JP2004045418A - Determination method for abnormality and device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、振動部を有する製品の異常を判定する異常判定方法および装置に関し、詳しくは、モータやコンプレッサ等の振動部を有する機器やこれら振動部を有する機器を用いた製品、これら振動部を有する機器により駆動される製品の正常、異常を判定する異常判定方法および装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination method and apparatus for determining an abnormality of a product having a vibrating portion, and more specifically, a device having a vibrating portion such as a motor or a compressor, a product using the device having the vibrating portion, and a device using the vibrating portion. The present invention relates to an abnormality determination method and apparatus for determining whether a product driven by a device has normal or abnormal status.
一般に、生産工場において、モータやコンプレッサ等の振動部を有する機器やこれら振動部を有する機器を用いた製品、これら振動部を有する機器により駆動される製品の正常、異常を判定する場合は、製品出荷前に製品を実際に稼動させて、検査員が、異常音が発生しないか否かを耳で聞いたり、手で触って振動を確認したりするいわゆる官能検査で正常、異常を判定し、これによって品質保証を行なっている。 In general, in a production factory, if a device having a vibrating portion such as a motor or a compressor, a product using the device having the vibrating portion, or a product driven by the device having the vibrating portion is determined to be normal or abnormal, the product The product is actually operated before shipment, and the inspector judges whether it is normal or abnormal by a so-called sensory test that listens to the ears to see if any abnormal sound is generated or touches the hand to check the vibration, This ensures quality assurance.
しかし、上記検査員による官能検査による製品の正常、異常の判定結果は、個人差や時間による変化などによりばらつきが大きく、さらに、上記官能検査による判定結果は、データ化、数値化が難しく、その管理も困難であるという問題がった。 However, the result of the sensory test performed by the inspector as to whether the product is normal or abnormal has large variations due to individual differences or changes due to time.Furthermore, the result of the sensory test is difficult to convert into data and numerical values. There was a problem that management was also difficult.
そこで、上記製品の正常、異常の判定の自動化が考えられており、この自動化を可能にする従来の技術としては、FFT(高速フーリエ変換)アナライザという計測器、またはそれを組み込んだコンピュータシステムが提案されている。 Therefore, it has been considered to automate the determination of normality or abnormality of the above-mentioned products. As a conventional technology that enables this automation, a measuring instrument called an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer or a computer system incorporating the same has been proposed. Have been.
図25は、FFTアナライザを組み込んで構成した従来のコンピュータシステムによる処理手法をブロック図で示したものである。 FIG. 25 is a block diagram showing a processing method by a conventional computer system configured by incorporating an FFT analyzer.
図25において、検査対象となる製品に取り付けた加速度センサ等のセンサからのセンサ信号をアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)1によりディジタル信号に変換する。このA/D変換部1により変換されたディジタル信号を窓関数による前処理部2で前処理し、この前処理された信号をFFTによる周波数軸波形への変換部3で、周波数軸波形へ変換する。
In FIG. 25, an analog / digital converter (A / D converter) 1 converts a sensor signal from a sensor such as an acceleration sensor attached to a product to be inspected into a digital signal. The digital signal converted by the A /
そして、この周波数軸波形へ変換された信号から特定周波数帯の成分抽出部4で特定周波数帯の成分を抽出し、この抽出した特定周波数帯の成分を基に判定部5で製品の正常、異常を判定する。
The component of the specific frequency band is extracted from the signal converted into the frequency axis waveform by the
ここで、FFTによる変換部3における処理は、図26に示すように、時間波形χ(t)はフーリエ変換により周波数成分X(ω)に変換することができ、周波数成分X(ω)はフーリエ逆変換により時間波形χ(t)に変換できるという関係を利用したFFTを用いて周波数解析を行なうもので、前処理部2で前処理された信号をこのFFTを用いた周波数解析技術を用いて周波数成分X(ω)の集合からなる周波数軸波形へ変換するものである。
Here, in the processing in the
ところが、上記FFTを用いた周波数解析は、被検査信号に含まれている波が繰り返し正しい周期で発生している場合には非常に有効な解析手法であるが、実際の製品の正常、異常の検査に採用する場合には、以下に示すような問題がある。 However, the frequency analysis using the FFT is a very effective analysis method when a wave included in the signal under test is repeatedly generated at a correct cycle. In the case of adopting the inspection, there are the following problems.
1)断続的な成分の抽出が困難である。 1) It is difficult to extract intermittent components.
すなわち、その種の正常、異常の検査の対象物から発生される波形は、図27に示すように、不規則あるいは断続的に発生する中周波数成分から高周波成分が含まれている場合が多い。 That is, as shown in FIG. 27, the waveform generated from such a normal or abnormal test object often includes irregular or intermittently generated intermediate frequency components to high frequency components.
ここで、FFTを用いた周波数解析によると、図28(a)に示すような断続的に発生する大きな振幅の波と、図28(b)に示すような連続的に発生する小さな振幅の波とで、同様の解析結果となり、その区別ができない。このため、図28(b)に示すような連続的な小さな振幅の波が発生している良品と、図28(a)に示すような断続的な大きな振幅の波が発生する不良品とを識別することは困難である。 Here, according to the frequency analysis using the FFT, a wave having a large amplitude intermittently generated as shown in FIG. 28A and a wave having a small amplitude continuously generated as shown in FIG. Thus, the same analysis result is obtained, and the distinction cannot be made. Therefore, a non-defective product in which a continuous small-amplitude wave as shown in FIG. 28B is generated and a defective product in which an intermittent large-amplitude wave is generated as shown in FIG. It is difficult to identify.
2)繰り返し精度が悪い。 2) Poor repeatability.
すなわち、FFTを用いた周波数解析では、実際には無制限に連続しているデータを、ある有限時間だけ切り取り、それを前後につないで連続波形として処理を行なっている。そのため、切り取った部分でデータの不連続性が生じ、これが解析結果に影響する。 That is, in the frequency analysis using FFT, data that is actually continuous indefinitely is cut out for a certain finite time, and the data is connected before and after to process as a continuous waveform. Therefore, discontinuity of data occurs in the cut portion, which affects the analysis result.
また、この現象を防止するため、窓関数を用いて両端の不連続性を除去する方法が一般に取られているが、この窓関数を用いた処理によると、強制的な操作の後に、FFTというダイナミックな変換を行なうことになり、その結果FFT処理の繰り返し精度が悪くなる。 In order to prevent this phenomenon, a method of removing discontinuities at both ends using a window function is generally adopted. However, according to the processing using this window function, an FFT is called after a forced operation. Dynamic conversion is performed, and as a result, the repetition accuracy of the FFT processing deteriorates.
また、上記FFTを用いた周波数解析以外の手法を用いた従来の技術としては、図29に示すような、いわゆるフィルタ方式という手法が知られている。 As a conventional technique using a method other than the frequency analysis using the FFT, a so-called filter method as shown in FIG. 29 is known.
図29において、このフィルタ方式による解析手法は、検査対象となる製品に取り付けた加速度センサ等のセンサからのセンサ信号をアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)1によりディジタル信号に変換する。このA/D変換部1により変換されたディジタル信号を周波数フィルタなどの前処理部6で前処理し、この前処理された信号から特定周波数帯成分や指標関数による特徴量抽出部7で特徴量を抽出する。そして、この特徴量をファジィやニューロによる判定部8で判定することにより製品の正常、異常を判定する。
In FIG. 29, the analysis method using the filter method converts a sensor signal from a sensor such as an acceleration sensor attached to a product to be inspected into a digital signal by an analog / digital converter (A / D converter) 1. The digital signal converted by the A /
すなわち、このフィルタ方式による解析手法は、測定した時間信号を1つあるいは複数の数学処理やフィルタリングで特定の周波数成分などの特徴量を求め、その結果から製品の正常、異常を判定するものであるが、検出すべき異常種類が複数ある場合には、このフィルタ方式による解析手法によってそのすべてを検出するのは困難である。 That is, the analysis method using the filter method obtains a characteristic amount such as a specific frequency component by performing one or more mathematical processing or filtering on the measured time signal, and determines whether the product is normal or abnormal based on the result. However, when there are a plurality of types of abnormalities to be detected, it is difficult to detect all of them by the analysis method using the filter method.
そこで、この発明は、振動部を有する製品の種々の正常、異常を安定して判定することができるようにした異常判定方法および装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an abnormality determination method and apparatus that can stably determine various normal and abnormal states of a product having a vibrating section.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、
計測手段により計測された計測データに基づき該製品の異常を判定する異常判定方法において、
上記計測データから時間軸波形を求め該時間軸波形を解析する時間軸波形解析と、
上記計測データから周波数軸波形を求め該周波数軸波形を解析する周波数軸波形解析とを実行し、
上記時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析の総合判定結果から上記製品の異常を判定する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
In an abnormality determination method for determining an abnormality of the product based on measurement data measured by a measurement unit,
A time axis waveform analysis for obtaining a time axis waveform from the measurement data and analyzing the time axis waveform;
Perform frequency axis waveform analysis to determine the frequency axis waveform from the measurement data and analyze the frequency axis waveform,
An abnormality of the product is determined from a comprehensive determination result of the time axis waveform analysis and the frequency axis waveform analysis.
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、
上記計測データを記憶手段に記憶し、
上記時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析は、
上記記憶手段に記憶された計測データに基づき並列実行されることを特徴とする。
The invention of
Storing the measurement data in storage means,
The time axis waveform analysis and the frequency axis waveform analysis
It is characterized by being executed in parallel based on the measurement data stored in the storage means.
