JP2007225525A - 検査装置、検査方法、検査装置制御プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな設備や装置の追加を必要とせず、かつ、コストをかけることなく、検査環境の変化に起因する検査結果の信頼性低下を回避することのできる検査装置を実現する。
【解決手段】検査装置１は、検査対象物毎に、検査対象物の駆動時に測定される波形データから特徴量を抽出する環境特徴抽出部５と、検査対象物毎に抽出された特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境が発生していることを検出する環境変化検出部６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品の品質を管理するための検査装置に関するものである。

従来から、製品の品質を保証するために、製品の検査を行っている。製品の検査のうち異音検査では、従来、製品を駆動させたときの音を検査員が聞いて判定する、いわゆる官能検査で、製品の正常・異常を判定していた。しかしながら、コスト削減のための省人化と、検査の精度向上やばらつきを低減させて製品の信頼性向上させることとを目的として、これまでは検査員等の人の技能・経験に頼るしかなかった官能検査のしくみを機械で自動に行うようになってきている。例えば、検査対象である製品を駆動させたときの音・振動の波形データを入力して、その製品が良品であるか不良であるかを自動検査する技術が、特許文献１に開示されている。この技術を用いて製品検査を行う場合、検査対象の製品の駆動時に発生する音や振動の情報を使うので、音や振動が正しく取得できている限りは意図した検査を行うことができる。

ここで、特許文献１に記載の技術では、センサ機器の劣化や周囲騒音の混入等の有無まで含めた意味での検査環境が不変であることを前提としている。しかし、実際の検査の現場ではこの前提が崩れてしまう場合がある。そのため、実際の検査の現場において、特許文献１に記載の構成だけで自動検査を行うことには、リスクが伴う。検査環境の変化が検査結果の信頼性に影響を与えることがある。そして、検査結果の信憑性が失われると、その結果、不良品の市場流出や、誤判断製品の再検査・廃棄といった大幅なコスト増加を招く。

環境変化の原因としては、異音検査の場合は、センサ異常または周囲騒音の混入がよくある。これは、検査員等の人による官能検査では問題にならなかったもので、自働化された検査ならではの問題点である。なお、検査員の耳の感度の不調は検査員自身が自己判断可能であり、周囲の騒音混入があっても、それを考慮のうえで判断可能であったため、検査員等の人による官能検査では環境変化はそれほど問題にならなかった。

よって、特許文献１に記載の構成だけで検査を行うとすると、検査環境の変化を監視するための人員が別途必要になってしまう。検査環境の変化を自動検出して、その結果を検査に適切にフィードバックしなければ、本当の意味での自動検査は成り立たない。

そのため、例えば、検査環境の変化であるセンサ機器の劣化に対処できるためのアプローチとして、特許文献２に開示された技術がある。特許文献２に記載の技術では、部品認識による製品の検査に関して、照明装置の照度を監視しておき、照度が低下すると照明ランプ交換を指示する。

また、検査環境の変化である周囲の騒音・雑音の混入という異音検査ならではの問題に対処する方法として、例えば特許文献３には、突発的な騒音・雑音の混入を検知する技術が開示されている。特許文献３では、従来の一般的な２つの対処法について、それぞれ以下のような問題点を指摘している。
（１）防音室の設置により雑音混入防止を行ったとしても、物が落ちたりするなど、防音室内の突発的な騒音は防ぐことができない。
（２）信号処理（フィルタ）による雑音除去を行ったとしても、どの周波数帯が雑音かは予め特定できない。また、雑音成分と製品異常の成分とが同じ周波数帯に存在する場合、雑音と一緒に異常成分も消えてしまうことになる。

そこで、これらの問題点に対して、特許文献３では、持続的な騒音・雑音を簡易防音室で防ぎ、突発的な騒音・雑音は、駆動音の回転周期に着目した信号・統計処理で対処を行い、突発的な騒音・雑音の混入を検知する、という解決手段を採っている。
特許第３４８４６６５号（２００４年１月６日発行） 特許第３４４６２２６号（２００３年９月８日発行） 特開平１０−９９４８号公報（１９９８年１月１６日公開）

上記したように、製品検査において理想環境下は現実には希少であり、現実環境下で検査を行ためには、検査環境の変化に対策を施す必要がある。検査環境の変化をさらに詳しく説明する。検査環境の変化には、突発的なものと持続的なものがある。ここで、製品検査の省力化と信頼性向上の観点からの突発的環境変化と持続的環境変化の比較を行う。

