die akustische Emissionswelle erfasst, und das empfangene Sinuswellensignal in digitale Daten umwandelt; eine Extraktionseinheit, die Datenpunkte eines lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und eine Rauschbestimmungseinheit, die Rauschen in den digitalen Daten bestimmt; und eine Rauschentfernungseinheit, die Rauschen aus den digitalen Daten entfernt, wobei die Rauschbestimmungseinheit einen Datenpunkt, der in den invertierenden Datenpunkten enthalten ist und nicht einer Spitzenposition eines Zyklus des Sinuswellensignals entspricht, als Rauschen bestimmt, einen zunehmenden oder abnehmenden Trend zwischen jedem der invertierenden Datenpunkte und einem Datenpunkt, der unmittelbar vorher extrahiert wurde, und einen zunehmenden oder abnehmenden Trend zwischen jedem der invertierenden Datenpunkte und dem Datenpunkt, der unmittelbar nach der Invertierung extrahiert wurde.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Rauschentfernungseinheit alle Datenpunkte eines Zyklus, die Rauschen enthalten, aus den digitalen Daten entfernt.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Rauschentfernungseinheit das in einem Zyklus des Sinussignals enthaltene Rauschen entfernt, und die Extraktionseinheit einen Datenpunkt eines lokalen Maximalwertes aus Datenpunkten eines Zyklus extrahiert, aus dem Rauschen entfernt wurde.
Die Vibrationsdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Extraktionseinheit anstelle der Extraktion der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts Datenpunkte eines lokalen Minimalwerts aus den digitalen Daten extrahiert, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Minimalwerts ein Datenpunkt mit einem lokalen Minimalwert für jeden Zyklus des Sinussignals ist, und ein Vorzeichen jedes der Datenpunkte des lokalen Minimalwerts in der Reihenfolge invertiert.
Ein Vibrationsdetektionsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Sinuswellensignals einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, durch eine A/D-Wandlereinheit von einem AE-Sensor, der die akustische Emissionswelle erfasst, und Umwandeln des empfangenen Sinuswellensignals in digitale Daten; Extrahieren, durch eine Extraktionseinheit, von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und Ausgeben der von der Extraktionseinheit extrahierten Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und von Zyklusdaten, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als eine Sinuswelle erkannt werden können und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, durch eine Ausgabeverarbeitungseinheit, so dass eine Ausgabeeinheit die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
Das Vibrationsdetektionsverfahren nach, ferner umfassend: Bestimmen, durch die Ausgabeverarbeitungseinheit, eines Datenpunktes eines Maximalwertes aus den Datenpunkten des lokalen Maximalwertes, die für jeden Zyklus in der Reihenfolge durch die Extraktionseinheit extrahiert wurden; und Ausgeben der Zyklusdaten, die den bestimmten Datenpunkt des Maximalwertes enthalten, durch die Ausgabeverarbeitungseinheit, so dass die Ausgabeeinheit die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
Das Vibrationsdetektionsverfahren nach, ferner umfassend: Extrahieren, durch die Extraktionseinheit, der Datenpunkte des lokalen Maximalwertes aus den digitalen Daten für jeden Zustand der Zielmaschine; und Ausgeben der von der Extraktionseinheit extrahierten Datenpunkte des lokalen Maximalwerts und der Zyklusdaten, die Datenpunkte mit der Anzahl von Punkten enthalten, die als Sinuswelle erkannt werden können und die Datenpunkte des lokalen Maximalwerts enthalten, durch die Ausgabeverarbeitungseinheit, so dass die Ausgabeeinheit die Datenpunkte und die Zyklusdaten sichtbar ausgibt.
Ein Vibrationsdetektionsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Sinuswellensignals einer akustischen Emissionswelle, die einer in einer Zielmaschine erzeugten Vibration entspricht, durch eine A/D-Wandlereinheit von einem AE-Sensor, der die akustische Emissionswelle erfasst, und Umwandeln des empfangenen Sinuswellensignals in digitale Daten; Extrahieren, durch eine Extraktionseinheit, von Datenpunkten eines lokalen Maximalwerts aus den digitalen Daten, wobei jeder der Datenpunkte des lokalen Maximalwerts ein Datenpunkt mit einem lokalen Maximalwert für jeden Zyklus des Sinuswellensignals ist; und Bestimmen, durch eine Änderungstrendbestimmungseinheit, welchen Änderungstrend eines stabilen Trends, eines zunehmenden Trends, eines abnehmenden Trends oder eines Änderungstrends, der von abnehmend zu zunehmend wechselt, das Sinuswellensignal hat, unter Verwendung der durch die Extraktionseinheit extrahierten Datenpunkte für jeden einer Vielzahl von Zyklen des Sinuswellensignals; Berechnen, durch eine Änderungsbetragsberechnungseinheit, eines Änderungsbetrags eines Wertes des Sinuswellensignals, der mit dem durch die Änderungstrendbestimmungseinheit bestimmten Änderungstrend geändert wird; und Ausgeben des von der Änderungsbetragsberechnungseinheit berechneten und dem Änderungstrend des Sinuswellensignals entsprechenden Änderungsbetrags durch eine Ausgabesteuereinheit.
Ein Abnormalitätsbestimmungssystem, umfassend: eine Vibrationsdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und eine Abnormalitätsbestimmungseinheit, die eine Abnormalität der Zielmaschine auf der Grundlage von Daten bestimmt, die die Datenpunkte enthalten, die von der Extraktionseinheit der Reihe nach extrahiert wurden.
Das Abnormalitätsbestimmungssystem nach, ferner umfassend: eine DC-Offset-Entfernungseinheit, die einen DC-Offset aus den digitalen Daten entfernt; eine Effektivwertberechnungseinheit, die Effektivwerte der digitalen Daten berechnet, aus denen der Gleichstromversatz entfernt wird; und eine Durchschnittswertbildungs-Verarbeitungseinheit, die einen Durchschnittswert der effektiven Werte der digitalen Daten berechnet, wobei die Abnormalitätsbestimmungseinheit einen Verschlechterungszustand der Zielmaschine auf der Grundlage des von der Durchschnittswertverarbeitungseinheit berechneten Durchschnittswerts bestimmt.