JP2000074889A - 打音判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 缶の内容物の判定など、打音による判定の信
頼性を向上させる。 【解決手段】 缶１を打撃して、振動センサ１１にて加
振力を、マイクロホン３にて音を検出する。音は、各ア
ナログＢＰＦ５にて複数の周波数帯域毎の時系列信号に
分離し、ピークホールド回路７にて各回路毎の最大値を
記憶する。基準値設定モードにおいて、基準値設定器１
６に基準外力値を、基準値設定器１０に基準音圧値を記
憶する。判定モードにおいて、缶１に与えた加振力と上
記基準外力値との比率を比率演算器１５にて演算し、補
正器８にて各最大値を補正する。補正された各最大値と
基準音圧値とを比較し、所定の関係から外れた場合、判
定信号を警報器１８へ出す。比率判定器１９は、比率演
算器１５が算出した比率が所定範囲、例えば１／２〜２
を外れたとき無効化手段２１にて警報を無効にする。打
撃力が不適切な場合の誤判定を防止し、判定の信頼度を
一層向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば缶製品の
内容物の判別や気密検査、ボルトの緩み判定、構造物の
表面剥離や割れ・内部傷などの検査、鋳物の内部空洞検
査等に用いられる打音判定装置に関し、特に判定の信頼
性を向上させることのできる、また操作の容易な打音判
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の打音判定装置である打音検査装置
として、例えば特開昭５２−１４５２８２号公報に示さ
れたものがある。これは打撃棒により対象物である缶を
打撃する。このとき発生する打撃音をマイクロホンによ
り検出して電気信号に変換し、帯域フィルタに入力し缶
の内圧に密接に関係する９００〜２７００［Ｈｚ］の周
波数成分を抽出する。

【０００３】これを複数の狭帯域フィルタにより各周波
数帯域毎の信号に分離して各周波数帯域毎の時間的な平
均レベルを得る。これらの平均レベルの中から平均レベ
ルが最大のレベルとなる周波数を算出する。得られた周
波数から予め求められている周波数ゲージ圧特性に従い
缶内部のゲージ圧に変換する。得られたゲージ圧が規定
の圧力範囲にあるかを判断し、範囲外であれば警報を出
力する。

【０００４】また、他の例として例えば特開平６−３３
３６号公報に示された壁の剥離検出装置がある。これ
は、打撃装置により壁を打撃し、発生する打撃音を検出
して電気信号に変換し、帯域フィルタを通して壁の診断
に関係する所定の周波数帯域の成分を抽出する。この抽
出された交流状態の信号電圧の波高値が所定の基準値を
超えていないかとどうかを判定し、超えた場合、画面表
示装置に警報を出力する。この場合、所定の基準値を一
つ設ければ一つの周波数帯域を対象にすることになり、
基準値を二つ設ければ二つの周波数帯域を対象にできる
ことになる。

【０００５】以上のように、上記特開昭５２−１４５２
８２号に示された従来の打音検査装置においては、打撃
により発生した音圧信号における各周波数帯域毎の所定
時間内における平均レベルが最大である周波数、すなわ
ち主成分となる周波数を求めているだけであるので、複
合周波数を特徴とする打音の検査では主成分以外の周波
数に異常の特徴が現れる場合には正確に異常を検出する
ことができない。

【０００６】また、各周波数帯域毎の所定時間内におけ
る平均レベルを評価対象としているため、打音の特徴で
もある打撃直後に発生する複数周波数における瞬時音圧
の大きさを評価できず、瞬間的に大きく発生した音圧と
余韻が長くレベルの低い音圧とを区別することができな
いという問題がある。これは、レベルを平均化する処理
の一つとしてフーリエ変換を用いた打音判定装置におい
ても同様に発生する問題である。

【０００７】さらに、特開平６−３３３６号公報に示さ
れた壁の剥離検出装置の場合には、単一あるいは二つの
周波数帯域のみを診断対象としており、かつ交流信号の
状態でレベル評価を行っているため、様々な形態の不良
が発生する可能性がある場合には確実な診断を行うこと
が困難であり、また減衰の早い対象物の場合には信号の
正あるいは負の一方の部分の評価だけでは不完全な場合
があり、確実な比較に基づいて判定ができないという問
題がある。

【０００８】上記のような課題を解決するためになさ
れ、打撃により発生した振動の状態と基準状態ときめ細
かく比較して判定の信頼性を向上させることができる打
音判定装置として、特願平９−１７５２７号にて出願さ
れたものがある。

