JP2015212635A - Threshold waveform creation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a threshold waveform creation device capable of creating a threshold waveform considering genuine variation, in which a variation in a time axis direction of an observation waveform does not appear as a variation in an observation value axis direction, by obtaining a genuine average waveform in which characteristics of the waveform is not lost due to an effect of smoothing by averaging of the observation waveform.SOLUTION: The threshold waveform creation device includes: a feature extraction section 13 that extracts feature points from an observation waveform; a correlation evaluation part 14 that evaluates the feature point extracted by the feature extraction section 13; a statistical processing section 15 that performs a statistical processing on an observation waveform in a time axis direction and in an observation value axis direction based on the feature point; and a threshold waveform creation section 16 that creates a threshold waveform which is used for determining the normality of the observation waveform based on the values after subjected to statistical processing in the time axis direction and the observation value axis direction.

Description

本発明は、観測波形の正常性を判定するために用いられる閾値波形を作成する閾値波形作成装置に関する。   The present invention relates to a threshold waveform creating apparatus that creates a threshold waveform used to determine the normality of an observed waveform.

従来、不具合を含んだ製品を市場に出荷することを防ぐために、製造した製品の良否を判定するための検査が行われている。その検査方法の1つとして、製造した製品に対して試験信号を与え、その際の製品の振る舞いを、センサ等を通じて計測し、その時系列として集録した計測波形を所定の基準である閾値あるいは閾値波形と比較して製品の良否を判定する方法が知られている。   Conventionally, in order to prevent a product containing a defect from being shipped to the market, an inspection for determining the quality of a manufactured product has been performed. As one of the inspection methods, a test signal is given to a manufactured product, the behavior of the product at that time is measured through a sensor or the like, and a measurement waveform acquired as a time series is a threshold or threshold waveform that is a predetermined reference. There is known a method for judging the quality of a product as compared with the above.

例えば閾値波形による判定方法は、集録した波形が、予め事前に設定した閾値波形の上限波形や下限波形を逸脱していないかを判定の基準とするものである。この判定方法は、閾値波形を設定するだけでよいので、多様な分野において適用が可能である。特に、多品種変量生産が行われている場合に実益がある。   For example, a determination method using a threshold waveform is based on whether the acquired waveform deviates from an upper limit waveform or a lower limit waveform of a threshold waveform set in advance. Since this determination method only needs to set the threshold waveform, it can be applied in various fields. This is especially beneficial when multi-variety variable-volume production is carried out.

閾値波形の作成方法は、特許文献1および2に記載されている。特許文献1に開示されている方法は、複数の正常波形から算出した平均波形に、これら複数の正常波形の標準偏差を加えて上限波形とし、減じて下限波形とするものである。これに対して、特許文献2に開示されている方法は、複数の正常波形の平均や標準偏差を評価するのではなく、複数の正常波形で囲まれた空間を良と判定すべき空間として、上限波形および下限波形を作成するものである。   Patent Documents 1 and 2 describe a method for creating a threshold waveform. In the method disclosed in Patent Document 1, an average waveform calculated from a plurality of normal waveforms is added with a standard deviation of the plurality of normal waveforms to obtain an upper limit waveform, and subtracted to obtain a lower limit waveform. On the other hand, the method disclosed in Patent Document 2 does not evaluate the average or standard deviation of a plurality of normal waveforms, but defines a space surrounded by a plurality of normal waveforms as a space to be determined as good. An upper limit waveform and a lower limit waveform are created.

特開2002−341909号公報JP 2002-341909 A 特開2004−239879号公報JP 2004-239879 A

しかし、特許文献1に提案されている方法は、取得した複数の正常波形を平均して得られた平均波形が真に平均的な正常波形であるとは限らない。真に平均的なものとするためには、ある程度の数の正常波形を取得して平均する必要があり、その取得数が1〜2個程度では不十分である。一方、ある程度の数の正常波形を取得して平均すると、その平均化によって波形の特徴が平滑化されてしまい、良否判定すべき波形の特徴が失われ、平均波形が真に平均的な波形とはいえないものとなる場合がある。   However, in the method proposed in Patent Document 1, an average waveform obtained by averaging a plurality of acquired normal waveforms is not necessarily a true average normal waveform. In order to be truly average, it is necessary to acquire and average a certain number of normal waveforms, and it is not sufficient that the acquired number is about 1-2. On the other hand, if a certain number of normal waveforms are acquired and averaged, the characteristics of the waveform are smoothed by the averaging, and the characteristics of the waveform that should be judged pass / fail are lost, and the average waveform becomes a truly average waveform. May not be.

また、特許文献1の方法では、正常波形の中に急に値が変化する部分、すなわち立ち上り部分や立下り部分が含まれているとき、そのような部分での標準偏差は、不安定なものとなりがちである。開始のトリガによって波形の観測を開始しているので、観測される波形の時刻は同一なものとして扱うことができるが、実際の検査対象で起こっている物理現象は、時刻が完全に一致するとは限らず、多少の時刻のずれを伴う。立ち上り部分が、時間軸方向に前後にずれると、その時刻のずれは、結果的に観測値のばらつきとして、標準偏差に現れる。しかしながら、この標準偏差は、実際には観測値のばらつきではなく、時刻のばらつきである。従って、実際には観測値はあまりばらついていないのだが、時刻がずれてばらつくことによって、過大な閾値波形が作成されることになる。すなわち、時間軸方向の波形のばらつきが、観測値軸方向の波形のばらつきとして、統計的に評価され、ずらす量に反映されることになり、作成された閾値波形のうち、特に立ち上り部分や立下り部分において,正しい上限や下限を示しているとはいえない。   Further, in the method of Patent Document 1, when a normal waveform includes a portion whose value changes suddenly, that is, a rising portion or a falling portion, the standard deviation in such a portion is unstable. It tends to be a neighbor. Since the observation of the waveform is started by the start trigger, the time of the observed waveform can be treated as the same, but the physical phenomenon occurring in the actual inspection object is not the same time Not limited to this, there is a slight time lag. When the rising portion deviates back and forth in the time axis direction, the time lag appears in the standard deviation as a result of the observed value variation. However, this standard deviation is not actually a variation in observed values but a variation in time. Therefore, actually, the observed values do not vary so much, but an excessive threshold waveform is created when the time varies and varies. That is, the waveform variation in the time axis direction is statistically evaluated as the waveform variation in the observation value axis direction, and is reflected in the shift amount. It cannot be said that the upper and lower limits are shown correctly in the downstream part.