また、請求項3の発明は、請求項2の発明において、
上記記憶手段に記憶した計測データを複数のデータブロックに分割し、
上記時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析は、
上記分割されたデータブロック単位でその解析結果から特徴量データを抽出することを特徴とする。
The invention according to
Dividing the measurement data stored in the storage means into a plurality of data blocks,
The time axis waveform analysis and the frequency axis waveform analysis
It is characterized in that feature amount data is extracted from the analysis result in units of the divided data blocks.
また、請求項4の発明は、請求項3の発明において、
上記製品の異常の判定は、
上記データブロック単位の特徴量データの最大値および平均値に基づき行われることを特徴とする。
The invention according to
Judgment of abnormality of the above products
It is performed based on the maximum value and the average value of the feature amount data in the data block unit.
また、請求項5の発明は、請求項3の発明において、
上記時間軸波形解析は、
上記計測データを周波数フィルタを用いてフィルタリングし該フィルタリング波形に基づきその特徴量を抽出する周波数フィルタ解析と、
上記計測データの断続成分に基づきその特徴量を抽出する断続成分解析と、
上記計測データの高周波成分に基づきその特徴量を抽出する高周波成分解析と、
上記計測データの低周波成分に基づきその特徴量を抽出する低周波成分解析と
を含むことを特徴とする。
The invention of
The above time axis waveform analysis
A frequency filter analysis for filtering the measurement data using a frequency filter and extracting a characteristic amount based on the filtered waveform;
An intermittent component analysis for extracting a feature amount based on the intermittent component of the measurement data,
A high-frequency component analysis for extracting a characteristic amount based on the high-frequency component of the measurement data,
And a low-frequency component analysis for extracting a characteristic amount based on the low-frequency component of the measurement data.
また、請求項6の発明は、請求項5の発明において、
上記周波数フィルタ解析は、
上記周波数フィルタを用いたフィルタリングで得られた波形データからその自乗平均平方根値およびピーク値および極値数および極値差および傾き平均を上記特徴量として抽出することを特徴とする。
The invention according to
The frequency filter analysis above
A root mean square value, a peak value, an extreme value number, an extreme value difference, and a slope average are extracted from the waveform data obtained by the filtering using the frequency filter as the feature amount.
また、請求項7の発明は、請求項5の発明において、
上記断続成分解析は、
上記計測データをヒルバート変換し、変換前のデータを実数部、変換後のデータを虚数部として複素数配列を作り、該複素数配列の自乗平均平方根の配列を演算し、これを移動平均などの平滑処理をした後ローパスフィルタを通し、その結果得られた波形データからそのピーク値および極値差および上記データブロック間の最大値と最小値の差を上記特徴量として抽出することを特徴とする。
The invention according to
The intermittent component analysis above
The above measurement data is Hilbert-transformed, a data part before the conversion is a real part, and a data part after the conversion is an imaginary part to form a complex array, a root-mean-square array of the complex array is calculated, and a smoothing process such as a moving average is performed. After that, the data is passed through a low-pass filter, and the peak value and the extreme value difference and the difference between the maximum value and the minimum value between the data blocks are extracted from the resulting waveform data as the feature amount.
また、請求項8の発明は、請求項5の発明において、
上記高周波成分解析は、
上記計測データの高周波成分の波形データからその極値差を上記特徴量として抽出することを特徴とする。
The invention according to
The high frequency component analysis is
The method is characterized in that the extreme value difference is extracted as the feature amount from the waveform data of the high-frequency component of the measurement data.
また、請求項9の発明は、請求項5の発明において、
上記低周波成分解析は、
上記計測データの低周波成分の波形データからそのピーク値および極値差および上記データブロック間の最大値と最小値の差を上記特徴量として抽出することを特徴とする。
The invention of
The low frequency component analysis
A peak value and an extreme value difference and a difference between a maximum value and a minimum value between the data blocks are extracted from the waveform data of the low frequency component of the measurement data as the feature amount.
また、請求項10の発明は、請求項3の発明において、
上記周波数軸波形解析は、
上記計測データを高速フーリエ変換を用いて周波数軸波形に変換し、該周波数軸波形の任意の周波数帯における成分を特徴量として抽出することを特徴とする。
The invention according to
The frequency axis waveform analysis above
The measurement data is converted into a frequency axis waveform using fast Fourier transform, and a component in an arbitrary frequency band of the frequency axis waveform is extracted as a feature amount.
また、請求項11の発明は、
計測手段により計測された計測データに基づき該製品の異常を判定する異常判定装置において、
上記計測データから時間軸波形を求め該時間軸波形に基づき時間軸波形解析を実行する時間軸波形解析手段と、
上記計測データから周波数軸波形を求め該周波数軸波形に基づき周波数軸波形解析を実行する周波数軸波形解析手段と、
上記時間軸波形解析手段の解析結果および上記周波数軸波形解析手段の解析結果の両者から上記製品の異常を総合的に判定する総合判定手段と、
上記計測データを記憶する記憶手段と、
を具備し、
上記時間軸波形解析手段による時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析手段による周波数軸波形解析は、上記記憶手段に記憶された計測データに基づき並列実行されることを特徴とする。
The invention of
In an abnormality determination device that determines an abnormality of the product based on measurement data measured by a measurement unit,
A time axis waveform analysis means for obtaining a time axis waveform from the measurement data and executing a time axis waveform analysis based on the time axis waveform;
Frequency axis waveform analysis means for obtaining a frequency axis waveform from the measurement data and executing a frequency axis waveform analysis based on the frequency axis waveform,
Comprehensive determination means for comprehensively determining an abnormality of the product from both the analysis result of the time axis waveform analysis means and the analysis result of the frequency axis waveform analysis means,
Storage means for storing the measurement data,
With
The time axis waveform analysis by the time axis waveform analysis means and the frequency axis waveform analysis by the frequency axis waveform analysis means are performed in parallel based on the measurement data stored in the storage means.
また、請求項12の発明は、請求項11の発明において、
上記時間軸波形解析手段による時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析手段による周波数軸波形解析は、
上記記憶手段に記憶した計測データを複数のデータブロックに分割し、該分割されたデータブロック単位でその解析結果から特徴量データを抽出することにより行われ、
上記時間軸波形解析は、
上記計測データを周波数フィルタを用いてフィルタリングし該フィルタリング波形に基づきその特徴量を抽出する周波数フィルタ解析手段と、
上記計測データの断続成分に基づきその特徴量を抽出する断続成分解析手段と、
上記計測データの高周波成分に基づきその特徴量を抽出する高周波成分解析手段と、
上記計測データの低周波成分に基づきその特徴量を抽出する低周波成分解析手段と、
を具備することを特徴とする。
The invention according to
The time axis waveform analysis by the time axis waveform analysis means and the frequency axis waveform analysis by the frequency axis waveform analysis means are:
The measurement is performed by dividing the measurement data stored in the storage unit into a plurality of data blocks, and extracting feature amount data from an analysis result of the divided data blocks.
The above time axis waveform analysis
Frequency filter analysis means for filtering the measurement data using a frequency filter and extracting a characteristic amount based on the filtered waveform,
An intermittent component analysis means for extracting a characteristic amount based on the intermittent component of the measurement data,
High-frequency component analysis means for extracting a characteristic amount based on the high-frequency component of the measurement data,
Low frequency component analysis means for extracting a characteristic amount based on the low frequency component of the measurement data,
It is characterized by having.
また、請求項13の発明は、請求項11の発明において、
上記時間軸波形解析手段による時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析手段による周波数軸波形解析は、
上記記憶手段に記憶した計測データを複数のデータブロックに分割し、該分割されたデータブロック単位でその解析結果から特徴量データを抽出することにより行われ、
上記周波数軸波形解析手段は、
上記計測データを高速フーリエ変換を用いて周波数軸波形に変換する周波数軸波形解析前手段と、
上記周波数軸波形解析前手段で処理された周波数軸波形の任意の周波数帯における成分を周波数軸波形解析特徴量として抽出する周波数軸波形解析特徴量抽出手段と、
を具備することを特徴とする。
The invention according to
The time axis waveform analysis by the time axis waveform analysis means and the frequency axis waveform analysis by the frequency axis waveform analysis means are:
The measurement is performed by dividing the measurement data stored in the storage unit into a plurality of data blocks, and extracting feature amount data from an analysis result of the divided data blocks.
The frequency axis waveform analysis means,
Frequency axis waveform analysis means for converting the measurement data into a frequency axis waveform using a fast Fourier transform,
Frequency axis waveform analysis feature value extraction means for extracting a component in an arbitrary frequency band of the frequency axis waveform processed by the frequency axis waveform analysis pre-processing means as a frequency axis waveform analysis feature value,
It is characterized by having.
また、請求項14の発明は、
計測手段により計測された計測データに基づき該製品の異常を判定する異常判定装置において、
上記計測データの断続成分を解析する断続成分解析手段を有し、
上記断続成分解析手段は、
断続成分を前処理する断続成分解析前処理手段と、
上記断続成分解析前処理手段によって前処理された断続成分を解析して特徴量を抽出する断続成分解析特徴量抽出手段と、
を有することを特徴とする。
The invention of claim 14 is
In an abnormality determination device that determines an abnormality of the product based on measurement data measured by a measurement unit,
Having intermittent component analysis means for analyzing the intermittent component of the measurement data,
The above-mentioned intermittent component analysis means,
Intermittent component analysis preprocessing means for preprocessing the intermittent component,
An intermittent component analysis feature amount extracting unit that analyzes the intermittent component preprocessed by the intermittent component analysis preprocessing unit and extracts a feature amount;
It is characterized by having.