突発的環境変化は、検査件数の一部でしか発生しない。また、突発的環境変化への対策をしていなかったとしても、検査の結果は安全サイドにたおれる。なぜなら、突発環境変化は通常「異常」と判定され、不良品の市場流出は回避可能であるからである。

持続的環境変化は、一度発生すると適切な対策がなされない限り、検査結果の信頼性が長期にわたって失われる。検査の結果で「異常」と判断されるためほとんどすべてが安全サイドとなり不良品市場流出は避けられたとしても、大量の再検査が発生するため、コスト増大は避けられない。

よって、このように検査結果の信頼性に影響を与える持続的な環境変化の発生有無を検出する必要がある。音データあるいは振動データを観測する異音検査において、検査結果の信頼性に影響を与える持続的な検査環境の変化とは、次の３つである。以下、持続的な検査環境の変化とそれに対する対策を述べる。
（１）検査装置周辺の騒音の混入
検査対象製品の正常異常を見分ける周波数帯と同じ周波数帯に騒音・ノイズが混入すると正しい判別ができなくなってしまう。検査ラインや装置の調整・移設、人の発する声や物音など人的要因に起因して発生する。防音室を構築して、これらの要因を除こうとする試みもあるが、費用がかかるためどこにでも適用できる解決手段ではない。
（２）検査装置のセンサ感度の劣化
センサの感度が劣化すると、検査の入力データ(波形)が正しく取得できないため、正しい判別ができなくなってしまう。センサ自身の劣化・故障、センサへの異物付着、センサ取り付け位置の変化に起因する。センサ自体や周辺装置に異常がないか検知するためにセンサや判定手段を追加するという対策もあるが、費用と手間の両面で現実的な解決手段ではない。
（３）センサ取り付け位置の異常
現状では、センサ取り付け位置の異常について検査するための現実的な解決手段はない。

以上のように、異音検査の現場においては、大掛かりな設備や装置の追加が不要である現実的な実現手段による、検査環境の変化の検知はまだ行われていない。よって、結局、検査ラインの傍に人が待機しておく必要がある。もしくは、一定期間の検査が終了した後に初めて、その検査結果が無効であることがわかり、大量数の製品に対する再検査の後戻りコストが発生してしまうのが現状である。

上記のような持続的環境変化の発生有無を検出するために、特許文献２に記載の技術を用いると、従来の検査装置の構成に加えて、新たに、センサ機器を監視する構成（特許文献２では照度監視のための構成）と、判定手段とを追加する必要があり、実用的でなく、コストもかかるという問題がある。

また、特許文献３の技術を用いても、従来の検査装置の構成に加えて、簡易といえども大掛かりな防音室が必要になるという点で、やはりコストが多くかかってしまうという問題がある。なお、特許文献３に記載の技術は、突発的環境変化に対応するものである。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大掛かりな設備や装置の追加を必要とせず、かつ、コストをかけることなく、検査環境の変化に起因する検査結果の信頼性低下を回避することのできる検査装置を提供することである。

本発明に係る検査装置は、上記課題を解決するために、検査対象物毎に検査対象物の駆動時に測定される波形データを取得し、検査対象物の異常を検査する検査装置において、検査対象物毎に、上記波形データから特徴量を抽出する特徴抽出手段と、検査対象物毎に抽出された上記特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境の変化が発生していることを検出する環境変化検出手段と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明に係る検査方法は、検査対象物毎に検査対象物の駆動時に測定される波形データを取得し、検査対象物の異常を検査する検査方法において、検査対象物毎に、上記波形データから特徴量を抽出する特徴抽出ステップと、検査対象物毎に抽出された特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境の変化として検出する環境変化検出ステップと、を含むことを特徴としている。

上記の構成および上記方法によれば、検査対象物毎に検査対象物の駆動時に測定される波形データから特徴量を抽出し、検査対象物毎に抽出された上記特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境の変化が発生していることを検出する。

よって、検査対象物の異常を検査するための波形データから得られる特徴量を基に、連続的な環境変化を検出することができる。検査環境の変化を検出するために、検査対象物の異常を検査するための波形データを利用することができるので、別途環境変化を測定するために大掛かりな設備や装置も、人員が行う監視による人件費の追加も、必要しない。連続的な環境の変化を検出することができるので、これに対する対策が施すことができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を保つことができる。