【０００９】この打音判定装置は、缶を打撃してそのと
きに外力を振動センサにて検出し、整流された値の最大
値をピークホールド回路に記憶する。併せて、缶から発
生する打撃音をマイクロホンにて検出し、マイクロホン
にて検出された電気信号を複数のアナログ帯域フィルタ
にて複数の周波数帯域毎の時系列信号に分離する。

【００１０】分離された時系列信号を整流して得られた
値の最大値を各周波数帯域ごとに別のピークホールド回
路に記憶する。アナログ帯域フィルタは、例えば人間の
可聴域である２０〜２０，０００［Ｈｚ］をほぼ網羅す
べく３１．２５〜１６，０００［Ｈｚ］までの９オクタ
ーブ分を対象とし、１／３オクターブ毎の分解能を与え
るとして全２８バンド分設ける。

【００１１】基準値設定モードにおいて、基準とする缶
をハンマにて打撃し、このときに振動センサにて検出さ
れピークホールド回路に記憶された振動の最大値、すな
わち波高値を基準外力値として基準値設定器に記憶す
る。また、マイクロホンで検出され別のピークホールド
回路に記憶された複数の周波数帯域毎の時系列信号の整
流された値の最大値を音圧基準値として別の基準値設定
器に記憶する。

【００１２】判定モードにおいて、判定対象の缶に打撃
を与え、振動センサにて検出された外力の最大値と上記
の先に基準設定器に記憶されている基準外力値との比率
を比率演算器にて求める。このとき、同時にマイクロホ
ンで検出され別のピークホールド回路に記憶される複数
の周波数帯域毎の時系列信号の整流された音圧の最大値
を、上記比率で除して補正する。

【００１３】例えば比率が２であったとすれば、基準値
設定モードにおいて与えた外力に対し今回の判定モード
時の外力は２倍であり、外力が２倍になれば発生する各
周波数毎の音圧も２倍に増加しているものとして、判定
モードで得られた音圧の最大値を基準値設定モード時の
外力に換算するよう２で除算する。補正された各音圧の
最大値と別の基準値設定器に記憶された先ほどの音圧基
準値とを比較し、所定の関係から外れた場合、判定信号
を警報器へ発する。

【００１４】このように、検出信号を複数の周波数帯域
毎の時系列信号に変換し、この各時系列信号における最
大値を各々抽出するので、検出信号の周波数分解能が向
上するとともに、時系列信号のなかから感度よく最大値
を抽出できる。従って、打撃による振動の特徴でもある
発生直後の大きな音や振動の特徴を的確に把握して比較
を行うことができ、比較及び判定の信頼性を向上させる
ことができるものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発明者は種
々の検討及び実験を重ねた結果、特願平９−１０７５２
７号にて出願された打音判定装置においても、次のよう
な点においてさらなる改善が望まれることが明らかにな
った。すなわち、 （１）外力による打撃音の補正を無制限に行っているた
め、外力が極端に異なり小さすぎたり大きすぎたりする
と打撃音の周波数特性が異なるといった場合に正しい判
定が出来ない。

【００１６】（２）音や外力の入力が所定の計測レンジ
を超えるような場合には増幅される信号が飽和するため
に正しい判定が出来ない。特に上記特願平９−１０７５
２７号出願のものは、検出信号の周波数分解能を向上さ
せるとともに時系列信号のなかから感度よく最大値を抽
出して、打撃による振動の特徴でもある発生直後の大き
な音や振動の特徴を把握して比較を行うことを基本原理
としているために影響が大きい。

【００１７】（３）レンジ設定を誤るとＳ／Ｎ比が低下
するため、診断の信頼性が低下する。 （４）音や外力の増幅率を適切なレンジとなるように手
動で調整する必要があり、調整に手間取り操作性が悪
い。