また、請求項15の発明は、請求項14の発明において、
上記断続成分解析前処理手段は、
上記計測データをヒルバート変換するヒルバート変換手段と、
上記ヒルバート変換手段の変換前のデータを実数部、変換後のデータを虚数部として複素数配列を生成する複素数配列生成手段と、
上記複素数配列生成手段で生成された複素数配列の自乗平均平方根の配列を演算する自乗平均平方根配列演算手段と、
上記自乗平均平方根配列演算手段で演算された自乗平均平方根の配列の移動平均などの平滑処理を行なう平滑処理手段と、
上記平滑処理手段の処理結果から低周波成分を抽出するローパスフィルタ手段と、
を具備することを特徴とする。
The invention according to claim 15 is the invention according to claim 14,
The intermittent component analysis pre-processing means,
Hilbert transform means for Hilbert transforming the measurement data,
A real number part of the data before the conversion of the Hilbert conversion means, a complex number array generating means for generating a complex number array with the converted data as an imaginary part,
A root mean square array calculating means for calculating a root mean square array of the complex number array generated by the complex number array generating means,
Smoothing processing means for performing a smoothing process such as moving average of the array of the root mean square calculated by the root mean square array calculating means,
Low-pass filter means for extracting a low-frequency component from the processing result of the smoothing processing means,
It is characterized by having.
本発明は、振動部を有する製品に取り付けられた計測手段により計測された計測データから時間軸波形を求め該時間軸波形を解析する時間軸波形解析と、上記計測データから周波数軸波形を求め該周波数軸波形を解析する周波数軸波形解析とを実行し、上記時間軸波形解析および上記周波数軸波形解析の総合判定結果から上記製品の異常を判定するように構成したので、振動部を有する製品の種々の正常、異常を安定して判定することが可能になるという効果を奏する。 The present invention provides a time axis waveform analysis for obtaining a time axis waveform from measurement data measured by a measurement unit attached to a product having a vibrating portion, and analyzing the time axis waveform, and obtaining a frequency axis waveform from the measurement data. The frequency axis waveform analysis for analyzing the frequency axis waveform is performed, and the time axis waveform analysis and the frequency axis waveform analysis are configured to determine the abnormality of the product from the comprehensive determination result. There is an effect that it is possible to stably determine various normal and abnormal states.
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明に係わる異常判定方法および装置を適用して構成した異常判定システムにおける異常判定手法の一実施の形態を機能ブロック図で示したものである。 FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of an abnormality determination method in an abnormality determination system configured by applying the abnormality determination method and apparatus according to the present invention.
図1において、この異常判定システムにおける異常判定手法においては、振動部を有する製品に取り付けられた計測センサにより計測された計測データを、時間軸波形解析と周波数軸解析の両面から並列的に複数の加工を行ない、それぞれの加工データから複数の特徴量を演算し、それを推論することにより製品の正常、異常を判定する。 In FIG. 1, in the abnormality determination method in the abnormality determination system, a plurality of measurement data measured by a measurement sensor attached to a product having a vibrating part are parallelly analyzed from both time axis waveform analysis and frequency axis analysis. Processing is performed, a plurality of feature amounts are calculated from the respective processed data, and normality or abnormality of the product is determined by inferring the calculated amounts.
具体的には、振動部を有する製品に取り付けられた計測センサからのセンサ信号をアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)10によりディジタルデータに変換し、この変換したディジタルデータ(以下、元データという)をメモリ20に格納する。
Specifically, a sensor signal from a measurement sensor attached to a product having a vibrating section is converted into digital data by an analog / digital conversion section (A / D conversion section) 10 and the converted digital data (hereinafter referred to as “original data”). (Referred to as data) in the
このメモリ20に格納された元データは、A/D変換部10の変換データ単位で、例えば1024点ずつの固定のデータブロックに分けられ、以降の処理、すなわち、次に説明する並列前処理から特徴量関数の演算処理までを、上記固定のデータブロック単位で行なう。
The original data stored in the
すなわち、メモリ20に格納された元データは、まず、前処理1(フィルタリング)部30−1、前処理2(断続成分増幅処理)部30−2、前処理3(低周波増幅処理)部30−3、前処理4(高周波増幅処理)部30−4、FFTによる周波数変換部30−5に渡され、ここで上記前処理が並列に実行される。
That is, the original data stored in the
ここで、前処理1(フィルタリング)部30−1による前処理は、メモリ20に格納された元データに対してアナログあるいはディジタルの周波数フィルタをかけ、元データのノイズ成分や暗騒音的信号を除去するもので、特に検出すべき異常信号の周波数帯域が予め分かっているいる場合に有効な処理である。
Here, the pre-processing by the pre-processing 1 (filtering) unit 30-1 applies an analog or digital frequency filter to the original data stored in the
また、前処理2(断続成分増幅処理)部30−2は、メモリ20に格納された元データの断続成分増幅を行なうもので、具体的にには、後に詳述するように、
1)元データをヒルバート変換する
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する
4)移動平均などの平滑処理をする
5)ローパスフィルタを通す
処理から構成される。
The preprocessing 2 (intermittent component amplification processing) section 30-2 performs intermittent component amplification of the original data stored in the
1) Hilbert transform the original data 2) Create a complex array using the real data as the real part and the Hilbert transformed data as the imaginary part 3) Calculate the square root array of the complex array 4) Perform smoothing processing such as moving average 5) Consists of processing that passes through a low-pass filter.
この前処理2(断続成分増幅処理)部30−2による前処理は、正常状態の元データに周期的な低周波から高周波が含まれている場合に有効である。 The pre-processing by the pre-processing 2 (intermittent component amplification processing) unit 30-2 is effective when the original data in the normal state includes a periodic low frequency to a high frequency.
また、前処理3(低周波増幅処理)部30−3による前処理は、
1)元データをローパスフィルタを通す
2)ローパスフィルタを通した元データを微小時間にて積分する
処理により行われる。この前処理3(低周波増幅処理)部30−3による前処理は、正常状態の元データにある程度の高周波成分が含まれており、検出すべき異常信号が低周波領域に存在する場合に有効である。
The pre-processing by the pre-processing 3 (low frequency amplification processing) unit 30-3 is as follows.
1) The original data is passed through a low-pass filter. 2) The original data passed through the low-pass filter is integrated in a short time. The pre-processing by the pre-processing 3 (low-frequency amplification processing) unit 30-3 is effective when the original data in a normal state contains some high-frequency components and an abnormal signal to be detected exists in a low-frequency region. It is.
また、前処理4(高周波増幅処理)部30−4による前処理は、
1)元データをハイパスフィルタを通す
2)ハイパスフィルタを通した元データを微小時間にて微分する
処理により行われる。この前処理4(高周波増幅処理)部30−4による前処理は、正常状態の元データにある程度の低周波成分が含まれており、検出すべき異常信号が高周波領域に存在する場合に有効である。
The pre-processing by the pre-processing 4 (high-frequency amplification processing) unit 30-4 is
1) The original data is passed through a high-pass filter. 2) The original data passed through the high-pass filter is differentiated in a short time. The pre-processing by the pre-processing 4 (high-frequency amplification processing) unit 30-4 is effective when the original data in a normal state contains a certain low-frequency component and an abnormal signal to be detected exists in a high-frequency region. is there.
また、FFTによる周波数変換部30−5による前処理は、元データである時間軸波形をFFT(高速フーリエ変換)により周波数軸データに変換するもので、このFFT(高速フーリエ変換)により変換された周波数軸データを用いると、任意の周波数帯における成分を特徴量とすることで、異常成分の含まれている状態を定量化することが可能になる。なお、FFT(高速フーリエ変換)処理により損失した情報や検出できない異常状態もあるが、これらの異常状態の検出はメモリ20に格納された元データに基づき行われる上記前処理30−1〜30−4の処理を用いた解析で補うことができる。
The pre-processing by the frequency conversion unit 30-5 using the FFT converts the time-axis waveform, which is the original data, into the frequency-axis data using the FFT (Fast Fourier Transform), which is converted by the FFT (Fast Fourier Transform). When the frequency axis data is used, a state in which an abnormal component is included can be quantified by using a component in an arbitrary frequency band as a feature amount. Although there are information lost due to FFT (Fast Fourier Transform) processing and abnormal states that cannot be detected, these abnormal states are detected based on the original data stored in the
前処理1(フィルタリング)部30−1で前処理されたデータは特徴量演算処理部40−1に渡され、ここで、フィルタリングにより前処理されたデータの振幅成分の抽出や数学的処理による特徴量演算が実行される。 The data pre-processed by the pre-processing 1 (filtering) unit 30-1 is passed to the feature amount calculation processing unit 40-1, where the amplitude component of the data pre-processed by filtering is extracted and the feature is obtained by mathematical processing. A quantity operation is performed.
また、前処理2(断続成分増幅処理)部30−2で前処理されたデータは特徴量演算処理部40−2に渡され、ここで、断続成分増幅処理により前処理されたデータの特徴量演算が実行される。 The data preprocessed by the preprocessing 2 (intermittent component amplification process) unit 30-2 is passed to the feature value calculation processing unit 40-2, where the feature value of the data preprocessed by the intermittent component amplification process is used. An operation is performed.
また、前処理3(高周波増幅処理)部30−3で前処理されたデータは特徴量演算処理部40−3に渡され、ここで、高周波増幅処理により前処理されたデータの特徴量演算が実行される。 The data pre-processed by the pre-processing 3 (high-frequency amplification processing) unit 30-3 is passed to the feature value calculation processing unit 40-3, where the feature value calculation of the data pre-processed by the high-frequency amplification process is performed. Be executed.
また、前処理4(低周波増幅処理)部30−4で前処理されたデータは特徴量演算処理部40−4に渡され、ここで、低周波増幅処理により前処理されたデータの特徴量演算が実行される。 The data pre-processed by the pre-processing 4 (low-frequency amplification processing) unit 30-4 is passed to the feature-value calculation processing unit 40-4, where the feature value of the data pre-processed by the low-frequency amplification process is output. An operation is performed.