また、波形データは検査対象物毎に常に得られるので、常に連続的な検査環境の変化の発生についても観測することができる。連続的な検査環境の変化について常に観測しておらず、一定期間の検査の終了後に検査環境の変化を検知し、そのとき初めて、それまでの検査対象物に対する検査結果が無効であることがわかると、大量数の製品に対する再検査を行わなければならず、コストが発生し、また時間も浪費してしまうことになる。しかし、上記構成および上記方法によると、常に検査環境の変化の発生を観測することができるので、このような無駄なコストが発生することがない。

以上のように、上記の構成および上記方法によれば、コストをかけることなく、検査環境の変化に起因する検査結果の信頼性低下を回避することができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を確保つことができる。

本発明に係る検査装置では、上記構成に加え、上記特徴抽出手段は、上記特徴量として、波形データの絶対的な振動レベルの変化に追従して値が増減する有次元特徴量を抽出してもよい。

上記構成によると、有次元特徴量は、波形データの絶対的な振動レベルの変化に追従して値が増減するので、適切に検査環境の変化を捉えることができる。

上記特徴抽出手段は、上記特徴量として、上記有次元特徴量に加え、波形データの絶対的な振動レベルの違いを吸収し、波形データにおけるサンプル値の分布的な特徴に応じて値が変動する無次元特徴量を抽出し、上記環境変化検出手段は、さらに、上記有次元特徴量の変化の割合と上記無次元特徴量の変化の割合とから、検査環境の変化の種別を判別してもよい。

上記構成によると、有次元特徴量および無次元特徴量から詳しい検査環境の変化の種別を判別することができる。よって、種別を判別することで、その検査環境の変化に適した対策を取れるようにすることができる。

ここで、上記有次元特徴量は、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの、実行値、標準偏差、分散、自乗平均値のいずれかであるのが好ましい。ただし、有次元特徴量として、平均値は用いることができない。また、上記無次元特徴量は、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの、尖り度、波形率、歪み度のいずれかであるのが好ましい。

例えば、波形データが検査対象物の駆動時の音または振動から得られる波形データである場合、有次元特徴量が減少し、かつ無次元特徴量が変化していない場合には、音または振動の検知器（例えばセンサ）の劣化、あるいは、検知器の取り付け位置不良（音または振動の発生源から遠ざかった）、と判断する。また、有次元特徴量が増大し、かつ無次元特徴量が減少している場合には、周囲の雑音（あるいは振動）の混入と判断する。また、有次元特徴量が増大し、かつ無次元特徴量が大きく減少している場合には、検知器の取り付け位置不良（音または振動の発生源に近づいた）、と判断する。これらのようになる。ここでは、例えば、抽出する有次元特徴量は実効値、また、無次元特徴量は尖り度であってもよい。なお、これらは単なる例示である。また、波形データは駆動時の音または振動以外から得られるものであってもよく、それにより、検査環境の変化の種別の内容も異なってくる。

本発明に係る検査装置は、上記構成に加え、上記所定の閾値は、正常な検査対象物のそれぞれから取得した特徴量の集合についての標準偏差を基に算出されてもよい。

上記構成によると、所定の閾値が、正常な検査対象物のそれぞれから取得した特徴量の集合についての標準偏差を基に算出される。このように、複雑で無い計算により検査対象物から得られる基本的な統計量から求められた閾値を用いて、検査環境の変化を検出することができる。よって、検査環境の変化の検出を容易に行うことができる。

所定の閾値を、例えば、平均から上部・下部管理限界として３シグマずつ距離をとる、３シグマ法により定めると、検査対象物毎に抽出した特徴量の９９．７３％が、正常な検査対象物の特徴量の平均から上部・下部限界の間に入ることになる。この場合、環境変化検出手段は、この３シグマの限界の外に出る特徴量が、複数の検査対象物で連続してある場合には、検査環境の変化が発生していることを検出することになる。複数連続して、特に３つ以上連続して、上部・下部限界の外にでる（閾値を超える）ことは、検査対象物の異常では、確率から言ってまず起こりえないので、検査環境の変化として検出することは、正しいということになる。

本発明に係る検査装置は、上記構成に加え、判別された上記検査環境の変化の種別を基に、検出された環境の変化が検査対象物の検査の信頼性に悪影響を与えるか否かを判定する環境有効性判定手段、を備えていてもよい。

上記構成によると、環境有効性判定手段により検出された環境変化が検査対象物の検査の信頼性に悪影響を与えるか否かについて判定することができる。そのため、検査の信頼性に悪影響を与えると判定された場合に、悪影響を除くように、対策を取ることができる。環境有効性判定手段が悪影響を与えると判断した場合に、悪影響を与えることを知らせるように表示するような構成が設けられていてもよいし、あるいは、自動的に検査装置が止まるような構成であってもよい。検査の信頼性に悪影響を与えないと判断された場合には、検査を続行すればよい。

