JP2009216604A - 車両検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で音／振動の検査が実施できる車両検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両検査装置１０は、走行中の車内に置かれ、車内に到達する音又は振動を検査する装置であって、車載ＥＣＵ１１に取り外し可能に接続され、この車両１２に関する車両情報を含む情報を取入れる端末１３と、この端末１３に取り外し可能に挿入される高速演算処理媒体１４と、この高速演算処理媒体１４へ音情報を送るマイクロフォン１５とからなる。高速演算処理媒体１４には、車両毎に予め定められている音の閾値又は振動の閾値を記憶させ、端末を介して取入れる車両情報に基づいて音の閾値又は振動の閾値を選択する機能を備え、車速を横軸、音を縦軸にした波形図を作成する高速フーリエ変換回路を備え、この回路で作成した波形図に閾値を加入し、この閾値を超えた領域での波形図の面積を算出する機能を備えている。算出した面積に応じて合否判定を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両、特に完成車両を検査対象とする検査装置に関する。

車両は、溶接、塗装、組立などを経て完成される。完成したものを完成車両と呼ぶが、この完成車両には、市場に出す前に完成車両検査と称する最終チェックが施される。この完成車両検査には、走行中に車内へ伝わる音や振動が一定レベルに収まっているか否かを調べる音／振動検査が含まれる。

従来は、音／振動検査は、検査員による官能検査が主体であった。官能検査は検査員の主観に依存しているため、検査結果にばらつきがでやすいという欠点を有する。そこで、自動的に測定及び評価が行える検査装置が求められる。

今まで、異常音の自動測定及び評価については幾つかの提案がなされてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２１４０５２公報（図２、図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来の音の検査装置の原理を説明する図であり、（ａ）に示されるように、生産プラント１００内の騒音発生源１０１の傍らに無指向性マイクロフォン１０２と単一指向性マイクロフォン１０３が配置されている。そしてマイクロフォン１０２、１０３の情報が騒音波形解析計１０４へ送られる。
すなわち、無指向性マイクロフォン１０２は、暗騒音を測るために設置され、単一指向性マイクロフォン１０３は、騒音発生源１０１の発生音を測るために設置されている。

騒音波形解析計１０４では、（ｂ）に示されるように、無指向性マイクロフォン１０２で収集した音情報を、ＦＦＴアナライザ１０５で周波数分析し、第１メモリ１０６に記憶する。なお、ＦＦＴは、高速フーリエ解析を意味する。また、単一指向性マイクロフォン１０３で収集した音情報を、ウエーブレット解析計１０７で周波数分析し、第２メモリ１０８に記憶する。計測コントローラ１０９では、第１メモリ１０６に記憶されている周波数と第２メモリ１０８に記憶されている周波数とから、暗騒音を除いた、騒音発生源１０１の真の騒音（周波数）を算出する。

騒音発生源１０１が発生する騒音（周波数）は、横軸が時間で、縦軸が周波数であるところの時間−周波数グラフで与えられる。生産プラント１００内の騒音発生源１０１を監視対象とするため、時間は、時、日、月のように長期のものとなる。

一方、車両工場での完成車検査に与えられる時間は、数十秒〜数分である。
そのために、騒音波形解析計１０４は、完成車検査に適用することはできない。
そこで、完成車検査などに与えられる短時間のうちに、音／振動の検査が実施できる検査装置が求められる。

本発明は、短時間で音／振動の検査が実施できる車両検査装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、走行中の車内に置かれ、車内に到達する音又は振動を検査する車両検査装置であって、
この車両検査装置は、車載ＥＣＵに取り外し可能に接続され、当該車両に関する車両情報を含む情報を取入れる端末と、この端末に取り外し可能に挿入される高速演算処理媒体と、この高速演算処理媒体へ音情報を送るマイクロフォン又は振動情報を送る振動センサとからなり、
前記高速演算処理媒体は、前記音情報を取入れる音入力端子又は前記振動情報を取入れる振動入力端子と、車速又はエンジン回転数情報を取入れる車速等入力端子とを備えるとともに、車両毎に予め定められている音の閾値又は振動の閾値を記憶しており、端末を介して取入れる車両情報に基づいて音の閾値又は振動の閾値を選択する機能を備え、車速を横軸、音又は振動を縦軸にした波形図を作成する高速フーリエ変換回路を備え、この回路で作成した波形図に前記閾値を加入し、この閾値を超えた領域での波形図の面積を算出する機能を備えており、
前記端末は、前記高速演算処理媒体で計算された面積に基づいて合否判定する機能を有していることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、端末は、車両の検査に使用されるライン・エンド・テスターであることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、高速演算処理媒体は、ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩに準拠するカードであることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、高速演算処理媒体に、高速フーリエ変換回路と共にフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイと呼ばれるハードロジック回路が、予め移植されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、端末と、高速演算処理媒体と、マイクロフォン又は振動センサとから車両検査装置が構成される。そして、高速演算処理媒体に高速フーリエ変換回路を内蔵し、この高速フーリエ変換回路で車速と音又は振動との相関波形図を発生させる。さらに、高速演算処理媒体で波形図の一部の面積を計算させる。端末は面積に基づいて合否判定を実施する。