【００１８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、打撃により発生した振動の
状態の微少な差を判別して判定の信頼性を向上させるこ
とができるとともに、適正範囲を外れた外力を与えた場
合や入力が適正レンジを超えたときに誤った判定がなさ
れないようにし、また適切な増幅率に容易に設定でき操
作性に優れＳ／Ｎ比を向上して誤判定を防止し、併せて
操作性を向上させることができる打音判定装置を得るこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の打音判定装置においては、対象物に加えた
外力の大きさを外力信号として検出する外力検出手段
と、外力信号を増幅して増幅外力信号として出力する外
力信号増幅手段と、外力を加えられた対象物から発生す
る振動を振動信号として検出する信号検出手段と、振動
信号を増幅して増幅振動信号として出力する振動信号増
幅手段と、増幅振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の
時系列信号に変換する変換手段と、時系列信号の最大値
を周波数帯域毎に抽出する抽出手段と、各最大値と周波
数帯域毎にあらかじめ設定された基準振動値とを比較す
る比較手段と、外力検出手段にて検出された外力の大き
さを予め設定された基準外力値にて除した比率を求める
比率演算手段と、この比率に基づき振動信号と時系列信
号と最大値と基準振動値とのうちの少なくとも１つを補
正することにより比較手段における各最大値と基準振動
値との関係を変更する補正手段と、比率が所定範囲内で
あるか否かを判定する比率判定手段とを備えたものであ
る。検出信号を複数の周波数帯域毎の時系列信号に変換
し、この各時系列信号における最大値を各々抽出するの
で、検出信号の周波数分解能が向上するとともに、時系
列信号のなかから感度よく最大値を抽出できる。従っ
て、打撃による振動の特徴でもある発生直後の大きな音
や振動の特徴を的確に把握して比較を行うことができ
る。さらに、比率演算手段にて外力と基準外力値との比
率が所定範囲内であるか否か、つまり対象物に与える外
力、つまり加振力が小さすぎたり大きすぎたりしないか
を判定し、この範囲外となるような不適切な外力を与え
たことが判るようにする。加振力が小さすぎたり大きす
ぎたりすると、対象物が発する振動の周波数特性が異な
る場合などに、誤った判定を防止できる。不適切な外力
を与えたことが判れば再度外力を与えればよいので、そ
れほど神経を使うことなく操作でき、操作性も向上す
る。

【００２０】そして、比率判定手段が比率が所定範囲内
でないと判定したとき比較手段の比較結果を無効にする
無効化手段を設けたことを特徴とする。加振力が大きす
ぎたり小さすぎたりしたときは、なされた比較結果が誤
っているおそれがあるので、比較結果を無効にする。

【００２１】さらに、増幅外力信号と増幅振動信号との
少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出す
るレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする。測
定精度を確保するために、増幅外力信号や増幅振動信号
が所定値を超えたことを、すなわち外力信号増幅手段や
振動信号増幅手段が飽和するような大きな信号が入力さ
れたことを検出する。

【００２２】そして、外力信号増幅手段と振動信号増幅
手段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増
幅率自動設定手段を設けたことを特徴とする。増幅外力
信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増幅
率を容易に設定することができ、操作性が向上する。ま
た、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向上す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の一形態を図１に基づいて説明する。図１は打音検
査装置の構成を示す構成図である。図１において、１は
対象物としての缶、２は缶１を打撃し打撃音を発生させ
るハンマ、１１はハンマ２に取り付けられハンマ２の振
動を電気信号に変換する外力検出手段としての振動セン
サ、１２は振動センサ１１で変換された電気信号を増幅
する増幅器である。

【００２４】１３は増幅器１２で増幅された電気信号を
直流に変換する整流器、１４は整流器１３から出力され
る直流信号の波高値の最大値を保持するピークホールド
回路、１５はピークホールド回路に記憶された外力の最
大値と基準値設定器１６に記憶された基準外力値との比
率を求める比率演算器である。

【００２５】１７は整流器１３の出力する直流信号から
トリガを検出するトリガ検出器、３はハンマ２に取り付
けられ缶１から発生する打撃音を電気信号に変換するマ
イクロホン、４はマイクロホン３で変換された電気信号
を増幅する増幅器である。５は増幅器４から得られる信
号を各周波数帯毎に分離するアナログＢＰＦ（アナログ
帯域フィルタ）、６はアナログＢＰＦ５から得られる各
周波数帯毎の信号を整流して直流に変換する整流器、７
は整流器６からの出力の最大値を保持するピークホール
ド回路である。

【００２６】８は比率演算器１５から得られる比率から
ピークホールド回路７が出力する最大値を補正する補正
器、９は補正器８の出力と基準値設定器１０に記憶され
た基準振動値である基準音圧値とを比較する比較器であ
る。１８は各比較器９からの比較結果を基に警報を出力
する警報器、１９は比率演算器１５により求められた比
率が所定範囲内か否かを判定する比率判定器である。２
０は比率判定器１９からの信号により動作するベルであ
る。２１は比率判定器１９からの信号により比較器９の
比較結果を無効にして警報器１８が警報しないようにす
る無効化手段である。