環境有効判定手段は、例えば、予め定められた検査環境の変化の種別毎に検査継続をすることができる許容範囲を参考に、検出された検査環境の変化が上記許容範囲内であるか否かを判定してもよい。

なお、上記検査装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記検査装置をコンピュータにて実現させる検査装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も本発明の範疇に入る。

本発明に係る検査装置は、以上のように、検査対象物毎に、上記波形データから特徴量を抽出する特徴抽出手段と、検査対象物毎に抽出された上記特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境が発生していることを検出する環境変化検出手段と、を備えている。

上記構成によると、検査対象物の異常を検査するための波形データから得られる特徴量を基に、連続的な環境変化を検出することができる。検査環境の変化を検出するために、検査対象物の異常を検査するための波形データを利用することができるので、別途環境変化を測定するために大掛かりな設備や装置も、人員が行う監視による人件費の追加も、必要としない。連続的な環境の変化を検出することができるので、これに対する対策を施すことができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を保つことができる。

また、波形データは検査対象物の検査毎に常に得られるので、常に連続的な検査環境の変化の発生についても観測することができる。連続的な検査環境の変化について常に観測しておらず、一定期間の検査の終了後に検査環境の変化を検知し、そのとき初めて、それまでの検査対象物に対する検査結果が無効であることがわかると、大量数の製品に対する再検査を行わなければならず、コストが発生し、また時間も浪費してしまうことになる。しかし、上記構成によると、常に検査環境の変化の発生を観測することができるので、このような無駄なコストが発生することがない。

以上のように、上記の構成によれば、コストをかけることなく、検査環境の変化に起因する検査結果の信頼性低下を回避することができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を確保つことができる。

本発明の一実施形態について図１〜図７に基づいて説明すると以下の通りである。以下では、本発明に係る検査装置を、検査対象物である製品の駆動時の音および振動により、製品を検査する検査装置として説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されることはない。

本実施形態の検査装置１は、検査対象物である製品の駆動時の音および振動により、製品が良品か不良品かを判断する装置である。良品とは、正常に駆動する製品のことである。検査対象物である製品は、例えば、エンジンやモーターが挙げられるが、これらに限定されることは無い。

本実施形態の検査装置１は、波形取得部２と、検査環境の変化についての判定を行う環境観測部３と、品質検査を行う製品（検査対象物）を検査する製品検査部４とを備えている。

波形取得部２は、製品毎に、製品の駆動時の音から波形データを取得する。また製品の駆動時の振動から波形データを取得する。ここで、製品の駆動時の音は、例えばマイク等の音センサ（図示せず）から得られるものとする。この音センサは、製品に接触または近接するように配されており、製品を駆動させた際に生じる音を収集する。また、製品の駆動時の振動は、例えば加速度センサ（図示せず）から得られるものとする。この加速度センサ、製品に接触または近接するように配されており、製品を駆動させた際に生じる振動を収集するものである。収集された音および振動はアンプ（図示せず）により増幅され、ＡＤ変換器（図示せず）を通して、波形取得部２に送られるものとする。

製品検査部４は、特徴抽出部１０と、異常検出部１１と、判定部１２と、検査結果出力部１３とを備えている。

特徴抽出部１０は、波形取得部２が取得した波形データから品質検査についての特徴量を抽出する。特徴抽出部１０が抽出する品質検査についての特徴量とは、波形データから得られる値であり、製品が良品である場合と不良品である場合とを区別可能とする要素（計測項目）の値である。すなわち、特徴量とは、製品が良品であるか否かを判定するために用いる物理的特性であり、製品の品質をよく表す特性（品質特性）としてみなすことができるものである。

異常検出部１１は、特徴抽出部１０が抽出した特徴量を利用して製品の異常を検出する。製品が、正常に駆動した際に生じる音および振動から得られる波形データから中抽される特徴量と、不良品である場合の特徴量とは異なる。このため、この特徴量に基づいて検査対象物である製品の異常を検出することができる。

判定部１２は、異常検出部１１で検出された異常に対して製品の良否の判定を行う。検出された異常が、許容範囲内（良品としても問題ない範囲内）にある場合、良品として判定し、許容範囲外である場合には不良品であると判断し、また、異常検出部１１で検出された異常が無い場合にも良品と判定する。また、特徴抽出部１０が抽出した特徴量に基づき、製品が良品であるか否かを判定するための許容範囲（閾値）が設定されるようになっていてもよい。