また、特許文献2に提案されている方法により作成された閾値波形の上限および下限が妥当なものであるといえるためには、ある程度の数の正常波形を取得するだけでは不十分であって、ある程度のばらつきの広さをもって適当にばらついた複数の正常波形を取得する必要がある。しかし、これは容易なことではない。また,ある程度のばらつきの広さをもって適当にばらついた複数の正常波形を取得できているかどうかを検証するためにも、結局のところ特許文献1における標準偏差のような統計的評価が必要となる。   Further, in order to say that the upper and lower limits of the threshold waveform created by the method proposed in Patent Document 2 are appropriate, it is not sufficient to obtain a certain number of normal waveforms, It is necessary to acquire a plurality of normal waveforms that vary appropriately with a certain degree of variation. But this is not easy. Further, in order to verify whether or not a plurality of normal waveforms that are appropriately varied with a certain degree of variation can be acquired, after all, a statistical evaluation such as the standard deviation in Patent Document 1 is required.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、観測波形の平均化による平滑化の効果でその波形の特徴が失われることのない真に平均的な平均波形を得て、観測波形の時間軸方向のばらつきが観測値軸方向のばらつきとして現れることのない真のばらつきを加味した閾値波形を作成する閾値波形作成装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and obtains a truly average average waveform without losing the characteristics of the waveform due to the smoothing effect by averaging the observed waveform, and the time of the observed waveform. It is an object of the present invention to obtain a threshold waveform creating apparatus that creates a threshold waveform that takes into account true variations in which variations in the axial direction do not appear as variations in the observed value axial direction.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、観測波形の正常性を判定するために用いられる閾値波形を作成する閾値波形作成装置であって、観測波形から、特徴点を抽出する特徴抽出部と、前記特徴抽出部で抽出された前記特徴点を評価する相関評価部と、前記特徴点に基づいて、観測波形の時間軸方向および観測値軸方向の統計処理を行う統計処理部と、前記時間軸方向および前記観測値軸方向での統計処理に基づいて前記閾値波形を作成する閾値波形作成部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a threshold waveform creation device that creates a threshold waveform used to determine the normality of an observed waveform, and a feature point is obtained from the observed waveform. A feature extraction unit for extraction, a correlation evaluation unit for evaluating the feature points extracted by the feature extraction unit, and a statistic for performing statistical processing in the time axis direction and the observation value axis direction of the observed waveform based on the feature points And a threshold waveform creating unit that creates the threshold waveform based on statistical processing in the time axis direction and the observed value axis direction.

本発明によれば、観測波形の平均化による平滑化の効果でその波形の特徴が失われることのない真に平均的な平均波形を得て、観測波形の時間軸方向のばらつきが観測値軸方向のばらつきとして現れることのない真のばらつきを加味した閾値波形を得ることができ、このような閾値波形を用いることで、過不足なく、製品の良否判定の際に計測された波形と閾値波形を比較できるという効果を奏する。   According to the present invention, a truly average average waveform without losing the characteristics of the waveform is obtained by the smoothing effect by averaging of the observed waveform, and the variation in the time axis direction of the observed waveform is the observed value axis. A threshold waveform that takes into account the true variation that does not appear as a variation in direction can be obtained. By using such a threshold waveform, the waveform and the threshold waveform that are measured when judging the quality of the product without excess or deficiency There is an effect that can be compared.

図1は、本発明に係る閾値波形作成装置の実施の形態1のハードウェア構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a first embodiment of a threshold waveform generating apparatus according to the present invention. 図2は、閾値波形の作成を実行するプログラムの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a program that executes creation of a threshold waveform. 図3は、波形の構造が大きく変化する点を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a point where the waveform structure changes greatly. 図4は、波形の角度変化の最も単純な類型を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the simplest type of waveform angle change. 図5は、一群の角度変化の評価が必要な第1の類型を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a first type that requires evaluation of a group of angle changes. 図6は、一群の角度変化の評価が必要な第2の類型を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a second type that requires evaluation of a group of angle changes. 図7は、異なる波形間での対応する特徴点の関係を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the relationship between corresponding feature points between different waveforms. 図8は、特徴抽出部で抽出された特徴点およびその相関を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the feature points extracted by the feature extraction unit and their correlation. 図9は、実施の形態1における平均波形、観測値の標準偏差および時間の標準偏差を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an average waveform, a standard deviation of observed values, and a standard deviation of time in the first embodiment. 図10は、実施の形態1において算出された平均波形に観測値の標準偏差および時間の標準偏差を加味して作成した閾値波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a threshold waveform created by adding the standard deviation of the observed value and the standard deviation of the time to the average waveform calculated in the first embodiment. 図11は、閾値波形作成部における平均波形の評価方法を模式的に説明する図である。FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an average waveform evaluation method in the threshold waveform creating unit. 図12は、実施の形態2における平滑化の度合い調整による特徴点の抽出を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating feature point extraction by adjusting the degree of smoothing according to the second embodiment. 図13は、平坦区間における観測値の点群に基づく観測値軸方向の標準偏差の評価を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the evaluation of the standard deviation in the observed value axis direction based on the observed value point group in the flat section. 図14は、本発明に係る閾値波形作成装置の実施の形態3の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the threshold waveform generating apparatus according to the present invention. 図15は、実施の形態3における異常発生区間に対する閾値波形の作成過程を模式的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically showing a process of creating a threshold waveform for the abnormality occurrence section in the third embodiment. 図16は、特許文献1の閾値波形の作成方法を模式的に示す図である。FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a threshold waveform generation method disclosed in Patent Document 1. 図17は、特許文献1の統計処理における複数の観測波形の対応関係を模式的に示す図である。FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the correspondence between a plurality of observed waveforms in the statistical processing of Patent Document 1. 図18は、特許文献1の統計処理における複数の観測波形、平均波形、標準偏差および閾値波形を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a plurality of observed waveforms, average waveforms, standard deviations, and threshold waveforms in the statistical processing of Patent Document 1.

以下に、本発明にかかる閾値波形作成装置および方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a threshold waveform generating apparatus and method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
先に、実施形態1の理解を促すために、特許文献1の波形比較の方法およびその問題点について、図16〜図18を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
First, in order to promote the understanding of the first embodiment, the waveform comparison method and the problems of Patent Document 1 will be described with reference to FIGS.

図16は、特許文献1の閾値波形の作成方法を模式的に示す図である。
<特許文献1の閾値波形の作成>
良品であることが分かっている製品に対して試験信号を与え、その際の製品の振る舞いをサンプリング間隔Δtで計測する検査を行うものとして、検査の開始をトリガ検出して開始時刻t1を保持すると共にサンプリングを開始し、検査の終了もトリガ検出して終了時刻tnを保持すると共にサンプリングを停止し、その結果、1サイクルの所要時間がtn−t1で、波形点数がn点となったとする。なお、検査の所要時間は毎回一定であるから、1サイクルの開始トリガで波形集録を開始し、その後、波形点数がn点になった時点で、波形集録を終了しても、同じことである。このようにして、正常波形(図示省略)を得る。同様にして、不良品であることが分かっている製品に対しても試験信号を与え、波形集録を行い、異常波形(図示省略)を得る。
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a threshold waveform generation method disclosed in Patent Document 1.
<Creation of threshold waveform of Patent Document 1>
Assuming that a test signal is given to a product that is known to be a non-defective product and that the behavior of the product at that time is measured at a sampling interval Δt, the start of the test is detected as a trigger and the start time t1 is held. At the same time, sampling is started, the end of the inspection is also detected by trigger, and the end time tn is held and the sampling is stopped. As a result, the time required for one cycle is tn-t1, and the number of waveform points is n. Since the time required for the inspection is constant every time, waveform acquisition is started at the start trigger of one cycle, and after that, when the number of waveform points reaches n points, the same thing is true. . In this way, a normal waveform (not shown) is obtained. Similarly, a test signal is given to a product that is known to be defective, and waveform acquisition is performed to obtain an abnormal waveform (not shown).