【００２７】次に動作について説明する。まず、基準と
なる対象物を用いて各基準値を設定する基準値設定モー
ドについて説明する。ハンマ２により基準とする缶１を
打撃する。このときハンマ２に発生した振動を振動セン
サ１１で電気信号に変換し、増幅器１２で適当な利得を
与える。この増幅された信号を整流器１３で直流に変換
する。トリガ検出器１７は整流器１３からの直流信号と
予め設定された基準値との比較を行い、直流信号がこの
基準値を超えたときトリガ信号を出力する。

【００２８】ピークホールド回路１４は、整流器１３か
ら入力される直流信号の最大値を記録する。このとき、
ピークホールド回路１４の動作開始はトリガ検出器１７
からのトリガ信号により行われる。こうした最大値の記
録は、打撃による対象物の発生音圧がある程度減衰する
までの、あるいはハンマの振動がある程度減衰するまで
の一定の時間行われ、その後ピークホールド回路１４か
らの出力を基準値設定器１６に記憶する。

【００２９】同様に打撃により発生した音波をマイクロ
ホン３で電気信号に変換し、増幅器４で適当な利得を与
える。この増幅された音圧信号を複数個設けられ、それ
ぞれ異なった周波数帯を通過させるように設定されたア
ナログＢＰＦ５に入力し、各周波数帯毎の時系列信号に
分離する。このアナログＢＰＦ５は、例えば人間の可聴
域である２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚをほぼ網羅すべく３１．
２５Ｈｚ〜１６ＫＨｚまでの９オクターブ分を対象と
し、１／３オクターブ毎の分解能を与えるとして全２８
バンド分設ける。

【００３０】アナログＢＰＦ５で各周波数帯毎に分離さ
れた時系列信号は整流器６で直流信号に変換され、ピー
クホールド回路７に入力される。ピークホールド回路７
における整流器６からの直流信号の最大値を記憶する動
作は、トリガ検出器７からのトリガ信号により開始し、
外力用のピークホールド回路１４と同様に対象物の音圧
減衰までの一定時間行われる。このようにして各周波数
帯毎の瞬間的な最大値が記録される。

【００３１】音圧減衰までの一定時間終了後、ピークホ
ールド回路７により保持された最大値は基準音圧値とし
て基準設定器１０に記憶される。このような基準値設定
モードの動作により、基準値設定器１６には打撃の強さ
を示す情報が記憶され、基準値設定器１０には打撃音の
各周波数帯における瞬間的な最大音圧を示す情報が記憶
される。

【００３２】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ２により対象物である缶１を打
撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、ハン
マ２に発生した振動を振動センサ１１で電気信号に変換
し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３で直流に変
換する。トリガ検出器１７も同様に整流器１３からの直
流信号からトリガ信号の出力を行い、ピークホールド回
路１４はトリガ出力から音圧減衰までの一定時間、直流
信号の最大値を記録する。

【００３３】検査モードの場合、音圧減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド回路１４に記録された最大値
を比率演算器１５に入力し、比率演算器１５は、ピーク
ホールド回路１４からの最大値と基準値設定器１６に記
憶されている基準外力値との比率を演算し出力する。

【００３４】打撃により発生した音波も基準値設定モー
ドと同様に、マイクロホン３で電気信号に変換すると共
に増幅器４で増幅し、アナログＢＰＦ５により各周波数
帯毎の時系列信号に分離し、整流器６で直流信号に変換
し、ピークホールド回路７に入力される。ピークホール
ド回路７は、トリガ出力からの音圧減衰までの一定時
間、直流信号の最大値を記録する。

【００３５】検査モードの場合、音圧減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド回路７により記録された最大
値を補正器８に入力し、補正器８は比率演算器１５から
得られる比率から適切な補正値を演算しピークホールド
回路７から得られる最大値をこの補正値にて補正して出
力する。

【００３６】このとき、例えば外力レベルと音圧の補正
を比例で行う場合、すなわち与えた外力と発生する打撃
音とが比例するとして補正する場合を考える。基準外力
値に対して２倍の比率が演算で得られた場合、ピークホ
ールド回路７に記録された最大値を２で除算する。つま
り、基準値設定モード時における外力に対して検査モー
ド時の外力が２倍になれば、発生する各周波数毎の音圧
も２倍に増加しているものとして得られた最大値を基準
値設定モード時の外力に換算するよう２で除算する。

【００３７】このようにして補正された最大値は、比較
器９で基準値設定器１０に記憶された基準音圧値と比較
され、予め設定された所定の関係から外れた場合に異常
信号を警報器１８に出力する。このときの所定の関係と
は、例えば基準音圧値に対して８０％〜１２０％の範囲
内を正常、範囲外を異常として設定しておく。