検査結果出力部１３は、例えば、表示デバイス（図示せず）に、判定部１２が判定した結果を含む情報、つまり、製品の検査結果の情報を表示させる。

環境観測部３は、環境特徴抽出部（特徴抽出手段）５と、環境変化検出部（環境変化検出手段）６と、特徴抽出結果履歴保存部７と、環境有効性判定部８と、環境判定結果通知部９とを備えている。

環境特徴抽出部５は、波形取得部２が取得した波形データから環境変化についての特徴量を抽出する。環境変化についての特徴量とは、波形データから得られる値であり、環境変化がある場合とない場合とを区別可能とする要素の値である。

環境特徴抽出部５は、製品毎の波形データを基に、環境変化についての特徴量として、有次元特徴量および無次元特徴量を算出して抽出する。ここで、有次元特徴量とは、波形データの絶対的な振動レベルの変化に追従して値が増減する値である。また、無次元特徴量とは、製品毎の波形データを基に、波形データの絶対的な振動レベルの違いを吸収し、波形データにおけるサンプル値の分布的な特徴（波形の形状）に応じて値が変動する値である。音の波形データと振動の波形データとがあれば、環境特徴抽出部５は、それぞれの波形データから、有次元特徴量と無次元特徴量とを抽出する。

環境特徴抽出部５が抽出する有次元特徴量は、本実施形態では、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの実行値とする。しかし、抽出する有次元特徴量は、実行値に限定されず、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの、標準偏差、分散、あるいは自乗平均値であってもよい。ただし、有次元特徴量として、平均値を用いることはできない。また、環境特徴抽出部５が抽出する無次元は、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの尖り度とする。しかし、抽出する無次特徴量は尖り度に限定されず、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの波形率あるいは歪み度であってもよい。

なお、有次元特徴量および無次元特徴量の算出は、公知の方法を用いて行えばよい（例えば、「設備診断のための信号処理の進め方」、社団法人日本プラントメンテナンス協会、１９９６年４月２２日発行、豊田利夫著、４６〜５７および１６２〜１６４頁、参照）。

環境特徴抽出部５で抽出された環境変化に関する特徴量は、検査している製品毎に、特徴抽出結果履歴保存部７に履歴情報として記憶される。１つの製品につき、特徴量が複数ある場合には（本実施形態では、実行値と尖り度）には、それぞれ区別されて保管される。また、波形データが音、振動とでそれぞれある場合には、特徴量もそれぞれ抽出されるので、音の波形データから得られた特徴量、と振動の波形データから得られた特徴量とは区別されて保存される。

環境変化検出部６は、特徴抽出結果履歴保存部７に保存された履歴情報を基に、環境特徴抽出部５にて製品毎に抽出された特徴量（有次元特徴量または無次元特徴量）が、複数の製品で連続して、所定の閾値を超えると、検査環境の変化として検出する。特徴量は製品毎に抽出しているので、「複数の製品で連続して、所定の閾値を超える」とは、「複数の検査で連続して、所定の閾値を超える」ということである。環境変化検出部６は、特徴抽出結果履歴保存部７に保存された履歴情報を参照しているので、複数の製品で連続しているか判断することができる。ここで、所定の閾値は、良品のそれぞれから取得した特徴量の集合についての標準偏差を基に算出される。また、環境変化検出部６は、特徴抽出結果履歴保存部７に保存された履歴情報を基に、有次元特徴量の変化の割合と無次元特徴量の変化の割合とから、検査環境の変化の種別を判別する。この検査環境の変化の種別の判別については後段に詳細に説明する。

環境有効性判定部８は、環境変化検出部６により判別された検査環境の変化の種別を基に、検出された環境の変化が製品検査の信頼性に悪影響を与えるか否かを判定する。

環境判定結果通知部９は、例えば、表示デバイス（図示せず）に、環境有効性判定部８が判定した結果を含む情報、つまり、検査環境の変化についての結果の情報を表示させる。環境有効性判定部８が悪影響を与えると判断した場合に、現在の環境では検査の結果に悪影響を与える、あるいは与えない、ということを知らせるような情報を表示させてもよい。また、悪影響を除くような対策についての情報を表示させてもよい。

あるいは、検査装置１は、環境有効性判定部８が悪影響を与えると判断した場合には、自動的に検査装置が止まるような構成であってもよい。環境有効性判定部８が検査の信頼性に悪影響を与えないと判断した場合には、製品の検査を続行すればよい。