また、FFTによる周波数変換部30−5で前処理されたデータは特徴量演算処理部40−5に渡され、ここで、FFTによる周波数変により前処理されたデータの特徴量演算が実行される。 The data pre-processed by the FFT-based frequency conversion unit 30-5 is passed to the feature value calculation processing unit 40-5, where the feature value calculation of the data pre-processed by the frequency change by FFT is performed. .
ここで、上記特徴量演算処理部40−1〜40−5の特徴量演算は、上記前処理30−1〜30−5と同様に並列実行される。 Here, the feature value computations of the feature value computation processing units 40-1 to 40-5 are performed in parallel in the same manner as the preprocessing 30-1 to 30-5.
特徴量演算処理部40−1〜40−5における特徴量演算処理は、計測データの特徴を定量化するもので、前処理30−1〜30−5で前処理されたデータに基づき特定の関数演算を実行することで異常の度合いを示す情報としての特徴量を抽出する。 The feature value calculation processing in the feature value calculation processing units 40-1 to 40-5 is for quantifying the feature of the measurement data, and a specific function is performed based on the data preprocessed in the preprocessing 30-1 to 30-5. By executing the calculation, a feature amount as information indicating the degree of abnormality is extracted.
この特徴量を抽出する特徴量演算処理としては、従来から一般的に用いちられているRMS(自乗平方根)演算、平均演算等の数学関数、統計関数を用いた演算を用いることができる。 特 徴 As the feature value calculation processing for extracting the feature value, a calculation using a mathematical function such as RMS (square root) calculation, averaging calculation, or a statistical function, which is generally used conventionally, can be used.
なお、この実施の形態の異常判定システムにおいては、上記RMS(自乗平方根)演算、平均演算等の数学関数、統計関数を用いた演算の他に以下の演算関数を用いた演算処理を採用する。 In the abnormality determination system according to the present embodiment, in addition to the mathematical functions such as the RMS (square root) calculation and the average calculation, and the calculation using the statistical function, the calculation processing using the following calculation function is adopted.
1)極値数を求める特徴量演算関数
極値数を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列から波形の極値数を検出する演算を実行するものである。
1) Feature value calculation function for finding the number of extreme values The feature value calculation function for finding the number of extreme values executes a calculation for detecting the number of extreme values of the waveform from the original data array or the data array after preprocessing.
元データ配列あるいは前処理後のデータ配列の波形の極値数は、データ配列のデータχi(但し、i=1,2、…)に対して、以下の式が成り立つときに極値として判断し、そのデータ配列の上記極値の数をカウントした値がそのデータ配列の極値数となる。 The number of extrema of the waveform of the original data array or the pre-processed data array is determined as an extremum when the following equation is satisfied with respect to data χi (where i = 1, 2,...) Of the data array. , The value obtained by counting the number of extreme values in the data array is the number of extreme values in the data array.
すなわち、データ配列中の連続する3つの振動データχm−1、χm、χm+1に対して、
a)|χm−χm−1|≦α
b)|χm+1−χm|≦α
c)(χm−χm−1)×(χm+1−χm)<0
の3つの条件が同時に成り立つとき、振動データχmを極値と判断する。但し、αは変数である。この変数αが“0”に近いほど微小な変化からも極値を検出することができ、この変数αをある程度大きな値にすれば、誤差的な変化を無視した極値を検出することができる。
That is, for three consecutive vibration data χm-1, χm, χm + 1 in the data array,
a) | χm-χm-1 | ≦ α
b) | χm + 1-χm | ≦ α
c) (χm-χm-1) × (χm + 1-χm) <0
When the above three conditions are simultaneously satisfied, the vibration data Δm is determined to be an extreme value. Here, α is a variable. The closer the variable α is to “0”, the more the extreme value can be detected from a minute change. If the variable α is set to a relatively large value, the extreme value ignoring an erroneous change can be detected. .
この極値数を求める特徴量演算関数は、特に、前処理4(低周波増幅処理)部30−4で前処理されたデータ配列から特徴量を抽出する特徴量演算処理部40−4における演算処理で有効である。すなわち、測定データの低周波成分において異常性のある状態においては、前処理4(低周波増幅処理)部30−4による前処理により低周波成分が増幅されることにより、雑音的な小さな極値が少なくなり、正常な状態に比べて極値数が小さい値になることから、この特徴量の把握が容易になる。 The feature value calculation function for calculating the number of extremums is calculated by the feature value calculation processing unit 40-4 which extracts a feature value from the data array preprocessed by the preprocessing 4 (low frequency amplification process) unit 30-4. Effective in processing. In other words, in a state where the low-frequency component of the measurement data has an abnormality, the low-frequency component is amplified by the pre-processing by the pre-processing 4 (low-frequency amplification processing) unit 30-4, so that the noise-like small extreme value And the number of extreme values becomes smaller than that in a normal state, so that it is easy to grasp the feature amount.
2)極値差を求める特徴量演算関数
極値差を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列から波形の極値数を検出する演算を実行するものである。
2) Feature value calculation function for finding an extreme value difference The feature value calculation function for finding an extreme value difference executes a calculation for detecting the number of extreme values of a waveform from an original data array or a data array after preprocessing.
極値差を求める特徴量演算関数においては、上記極値数を求める特徴量演算関数により求めたデータ配列中の極値について、前後極値の差の絶対値を計算したものの配列を求め、そこから、以下の手順により計算したものを極値差として演算する。 In the feature value calculation function for finding the extreme value difference, for the extreme values in the data array obtained by the feature value calculation function for finding the number of extreme values, an array of the absolute value of the difference between the preceding and following extreme values is obtained. Then, the value calculated by the following procedure is calculated as an extreme value difference.
すなわち、上記前後極値の差の絶対値を計算したものの配列内のデータをD1、D2、…Dnとすると、その中から大きい順にk個のデータを抽出し、その平均を求めた値を極値差とする。ここで、kは変数である。 That is, assuming that the data in the array obtained by calculating the absolute value of the difference between the preceding and following extreme values is D1, D2,... Dn, k data are extracted in descending order from the data, and the averaged value is defined as the extreme value. Value difference. Here, k is a variable.
すなわち、この極値差を求める特徴量演算関数は、変数kを適当に設定することにより、一定時間内の平均値やRMS演算などでは正常状態と比べて差異が検出できないが、測定データに一時的あるいは断続的に高周波レベル変化が含まれている場合における正常、異常の検出に有効である。 That is, in the feature value calculation function for calculating the extreme value difference, by appropriately setting the variable k, the difference cannot be detected compared with the normal state by the average value or the RMS calculation within a certain time, but the difference is temporarily stored in the measurement data. This is effective for detecting a normal or abnormal state when a high-frequency level change is included periodically or intermittently.
3)データブロック間の最大値最小値の差を求める特徴量演算関数
データブロック間の最大値最小値の差を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列について、データブロック間の最大値最小値の差、すなわち、(最大値)−(最小値)の演算を実行するものである。
3) Function for calculating the difference between the maximum value and the minimum value between the data blocks The function for calculating the characteristic value for calculating the difference between the maximum and minimum values between the data blocks is a function for calculating the difference between the original data array or the pre-processed data array. The difference between the maximum value and the minimum value, that is, the calculation of (maximum value)-(minimum value) is executed.
このデータブロック間の最大値最小値の差を求める特徴量演算関数は、一定時間内の平均値やRMS演算などでは正常状態と比べて差異が検出できないが、測定データに一時的あるいは断続的に高周波レベル変化が含まれている場合における正常、異常の検出に有効である。 The feature value calculation function for calculating the difference between the maximum value and the minimum value between the data blocks cannot detect the difference in the average value or the RMS calculation within a certain period of time as compared with the normal state. This is effective for detecting normality and abnormality when a high-frequency level change is included.
4)周波数帯ピーク値を求める特徴量演算関数
周波数帯ピーク値を求める特徴量演算関数は、FFTによる周波数変換部30−5の前処理で周波数軸信号に変換されたデータ配列から、設定された周波数に該当するデータのピーク値を求める演算を実行するものである。
4) Feature amount calculation function for obtaining frequency band peak value The feature value calculation function for obtaining frequency band peak value is set from the data array converted into the frequency axis signal in the preprocessing of the frequency conversion unit 30-5 by FFT. The calculation for obtaining the peak value of the data corresponding to the frequency is executed.
すなわち、この周波数帯ピーク値を求める特徴量演算関数においては、該当するデータをP1、P2、…Pnとすると、このデータの中から大きい順に、s個のデータを抽出し、その平均を求めたものをピーク値として演算する。ここで、sは変数である。 That is, in the feature value calculation function for obtaining the frequency band peak value, assuming that the corresponding data is P1, P2,... Pn, s pieces of data are extracted from the data in descending order, and the average is obtained. This is calculated as the peak value. Here, s is a variable.
総合判定部50は、特徴量演算処理部40−1〜50−5でそれぞれデータブロック毎に抽出された複数の特徴量を総合的に判断して検査対象である製品の正常、異常を判断する。
The
この総合判定部50においては、上記データブロック毎に抽出された複数の特徴量を全検査対象時間に相当する複数のNデータブロック、例えば、10データブロック以上のデータブロックで、平均化、あるいは最大値をとることで、最終的な特徴量とし、この最終的な特徴量が製品の正常、異常を判断するための推論情報となる。
In the
ここで、複数の特徴量を全検査対象時間に相当する複数のデータブロックで最大値をとるのは、異常状態が定常的に発生するのではなく、データブロック単位相当時間より長い周期で発生する場合に非常に有効になるからである。また、異常状態がデータブロック単位相当時間内で定常的に発生する場合には、全検査対象時間に相当する複数のデータブロックで平均化することにより、例えば、FFT処理等の繰り返し精度が悪い処理から得た情報のバラツキも1/Nに減少させることができ、これにより情報の信頼性を大幅に高めることで、優れた検査を行なうことが可能になる。 Here, the reason why the plurality of feature values take the maximum value in the plurality of data blocks corresponding to the entire inspection target time is that the abnormal state does not occur constantly but occurs in a cycle longer than the data block unit equivalent time. It is very effective in the case. Further, when an abnormal state occurs constantly within the data block unit equivalent time, by averaging over a plurality of data blocks corresponding to the entire inspection target time, for example, processing with poor repetition accuracy such as FFT processing is performed. The variation in the information obtained from the information can also be reduced to 1 / N, whereby the reliability of the information is greatly increased, so that an excellent inspection can be performed.