高速演算処理媒体は、車両の運転に追従して、相関波形図の発生と、波形図の面積計算とが実施できる演算能力及び演算速度を有する。すなわち、リアルタイムトラッキング機能を有する。そのため、数分間の検査走行の終了時点で、音又は振動に対する合否判定が可能となる。端末では、単純な合否判定のみ行わせ、複雑な計算は行わせない。
したがって、請求項１によれば、検査走行など短時間で音／振動の検査が実施できる車両検査装置を提供することができる。

検査走行の終了時点で、検査の合否が判明するため、不具合情報を迅速に組立ラインへフィードバックさせることができ、早期に対策を講じさせることができる。

また、検査装置が、端末と高速演算処理媒体とマイクロフォン又は振動センサとで構成されているため、小型で軽量であり、車両への搬入、搬出が手軽に行え、車両の検査が能率良く行える。
加えて、検査の判定を人の官能に頼らないため、人的なばらつきが無くなり判定の信頼性が高める。

請求項２に係る発明では、端末は、車両の検査に使用されるライン・エンド・テスターであることを特徴とする。
端末では、単純な合否判定のみ行わせ、複雑な計算は行わせない。そのため、端末に、検査場に常備しているライン・エンド・テスターが流用できる。テスターが流用できれば、車両検査装置は安価になる。

請求項３に係る発明では、高速演算処理媒体は、ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩに準拠するカードであることを特徴とする。
ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩは、汎用性に富み、パーソナルコンピュータに装着できる。この結果、端末は、パーソナルコンピュータが使用可能となる。

請求項４に係る発明では、高速演算処理媒体に、高速フーリエ変換回路と共にフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイと呼ばれるハードロジック回路が、予め移植されている。高速フーリエ変換回路を含みハードロジック回路はワンチップ化が可能であり、高速演算処理媒体に収められているため、これらの回路の取扱いが極めて容易になる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る車両検査装置の構成図であり、車両検査装置１０は、走行中又はアイドリング中の車内に置かれ、車内に到達する音又は振動を検査する装置であって、車載ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１１に取り外し可能に接続され、この車両１２に関する車両情報を含む情報を取入れる端末１３と、この端末１３に取り外し可能に挿入される高速演算処理媒体１４と、この高速演算処理媒体１４へ音情報を送るマイクロフォン１５又は振動情報を送る振動センサとからなる。

高速演算処理媒体１４は、ＰＣカードやＵＳＢ規格媒体が好適であるが、種類は問わない。

端末１３は、助手席１６に置かれる。そして、この端末１３は、第１のケーブル１７により、車載ＥＣＵ１１に接続される。また、マイクロフォン１５は、運転席１８に座った運転者１９の耳の近傍に配置される。そのためには、マイクロフォン１５を、適当なステー２１でヘッドレスト２２やシートバック２３に仮固定させるとよい。
そして、マイクロフォン１５は、第２のケーブル２４により、高速演算処理媒体１４に接続される。

図２は高速演算処理媒体及び端末の外観図であり、高速演算処理媒体１４は、要部が、パーソナルコンピュータに挿入できるＩＣカード、特に、ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩ又はＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩＩが好適である。
ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩ又はＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩＩは、名刺サイズ（５４ｍｍ×８４ｍｍ）のカードであって、タイプＩＩは、厚さが５ｍｍ、タイプＩＩＩは、厚さが１０．５ｍｍに規格化されている。

高速演算処理媒体１４は、一端に端子部２５を備え、この端子部２５に第２のケーブル２４の差し込み口である音入力端子２６、振動センサから延びるケーブルの差し込み口である振動入力端子２７及び第１のケーブル１７から分岐した分岐ハーネス２８の差し込み口である車速等入力端子２９を備える。この車速等入力端子２９から、車速やエンジン回転速度の他、トランスミッションのシャフト回転速度を取入れても良い。この場合は、車速、エンジン回転速度、トランスミッションのシャフト回転速度が検査対象項目となる。