このようにして正常波形と異常波形をいくつか取得し、これら取得したいくつかの正常波形と異常波形に基づいて閾値波形を規定する。例えば、取得したいくつかの正常波形を平均して得られた平均波形mを上方向にずらして上限波形hを、下方向にずらして下限波形lを、それぞれ作成する。平均波形mの時間tにおける観測値軸方向の値はm(t)で表示されるものとし、同様に、上限波形hの観測値軸方向の値はh(t)と表示され、下限波形lの観測値軸方向の値はl(t)で表示される。取得した異常波形のいずれもが、サンプリング区間t1〜tnにおいて、この作成した閾値波形を逸脱することを確認して、最終的に上限波形hおよび下限波形lを、上限および下限とする閾値波形として規定する。規定した閾値波形の上限波形hおよび下限波形lも波形点数がn点(サンプリング間隔Δt)である。   In this way, several normal and abnormal waveforms are acquired, and a threshold waveform is defined based on the acquired some normal and abnormal waveforms. For example, an average waveform m obtained by averaging several acquired normal waveforms is shifted upward to create an upper limit waveform h, and downward to create a lower limit waveform l. The value in the observation value axis direction at time t of the average waveform m is assumed to be displayed as m (t). Similarly, the value in the observation value axis direction of the upper limit waveform h is indicated as h (t), and the lower limit waveform l The value in the observed value axis direction is represented by l (t). It is confirmed that any of the acquired abnormal waveforms deviate from the created threshold waveform in the sampling intervals t1 to tn, and finally the upper limit waveform h and the lower limit waveform l are set as threshold waveforms having the upper limit and the lower limit. Stipulate. The upper limit waveform h and the lower limit waveform l of the defined threshold waveform also have n waveform points (sampling interval Δt).

<特許文献1の計測波形の判定>
検査対象である製品に対しても同様に試験信号を与え、その際の振る舞いをサンプリング区間t1〜tn、および、サンプリング間隔Δtで計測し、その結果として、時間tにおける観測値軸方向の値がf(t)で表示される計測波形(図示省略)が得られたとする。計測波形が閾値波形を逸脱しているか否かの判定は、計測波形の各点の値と、閾値波形の各点の値を比較することにより行う。例えば,図16に示すように閾値波形として上限波形hと下限波形lの両方が設定されている場合には、計測波形の各点の値が、上限波形hの各点の値より小さく、かつ、下限波形lの各点の値より大きい、すなわちl(t1)<f(t1)<h(t1)、l(t2)<f(t2)<h(t2)、…、l(tn)<f(tn)<h(tn)であることが確認できれば、計測波形が閾値波形を逸脱しておらず、この製品は良品であると判定する。
<Determination of Measurement Waveform of Patent Document 1>
Similarly, a test signal is given to the product to be inspected, and the behavior at that time is measured at the sampling intervals t1 to tn and the sampling interval Δt. As a result, the value in the observed value axis direction at time t is It is assumed that a measurement waveform (not shown) displayed at f (t) is obtained. Whether or not the measurement waveform deviates from the threshold waveform is determined by comparing the value of each point of the measurement waveform with the value of each point of the threshold waveform. For example, when both the upper limit waveform h and the lower limit waveform l are set as threshold waveforms as shown in FIG. 16, the value of each point of the measurement waveform is smaller than the value of each point of the upper limit waveform h, and , Larger than the value of each point of the lower limit waveform l, that is, l (t1) <f (t1) <h (t1), l (t2) <f (t2) <h (t2),..., L (tn) < If it can be confirmed that f (tn) <h (tn), the measured waveform does not deviate from the threshold waveform, and it is determined that the product is a non-defective product.

以上の例では,横軸を時間(サンプリング点数)、縦軸を観測値としているが、そのようにして観測波形を異なる単位の波形へと変換した場合、例えばフーリエ変換(FFT)であれば、変換後の横軸は周波数、縦軸はその周波数成分の大きさ(スペクトル)となるが、その場合でも、その変換後の波形に対する閾値波形を予め設定しておけば、同様に判定がなされる。   In the above example, the horizontal axis is time (the number of sampling points) and the vertical axis is the observed value. When the observed waveform is converted into a waveform of a different unit in this way, for example, if it is Fourier transform (FFT), The horizontal axis after conversion is the frequency, and the vertical axis is the magnitude (spectrum) of the frequency component. Even in this case, the determination is made in the same manner if a threshold waveform for the converted waveform is set in advance. .

このように、製造加工後の製品に対して検査を行い、製品の良否を判定する特許文献1の方式では、製造加工工程の後に検査工程を設ける必要があり、その分だけ製品1個あたりの製造開始から完了までに要する時間も長くなる。これを解決するために、製造加工工程中における制御指令や製造加工状況を計測して、その結果として得られた波形が、正常な製造加工時の波形から逸脱していないかを確認することによって、製品の良否を判定する方法がある。この方法は、インライン検査とか機上検査(オン・マシン・ベリフィケーション)などと呼ばれたりする。   As described above, in the method of Patent Document 1 that inspects a product after manufacturing processing and determines the quality of the product, it is necessary to provide an inspection step after the manufacturing processing step, and accordingly, per product. The time required from the start of production to completion is also increased. In order to solve this, by measuring the control commands and manufacturing process status during the manufacturing process, and confirming that the resulting waveform does not deviate from the waveform during normal manufacturing process There is a method for judging the quality of a product. This method is sometimes called in-line inspection or on-machine inspection (on-machine verification).

この波形の判定方法も上述した例と同様でよい。すなわち、製造した製品に対して試験信号を与え、その際の製品の振る舞いを計測する代わりに、1個の製品の製造加工(1サイクル)の状況を計測し、得られた波形を、予め設定した上限波形や下限波形と比較すればよい。   This waveform determination method may be the same as in the above-described example. That is, instead of giving a test signal to the manufactured product and measuring the behavior of the product at that time, the status of the manufacturing process (one cycle) of one product is measured, and the obtained waveform is preset. The upper limit waveform and the lower limit waveform may be compared.

一方、上述した平均波形mを上下にずらす量は,経験的に決める必要がある。いくつかの正常波形といくつかの異常波形が取得できた場合は,これらの正常波形を良と判定でき、これらの異常波形を否と判定できるように、ずらす量を調整できるが、その調整した量が適当であるといえるためには、ある程度の数の正常波形や異常波形を取得して比較する必要があり、その作業は煩雑なものとなる。また、通常、生産ラインは良品を製造するためにあるから、ある程度の数の正常波形の取得は比較的容易であるのに比べ、ある程度の数の異常波形を取得することは困難であるため、このような作業は困難を極める。   On the other hand, the amount by which the above-described average waveform m is shifted up and down needs to be determined empirically. If some normal waveforms and some abnormal waveforms can be acquired, these normal waveforms can be judged as good, and the shift amount can be adjusted so that these abnormal waveforms can be judged as negative. In order to say that the amount is appropriate, it is necessary to acquire and compare a certain number of normal waveforms and abnormal waveforms, and the work becomes complicated. In addition, since the production line is usually used to manufacture non-defective products, it is difficult to acquire a certain number of abnormal waveforms compared to obtaining a certain number of normal waveforms relatively easily. Such work is extremely difficult.

そこで、特許文献1に開示されている方法を採用して、複数の正常波形の標準偏差を加味して平均波形mのずらす量を決めることは統計的に優れるのであるが、既に述べたとおり、特許文献1に開示されている方法では、過大な閾値波形が作成される可能性がある。この過大な閾値波形が作成される問題については、図17および図18を用いて説明する。   Therefore, it is statistically excellent to adopt the method disclosed in Patent Document 1 and determine the shift amount of the average waveform m in consideration of the standard deviations of a plurality of normal waveforms. In the method disclosed in Patent Document 1, an excessive threshold waveform may be created. The problem of creating this excessive threshold waveform will be described with reference to FIGS.