総合判定部50は、上記特徴量演算処理部40−1〜50−5で得られた複数の特徴量の全部あるいは一部を組み合わせて作成した判定知識を予め設定した所定の判定知識と比較することで、検査対象である製品の正常、異常の総合的かつ安定した判定結果を得ることが可能になる。
The
図2は、図1に示した異常判定システムの具体的一実施の形態をブロック図で示したものである。 FIG. 2 is a block diagram showing a specific embodiment of the abnormality determination system shown in FIG.
図2において、この異常判定システムは、検査対象物100に、加速度センサ101を配設し、この加速度センサ101の計測信号に基づき検査対象物100の正常、異常を判定する。
In FIG. 2, the abnormality determination system includes an
検査対象物100に配設された加速度センサ101から出力される検査対象物100の測定信号は、まず、アンプ200で増幅され、その後、A/D変換ボード(アナログ/ディジタル変換ボード)300でディジタル計測データに変換され、パソコン(パーソナルコンピュータ)400に入力される。
A measurement signal of the
パソコン(パーソナルコンピュータ)400では、上記ディジタル計測データに対して以下に詳述する処理を行なうことにより、検査対象100の正常、異常を判断する。
The
図3は、図2に示したパソコン(パーソナルコンピュータ)400における処理の概要をブロック図で示したものである。 FIG. 3 is a block diagram showing an outline of processing in the personal computer (personal computer) 400 shown in FIG.
検査対象物100に配設された加速度センサ101から出力される検査対象物100の測定信号は、A/D変換ボード300のアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)310によりディジタル計測データに変換され、パソコン400に入力される。
The measurement signal of the
パソコン400は、上記A/D変換ボード300からのディジタル計測データ(以下、単に計測データという)を格納するメモリ410および上記メモリ410に格納された計測データ(元データ)に基づき上記パソコン400に内蔵されたCPU(中央演算処理部)で所定の処理を実行するCPUによる内部処理部420を有しており、CPUによる内部処理部420は、前処理部421、特徴量演算部422、FUZZY判定部423を有している。
The
ここで、CPUによる内部処理部420における前処理部421および特徴量演算部422の処理は、図4に示すように、メモリ410に格納された元データに基づき、FFT処理部430、周波数処理部440、断続成分増幅処理部450、低周波増幅処理部460、高周波増幅処理部470の処理を並列実行することにより行われる。
Here, the processing of the
以下、FFT処理部430、周波数処理部440、断続成分増幅処理部450、低周波増幅処理部460、高周波増幅処理部470の処理の詳細を説明する。
Hereinafter, the details of the processing of the
図5は、FFT処理部430の処理の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 5 is a block diagram showing details of the processing of the
図5において、メモリ410には、A/D変換ボード300のアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)310の変換データ単位で、例えば1024点ずつの固定のデータブロックに分けられ元データが格納される。
In FIG. 5, the
このメモリ410に格納された時間軸波形からなる元データは、まず、FFT演算処理部431で、FFT(高速フーリエ変換)により周波数軸データに変換され、この周波数軸データに基づき、特徴量1抽出部432−1で特定周波数帯a成分が抽出され、特徴量2抽出部432−2で特定周波数帯b成分が抽出され、特徴量3抽出部432−3で特定周波数帯c成分が抽出される。
Original data composed of a time axis waveform stored in the
ここで、特徴量1抽出部432−1による特定周波数帯a成分の抽出および特徴量2抽出部432−2による特定周波数帯b成分の抽出および、特徴量3抽出部432−3による特定周波数帯c成分の抽出は、それぞれ上記データブロック単位でそのピーク値を抽出し、この抽出したピーク値をそれぞれ複数の対象データブロックで平均化処理することにより行われ、この平均化処理により各データブロックによるバラツキを抑えることができる。
Here, the specific frequency band a component is extracted by the
このFFT処理部430の処理により抽出される特徴量は、周波数帯の異なる設定を複数用いることにより、それぞれ異なる特徴量を抽出することが可能になる。
特 徴 As for the feature value extracted by the process of the
図6は、周波数処理部440の処理の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 6 is a block diagram showing details of the processing of the
図6において、メモリ410には、図5の場合と同様に、A/D変換ボード300のアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)310の変換データ単位で、例えば1024点ずつの固定のデータブロックに分けられ元データが格納される。
6, as in the case of FIG. 5, the
このメモリ410に格納された時間軸波形からなる元データは、まず、バンドパスフィルタ処理部441でそのノイズ成分や暗騒音的信号を除去する前処理が行われる。そして、このノイズ成分や暗騒音的信号が除去された前処理後のデータから特徴量が抽出される。
{Circle around (1)} The original data composed of the time axis waveform stored in the
この特徴量の抽出は、特徴量1抽出部442−1、特徴量2抽出部442−2、特徴量3抽出部442−3、特徴量4抽出部442−4、特徴量5抽出部442−5で行われる。
The feature amount is extracted by extracting the
ここで、特徴量1抽出部442−1による特徴量抽出は、上記前処理後のデータからRMS(自乗平方根)演算により特徴量を抽出するものであり、特徴量2抽出部442−2による特徴量抽出は、ピーク値を求める特徴量演算関数によるもので、上記前処理後のデータから各データブロック単位でそのピーク値を抽出する。
Here, the feature amount extraction by the
また、特徴量3抽出部442−3による特徴量の抽出は、上述した極値数を求める特徴量演算関数によるもので、上記前処理後のデータのデータ配列の波形の極値を判断し、そのデータ配列の上記極値の数をカウントした値がそのデータ配列の極値数となる。
The feature value extraction by the
また、特徴量4抽出部442−4による特徴量の抽出は、上述した極値差を求める特徴量演算関数によるもので、上記極値数を求める特徴量演算関数により求めたデータ配列中の極値について、前後極値の差の絶対値を計算したものの配列を求め、上記前後極値の差の絶対値を計算したものの配列内のデータの中から大きい順に所定個のデータを抽出し、その平均を求めた値を極値差とする。
The feature quantity extraction by the
また、特徴量5抽出部442−5による特徴量の抽出は、上記前処理後のデータの傾き平均を求めるものである。
The feature value extraction by the
なお、ここでの特徴抽出は、上記特徴量抽出手法の他に、一般的な振動解析指標や統計関数を用いた手法を採用することができる。 Note that the feature extraction here can employ a method using a general vibration analysis index or a statistical function in addition to the above-described feature amount extraction method.
図7は、断続成分増幅処理部450の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 7 is a block diagram showing details of the intermittent component
図7において、この断続成分増幅処理部450においては、まず、断続成分増幅前処理部451で、上述したような
1)元データをヒルバート変換する
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する移動平均などの平滑処理をする
4)ローパスフィルタを通す処理
から構成される前処理が行われる。
In FIG. 7, in the intermittent component
この断続成分増幅前処理部451の処理によると、図8に示すように、時間軸波形で傾きが強い信号成分だけが大きな信号になりそれ以外は小さくなる信号が得られる。なお、図8において、(a)は、メモリ410に格納された時間軸波形である元データの元波形を示し、(b)は、上記断続成分増幅前処理部451による前処理後の処理後波形を示す。
According to the processing of the intermittent component
そして、この断続成分増幅前処理部451の処理により前処理がなされた波形、すなわち、図8(b)に示すような波形から、特徴量1抽出部457−1によるピーク値の抽出、特徴量2抽出部457−2による極値差の抽出、特徴量3抽出部457−3によるデータブロック間の最大値最小値の差、すなわち、データブロック間最大−最小の抽出が行われる。
Then, from the waveform pre-processed by the process of the intermittent component
図9は、上記断続成分増幅前処理部451の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 9 is a block diagram showing details of the intermittent component
図9に示すように、断続成分増幅前処理部451は、メモリ410に格納された時間軸波形である元データをヒルバート変換するヒルバート変換部452、メモリ410に格納された時間軸波形である元データを実数部とし、ヒルバート変換部452によるヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る複素数計算部453、複素数計算部453で作られた複素数配列の自乗平方根の配列を演算する自乗平方根計算部454、自乗平方根計算部454で演算された自乗平方根の配列を移動平均などの平滑処理をする平滑処理部455、平滑処理部455で平滑処理された波形から雑音成分等を除くローパスフィルタ456を具備して構成される。
As shown in FIG. 9, the intermittent component
一般に、モータ等の回転駆動部を有する製品、すなわち、検査対象物100の状態異常の代表的なものにはベアリング不良がある。このベアリング不良等に代表される断続的に発生する高周波成分を含む波形(以下、断続高調波という)は、通常は、基本波の成分よりも振幅が高い。その場合は、波形の実効値や最大値を求めることで、正常状態と区別することができる。
製品 Generally, a product having a rotary drive unit such as a motor, that is, a representative state abnormality of the
しかし、その断続高調波が、正常状態の基本波の振幅成分と比較してあまり差がない場合や発生周期が長い場合には、そのような異常状態を検出するのは非常に困難になる。 However, if the intermittent harmonic has little difference compared to the amplitude component of the fundamental wave in a normal state or has a long generation cycle, it is very difficult to detect such an abnormal state.