さらに、高速演算処理媒体１４（内部のブロック構成図は後述する。）には、車両毎に予め定められている音の閾値又は振動の閾値を記憶させ、端末を介して取入れる車両情報に基づいて音の閾値又は振動の閾値を選択する機能を備え、車速又はエンジン回転数を横軸、音又は振動を縦軸にした波形図を作成する高速フーリエ変換回路３１を備え、この回路３１で作成した波形図に閾値を加入し、この閾値を超えた領域での波形図の面積を算出する機能を備えている。

一方、端末１３は、パーソナルコンピュータや車両の検査に使用されるライン・エンド・テスター（以下、ＬＥＴと記す。）が利用可能である。
ＬＥＴを例に説明すると、端末１３は、筐体３３に、握り部３４、キー類３５、ディスプレイ３６、高速演算処理媒体スロットル３７、及び下部に第１のケーブル１７の差し込み口３８を備える携帯型テスターである。

図３は本発明に係る高速演算処理媒体内のブロック構成図であり、高速演算処理媒体１４には、音入力端子２６から取り込まれる音情報と振動入力端子２７から取り込まれる振動情報との一方を、選択する切替部４１と、選択された信号を増幅するアンプ４２と、その信号を処理するローパスフィルタ４３と、その信号を変換するＡＤ変換器４４と、車速等入力端子２９から取り込まれた車速情報を補正する入力補正回路４５と、想像線で示す車速等入力端子２９Ｂから取り込まれたエンジンの回転数情報を補正する入力補正回路４６と、ワンチップ型ハードロジック回路４７と、このハードロジック回路４７と外部（端末１３、図２）との情報交換の役割を果たすインターフェース部４８とが内蔵されている。

ハードロジック回路４７は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）であって、高速フーリエ変換回路３１が含まれている。すなわち、高速演算処理媒体１４に、予めハードロジック回路４７や高速フーリエ変換回路３１が、移植されている。高速フーリエ変換回路３１を含むハードロジック回路４７は、ワンチップに収まる内容である。このため、数ｍｓに１回トラッキング演算が可能である。

以上の構成からなる車両検査装置の作用を次に説明する。
先ず、閾値の決め方について説明する。
図４はある走行で得た波形図であり、横軸は車速、縦軸が音（音圧レベル）を示す。車速が増加するに連れて音が大きくなることが示されている。音は、加速時にエンジンから多くが放出される。なお、ピークＰｍａｘから測定終了までは、アクセルの踏み込みを弱め、定速走行に移行したために、曲線が下がっている。

測定開始〜測定終了の範囲で、測定開始時点の音Ｐａが、ほぼ最小となっている。そこで、このＰａを「閾値」と定める。ただし、値の信頼性を高めるために、１車種について複数台の車両を準備し、各々Ｐａを求め、これらの平均値から閾値Ｐｂを定めることが望ましい。

次に、ピーク評価法と面積評価法について説明する。
図５は閾値を加入した波形図であり、図４の波形図に閾値Ｐｂを加入した。そして、測定範囲で且つ閾値Ｐｂより上の部分の面積を求める。この面積をＳａｃｔと定義する。また、閾値ＰｂからピークＰｍａｘまでの高さ（高低差）をピーク値Ｐａｃｔと定義する。

次に、測定対象の車両に、運転者及び複数（ｍ名）の検査員が乗り、試験走行を行い、波形図を取得すると共に、検査員には官能評価を行わせる。
官能評価は、音又は振動に関して、快適ならば高い点を与え、不快ならば点を下げる。例えば満点を１０点とし、６点又はそれ以上なら合格、５点又はそれ以下なら不合格とする。

１走行において、１個のＳａｃｔと、１個のＰａｃｔと、複数個（ｍ個）の官能評価点が得られる。車種を換えたり、車両を換えることで、ｎ回の走行を行うと、ｎ個のＳａｃｔと、ｎ個のＰａｃｔと、（ｎ×ｍ）個の官能評価点が得られる。官能評価値を横軸、Ｓａｃｔ又はＰａｃｔを縦軸とする相関図を作製することができる。このような相関図の例を次に示す。

図６は官能評価点とピーク値、面積との相関を示す図であり、（ａ）に示すように、ピーク値Ｐａｃｔをプロットしたところ、広い帯状に分散した。この帯の幅は、横軸の目盛りで「０．６５」であった。
また、（ｂ）に示すように、面積Ｓａｃｔをプロットしたところ、狭い帯状に分散した。この帯の幅は、横軸の目盛りで「０．４１」であった。