図17は、特許文献1の統計処理における複数の観測波形の対応関係を模式的に示す図である。波形w1〜w3は、いずれも形状が同一の波形であるが、互いに時間軸方向に少しだけずれている。波形w1〜w3の時間tにおける観測値軸方向の値は、それぞれ、f1(t)〜f3(t)と表示される。例えば、時刻tkにおける観測値をそれぞれf1(tk)〜f3(tk)とする。波形w1〜w3が平坦なところでの時刻tkの観測値の平均や標準偏差は、そう問題とならないが、波形w1〜w3の突出部分が観測される時刻tjの観測値f1(tj)〜f3(tj)の平均や標準偏差は、あきらかに波形w1〜w3の時間軸方向へのずれが観測値のずれとなって表れてしまい、過大な閾値波形が作成されるという問題が生じてしまう。例えば、本来であれば、波形w3の観測値f3(tj)は、波形w1の観測値f1(tj)ではなく、観測値f1(ti)との対応関係において、そのばらつきが統計評価されるべきだからである。   FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the correspondence between a plurality of observed waveforms in the statistical processing of Patent Document 1. The waveforms w1 to w3 are all waveforms having the same shape, but are slightly shifted from each other in the time axis direction. The values in the observed value axis direction at time t of the waveforms w1 to w3 are displayed as f1 (t) to f3 (t), respectively. For example, the observed values at time tk are assumed to be f1 (tk) to f3 (tk), respectively. The average and standard deviation of the observation values at time tk where the waveforms w1 to w3 are flat are not so problematic, but the observation values f1 (tj) to f3 () at the time tj at which the protruding portions of the waveforms w1 to w3 are observed. In the average and standard deviation of tj), the deviation of the waveforms w1 to w3 in the time axis direction appears as the deviation of the observed value, which causes a problem that an excessive threshold waveform is created. For example, originally, the observed value f3 (tj) of the waveform w3 should be statistically evaluated in terms of the correspondence with the observed value f1 (ti), not the observed value f1 (tj) of the waveform w1. That's why.

なお、このような従来の統計処理に基づき、波形w1〜wnの時間tkにおける観測値を、それぞれf1(tk)〜fn(tk)、その平均波形の値をm(tk)と表示するものとして一般化すると、

Figure 2015212635
として求められ、同様にしてその標準偏差v(tk)も、
Figure 2015212635
として求めることができる。 Based on such conventional statistical processing, the observed values of the waveforms w1 to wn at the time tk are respectively displayed as f1 (tk) to fn (tk), and the average waveform value is displayed as m (tk). In general,
Figure 2015212635
Similarly, the standard deviation v (tk) is also calculated as
Figure 2015212635
Can be obtained as

図18は、特許文献1の統計処理における複数の観測波形、平均波形、標準偏差および閾値波形を示す図である。図18(a)に示された観測された複数の波形w4〜w6は、いずれも凹凸に関して同じ形状特徴を持った正常波形であるが、観測値軸方向にも時間軸方向にも少しだけばらついている。図18(b)には、数1に基づき各時間において波形w4〜w6を平均した平均波形m1が示されているが、平均波形m1においては、波形w4〜w6が有していた立ち上り直後のオーバーシュート部分となる凸部が殆ど失われてしまうことがわかる。数1に基づくと、平均波形m1は、波形w4〜w6それぞれの凸部の最大値を平均しているのではなく、時間4における波形w4〜w6の観測値の平均、時間5における波形w4〜w6の観測値の平均のように、各時間において平均処理しているからである。また、図18(c)には、数2に基づき各時間において算出された標準偏差を特定倍した値が示されているが、この値は、波形w4〜w6の立ち上りや立下りの部分において突出して大きな値となる。この標準偏差に基づく値を用いて、特許文献1の方式により閾値波形を作成すれば、図18(d)に示すように、立ち上り部分や立下り部分において過大な閾値となる上限波形h1および下限波形l1によって上下限を規定される閾値波形が作成されてしまい、正しい上限や下限を示しているとは言えないことがわかる。   FIG. 18 is a diagram showing a plurality of observed waveforms, average waveforms, standard deviations, and threshold waveforms in the statistical processing of Patent Document 1. Each of the observed waveforms w4 to w6 shown in FIG. 18A is a normal waveform having the same shape characteristics with respect to the unevenness, but varies slightly in both the observation value axis direction and the time axis direction. ing. FIG. 18B shows an average waveform m1 obtained by averaging the waveforms w4 to w6 at each time based on Equation 1, but in the average waveform m1, the waveform w4 to w6 has a waveform immediately after the rise. It can be seen that the convex portions that are overshoot portions are almost lost. Based on Equation 1, the average waveform m1 does not average the maximum values of the convex portions of the waveforms w4 to w6, but the average of the observation values of the waveforms w4 to w6 at time 4, and the waveform w4 to w4 at time 5. This is because the average processing is performed at each time like the average of the observation values of w6. Further, FIG. 18C shows a value obtained by multiplying the standard deviation calculated at each time based on Equation 2 by a specific value. This value is obtained at the rising and falling portions of the waveforms w4 to w6. Protrusively large value. If a threshold waveform is created by the method of Patent Document 1 using a value based on this standard deviation, as shown in FIG. 18 (d), an upper limit waveform h1 and a lower limit that are excessive threshold values at the rising and falling portions. It can be seen that a threshold waveform whose upper and lower limits are defined by the waveform l1 is created, and it cannot be said that the correct upper limit or lower limit is indicated.

次に、以上における図16〜図18を用いた説明も踏まえて、本発明に係る閾値波形作成装置について説明する。図1は、本発明に係る閾値波形作成装置の実施の形態1のハードウェア構成を示す図である。閾値波形作成装置1は、マイクロプロセッサ2と、システムバス3と、格納メモリ4と、入力部5と、保存部6と、表示部7とを備える。格納メモリ4および保存部6は、閾値波形の作成を実行するプログラムを記憶することができる。マイクロプロセッサ2は、このプログラムに従って処理を行い、保存部6に記憶された正常波形から、平均波形および閾値波形を作成する。表示部7は、作成した平均波形および閾値波形を確認する等のために用いられる。閾値波形作成装置1は、パソコンでもよく,検査装置や計測装置で観測した正常波形をこのパソコン上に保持し、このパソコン上においてオフラインで作成した平均波形および閾値波形を、検査装置に転送して使用する。また、閾値波形作成装置1は、検査装置でもよく、この場合、検査装置が平均波形および閾値波形の作成機能を備えることとなり、検査の事前に観測した正常波形に基づいて平均波形および閾値波形を作成して保持し、これに基づいて、検査対象の観測波形について良否判定を行う。   Next, based on the description with reference to FIGS. 16 to 18 described above, the threshold waveform generation device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a first embodiment of a threshold waveform generating apparatus according to the present invention. The threshold waveform generation device 1 includes a microprocessor 2, a system bus 3, a storage memory 4, an input unit 5, a storage unit 6, and a display unit 7. The storage memory 4 and the storage unit 6 can store a program for creating a threshold waveform. The microprocessor 2 performs processing according to this program, and creates an average waveform and a threshold waveform from the normal waveform stored in the storage unit 6. The display unit 7 is used for confirming the created average waveform and threshold waveform. The threshold waveform creation device 1 may be a personal computer, and the normal waveform observed by the inspection device or the measurement device is held on this personal computer, and the average waveform and the threshold waveform created offline on this personal computer are transferred to the inspection device. use. In addition, the threshold waveform generation apparatus 1 may be an inspection apparatus. In this case, the inspection apparatus has a function of generating an average waveform and a threshold waveform, and the average waveform and the threshold waveform are generated based on a normal waveform observed in advance of the inspection. Based on this, a pass / fail judgment is made on the observed waveform to be inspected.