【００３８】また、基準値が全体的な音圧に比べて小さ
い場合には、下限側の比較を解除する等の処理により主
成分でない周波数帯での誤った異常信号を発するのを防
止する。警報器１８は、各周波数帯における比較器９か
らの異常信号を入力し、異常信号が予め設定された個
数、例えば２個を越えると異常としてベルを鳴らすとと
もにランプを点滅して警報する。

【００３９】比率判定器１９は比率演算器１５により求
められた比率が所定の範囲を超えたときに補正範囲外信
号を出力する。このときの所定の範囲は、例えば１／２
倍〜２倍として設定しておく。すると、１／２倍未満や
２倍を超える入力があった場合に、補正範囲外信号が出
力される。この補正範囲外信号により無効化手段２１を
動作させ、比較器９の比較結果を無効にし、警報器１８
が異常警報をしないようにする。また、ベル２０を鳴ら
して補正対象範囲外であることを知らせる。

【００４０】以上のように、検出信号を複数の周波数帯
域毎の時系列信号に変換し、この各時系列信号における
最大値を各々抽出するので、検出信号の周波数分解能が
向上するとともに、時系列信号のなかから感度よく最大
値を抽出できる。従って、打撃による振動の特徴でもあ
る発生直後の大きな音や振動の特徴を的確に把握して比
較を行うことができ、比較及び判定の信頼性を向上させ
ることができるものである。

【００４１】さらに、このように外力による補正に範囲
の制限を設けることにより、外力が極端に変化した場合
に発生する打撃音の周波数特性が変化する対象物に対し
て誤った判定をすることなく確実に検査することが可能
となり、検査の信頼性が向上する。

【００４２】また、不適切な外力を与えたことが判れ
ば、再度実施すればよいので、操作性も向上する。さら
に、適切な外力を与えることにさほど神経を使う必要が
なく、打音検査装置の操作に不慣れな者であっても容易
に操作することができる。

【００４３】外力が極端に変化した場合に発生する打撃
音の周波数特性が変化する対象物として、例えばボルト
の緩み検査があげられる。ボルトの頭部を極端に弱い外
力で加振すると表面硬度に関係する打撃音が発生する。
外力を強めていき、打撃による振動がボルト全体に伝わ
るようになってくるとボルトの締め付けトルクに応じた
ボルトの締結剛性に関する打撃音が発生する。さらに外
力を強めていき、打撃による振動がボルトにより締結さ
れている構造物へ伝わるようになってくると、構造物の
固有振動数に関係する振動が構造物より放射音として発
生する。

【００４４】このように外力が小さすぎたり強すぎたり
すると、発生する打撃音の周波数成分は大きく変化する
ため、補正を行っても正しい判定を行うことが困難とな
る。また、このボルトの締結状態の検査の場合のよう
に、外力が極端に弱い場合や極端に強い場合には検査目
的であるボルトの緩みとは関係のない音が発生し、検査
の信頼性を大きく低下させることとなる。

【００４５】実施の形態２．図２は、この発明の他の実
施の形態である打音検査装置を示す構成図である。図２
において１〜２１については図１に示した実施の形態と
同様のものである。図において、３１は増幅器４の出力
を整流する整流器、３２はその整流された値の最大値を
記憶するピークホールド回路である。

【００４６】３３はピークホールド回路３２に記憶され
た最大値からレンジオーバを検出するレンジオーバ検出
器、３４はブザーである。３５はピークホールド回路１
４から出力された最大値からレンジオーバを検出するレ
ンジオーバ検出器、３６はブザーである。なお、ブザー
３４，３６は一つのブザーをその音色を異ならせて使用
している。

【００４７】次に動作について説明する。基準値設定モ
ード、検査モードの各モード時においてレンジオーバ検
出器３３あるいはレンジオーバ検出器３５は、打撃音の
音圧信号の場合にはピークホールド回路３２から得られ
る最大値、外力信号の場合にはピークホールド回路１４
から得られる最大値を入力し、各最大値がそれぞれ所定
の基準値を超えたときにブザー３４あるいはブザー３６
を鳴らして警報する。

【００４８】このように、レンジオーバを検出して警報
することにより、増幅器４や増幅器１２の出力が飽和す
るような入力があったことを知ることができる。従っ
て、このように飽和した出力に基づいて判定された結
果、警報器１８が警報を発してもその信頼性が低いと判
断でき、必要に応じて再度検査するなどの措置を講じる
ことができる。また、レンジオーバ検出器３３あるいは
レンジオーバ検出器３５が動作してブザー３４あるいは
ブザー３６を鳴らして警報するとき、同時に無効化手段
２１へ信号を送り、比較器９の比較結果を無効にして、
警報器１８が動作しないようにすることもできる。