また、FFT(高速フーリエ変換)により元データの周波数軸へ変換を行なっても、発生頻度が少ないため変換結果は対象時間の平均周波数成分として計算されるため、有効な差は現れない。 Even if the original data is transformed to the frequency axis by FFT (Fast Fourier Transform), since the frequency of occurrence is small, the transformation result is calculated as the average frequency component of the target time, so that no effective difference appears.
そこで、断続成分増幅処理前処理部451においては、まず、包絡線処理すなわち、
1)元データをヒルバート変換する(ヒルバート変換部452)
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る(複素数計算部453)
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する(自乗平方根計算部454)
処理を実効する。
Therefore, in the intermittent component amplification
1) Hilbert transform the original data (Hilbert transform unit 452)
2) Create a complex array using the original data as the real part and the Hilbert-transformed data as the imaginary part (complex number calculator 453).
3) Calculate the square root array of the complex number array (square root calculator 454)
Execute the processing.
すなわち、まず、前包絡線Ψ(t)を求める。この前包絡線Ψ(t)は、元データにそのヒルバートを虚数部として付加した複素帯域通過信号で、以下の式で求められる。 That is, first, a front envelope Ψ (t) is obtained. The front envelope Ψ (t) is a complex bandpass signal obtained by adding the Hilbert to the original data as an imaginary part, and is obtained by the following equation.
元データをχ(t)とし、χ(t)のヒルバート変換データをζ(t)とすると、前包絡線Ψ(t)は、
Ψ(t)=χ(t)+ζ(t)
となる。
If the original data is χ (t) and the Hilbert transform data of χ (t) is ζ (t), the front envelope Ψ (t) is
Ψ (t) = χ (t) + ζ (t)
It becomes.
また、包絡線w(t)は、前包絡線Ψ(t)の振幅として定義されるので、包絡線w(t)は、χ(t)の2乗とζ(t)の2乗の和の平方根をとることにより、次式で求めることができる。
w(t)=(χ2 (t)+ζ2 (t))1/2
Further, since the envelope w (t) is defined as the amplitude of the previous envelope Ψ (t), the envelope w (t) is the sum of the square of χ (t) and the square of ζ (t). By taking the square root of, the following equation can be obtained.
w (t) = (χ2 (t) + ζ2 (t)) 1/2
この処理により、元データの波を中心で折り返したような波形が得られる。この折り返しにより問題となる断続高調波はその発生周期の観測が容易になる。 処理 By this process, a waveform is obtained as if the wave of the original data was turned around at the center. This folding makes it easy to observe the generation cycle of the intermittent harmonic which is a problem.
上記包絡線処理による処理結果を波形で示すと図10のようになる。図10において、(a)は、包絡線処理前の波形を示し、(b)は包絡線処理後の波形を示す。 FIG. 10 shows the processing result of the envelope processing as a waveform. 10A shows a waveform before the envelope processing, and FIG. 10B shows a waveform after the envelope processing.
次に、平滑処理が行われる。この平滑処理は、
1)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する移動平均などの平滑処理をする(平滑処理部455)
2)ローパスフィルタを通す処理(ローパスフィルタ456)
により行われる。
Next, a smoothing process is performed. This smoothing process
1) Smoothing processing such as a moving average for calculating an array of square roots of a complex number array (smoothing processing unit 455)
2) Process of passing through a low-pass filter (low-pass filter 456)
Is performed by
なお、上記平滑処理は、平滑処理部455による処理とローパスフィルタ456による処理の両者の組み合わせで行なうのが好ましいが、どちらか一方の処理でも近似的な結果は得られる。
The above-described smoothing process is preferably performed by a combination of both the process by the smoothing
すなわち、上記移動平均処理、すなわち、平滑処理部455による処理により、小さな波はカットされる。
That is, small waves are cut by the moving average processing, that is, the processing by the smoothing
図11に、平滑処理部455の移動平均係数を「9」とした場合の平滑処理部455による移動平均処理結果を波形で示す。図11において、(a)は、移動平均処理前の波形を示し、(b)は移動平均処理後の波形を示す。
FIG. 11 shows a waveform of a moving average processing result by the smoothing
また、図12に、上記平滑処理部455による移動平均処理と上記ローパスフィルタ456による処理の両者の組み合わせを行なった場合の処理結果を波形で示す。図12において、(a)は、移動平均処理およびローパスフィルタ処理による処理前の波形を示し、(b)は移動平均処理およびローパスフィルタ処理による処理後の波形を示す。
{Circle around (2)} FIG. 12 shows waveforms of processing results when a combination of both the moving average processing by the smoothing
上記処理により、処理後の波形は、異常部で振幅の高い波となり、その結果正常、異常の区別を容易に行なうことができる。 に よ り By the above processing, the processed waveform becomes a high-amplitude wave at the abnormal part, and as a result, it is possible to easily distinguish between normal and abnormal.
図13は、上記断続成分増幅前処理部451により製品、すなわち検査対象物100が正常の場合の処理前と処理後の波形を比較して示したものである。なお、図13において、(a)は、処理前の波形を示し、(b)は処理後の波形を示す。
FIG. 13 shows a comparison of waveforms before and after processing when the product, that is, the
また、図14は、上記断続成分増幅前処理部451により製品、すなわち検査対象物100が異常の場合の処理前と処理後の波形を比較して示したものである。なお、図14において、(a)は、処理前の波形を示し、(b)は処理後の波形を示す。
FIG. 14 shows a comparison of waveforms before and after processing when the product, that is, the
図15は、低周波増幅処理部460の処理の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 15 is a block diagram showing details of the processing of the low-frequency
図15において、メモリ410には、図5の場合と同様に、A/D変換ボード300のアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)310の変換データ単位で、例えば1024点ずつの固定のデータブロックに分けられ元データが格納される。
In FIG. 15, similarly to the case of FIG. 5, in the
このメモリ410に格納された時間軸波形からなる元データは、まず、低周波処理部461で前処理が行われる。この前処理は、
1)元データをローパスフィルタを通す
2)ローパスフィルタを通した元データを微小時間にて積分する
処理により行われる。
The original data composed of the time axis waveform stored in the
1) The original data is passed through a low-pass filter. 2) The original data passed through the low-pass filter is integrated in a short time.
そして、この低周波処理部461で前処理が施されたデータから、特徴量が抽出される。
{Circle around (4)} A feature value is extracted from the data preprocessed by the low-
この特徴量の抽出は、特徴量1抽出部462−1、特徴量2抽出部462−2、特徴量3抽出部462−3で行われる。
特 徴 The extraction of the feature is performed by the
ここで、特徴量1抽出部462−1による特徴量抽出は、ピーク値を求める特徴量演算関数によるもので、上記前処理後のデータから各データブロック単位でそのピーク値を抽出する。
Here, the feature amount extraction by the
また、特徴量2抽出部462−2による特徴量の抽出は、上述した極値数を求める特徴量演算関数によるもので、上記前処理後のデータのデータ配列の波形の極値を判断し、そのデータ配列の上記極値の数をカウントした値がそのデータ配列の極値数となる。
The feature value extraction by the
また、特徴量3抽出部462−4による特徴量の抽出は、データブロック間の最大値最小値の差、すなわち、データブロック間最大−最小を演算することにより行われる。
The feature value extraction by the
図16は、高周波増幅処理470の処理の詳細をブロック図で示したものである。
FIG. 16 is a block diagram showing details of the high-
図16において、メモリ410には、図5の場合と同様に、A/D変換ボード300のアナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)310の変換データ単位で、例えば1024点ずつの固定のデータブロックに分けられ元データが格納される。
In FIG. 16, similarly to the case of FIG. 5, the
このメモリ410に格納された時間軸波形からなる元データは、まず、高周波処理部471で前処理が行われる。この前処理は、
3)元データをハイパスフィルタを通す
4)ハイパスフィルタを通した元データを微小時間にて微分する
処理により行われる。
The original data composed of the time axis waveform stored in the
3) The original data is passed through a high-pass filter. 4) The original data passed through the high-pass filter is differentiated in a short time.
そして、この高周波処理部471で前処理が施されたデータから、特徴量が抽出される。
{Circle around (4)} The feature amount is extracted from the data pre-processed by the high-
この特徴量の抽出は、特徴量1抽出部472で行われる。すなわち、特徴量1抽出部472による特徴量抽出は、上述した極値差を求める特徴量演算関数によるもので、上記極値数を求める特徴量演算関数により求めたデータ配列中の極値について、前後極値の差の絶対値を計算したものの配列を求め、上記前後極値の差の絶対値を計算したものの配列内のデータの中から大きい順に所定個のデータを抽出し、その平均を求めた値を極値差とする。
特 徴 The extraction of the feature amount is performed by the
図17は、定常的に低周波成分に異常が発生し、かつ断続的に高周波成分に異常が見られる元データを上記低周波増幅処理と高周波増幅処理でそれぞれの特徴を増幅した波形の一例を示したものである。なお、図17において、(a)は、元データの波形を示し、(b)は低周波増幅処理後の波形を示し、(c)は、高周波増幅処理後の波形を示す。 FIG. 17 shows an example of a waveform obtained by amplifying the respective characteristics of the original data in which the low-frequency component has an abnormality constantly and the high-frequency component has an abnormality intermittently by the low-frequency amplification processing and the high-frequency amplification processing. It is shown. In FIG. 17, (a) shows the waveform of the original data, (b) shows the waveform after the low-frequency amplification processing, and (c) shows the waveform after the high-frequency amplification processing.
このように、元データに対して複数の処理を並列実行してその特徴量を抽出することで、あらゆる異常状態の検出が可能になる。 As described above, by detecting a characteristic amount by executing a plurality of processes in parallel on the original data, it is possible to detect any abnormal state.