図2は、閾値波形の作成を実行するプログラムの構成を示す図である。閾値波形作成プログラム11は、格納メモリ4または保存部6に記憶されるものであり、ノイズ処理部12と、特徴抽出部13と、相関評価部14と、統計処理部15と、閾値波形作成部16とを備える。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a program that executes creation of a threshold waveform. The threshold waveform generation program 11 is stored in the storage memory 4 or the storage unit 6, and includes a noise processing unit 12, a feature extraction unit 13, a correlation evaluation unit 14, a statistical processing unit 15, and a threshold waveform generation unit. 16.

閾値波形作成プログラム11は、はじめに必要に応じて、ノイズ処理部12において検査の事前に観測された正常波形に対してノイズの除去を行う。良品について観測された正常波形にはノイズが含まれることがあり、このノイズによって本来なら波形の特徴点ではないところが特徴点として抽出されてしまうのを防ぐためである。次に、特徴抽出部13において、観測した正常波形の特徴点を抽出する。そして、相関評価部14において、特徴抽出部13で抽出した特徴点を評価し、特徴点のうち複数の正常波形の間で相関が認められるものを真の特徴点として採用する。統計処理部15において、それぞれの正常波形の真の特徴点の観測値の平均を算出し、また、時間の平均を算出する。ここで、観測値の平均算出は観測値軸方向の統計処理の一種であり、時間の平均算出は時間軸方向の統計処理の一種である。また、統計処理部15は、特徴点の間の区間については一様に対応するものと擬制して観測値と時刻の平均を算出し、これら算出結果から作成した平均波形を、閾値波形を作成する際の元となる一の正常波形とする。さらに、統計処理部15は、観測値および時間の平均を算出した際の対応点について、その観測値および時間の標準偏差を算出する。観測値の標準偏差算出は観測値軸方向の統計処理の一種であり、時間の標準偏差算出は時間軸方向の統計処理の一種である。最後に、閾値波形作成部16において、統計処理部15で得られた平均波形に対して観測値および時間の標準偏差を加味した閾値波形(上限波形および下限波形)を作成する。必要に応じて、事前に観測した複数の正常波形と、抽出された特徴点、平均波形または閾値波形とを比較して、平均波形や閾値波形の作成が妥当なものか否かを判断し、平均波形や閾値波形の作成に係るパラメータを調整して、再度この平均波形や閾値波形の作成を行う。   The threshold waveform creation program 11 first removes noise from a normal waveform observed in advance by the noise processing unit 12 as necessary. This is because a normal waveform observed for a non-defective product may contain noise, and this noise prevents a point that is not originally a feature point of the waveform from being extracted as a feature point. Next, the feature extraction unit 13 extracts feature points of the observed normal waveform. Then, the correlation evaluation unit 14 evaluates the feature points extracted by the feature extraction unit 13, and adopts the feature points in which correlation is recognized among a plurality of normal waveforms as the true feature points. The statistical processing unit 15 calculates the average of the observed values of the true feature points of each normal waveform, and calculates the average of time. Here, the average calculation of observation values is a kind of statistical processing in the observation value axis direction, and the average calculation of time is a kind of statistical processing in the time axis direction. In addition, the statistical processing unit 15 calculates the average of the observed value and the time by assuming that the interval between the feature points corresponds uniformly, and generates a threshold waveform from the average waveform created from these calculation results One normal waveform is used as the basis for this. Further, the statistical processing unit 15 calculates the standard deviation of the observed value and the time for the corresponding point when the average of the observed value and the time is calculated. The standard deviation calculation of the observation value is a kind of statistical processing in the observation value axis direction, and the time standard deviation calculation is a kind of statistical processing in the time axis direction. Finally, the threshold waveform creating unit 16 creates a threshold waveform (upper limit waveform and lower limit waveform) in which the average value obtained by the statistical processing unit 15 is added with the observed value and the standard deviation of time. If necessary, compare multiple normal waveforms observed in advance with the extracted feature points, average waveform, or threshold waveform to determine whether the creation of the average waveform or threshold waveform is appropriate, The parameters related to the creation of the average waveform and threshold waveform are adjusted, and the average waveform and threshold waveform are created again.

ノイズ処理部12は、移動平均フィルタや尺度空間フィルタ(Scale Space Filtering)などのローパスフィルタ等によるノイズ除去を行う。このとき、移動平均フィルタならば時定数、尺度空間フィルタならば尺度(畳み込み積分の基底関数であるガウス関数の広がり)によって、除去できるノイズの度合いを調整できる。すなわち、ノイズ処理部12では、時定数や尺度といった除去パラメータ21を調整して,ノイズ除去を行うことが可能である。   The noise processing unit 12 performs noise removal using a low-pass filter such as a moving average filter or a scale space filter. At this time, the degree of noise that can be removed can be adjusted by a time constant in the case of a moving average filter and by a scale (spread of a Gaussian function that is a basis function of convolution integral) in the case of a scale space filter. That is, the noise processing unit 12 can perform noise removal by adjusting the removal parameter 21 such as a time constant and a scale.

これによってノイズが除去される反面、平滑化の効果によって観測波形の特徴点が失われる場合もあるため、過大な除去パラメータ21によるノイズ除去は好ましくない。例えば、移動平均フィルタの場合では、あまり大きな時定数を設定すべきではなく、最低限に留めるべきである。ただし、そうすれば、ノイズが完全に除去しきれないことになり、本来なら波形の特徴点ではないところが特徴点として抽出されてしまうことを完全に防ぐことはできない。これに対処するために、後段に相関評価部14を設けているのである。それでも、過度に特徴点が抽出されてしまい本来なら真の特徴点ではないところまでが相関ありと評価されて真の特徴点として採用されないよう、最低限のノイズ除去は、最初のノイズ処理部12において行うべきである。   While noise is removed by this, the feature point of the observed waveform may be lost due to the smoothing effect, so noise removal with an excessive removal parameter 21 is not preferable. For example, in the case of a moving average filter, a very large time constant should not be set and should be kept to a minimum. However, in this case, noise cannot be completely removed, and it is impossible to completely prevent a point that is not a characteristic point of a waveform from being extracted as a characteristic point. In order to cope with this, the correlation evaluation unit 14 is provided in the subsequent stage. Even so, the minimum noise removal is performed so that the feature point is excessively extracted and the original feature point is evaluated as having a correlation and is not adopted as the true feature point. Should be done.

特徴抽出部13は、観測された複数の正常波形の夫々から波形の構造上の複数の特徴点を抽出する。波形の構造上の特徴点とは、例えば、波形の構造が大きく変化する点であって、波形の変化の度合いを示す値が所定の閾値を超える点である。この点について、図3〜図7を参照して説明する。   The feature extraction unit 13 extracts a plurality of feature points on the waveform structure from each of a plurality of observed normal waveforms. The feature point on the waveform structure is, for example, a point where the waveform structure changes greatly, and a value indicating the degree of change of the waveform exceeds a predetermined threshold. This point will be described with reference to FIGS.