なお、検査装置１における各構成要素の以上の処理は制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）により制御される。

次に、環境変化検出部６が検査環境の変化であることを検出しその検査環境の変化の種別を判別する際に基にする特徴量の変化とその割合について、図２を参照して説明する。

実効値および尖り度は、製品毎に、また、波形データ毎に、算出されるので、図２（ａ）〜（ｄ）のそれぞれのグラフにおいて、実行値の値を示す丸と尖り度の値を示す三角縦と縦の一組が、１つの製品から得られた１つの波形データから抽出した特徴量の組である。

環境変化が起こっていない場合、図２（ａ）に示すように、実効値も尖り度も、複数の製品で連続して、所定の閾値（正常なばらつき範囲）を超えることはない。

ここで、実効値についての正常なばらつき範囲（所定の閾値）は、良品のそれぞれから取得した特徴量（実効値）の集合についての標準偏差を基に算出される。ここでは、正常なばらつき範囲を、良品のそれぞれから取得した特徴量の集合の平均から上部・下部管理限界として３シグマずつ距離をとる、３シグマ法により定めるとする。このように、正常なばらつき範囲を決定すると、検査対象物毎に抽出した特徴量の９９．７３％が、正常なばらつき範囲の内に入ることになる。この場合、環境変化検出部６は、この３シグマの限界の外に出る特徴量が、複数の検査対象物で連続してある場合には、検査環境の変化として検出することになる。複数連続して、特に３つ以上連続して、正常なばらつき範囲の外にでる（閾値を超える）ことは、検査対象物の異常では、確率から言ってまず起こりえないので、検査環境の変化として検出することは、正しいということになる。

同様に、尖り度についての正常なばらつき範囲（所定の閾値）は、良品のそれぞれから取得した特徴量（尖り度）の集合についての標準偏差を基に算出される。

次に、センサ感度の劣化が発生している場合、あるいは、センサの取り付け位置の異常が発生し音源（あるいは振動源）から遠ざかっている場合には、図２（ｂ）に示すように、実行値が複数の製品で連続して（ここでは３つ連続して）、正常なばらつき範囲を下回る（実行値は減少する）。一方で、尖り度は、複数の製品で連続して正常なばらつき範囲内となっている。

次に、周囲の雑音（あるいは周囲の振動）が混入した場合には、図２（ｃ）に示すように、実行値が複数の製品で連続して（ここでは３つ連続して）、正常なばらつき範囲を上回る（実行値は増大する）。一方で、尖り度は、複数の製品で連続して正常なばらつき範囲を下回る（尖り度は減少する）。

次に、センサの取り付け異常が発生し音源（あるいは振動源）に近づいている場合には、図２（ｄ）に示すように、実行値が複数の製品で連続して（ここでは３つ連続して）、正常なばらつき範囲を上回る（実行値は増大する）。一方で、尖り度は、複数の製品で連続して、正常なばらつき範囲を大きく下回る（尖り度は大きく減少する）。

つまり、環境変化検出部６は、有次元特徴量（ここでは実行値）と無次元特徴量（ここでは尖り度）との両者の変化のしかたの組合せによって、製品の音あるいは振動のそのものに起因する波形変化と、騒音（あるいは振動）やセンサ異常に起因する波形変化を区別することができる。このように、持続的変な環境の変化を検知し、その種別を判別することができる。なお、実効値あるいは尖り度が、１つだけ所定の閾値を超えているような場合は、その製品が不良であると考えられるため、持続的な検査環境の変化であるとは判定しない。

なお、上記説明で、センサが駆動時の音を計測しているものであるなら、図２（ｂ）および（ｄ）の結果からは、音を計測するセンサに関する知見が得られ、駆動時の振動を計測しているものであれば、振動を計測するセンサに関する知見が得られる。

以上のように、検査装置１を用いることで、検査対象物の異常を検査するための波形データから得られた特徴量を基に、連続的な環境変化を検出することができる。検査装置１では、検査環境の変化を検出するために、検査対象物の異常を検査するための波形データを利用することができるので、別途環境変化を測定するために大掛かりな設備や装置も、人員が行う監視による人件費の追加も、必要しない。連続的な環境の変化を検出することができるので、これに対する対策が施すことができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を保つことができる。よって、検査装置１は、コストをかけることなく、検査環境の変化に起因する検査結果の信頼性低下を回避することができ、検査対象物に対する検査結果の信頼性を確保つことができる。