さて、検査対象物100が、例えば、モータであった場合、その異常の種類としては、ベアリング不良、ブラシと整流子とのスレ、軸や回転子の機械的不釣り合いによるアンバランスなどの複数の要因のものが存在する。
By the way, when the
例として、あるモータの不良品の種類を、ベアリング不良、スレ不良、びびり不良の3つである場合、これを集合的に表わすと、検査すべき不合格品の全体集合をX、ベアリング不良の集合をA、スレ不良の集合をB、びびり不良の集合をCとすると、
X=AUBUC(Uは論理和を示す)
となる。
For example, if the types of defective products of a certain motor are three types, that is, a bearing defect, a thread defect, and a chatter defect, when these are collectively expressed, the entire set of rejected products to be inspected is X, and the bearing defect is X. If the set is A, the set of thread defects is B, and the set of chatter defects is C,
X = AUBUC (U indicates logical sum)
It becomes.
したがって、この不合格品を判定する判定装置としては、上記ベアリング不良の集合A、スレ不良の集合B、びびり不良の集合Cのいずれかを検出するだけでは不十分で、すべての不良種類において不合格レベルのものを検出、判定できなければならない。 Therefore, it is not sufficient for the determination device for determining a rejected product to detect any one of the set A of the bearing failure, the set B of the thread failure, and the set C of the chatter failure. It must be able to detect and judge a passing level.
いま、ひとつの不良を検査員がどのように判定しているかを示すために、以下、「音がうるさい不良」を例としてあげて説明する。 Now, in order to show how the inspector has determined one defect, a description will be given below with an example of a "noisy defect".
図18は、騒音計で測定した騒音のレベル(デシベル)と検査員がうるさいと感じる関係をクリスプ集合とファジイ集合で表わしたものである。図18から明らかになるように、検査員によるすべての判断は、クリスプ集合で表わすよりもファジイ集合で表わす方が適切である。また、検査員によるすべての判断は、個人差もあれば、同じ検査員でも体調によりその判断は変わる。 FIG. 18 shows the relationship between the noise level (decibel) measured by the sound level meter and the feeling that the inspector feels noisy by the crisp set and the fuzzy set. As will be apparent from FIG. 18, all judgments by the inspector are more appropriately represented by fuzzy sets than by crisp sets. In addition, all judgments made by the inspector vary depending on the physical condition of the same inspector if there are individual differences.
このため、検査員による判断の場合、はっきりした境界はないが、検査員は中間レベルのものも合格か不合格かの2つに判断しなければならないため、その都度無理矢理どちらかの判断を出している。その部分が合格、不合格のバラツキの原因になっている。この結果、騒音計を計測器としたシステムにおける判定と検査員による判断とを完全に一致させることは極めて困難である。 For this reason, in the case of the judgment by the inspector, there is no clear boundary, but the inspector has to judge the intermediate level as either pass or reject. ing. That part is the cause of the variation in passing and rejecting. As a result, it is extremely difficult to completely match the judgment in the system using the sound level meter with the judgment by the inspector.
良品と音がうるさい不良品について、JIS(日本工業規格)に定められた騒音レベルの測定方法に定められた方法で得た騒音値を特徴量として分布グラフで示すと図19のようになる。 FIG. 19 shows a distribution graph of a noise value obtained by a method specified in a method for measuring a noise level specified in JIS (Japanese Industrial Standards) as a feature amount of a good product and a defective product having a loud noise as a feature amount.
図19において、良品と不良品の分布の山には交差する部分があり、判定装置において、この交差部分のいずれかのデシベル値を判定基準として定めると、その基準値を上回る良品は、過検出となり、下回る不良品は見逃しとなり、その結果判定装置としての信頼性が得られない。 In FIG. 19, there is an intersecting portion between the peaks of the distribution of the non-defective product and the non-defective product. , And a defective product that falls below is overlooked, and as a result, the reliability of the determination device cannot be obtained.
もちろん、ある特徴量と検査員の判断結果とを同様の手段でその分布で表わした場合は、その山と山との間に判定基準値を設定した従来の2値論理判断によって判定することが可能になる。 Of course, when a certain feature amount and the judgment result of the inspector are represented by the distribution by the same means, the judgment can be made by the conventional binary logic judgment in which a judgment reference value is set between the mountains. Will be possible.
そこで、この実施の形態においては、まず、はっきりした良品とはっきりした不良品のサンプルを一定数以上収集し、図19のようにその分布を調べる。 Therefore, in this embodiment, first, a certain number or more of samples of a clear non-defective product and a clear defective product are collected, and the distribution is examined as shown in FIG.
このとき、良品と不良品の分布の山は離れなければならず、交差していれば、その横軸とした特徴量が適切でないか、サンプルがおかしいことになる。 At this time, the distribution peaks of good and defective products must be separated, and if they intersect, the feature amount on the horizontal axis is not appropriate or the sample is wrong.
次に、2つの判定基準値SAおよびSBを求める。この2つの判定基準値SAおよびSBは、良品の平均値をμ1、標準偏差をσ1とし、不良品の平均値をμ2、標準偏差をσ2と次式により求めることができる。
SA=μ1+3σ1
SB=μ2−3σ2
Next, two determination reference values SA and SB are obtained. The two determination reference values SA and SB can be obtained by the following equation, with μ1 as the average value of non-defective products, σ1 as the standard deviation, μ2 as the average value of defective products, and σ2 as the standard deviation.
SA = μ1 + 3σ1
SB = μ2−3σ2
このときSA<SBが成り立たなければならない。成り立たない場合は、やはりその不良を検出するための有効特徴量ではないかサンプル標本がおかしいということになる。 At this time, SA <SB must be satisfied. If this is not the case, it means that the sample is not an effective feature amount for detecting the defect or the sample is strange.
次に、検査員の官能検査による良品と音がうるさい不良のサンプルを収集する。ここで、良品と音がうるさい不良のサンプルには中間グレードのものを含む。これを同様に分布をとり、そのサンプルについて2つの判定基準値SAおよびSBを求める。 Next, collect good samples and defective samples that are noisy by the sensory test of inspectors. Here, the samples of good quality and the noisy ones include those of intermediate grade. This is similarly distributed, and two determination reference values SA and SB are obtained for the sample.
図20は、上記検査員の官能検査の場合の上記2つの判定基準値SAおよびSBを求めた結果を示したものである。このとき、SA>SBが成り立てば、SAをSHとし、SBをSLとする。また、SA≦SBが成り立てば、SAをSLとし、SBをSHとする。 FIG. 20 shows the result of obtaining the two judgment reference values SA and SB in the case of the sensory test by the inspector. At this time, if SA> SB holds, SA is set to SH and SB is set to SL. If SA ≦ SB holds, SA is set to SL and SB is set to SH.
ここで、製品不良の種類は複数あるので、すべての製品不良の種類に対して、上記有効特徴量を決定し、その特徴量毎に、上記SLおよびSHを同様の手法により決定していく。ここで、1つの不良種類に対して、有効特徴量は2つ以上の複数存在してもよい。 Here, since there are a plurality of types of product defects, the above-mentioned effective characteristic amounts are determined for all the types of product defects, and the SL and SH are determined for each characteristic amount by a similar method. Here, two or more effective feature quantities may exist for one defect type.
さて、図3に戻り、この実施の形態の異常判定システムにおいて、FUZZY判定部423は、FUZZY推論部と、このFUZZY推論部による推論結果から検査対象物100の総合判定を行なう総合判定部とから構成されている。
Now, returning to FIG. 3, in the abnormality determination system according to the present embodiment, the
ここで、総合判定部は、FUZZY推論部による推論結果から検査対象物100の異常に関して「OK」、「GLAY」、「NG」の3つに判断する。
Here, the comprehensive determination unit determines from the inference result by the FUZZY inference unit that the abnormality of the
FUZZY推論部に入力する情報としては、前述したようにして確定した有効特徴量が前件部の変数となる。 As information to be input to the FUZZY inference unit, the effective feature determined as described above is a variable of the antecedent part.
図21は、FUZZY判定部423におけるFUZZY推論部によるファジイ推論のための各特徴量のメンバシップ関数を示したものである。
FIG. 21 shows a membership function of each feature amount for fuzzy inference by the FUZZY inference unit in the
図21において、(a)は、SA>SBの場合のメンバシップ関数を示す。ここで、このメンバシップ関数のラベルは、SML、MDL、LGLの3つのラベルからなり、台形型の横軸座標は、図21(a)に示すように、SMLとMDLの交点が前述の手法で求めたSLになるように設定され、MDLとLRGの交点が前述の手法で求めたSHになるように設定されている。 In FIG. 21, (a) shows the membership function when SA> SB. Here, the label of this membership function is composed of three labels of SML, MDL, and LGL, and the horizontal axis coordinate of the trapezoid is, as shown in FIG. And the intersection of the MDL and LRG is set to be the SH determined by the above-described method.
また、図21において、(b)は、SA≦SBの場合のメンバシップ関数を示す。この場合は、図21(b)に示すように、SMLとLRGの2つのメンバシップ関数を設定する。 に お い て In FIG. 21, (b) shows the membership function when SA ≦ SB. In this case, as shown in FIG. 21B, two membership functions of SML and LRG are set.
図22は、FUZZY判定部423におけるFUZZY推論部によるファジイ推論のための後件部を示す。ここで、FUZZY推論部によるファジイ推論は、「悪い」、「おかしい」の2結論に対して行なうことが特徴である。
FIG. 22 shows a consequent part for fuzzy inference by the FUZZY inference unit in the
また、「悪い」の後件部変数としては、図22(a)に示すように、「OK」と「NG」の2つのシングルトンを持ち、「おかしい」の後件部変数としては、図22(b)に示すように、「OK」と「GRAY」の2つのシングルトンを持つ。 Further, as shown in FIG. 22A, the consequent variable of “bad” has two singletons “OK” and “NG”, and the consequent variable of “bad” is that shown in FIG. As shown in (b), it has two singletons, “OK” and “GRAY”.