図3は、波形の構造が大きく変化する点を示す図である。図3には、観測された1つの波形が示されており、その波形の変化の度合いを示す値として波形の曲率を採用する場合、サンプリング点P1〜P6では、その曲率が所定の閾値を超えており、サンプリング点P1〜P6が波形の構造が大きく変化する点、すなわち、波形の構造上の特徴点となる。また、波形はサンプリング点を線分で結んで構成されるので、その線分がなす角度を曲率の代わりとして評価し、その角度が所定の閾値を超える点を波形の構造上の特徴点としてもよい。   FIG. 3 is a diagram showing a point where the waveform structure changes greatly. FIG. 3 shows one observed waveform, and when the curvature of the waveform is adopted as a value indicating the degree of change of the waveform, the curvature exceeds a predetermined threshold at sampling points P1 to P6. Sampling points P1 to P6 are points where the waveform structure changes greatly, that is, characteristic points on the waveform structure. In addition, since the waveform is formed by connecting sampling points with line segments, the angle formed by the line segment is evaluated as a substitute for the curvature, and a point where the angle exceeds a predetermined threshold is also used as a characteristic point on the structure of the waveform. Good.

特徴抽出部13で特徴点を抽出する際には、その所定の閾値となる特徴基準パラメータ23を設定する以外に、縦横比パラメータ22を設定する必要がある。波形の横軸は時間であるのに対して、縦軸は観測値であって単位が異なるため、時間に対して観測値がどの程度となるかによって、波形の曲率や角度の値も変わるからである。   When the feature extraction unit 13 extracts feature points, it is necessary to set the aspect ratio parameter 22 in addition to setting the feature reference parameter 23 serving as the predetermined threshold. Since the horizontal axis of the waveform is time, the vertical axis is the observed value and the unit is different, so the value of curvature and angle of the waveform also changes depending on how much the observed value is with respect to time. It is.

波形の構造が大きく変わる点の判断は、波形を大局的に評価する必要があることに注意する。対象となるサンプリング点の近傍のみから閾値をもって判断すれば、本来なら波形の特徴点として抽出されるべきところが特徴点として抽出されない場合があるからである。   Note that the determination of the point where the waveform structure changes significantly requires the waveform to be evaluated globally. This is because if it is determined with a threshold value only from the vicinity of the target sampling point, a portion that should be extracted as a feature point of the waveform may not be extracted as a feature point.

図4は、波形の角度変化の最も単純な類型を示す図である。図4には、サンプリング点P7〜P14で構成された波形が示されている。その波形の変化の度合いを示す値として角度変化を採用し、その角度変化を閾値判定することによって特徴点を抽出する場合、その波形の角度変化は、例えば、角度変化Δθ,Δθとして定義できる。角度変化Δθは、サンプリング点P10の角度変化であって、サンプリング点P9,P10を結ぶ線分に対するサンプリング点P10,P11を結ぶ線分の傾斜角度に相当する。また、角度変化Δθは、サンプリング点P11の角度変化であって、サンプリング点P10,P11を結ぶ線分に対するサンプリング点P11,P12を結ぶ線分の傾斜角度に相当する。特徴基準パラメータ23として、凹形状となっている特徴点を判断する基準として基準角度θを+50度とし、凸形状となっている特徴点を判断する基準として基準角度θを−50度と設定すれば、角度変化Δθが+60度をなすサンプリング点P10は波形が局所的に凹形状となっている特徴点として抽出され、角度変化Δθが−60度をなす点は波形が局所的に凸形状となっている特徴点として抽出される。しかし、凹凸形状の特徴が同じ波形であっても、そのサンプリングのされ方によっては、その凹凸形状が特徴点として抽出されないことがある。 FIG. 4 is a diagram showing the simplest type of waveform angle change. FIG. 4 shows a waveform composed of sampling points P7 to P14. When an angle change is adopted as a value indicating the degree of change of the waveform and a feature point is extracted by determining the threshold value of the angle change, the angle change of the waveform is defined as, for example, angle changes Δθ 1 and Δθ 2. it can. The angle change Δθ 1 is an angle change of the sampling point P10 and corresponds to an inclination angle of the line segment connecting the sampling points P10 and P11 with respect to the line segment connecting the sampling points P9 and P10. Further, the angle change Δθ 2 is an angle change of the sampling point P11 and corresponds to an inclination angle of the line segment connecting the sampling points P11 and P12 with respect to the line segment connecting the sampling points P10 and P11. As a feature reference parameter 23, the reference angle theta 1 and +50 degrees as a criterion for determining a feature point has a concave shape, and the reference angle theta 2 as a reference for determining a feature point that is a convex -50 ° If set, the sampling point P10 where the angle change Δθ 1 makes +60 degrees is extracted as a feature point where the waveform is locally concave, and the point where the angle change Δθ 2 makes -60 degrees is local in the waveform. Are extracted as feature points having a convex shape. However, even if the features of the concavo-convex shape have the same waveform, the concavo-convex shape may not be extracted as a feature point depending on how the sampling is performed.

図5は、一群の角度変化の評価が必要な第1の類型を示す図である。図5に示された波形は、図4に示された波形と同じくサンプリング点P7〜P14で構成され、凹凸形状の特徴も同じであるが、サンプリング点P9,P10のいずれの点における角度変化Δθ,Δθも図4に示した基準角度θを超えず、サンプリング点P9,P10のいずれの点も凹形状となっている特徴点として抽出されない。なお、角度変化Δθは、サンプリング点P9の角度変化であって、サンプリング点P8,P9を結ぶ線分に対するサンプリング点P9,P10を結ぶ線分の傾斜角度に相当する。 FIG. 5 is a diagram showing a first type that requires evaluation of a group of angle changes. The waveform shown in FIG. 5 is composed of sampling points P7 to P14 as in the waveform shown in FIG. 4 and has the same feature of the uneven shape, but the angle change Δθ at any of the sampling points P9 and P10. 3 and Δθ 1 do not exceed the reference angle θ 1 shown in FIG. 4, and none of the sampling points P9 and P10 is extracted as a feature point having a concave shape. The angle change Δθ 3 is an angle change of the sampling point P9, and corresponds to an inclination angle of the line segment connecting the sampling points P9 and P10 with respect to the line segment connecting the sampling points P8 and P9.

図6は、一群の角度変化の評価が必要な第2の類型を示す図である。図6に示された波形は、図4に示された波形と同じくサンプリング点P7〜P14で構成され、凹凸形状の特徴も同じであるが、サンプリング点P11,P12のいずれの点における角度変化Δθ,Δθも図4に示した基準角度θを超えず、サンプリング点P11,P12のいずれの点も凸形状となっている特徴点として抽出されない。なお、角度変化Δθは、サンプリング点P12の角度変化であって、サンプリング点P11,P12を結ぶ線分に対するサンプリング点P12,P13を結ぶ線分の傾斜角度に相当する。 FIG. 6 is a diagram showing a second type that requires evaluation of a group of angle changes. The waveform shown in FIG. 6 is composed of sampling points P7 to P14 as in the waveform shown in FIG. 4 and has the same feature of the uneven shape, but the angle change Δθ at any of the sampling points P11 and P12. 2 and Δθ 4 do not exceed the reference angle θ 2 shown in FIG. 4, and none of the sampling points P11 and P12 is extracted as a feature point having a convex shape. Note that the angle change Δθ 4 is an angle change of the sampling point P12 and corresponds to an inclination angle of the line segment connecting the sampling points P12 and P13 with respect to the line segment connecting the sampling points P11 and P12.