（ａ）、（ｂ）から次のことが判明した。
（ｂ）の面積Ｓａｃｔで評価するときには、個人差は「０．４１」に留まるが、（ａ）のピーク値Ｐａｃｔで評価するときには、個人差は「０．６５」になる。 合否判定をする場合には、個人差が小さいことが求められるため、ピーク値評価よりも面積評価の方が信頼性が高いと言える。
そこで、本発明では合否判定は、基本的に面積Ｓａｃｔで実施し、補足的にピーク値Ｐａｃｔで実施することにする。

次に、音の許容面積値Ｓａｌｗと音の許容ピーク値Ｐａｌｗの決め方を説明する。
（ａ）、（ｂ）をモデルに見立てて、説明する。仮に、望ましい官能評価値が６．５あれば、（ａ）の横軸の６．５から細線を立て、帯の中央から左に折り返し、縦軸に交わった点を、音の許容ピーク値Ｐａｌｗとする。
同様に、（ｂ）の横軸の６．５から細線を立て、帯の中央から左に折り返し、縦軸に交わった点を、音の許容面積値Ｓａｌｗとする。

以上の要領で、データを集積し、次のようなテーブルを作成する。

車両Ａには、１３００ｃｃ、１５００ｃｃ、１８００ｃｃのモデルがあり、その各々に、閾値Ｐｂ１〜Ｐｂ３、音の許容面積値Ｓａｌｗ１〜Ｓａｌｗ３、音の許容ピーク値Ｐａｌｗ１〜Ｐａｌｗ３を設定する。

同様に、車両Ｂには、１０００ｃｃ、１３００ｃｃの搭載モデルがあり、その各々に、閾値Ｐｂ４〜Ｐｂ５、音の許容面積値Ｓａｌｗ４〜Ｓａｌｗ５、音の許容ピーク値Ｐａｌｗ４〜Ｐａｌｗ５を設定する。
これで、音の許容面積値Ｓａｌｗと音の許容ピーク値Ｐａｌｗは、車両が決まれば、表１から選択することができる。

そして、閾値は高速演算処理媒体に記憶させ、音の許容面積値と音の許容ピーク値は、端末に記憶させる。以上の手続を終えた後に、次のフローを実行する。

図７は本発明に係る車両検査の手順を示すフロー図である。なお、高速演算処理媒体を、図中ではＰＣカードと表記する。
先ず、ステップ番号（以下、ＳＴと略記する。）０１でＬＥＴ（端末）へ高速演算処理媒体を挿入する。このＬＥＴは、車載ＥＣＵに接続され、車両情報を取得する（ＳＴ０２）。すなわち、車載ＥＣＵは当該車両特有の情報を保有している。

高速演算処理媒体には、表１に示す車両詳報−閾値の相関が記憶されている。高速演算処理媒体は、ＬＥＴから車両情報（例えば、車両Ａ＋１５００ｃｃ）を取得すると（ＳＴ０３）、表１に基づいて機種別に閾値（例えばＰｂ２）を選択する（ＳＴ０４）。同様に、ＬＥＴには、表１に示す車両詳報−許容面積値及び許容ピーク値の相関が記憶されている。ＬＥＴは車両情報（例えば、車両Ａ＋１５００ｃｃ）と表１に基づいて許容面積値（例えばＳａｌｗ２）及び許容ピーク値（例えばＰａｌｗ２）を選択する（ＳＴ０５）。以上のＳＴ０３〜ＳＴ０５は、ＳＴ０２が実施されたら瞬時に実行され、ＳＴ０３〜ＳＴ０５に順序の優劣はない。

次に、高速演算処理媒体にマイク線及び車速線（図２、符号２４，２８）を接続する（ＳＴ０６）。これで、検査の準備が完了したので、車両の走行を開始する（ＳＴ０７）。車速が、検査開始速度に達したら、リアルタイムトラッキングを開始する（ＳＴ０８）。具体的には、高速演算処理媒体に内蔵された高速フーリエ変換回路を用いて、速度を横軸、音を縦軸とした波形図を作成し、閾値より上の範囲の面積Ｓａｃｔを累積して計算する（ＳＴ０９）。