図23は、FUZZY判定部423におけるFUZZY推論部においてファジイ推論を行なうためのファジイ判定ルールの一例を示す。ここで、ファジイ推論のための特徴量は必要に応じて何種類まであってもよいが、図23に示すファジイ判定ルールにおいては、ファジイ推論のための特徴量として5種類の特徴量を前件部として使用する場合を示している。
FIG. 23 shows an example of a fuzzy determination rule for performing fuzzy inference in the FUZZY inference unit in the
図23において、ルールNo.1は、2つの結論において「OK」となるルールを示す。全集合に対し、複数の不良種類A、B、Cがあった場合、良品の集合は、
Ac*Bc*Cc(*は論理積を示す)
(ここで、Ac、Bc、Ccは、それぞれ、A、B、Cの補集合である。)
となるので、このルールNo.1は、すべての有効特徴量=SMLの条件がアンド条件で成立するときだけ明らかに良品であるというルールである。
In FIG. 1 indicates a rule that is “OK” in two conclusions. When there are a plurality of defective types A, B, and C for the entire set, the set of non-defective products is
Ac * Bc * Cc (* indicates logical product)
(Here, Ac, Bc, and Cc are complements of A, B, and C, respectively.)
Therefore, this rule No. 1 is a rule that a product is clearly non-defective only when the condition of all effective feature values = SML is satisfied by an AND condition.
ルールNo.2からルールNo.5までは、結論2、すなわち「おかしい」に対するルールである。すなわち、ルールNo.2からルールNo.5までによると、いずれかの特徴量がMDLであれば、「おかしい」の「GRAY」度合いが発生する。
Rule No. 2 to Rule No. No. 5 is the rule for
ルールNo.7からルールNo.11までは、結論1、すなわち「悪い」に対するルールである。すなわち、ルールNo.7からルールNo.11までによると、いずれかの特徴量がLRGであれば、「悪い」の「NG」度合いが発生する。
Rule No. 7 to Rule No. 7. No. 11 is the rule for
ルールNo.12、ルールNo.13は、複数の特徴量の値がMDLのグレードを持つ場合に、「悪い」度合いが発生するルールである。これは、サンプルから得たデータを検証した結果、該当するルールが見つかった場合にその組み合わせで追加したもので、特に各特徴量のメンバシップに、組み合わせ判定用に新たなラベルを作成してもよい。
Rule No. 12, Rule No.
また、これ以外にも、組み合わせで「おかしい」度合いが発生する特徴量候補がある場合は、それらをそのアンド条件と識別できるラベルで「おかしい」の「GRAY」度合いが発生するルールを追加してもよい。 In addition, in addition to the above, when there is a feature amount candidate in which a combination produces a “funny” degree, a rule that generates a “gray” degree of “funny” with a label that can be identified as the AND condition is added. Is also good.
図24は、各ルールから適合度α、βが求められることを示す。各特徴量の適合度にミニ・マックス(mini−max)演算を行なうと、各出力の合成としての各結論の2つのシングルトンの適合度が求められる。 FIG. 24 shows that the degrees of conformity α and β are obtained from each rule. When a mini-max operation is performed on the fitness of each feature, the fitness of two singletons of each conclusion as a composite of each output is obtained.
例えば、図23のルールNo.1では、すべての特徴量毎のSMLの適合度α1、α2、α3、α4、α5とLRGの適合度β1、β2、β3、β4、β5を求める。条件部すべての適合度としては、ミニ演算により、λ=min(α1、α2、α3、α4、α5)で求められる最小値となり、その高さを結論2の「おかしい」の「OK」グレードとする。同様に、βにより「GRAY」のグレードμ=min(β1、β2、β3、β4、β5)も求める。
{For example, the rule No. in FIG. In
また、同様に、結論1の「悪い」についても適合度α、βを求める。
適合 Similarly, for the “bad” of the
次に、マックス演算として、結論1および結論2の各ラベル毎にそのラベルを出力する各ルールの最大値を求める。
Next, as a Max operation, for each label of
次に、重心法により、結論毎の合成ファジイ出力から1つの出力値(グレード;y)を得る。 Next, one output value (grade; y) is obtained from the composite fuzzy output for each conclusion by the centroid method.
結論2の「おかしい」については、
y=(0×λ+1×μ)/(λ+μ)
同様に、結論1の「悪い」についてもグレードzを求める。
y = (0 × λ + 1 × μ) / (λ + μ)
Similarly, the grade z is determined for “bad” in the
こうして、FUZZY判定部423のFUZZY推論部で、「おかしい」度合いおよび「悪い」度合いを示すグレードが選ばれる。
グ レ ー ド Thus, in the FUZZY inference unit of the
FUZZY判定部423の総合判定部では、「おかしい」に対するしきい値mと「悪い」に対するしきい値nが設定されており、各グレードとしきい値が比較され、以下のような条件により分類される。
if y<m and z<n then 「OK」
if y≧m and z<n then 「GRAY」
if z≧n then 「NG」
この結果が最終的な判定結果となり、外部へ出力される。
In the comprehensive judgment unit of the
if y <man and z <n then "OK"
if y ≧ m and z <n then “GRAY”
if z ≧ n then “NG”
This result is the final determination result and is output to the outside.
上記手法によると、検査結果として、確実な「OK」、確実な「NG」とそうでないものが判別でき、さらに、「GRAY」として判定された検査対象物100とデータの解析を行なうことにより、「GRAY」の幅を狭めることが可能になる。
According to the above-mentioned method, as a test result, a reliable “OK”, a reliable “NG” and a non-reliable one can be determined. Further, by analyzing data with the
なお、本実施形態では、計測手段として、検査対象物100に取り付けられた加速度センサ101を用いたが、その他音波やレーザ光を使って非接触で計測したり、駆動電流を計測して手元で計測するという方法もある。
In the present embodiment, the
10 アナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)
20 メモリ
30−1 前処理部1(フィルタリング)部
30−2 前処理2(断続成分増幅処理)部
30−4 前処理4(高周波増幅処理)部
30−5 FFTによる周波数変換部
40−1 特徴量演算処理部
40−2 特徴量演算処理部
40−3 特徴量演算処理部
40−4 特徴量演算処理部
40−5 特徴量演算処理部
100 検査対象物
101 加速度センサ
200 アンプ
300 A/D変換ボード(アナログ/ディジタル変換ボード)
310 アナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)
400 パソコン(パーソナルコンピュータ)
410 メモリ
420 CPUによる内部処理部
421 前処理部
422 特徴量演算部
423 FUZZY判定部
430 FFT処理部
431 FFT演算処理部
432−1 特徴量1抽出部
432−2 特徴量2抽出部432−2
432−3 特徴量3抽出部432−3
440 周波数処理部
441 バンドパスフィルタ処理部
442−1 特徴量1抽出部
442−2 特徴量2抽出部
442−3 特徴量3抽出部
442−4 特徴量4抽出部
442−5 特徴量5抽出部
450 断続成分増幅処理部
451 断続成分増幅前処理部
452 ヒルバート変換部
453 複素数計算部
454 自乗平方根計算部
455 平滑処理部
456 ローパスフィルタ
457−1 特徴量1抽出部
457−2 特徴量2抽出部
457−3 特徴量3抽出部
460 低周波増幅処理部
461 低周波処理部
462−1 特徴量1抽出部
462−2 特徴量2抽出部
462−3 特徴量3抽出部
470 高周波増幅処理部
471 高周波処理部
472 特徴量1抽出部
10. Analog / digital conversion unit (A / D conversion unit)
310 analog / digital converter (A / D converter)
400 PC (personal computer)
410 Memory 420 Internal processing unit by
432-3
440
Claims (2)
上記計測データの断続成分を解析する断続成分解析手段を有し、
上記断続成分解析手段は、
断続成分を前処理する断続成分解析前処理手段と、
上記断続成分解析前処理手段によって前処理された断続成分を解析して特徴量を抽出する断続成分解析特徴量抽出手段と、
を有することを特徴とする異常判定装置。 In an abnormality determination device that determines an abnormality of the product based on measurement data measured by a measurement unit,
Having intermittent component analysis means for analyzing the intermittent component of the measurement data,
The above-mentioned intermittent component analysis means,
Intermittent component analysis preprocessing means for preprocessing the intermittent component,
An intermittent component analysis feature amount extracting unit that analyzes the intermittent component preprocessed by the intermittent component analysis preprocessing unit and extracts a feature amount;
An abnormality determination device comprising:
上記計測データをヒルバート変換するヒルバート変換手段と、
上記ヒルバート変換手段の変換前のデータを実数部、変換後のデータを虚数部として複素数配列を生成する複素数配列生成手段と、
上記複素数配列生成手段で生成された複素数配列の自乗平均平方根の配列を演算する自乗平均平方根配列演算手段と、
上記自乗平均平方根配列演算手段で演算された自乗平均平方根の配列の移動平均などの平滑処理を行なう平滑処理手段と、
上記平滑処理手段の処理結果から低周波成分を抽出するローパスフィルタ手段と、
を具備することを特徴とする請求項1記載の異常判定装置。 The intermittent component analysis pre-processing means,
Hilbert transform means for Hilbert transforming the measurement data,
A real number part of the data before the conversion of the Hilbert conversion means, a complex number array generating means for generating a complex number array with the converted data as an imaginary part,
A root mean square array calculating means for calculating a root mean square array of the complex number array generated by the complex number array generating means,
Smoothing processing means for performing a smoothing process such as moving average of the array of the root mean square calculated by the root mean square array calculating means,
Low-pass filter means for extracting a low-frequency component from the processing result of the smoothing processing means,
The abnormality determination device according to claim 1, further comprising:
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