【００４９】実施の形態３．以下、この発明の他の実施
の形態を図３、図４に基づいて説明する。図３は打音検
査装置の構成を示す構成図、図４はレンジ自動設定器の
動作を説明するための説明図である。図３において１〜
２１については図１の実施の形態と同様のものである。

【００５０】４４はピークホールド回路３２から出力さ
れた最大値から増幅器４の増幅率を自動的に設定するレ
ンジ自動設定器である。４５はピークホールド回路１４
から出力された最大値に基づき増幅器１２の増幅率を自
動的に設定するレンジ自動設定器である。

【００５１】次に動作について説明する。まず、基準値
設定モード時において増幅器４及び増幅器１２の増幅率
を最小、例えば１に設定しておく。この状態で対象物で
ある缶１をハンマ２により打撃し、発生した打撃音をマ
イクロホン３で電気信号に変換し、増幅器４、整流器３
１、ピークホールド回路３２により打撃音信号の最大値
を求める。

【００５２】この最大値をレンジ自動設定器４３に入力
し適切な計測レンジとなるように増幅器４の利得を設定
する。なお、整流器３１はアナログＢＰＦ５を通さない
で増幅器４の出力を直接検出する。アナログＢＰＦ５を
通した値は小さくなり、増幅率の設定に用いることがで
きないからである。

【００５３】同様に打撃によりハンマに発生した振動を
振動センサ１１で電気信号に変換した後、増幅器１２、
整流器１３、ピークホールド回路１４により振動信号の
最大値を求める。この最大値をレンジ自動設定器４５に
入力し適切な計測レンジとなるように増幅器１２の利得
を設定する。

【００５４】適切な計測レンジを得るために増幅器の利
得は次のようにして決定する。例えば、この実施の形態
１のように外力の差による補正を行っておりその範囲が
基準値に対して１／２〜２倍だとすると、最大で基準値
の２倍の入力を受け付ける必要がある。従って、基準値
が入力されたときのレベルが入力レンジの５０％になる
ように利得を設定する。そうすれば、入力が基準値の１
／２〜２倍の範囲で変動する場合、計測レンジは２５〜
１００％となり、適切な範囲になる。

【００５５】これを図４によりさらに具体的に説明す
る。図１の実施の形態で説明した基準値設定モードに入
る前に、最初の１回目の打撃により振動、打撃音両方の
増幅率を設定する。外力の増幅器１２について述べる
と、次のようになる。まず、最初に増幅率を１に設定し
ておく。

【００５６】１回目の打撃により発生した外力の原入力
Ａが計測レンジの２０％であったとすると、増幅器１２
の出力Ｂも２０％になる。そこで、増幅器１２の出力Ｃ
が５０％になるように、レンジ自動設定器４５により増
幅率を２５０％に設定する。すると、原入力Ａが２０％
を基準に１／２〜２倍の１０〜４０％の範囲で変動した
ときに増幅器１２の出力Ｄのレンジは２５〜１００％と
なり、適切な出力レンジになる。

【００５７】打撃音用の増幅器４の増幅率の設定につい
てもレンジ自動設定器４３にて同様に行う。このように
して、基準値設定モードに先立ち、１回目の打撃により
外力、音圧両方の増幅率を設定する。この後、基準値設
定モードに移り、各基準値を記憶する。また、検査モー
ドにおいても同様に動作する。

【００５８】基準値設定モードに入る前に、適切な計測
レンジを設定することにより、手動で計測レンジを設定
する煩わしさがなくなり、操作性が向上する。また、手
動で設定する際にはレンジが適切でない場合には増幅器
の出力に対するノイズのレベルが相対的に高くなるので
Ｓ／Ｎ比が低下し、検査の信頼性が低下するが、自動で
適切なレンジに設定されるためこのようなことは発生せ
ず、検査の信頼性を向上させた打音検査装置を得ること
が可能となる。

【００５９】上記各実施の形態において、基準設定モー
ドにおいて、例えば複数回の打撃により求めた最大値の
平均値を基準設定器１６，１０における基準値としても
よい。また、レンジ自動設定器４３，４５による増幅率
の設定も、複数回の打撃の実施結果に基づいて行っても
よい。

【００６０】また、補正器８によりピークホールド回路
７に記憶された各周波数帯域毎の音圧信号の最大値を補
正するものを示したが、マイクロホン３にて検出された
振動信号、アナログＢＰＦ５の出力信号、基準設定器１
０の基準振動値のうちの少なくとも１つを補正するよう
にしてもよい。