上記で図２を用いて説明した、発生する環境変化とそのときの特徴量の値の変化とについてまとめたものを、図３に示す。

次に、環境変化検出部６の検査環境の変化の種別の判別を行う場合の処理の流れについて、図４のフローチャートを基に説明する。

ここでは、説明の簡単のため、環境特徴抽出部５は、製品毎に、音についての波形データから、特徴量として実行値および尖り度を抽出したものとする。よって、以下に記載のセンサとは、音を検出しているセンサであるとする。

図４に示すように、始めに、連続する複数の製品の検査について、実行値が低下しているか否かを判断する（Ｓ１）。実行値が低下していると判断した場合には（Ｓ１においてＹＥＳ）、センサ感度が劣化している、あるいは、センサ取り付け位置の異常でありセンサ位置が音源から遠い、という検査環境の変化が発生していると判断する（Ｓ２）。

実行値が低下していない場合（Ｓ１においてＮＯ）、Ｓ１で判定したものと同じの連続する複数の製品を対象として、連続する複数の製品の検査について、実行値が増大しているか否かを判断する（Ｓ１）。実行値が増大していない場合（Ｓ３においてＮＯ）、環境変化なし、と判断する（Ｓ４）。

実行値が増大している場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、Ｓ１で判定したものと同じの連続する複数の製品を対象として、連続する複数の製品の検査について、尖り度が大きく低下しているか否かを判断する（Ｓ５）。尖り度が大きく低下している場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、センサ取り付け位置の異常でありセンサ位置が音源から近い（音割れあり）、と判断する（Ｓ６）。

尖り度が大きく低下していな場合（Ｓ５においてＮＯ）、Ｓ１で判定したものと同じの連続する複数の製品を対象として、連続する複数の製品の検査について、尖り度がやや低下しているか否かを判断する（Ｓ７）。尖り度がやや低下している場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、持続的騒音あり、と判断する（Ｓ９）。

尖り度がやや低下していない場合（Ｓ７においてＮＯ）、持続的騒音あり、あるいは、センサ取り付け位置の異常でありセンサ位置が近い（音割れ無し）と判断する（Ｓ９）。これは、センサの測定のレンジが広ければ尖り度が殆ど変化しないので、「持続的騒音あり」と「センサ位置が近い（音割れ無し）」との、どちらかを区別することはできないが、どちらかが発生していることはわかるので、このような判断となる。

なお、Ｓ５で用いた判断基準「大きく低下」は、基準値αを設けておき、αを超えて低下した場合であるとする。また、Ｓ７で用いた判断基準「やや低下」は、αを超えずに低下するものとする。

以上のように、環境変化検出部６は、検査環境の変化の種別の判別を行うことができる。なお、環境特徴抽出部５が、製品毎に、振動についての波形データから、特徴量として実行値および尖り度を抽出した場合でも、環境変化検出部６は、上記と同様に検査環境の変化の種別の判別を行うことができる。この場合、検査環境の変化の種別は、製品駆動時の振動を検出しているセンサ（加速度センサ）に関する内容（劣化や取り付け異常）、持続的な周囲の振動、になる。

次に、検査装置１を用いて製品検査を行う際の流れを図５のフローチャートを用いて説明する。図５に示すように、始めに、波形データを取得し（Ｓ１１）、波形データから特徴量を抽出する（Ｓ１２）。そして、抽出した特徴量を基に異常を検出する（Ｓ１３）。異常がある場合にはそれが許容範囲内ある場合良品として判定し、許容範囲外である場合には不良品であると判断し、また、異常が無い場合にも良品と判定する（Ｓ１４）。最後に、製品検査結果である、Ｓ１４で判定した結果を出力する（Ｓ１５）。

このような、検査が製品一つ一つについて行われている。よって、波形データは、製品毎に得られることになる。波形データが常に得られるので、常に連続的な検査環境の変化についても、観測することができるということである。連続的な検査環境の変化について常に観測しておらず、一定期間の検査の終了後に検査環境の変化を検知し、そのとき初めて、それまでの検査対象物に対する検査結果が無効であることがわかると、大量数の製品に対する再検査を行わなければならず、コストが発生し、また時間も浪費してしまうことになる。しかし、検査装置１では、常に検査環境を観測しているので、このような無駄なコストが発生することがない。