図5及び6において、このような事態を防ぐためには、同じ方向に連続して角度変化している点群を1まとめとして取り扱い、それらの角度変化の総和を一群の角度変化として、これを閾値判定すべきである。例えば、図5の波形の場合には、サンプリング点P9,P10を一群として取り扱い、その一群の角度変化Δθ´(=角度変化Δθ+角度変化Δθ)が基準角度θを超えると判断される場合、その点群(サンプリング点P9,P10)の真ん中の点を凹形状となっている特徴点として擬制して取り扱えばよい。図6の場合も同様にして、サンプリング点P11,P12を一群として取扱い、その一群の角度変化Δθ´(=角度変化Δθ+角度変化Δθ)が基準角度θを超えると判断される場合、その点群(サンプリング点P11,P12)の真ん中の点を凸形状となっている特徴点として擬制して取り扱えばよい。 In FIGS. 5 and 6, in order to prevent such a situation, a group of points that change continuously in the same direction is handled as one group, and the sum of these changes in angle is regarded as a group of changes in angle, which is set as a threshold value. Should be judged. For example, in the case of the waveform of FIG. 5, the sampling points P9 and P10 are handled as a group, and it is determined that the angle change Δθ 1 ′ (= angle change Δθ 3 + angle change Δθ 1 ) of the group exceeds the reference angle θ 1. In such a case, the center point of the point group (sampling points P9, P10) may be treated as a feature point having a concave shape. Similarly, in the case of FIG. 6, the sampling points P11 and P12 are handled as a group, and it is determined that the angle change Δθ 2 ′ (= angle change Δθ 2 + angle change Δθ 4 ) of the group exceeds the reference angle θ 2. In this case, the middle point of the point group (sampling points P11 and P12) may be handled as a feature point having a convex shape.

図7は、異なる波形間での対応する特徴点の関係を模式的に示す図である。図7には、2つの波形W1,W2が示されており、時間Tにおける波形W1,W2の観測値が、それぞれF1(T),F2(T)で示される。波形W1上の観測値F1(T2)に対応するサンプリング点P15および波形W2上の観測値F2(T3)に対応するサンプリング点P21が、立ち上がりの開始点であり、異なる時刻において互いに対応する特徴点として抽出される。そして、波形W1上の観測値F1(T3)に対応するサンプリング点P16および波形W2上の観測値F2(T4)に対応するサンプリング点P22が、立ち上りの終了点であり、異なる時刻において互いに対応する特徴点として抽出される。次に,波形W1上の観測値F1(T7)に対応するサンプリング点P19および波形W2上の観測値F2(T6)に対応するサンプリング点P24が、立下りの開始点であり、異なる時刻において互いに対応する特徴点として抽出される。そして、波形W1上の観測値F1(T8)に対応するサンプリング点P20および波形W2上の観測値F2(T7)に対応するサンプリング点P25が、立下りの終了点であり、異なる時刻において互いに対応する特徴点として抽出される。また,各特徴点の間の区間は一様に対応するものとして、波形W1上の観測値F1(T5)に対応するサンプリング点P18は、波形W2上の観測値F2(T5)に対応するサンプリング点P23に対応するものと擬制する。なお、波形W1上の観測値F1(T4)に対応するサンプリング点P17は、波形W2上のサンプリング点P22,P23の中点にその対応する点があるものと擬制する。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the relationship between corresponding feature points between different waveforms. FIG. 7 shows two waveforms W1 and W2, and the observed values of the waveforms W1 and W2 at time T are indicated by F1 (T) and F2 (T), respectively. A sampling point P15 corresponding to the observation value F1 (T2) on the waveform W1 and a sampling point P21 corresponding to the observation value F2 (T3) on the waveform W2 are the start points of the rise, and feature points corresponding to each other at different times Extracted as A sampling point P16 corresponding to the observation value F1 (T3) on the waveform W1 and a sampling point P22 corresponding to the observation value F2 (T4) on the waveform W2 are the end points of the rise, and correspond to each other at different times. Extracted as feature points. Next, the sampling point P19 corresponding to the observation value F1 (T7) on the waveform W1 and the sampling point P24 corresponding to the observation value F2 (T6) on the waveform W2 are the start points of the fall, and are mutually different at different times. It is extracted as a corresponding feature point. The sampling point P20 corresponding to the observation value F1 (T8) on the waveform W1 and the sampling point P25 corresponding to the observation value F2 (T7) on the waveform W2 are the end points of the fall and correspond to each other at different times. Are extracted as feature points. Further, assuming that the section between each feature point corresponds uniformly, the sampling point P18 corresponding to the observed value F1 (T5) on the waveform W1 is sampled corresponding to the observed value F2 (T5) on the waveform W2. Assume that it corresponds to the point P23. Note that the sampling point P17 corresponding to the observed value F1 (T4) on the waveform W1 presumes that there is a corresponding point at the midpoint between the sampling points P22 and P23 on the waveform W2.

したがって、特徴抽出部13で正常波形の特徴点を抽出しておくことによって、図7で説明したとおり複数の正常波形の間で、対応する点を定めることができる。それ故、閾値波形作成プログラムでは、観測値軸方向と時間軸方向の両方で平均や標準偏差といった統計的な評価が可能となる。例えば、図7の場合において、波形W1,W2の立ち上りの開始点であるサンプリング点P15,P21における観測値の平均値M(Ti)は、

Figure 2015212635
Figure 2015212635
で求められ、その標準偏差は、観測値軸方向の標準偏差Vf(Ti)および時間軸方向の標準偏差Vt(Ti)として、
Figure 2015212635
Figure 2015212635
でそれぞれ求められる。 Therefore, by extracting the feature points of the normal waveform by the feature extraction unit 13, it is possible to determine corresponding points among a plurality of normal waveforms as described in FIG. Therefore, the threshold waveform creation program enables statistical evaluation such as average and standard deviation in both the observation value axis direction and the time axis direction. For example, in the case of FIG. 7, the average value M (Ti) of the observed values at the sampling points P15 and P21, which are the start points of the rising edges of the waveforms W1 and W2, is
Figure 2015212635
Figure 2015212635
The standard deviation is obtained as standard deviation Vf (Ti) in the observed value axis direction and standard deviation Vt (Ti) in the time axis direction.
Figure 2015212635
Figure 2015212635
Each is required.

相関評価部14は、複数の正常波形から抽出した特徴点について相関が認められるものを真の特徴点として採用し、同一グループが同一の相関を有する複数の特徴点からなるようにその真の特徴点を複数にグループ化する。ノイズの影響により、本来なら波形の特徴点ではないところが特徴点として抽出されてしまうことを防ぐためである。複数の正常波形は、互いに同じ波形の特徴を有するから、それぞれの正常波形からは、およそ同じ位置に特徴点が抽出される。そして、一部の波形のみから抽出された特徴点は、ノイズの影響によって特徴判断の基準値を超えたものと解することができる。この点について、図8を参照して説明する。   The correlation evaluation unit 14 adopts, as true feature points, features that are correlated with respect to feature points extracted from a plurality of normal waveforms, and the true features so that the same group includes a plurality of feature points having the same correlation. Group points into multiple groups. This is to prevent a point that is not a characteristic point of the waveform from being extracted as a characteristic point due to the influence of noise. Since the plurality of normal waveforms have the same waveform characteristics, feature points are extracted at approximately the same position from each normal waveform. It can be understood that the feature points extracted from only some of the waveforms exceed the reference value for feature determination due to the influence of noise. This point will be described with reference to FIG.