【００６１】なお、図１〜図３に示したアナログＢＰＦ
５の個数や帯域幅等は、これらの実施の形態に示したも
のに限られるものではなく、検査や判定の対象物の特性
に合わせて適宜選択されるものである。

【００６２】ところで、上記の各実施の形態ではアナロ
グＢＰＦを用いたものを示した。帯域フィルタは、その
特性に応じて使い分けすることができる。アナログＢＰ
Ｆを用いたものはそのフィルタの特性上応答速度が速い
ので、例えば送電線の鉄塔のボルト締め箇所の緩みの有
無の判定など、多数の箇所を迅速に判定、検査したい用
途に適する。

【００６３】また、デジタルＢＰＦを用いれば、フィル
タの帯域通過特性が優れ、またフィルタ特性の変更が容
易なので、種々の対象物に応じて判定に適するようにフ
ィルタの特性を変更したいときに便利である。

【００６４】さらに、ウェーブレット変換器や短時間Ｆ
ＦＴ（短時間フーリエ変換）を用いれば、診断に時間が
かかるが、判定の精度あるいは信頼度をより向上させる
ことができる。なお、ウェーブレット変換と短時間ＦＦ
Ｔは、その解析演算により実効値を算出するため、整流
手段を設ける必要はない。

【００６５】上記各実施の形態においては、振動を振動
センサにて検出し、打撃音をマイクロホンで検出するも
のを示したが、振動をマイクロホンにより音波として検
出してもよいし、打撃音についてもマイクロホンの代わ
りに振動検出器を用いてもよい。なお、上記実施の形態
においては、可聴周波のものを音、これより広い周波数
範囲のものを振動と呼んでいるが、この発明において
は、打音判定装置は音によるものに限らず、音と振動を
区別せず、振動によるものを含むものである。

【００６６】なお、警報器１８により警報するものを示
したが、このような判定における各信号や演算された
値、すなわち各基準値設定器１０に記憶された各基準音
圧値及び比較器９に設定された正常及び異常とする範
囲、比率演算器１５により算出された補正値、判定にお
ける各補正器８からの補正された最大値等を点や帯状に
ＣＲＴに表示し、かつ範囲外となったものは赤色等で色
分けするなどして、容易に確認できるようにして、操作
性を向上させることもできる。

【００６７】補正器８により補正された最大値を正常範
囲に重ねて図示し、視覚的に把握できるようにすること
もできる。このとき、結果が異常と判断された場合は、
その検出値を赤色で表示する。無効化手段２１は比較器
９の比較結果を無効にして警報器１８が警報しないよう
にするものを示したが、警報器１８の警報機能を無効に
して警報しないようにしてもよい。

【００６８】この発明による打音判定装置は、上記実施
の形態に示した缶の検査や内容物の判定や気密検査の他
に、例えば壁の表面剥離検査、ボルトの緩みの判定、構
造物の表面剥離検査、鋳物の内部空洞や割れの検査、橋
脚などの構造物の割れ検査、ゴルフクラブのヘッド内部
欠陥の検査、鉄道のレールのひび割れ検査、鉄道車両の
車輪のひび割れ検査、果物の熟れ具合の判定、航空機の
ボディ検査、生産したコップなどのガラス製品、陶磁器
製品の割れ検査、量産する打楽器の検査、テニスラケッ
トのガット張力検査、タイミングベルトの張力検査、ゴ
ルフボール割れ検査等、広い範囲の種々の判定や検査に
用いることができる。