なお、上記環境有効性判定部８は、予め定められた基準ではなく、環境有効性ルールのデータを基に環境有効性を判定してもよい。ここで、環境有効性ルールのデータとは、学習に用いるための、良品の駆動時に得られた波形データから取得した特徴量のばらつき範囲を基に、許容できる検査環境の変化の程度をルール化したデータである。この場合、検査装置は、環境観測部３’に環境有効性ルールのデータを保持する環境有効性判定ルール保存部１４を備えた、図６に示す構成を備えた検査装置１’となる。検査装置１’は、環境有効性判定ルール保存部１４以外の構成は検査装置１と同様である。

また、検査環境の変化についての特徴量と、製品の品質検査についての特徴量が同様である場合、特徴抽出部１０が、環境特徴抽出部５としての機能をも有するように構成されていてもかまわない。また、異常検出部１１が環境変化検出部６の機能をも有するように構成されていてもかまわない。この場合、検査装置は、図７に示す検査装置１’’のような構成となる。

最後に、検査装置１の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、検査装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである検査装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記検査装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、検査装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本実施の形態では、本発明に係る検査装置を、検査対象物である製品の駆動時の音および振動を基に製品の良否を検査する検査装置１として説明したが、例えば、電圧計やトルク計を基に検査をするものであってもよい。また、本実施の形態で検査装置１において利用する特徴量は、製品の駆動時に生じた音から得られた波形データ、あるいは、振動から得られた波形データから抽出したが、これらのデータに限定されることはない。例えば、電圧、トルクから得られた波形データなどのデータであってもよい。

また、検査対象物は特に限定されるものではなく、良否判定する必要があり、かつ良否判定の検査における検査対象物に関しての波形データを得ることが可能なものであればよい。

本発明によると、連続的な環境変化を検出することができ、大掛かりな設備や装置の追加を必要とせず、あるいは、人手による監視による人件費の追加を必要とせずに、検査結果の信頼性を確保することができる。よって、検査対象物の品質検査に幅広く適用できる。

本発明の一実施形態を示すものであり、検査装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、抽出された製品毎の特徴量についてのグラフである。 発生する環境変化に対して、そとき観測される波形および特徴量の値の変化をまとめた図である。 上記検査装置における環境変化検出部が行う処理についてのフローチャートである。 上記検査装置が行う製品の検査処理についてのフローチャートである。 本発明の他の実施形態を示す検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態を示す検査装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１’，１’’検査装置
２ 波形取得部
５ 環境特徴抽出部（特徴抽出手段）
６ 環境変化検出部（環境変化検出手段）
７ 特徴抽出結果履歴保存部
８ 環境有効性判定部（環境有効性判定手段）
９ 環境判定結果通知部

Claims (10)

1. 検査対象物毎に検査対象物の駆動時に測定される波形データを取得し、検査対象物の異常を検査する検査装置において、
   検査対象物毎に、上記波形データから特徴量を抽出する特徴抽出手段と、
   検査対象物毎に抽出された上記特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境の変化が発生していることを検出する環境変化検出手段と、
   を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 上記特徴抽出手段は、上記特徴量として、波形データの絶対的な振動レベルの変化に追従して値が増減する有次元特徴量を抽出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 上記特徴抽出手段は、上記特徴量として、上記有次元特徴量に加え、波形データの絶対的な振動レベルの違いを吸収し、波形データにおけるサンプル値の分布的な特徴に応じて値が変動する無次元特徴量を抽出し、
   上記環境変化検出手段は、さらに、上記有次元特徴量の変化の割合と上記無次元特徴量の変化の割合とから、検査環境の変化の種別を判別することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 上記有次元特徴量は、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの、実行値、標準偏差、分散、自乗平均値のいずれかであることを特徴とする請求項２または３に記載の検査装置。
5. 上記無次元特徴量は、波形データを時間の関数として算出した際の、波形データの、尖り度、波形率、歪み度のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
6. 上記所定の閾値は、正常な検査対象物のそれぞれから取得した特徴量の集合についての標準偏差を基に算出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 判別された上記検査環境の変化の種別を基に、検出された環境の変化が製品検査の信頼性に悪影響を与えるか否かを判定する環境有効性判定手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
8. 検査対象物毎に検査対象物の駆動時に測定される波形データを取得し、検査対象物の異常を検査する検査方法において、
   検査対象物毎に、上記波形データから特徴量を抽出する特徴抽出ステップと、
   検査対象物毎に抽出された特徴量が、複数の検査対象物で連続して所定の閾値を超えると、検査環境の変化として検出する環境変化検出ステップと、
   を含むことを特徴とする検査方法。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを上記検査装置における上記各手段として機能させるための検査装置制御プログラム。
10. 請求項９に記載の検査装置制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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