測定最高速度に達するなどしてトラッキングが終了したら（ＳＴ１０）、先ず、面積ａｃｔが許容面積値Ｓａｌｗｘ（この例では、Ｓａｌｗ２）以下であるか否かを調べる（ＳＴ１１）。面積ａｃｔが許容面積値Ｓａｌｗｘ以下であれば「合格」の表示をディスプレイ（図２、符号３６）に表示する（ＳＴ１２）。

否であれば、高速演算処理媒体でピーク値Ｐａｃｔを特定する（ＳＴ１３）。そして、ピーク値Ｐａｃｔが許容ピーク値Ｐａｌｗｘ（この例では、Ｐａｌｗ２）以下であるか否かを調べる（ＳＴ１４）。否であれば、「不合格」の表示を行う（ＳＴ１５）。すなわち、面積とピーク値の両方が許容値を超えている場合に不合格とする。

面積は許容値を超えているが、ピーク値が許容値以下の場合には、微調整を施すことで、面積を許容値以下にすることができる可能性がある。そこで、この場合には、「保留」を表示させる（ＳＴ１６）。

なお、処理を簡略化する場合には、ＳＴ１３、ＳＴ１４及びＳＴ１６を省いて、ＳＴ１１のＮＯをＳＴ１５に直結させる。そうすれば、より簡単に合否判断が下され、検査が簡便になる。

以上により、官能検査に頼らないで、車両の音や振動の検査を実施することができる。しかも、この検査には、大型の分析計は必要なく、高速演算処理媒体と、入手が容易なＬＥＴやパーソナルコンピュータとがあればよい。

図８は図２の別実施例を示す図であり、端末１３は、パーソナルコンピュータであり、このパーソナルコンピュータの高速演算処理媒体スロットル３７に高速演算処理媒体１４を挿入すればよい。その他は、図２と同様であるから符号を流用して詳細な説明は省略する。

尚、本発明の車両検査装置は、完成車両の音や振動を検査する検査場に設置することが望まれるが、車検場、車両の修理場、ディーラー内に設置することもできため、設置場所や用途は自在である。

また、図２に示す高速演算処理媒体１４に、音入力端子２６と振動入力端子２７の両方を設けたが、何れか一方のみを設けることで、音専用の高速演算処理媒体や振動専用の高速演算処理媒体としてもよい。

本発明の車両検査装置は、車両メーカの組立ラインの末端に設けることが望ましい。

本発明に係る車両検査装置の構成図である。 高速演算処理媒体及び端末の外観図である。 である。 ある走行で得た波形図である。 閾値を加入した波形図である。 官能評価点とピーク値、面積との相関を示す図である。 本発明に係る車両検査の手順を示すフロー図である。 図２の別実施例を示す図である。 従来の音の検査装置の原理を説明する図である。

符号の説明

１０…車両検査装置、１１…車載ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）、１２…車両、１３…端末、１４…高速演算処理媒体、１５…マイクロフォン、２６…音入力端子、２７…振動入力端子、２９…車速等入力端子、３１…高速フーリエ変換回路。

Claims (4)

1. 走行中又はアイドリング中の車内に置かれ、車内に到達する音又は振動を検査する車両検査装置であって、
   この車両検査装置は、車載ＥＣＵに取り外し可能に接続され、当該車両に関する車両情報を含む情報を取入れる端末と、この端末に取り外し可能に挿入される高速演算処理媒体と、この高速演算処理媒体へ音情報を送るマイクロフォン又は振動情報を送る振動センサとからなり、
   前記高速演算処理媒体は、前記音情報を取入れる音入力端子又は前記振動情報を取入れる振動入力端子と、車速又はエンジン回転数情報を取入れる車速等入力端子とを備えるとともに、車両毎に予め定められている音の閾値又は振動の閾値を記憶しており、端末を介して取入れる車両情報に基づいて音の閾値又は振動の閾値を選択する機能を備え、車速を横軸、音又は振動を縦軸にした波形図を作成する高速フーリエ変換回路を備え、この回路で作成した波形図に前記閾値を加入し、この閾値を超えた領域での波形図の面積を算出する機能を備えており、
   前記端末は、前記高速演算処理媒体で計算された面積に基づいて合否判定する機能を有していることを特徴とする車両検査装置。
2. 前記端末は、車両の検査に使用されるライン・エンド・テスターであることを特徴とする請求項１記載の車両検査装置。
3. 前記高速演算処理媒体は、ＰＣＭＣＩＡ タイプＩＩに準拠するカードであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両検査装置。
4. 前記高速演算処理媒体には、前記高速フーリエ変換回路と共にフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイと呼ばれるハードロジック回路が、予め移植されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車両検査装置。

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