【００６９】また、上記各実施の形態においてはハンマ
で外力を加えるものを示したが、他の手段により打撃が
与えられるもの、例えば自動車のドアを閉める時の音に
よる検査、プレス機のプレス音検査、削岩機運転音によ
る堅い地層の検出等にも用いることができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。すなわ
ち、本発明の打音判定装置については、対象物に加えた
外力の大きさを外力信号として検出する外力検出手段
と、外力信号を増幅して増幅外力信号として出力する外
力信号増幅手段と、外力を加えられた対象物から発生す
る振動を振動信号として検出する信号検出手段と、振動
信号を増幅して増幅振動信号として出力する振動信号増
幅手段と、増幅振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の
時系列信号に変換する変換手段と、時系列信号の最大値
を周波数帯域毎に抽出する抽出手段と、各最大値と周波
数帯域毎にあらかじめ設定された基準振動値とを比較す
る比較手段と、外力検出手段にて検出された外力の大き
さを予め設定された基準外力値にて除した比率を求める
比率演算手段と、この比率に基づき振動信号と時系列信
号と最大値と基準振動値とのうちの少なくとも１つを補
正することにより比較手段における各最大値と基準振動
値との関係を変更する補正手段と、比率が所定範囲内で
あるか否かを判定する比率判定手段とを備えたので、検
出信号を複数の周波数帯域毎の時系列信号に変換し、こ
の各時系列信号における最大値を各々抽出するので、検
出信号の周波数分解能が向上するとともに、時系列信号
のなかから感度よく最大値を抽出できる。従って、打撃
による振動の特徴でもある発生直後の大きな音や振動の
特徴を的確に把握して比較を行うことができ、比較や判
定の信頼性を向上させることができる。さらに、比率演
算手段にて外力と基準外力値との比率が所定範囲内であ
るか否か、つまり対象物に与える外力、つまり加振力が
小さすぎたり大きすぎたりしないかを判定し、この範囲
外となるような不適切な外力を与えたことが判るように
する。加振力が小さすぎたり大きすぎたりすると対象物
が発する振動の周波数特性が異なる場合などに、誤った
判定を防止でき、さらに信頼性が向上する。不適切な外
力を与えたことが判れば再度外力を与えればよいので、
それほど神経を使うことなく操作でき、操作性も向上す
る。

【００７１】そして、比率判定手段が比率が所定範囲内
でないと判定したとき比較手段の比較結果を無効にする
無効化手段を設けたことを特徴とするので、加振力が大
きすぎたり小さすぎたりしたときは、なされた比較結果
が誤っているおそれがあるので、比較結果を無効にする
ことにより、誤判定を防止でき信頼性が向上する。

【００７２】さらに、増幅外力信号と増幅振動信号との
少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出す
るレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とするの
で、増幅外力信号や増幅振動信号が所定値を超えたこと
を、すなわち外力信号増幅手段や振動信号増幅手段が飽
和するような大きな信号が入力されたことを検出し、測
定精度が確保でき、信頼性が向上する。

【００７３】そして、外力信号増幅手段と振動信号増幅
手段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増
幅率自動設定手段を設けたことを特徴とするので、増幅
外力信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように
増幅率を容易に設定することができ、操作性が向上す
る。また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の一形態である打音検査装置
を示す構成図である。

【図２】 この発明の他の実施の形態である打音検査装
置を示す構成図である。

【図３】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す構
成図である。

【図４】 図３のレンジ自動設定の動作を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１ 缶、２ ハンマ、３ マイクロホン、４ 増幅器、
５ アナログＢＰＦ、６ 整流器、９ 比較器、１０
基準値設定器、１１ 振動センサ、１２ 増幅器、１３
整流器、１４ ピークホールド回路、１５ 比率演算
器、１６ 基準値設定器、１７ トリガ検出器、１８
警報器、１９ 比率判定器、２０ ベル、３１ 整流
器、３２ ピークホールド回路、３３，３５ レンジオ
ーバ検出器、３４，３６ ブザー、４３，４５ レンジ
自動設定器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に加えた外力の大きさを外力信号
   として検出する外力検出手段と、上記外力信号を増幅し
   て増幅外力信号として出力する外力信号増幅手段と、外
   力を加えられた対象物から発生する振動を振動信号とし
   て検出する振動検出手段と、上記振動信号を増幅して増
   幅振動信号として出力する振動信号増幅手段と、上記増
   幅振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に
   変換する変換手段と、上記時系列信号の最大値を上記周
   波数帯域毎に抽出する抽出手段と、上記各最大値と上記
   周波数帯域毎にあらかじめ設定された基準振動値とを比
   較する比較手段と、上記外力検出手段にて検出された外
   力の大きさを予め設定された基準外力値にて除した比率
   を求める比率演算手段と、上記比率に基づき上記振動信
   号と上記時系列信号と上記最大値と上記基準振動値との
   うちの少なくとも１つを補正することにより上記比較手
   段における最大値と基準振動値との関係を変更する補正
   手段と、上記比率が所定範囲内であるか否かを判定する
   比率判定手段とを備えた打音判定装置。
2. 【請求項２】 比率判定手段が比率が所定範囲内でない
   と判定したとき比較手段の比較結果を無効にする無効化
   手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の打音判
   定装置。
3. 【請求項３】 増幅外力信号と増幅振動信号との少なく
   とも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレン
   ジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に
   記載の打音判定装置。
4. 【請求項４】 外力信号増幅手段と振動信号増幅手段と
   の少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅率自
   動設定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   打音判定装置。