図8は、特徴抽出部で抽出された特徴点およびその相関を示す図である。図8(a)が波形W3と波形W3の特徴点P26〜P30を示し、図8(b)が波形W4と波形W4の特徴点P31〜P36を示し、図8(c)が波形W5と波形W5の特徴点P37〜P42を示し、図8(d)がこれら特徴点P26〜P42のみをプロットした状態を示す。図8(d)の時間3〜5付近において、波形W3〜W5から抽出された凹なる特徴点P26,P31,P37は、互いに近接して存在していることがわかる。このように、いずれの波形W3〜W5からも抽出され、一定範囲内で近接している同種の特徴点(同じ凹なる特徴点あるいは同じ凸なる特徴点)は、相関が認められると解されるから、相関評価部14で真の特徴点として採用する。また、相関評価部14は、これら複数の波形W3〜W5間で同一の相関の認められる特徴点P26,P31,P37をグループ化し、互いに対応する点群として採用する。どの程度の範囲を近接し相関ありと判断するか、その判断基準となる閾値は、相関度パラメータ24として設定あるいは調整する。例えば、相関度パラメータ24としては、時間軸方向の近接範囲や観測値軸方向の近接範囲などが挙げられる。これにより、相関評価部14において、時間4〜6付近において波形W3〜W5から抽出された凸なる特徴点P27,P32,P38は、互いに近接する同種の特徴点であって相関ありと判断されるので、真の特徴点として採用されるとともに、同一の相関が認められる点群としてグループ化され、時間5〜8付近において波形W3〜W5から抽出された凹なる特徴点P28,P33,P39は、互いに近接する同種の特徴点であって相関ありと判断されるので、真の特徴点として採用されるとともに、同一の相関が認められる点群としてグループ化され、時間23〜25付近において波形W3〜W5から抽出された凸なる特徴点P29,P35,P41は、互いに近接する同種の特徴点であって相関ありと判断されるので、真の特徴点として採用されるとともに、同一の相関が認められる点群としてグループ化され、時間25〜27付近において波形W3〜W5から抽出された凹なる特徴点P30,P36,P42は、互いに近接する同種の特徴点であって相関ありと判断されるので、真の特徴点として採用されるとともに、同一の相関が認められる点群としてグループ化される。また、時間3〜5付近の凹なる特徴点P26,P31,P37と、時間5〜8付近の凹なる特徴点P28,P33,P39は、同種の凹なる特徴点であって、時刻が近接しているものの、観測値が近接しておらず、相関評価部14で相関ありとは判断しない。すなわち、特徴点P26,P31,P37,P28,P33,P39は、同一の相関が認められる点群としてグループ化されない。その一方で、時間15付近において波形W4のみから抽出された凸なる特徴点P34は、他の波形W3,W5から抽出された凸なる特徴点P27,P29,P38,P41のうち近接して存在するものがないため、真の特徴点として採用しえない。時間16付近において波形W5のみから抽出された凹なる特徴点P40も,他の波形W3,W4から抽出された凹なる特徴点P26,P28,P30,P31,P33,P36のうち近接して存在するものがないため、真の特徴点として採用しえない。   FIG. 8 is a diagram showing the feature points extracted by the feature extraction unit and their correlation. 8A shows the waveform W3 and the feature points P26 to P30 of the waveform W3, FIG. 8B shows the waveform W4 and the feature points P31 to P36 of the waveform W4, and FIG. 8C shows the waveform W5 and the waveform. Characteristic points P37 to P42 of W5 are shown, and FIG. 8D shows a state in which only these characteristic points P26 to P42 are plotted. It can be seen that the concave feature points P26, P31, and P37 extracted from the waveforms W3 to W5 exist close to each other in the vicinity of time 3 to 5 in FIG. In this way, it is understood that the same kind of feature points (same concave feature points or same convex feature points) that are extracted from any of the waveforms W3 to W5 and are close to each other within a certain range have a correlation. Therefore, the correlation evaluation unit 14 adopts the true feature point. Further, the correlation evaluation unit 14 groups the feature points P26, P31, and P37 in which the same correlation is recognized among the plurality of waveforms W3 to W5, and adopts them as point groups corresponding to each other. A threshold value that is a criterion for determining how close a range is to be close is determined or adjusted as a correlation parameter 24. For example, examples of the correlation parameter 24 include a proximity range in the time axis direction and a proximity range in the observation value axis direction. Thereby, the correlation evaluation unit 14 determines that the convex feature points P27, P32, and P38 extracted from the waveforms W3 to W5 in the vicinity of the time 4 to 6 are the same kind of feature points that are close to each other and have a correlation. Therefore, the concave feature points P28, P33, and P39, which are adopted as true feature points and grouped as a point group where the same correlation is recognized and extracted from the waveforms W3 to W5 in the vicinity of time 5 to 8, are Since it is determined that there is a correlation between the same kind of feature points that are close to each other, they are adopted as true feature points and are grouped as a point group in which the same correlation is recognized. The convex feature points P29, P35, and P41 extracted from W5 are the same type of feature points that are close to each other and are determined to be correlated, so that they are true feature points. The concave feature points P30, P36, and P42 extracted from the waveforms W3 to W5 in the vicinity of the time 25 to 27 are grouped as point groups that are adopted and have the same correlation, and are similar feature points that are close to each other. Since it is determined that there is a correlation, it is adopted as a true feature point and is grouped as a point group in which the same correlation is recognized. In addition, concave feature points P26, P31, and P37 around the time 3 to 5 and concave feature points P28, P33, and P39 around the time 5 to 8 are the same kind of concave feature points, and the times are close to each other. However, the observed values are not close to each other, and the correlation evaluation unit 14 does not determine that there is a correlation. That is, the feature points P26, P31, P37, P28, P33, and P39 are not grouped as a point group in which the same correlation is recognized. On the other hand, the convex feature point P34 extracted from only the waveform W4 in the vicinity of time 15 exists close to the convex feature points P27, P29, P38, and P41 extracted from the other waveforms W3 and W5. Since there is nothing, it cannot be adopted as a true feature point. The concave feature point P40 extracted from only the waveform W5 in the vicinity of the time 16 is also close to the concave feature points P26, P28, P30, P31, P33, and P36 extracted from the other waveforms W3 and W4. Since there is nothing, it cannot be adopted as a true feature point.

統計処理部15は、相関評価部14で真の特徴点として採用されてグループ化されたそれぞれの正常波形の特徴点の観測値および時間の平均を、そのグループごとに算出して平均波形を作成する。また、特徴点の間の区間については一様に対応するものと擬制して、対応する点を定め、それぞれの正常波形の対応する点から観測値および時間の平均を算出する。なお、真の特徴点は、それぞれの正常波形においてサンプリング点として対応する点が存在するが、特徴点の間の区間については一の正常波形上のサンプリング点に対応する点が、他の正常波形上のサンプリング点として存在せず、線分上の点として存在する場合もあるため、そのような線分上の点を算出してもよく、また、その近傍に存在するサンプリング点を対応する点であるものと代替して近似してもよい。   The statistical processing unit 15 creates an average waveform by calculating the average of the observed values and the time of the feature points of each normal waveform that are adopted as true feature points by the correlation evaluation unit 14 and grouped for each group. To do. In addition, the interval between feature points is assumed to correspond uniformly, the corresponding points are determined, and the average of the observed value and the time is calculated from the corresponding points of each normal waveform. The true feature point has a point corresponding to the sampling point in each normal waveform, but the point corresponding to the sampling point on one normal waveform is the other normal waveform in the interval between the feature points. Since there may be a point on the line segment that does not exist as an upper sampling point, a point on such a line segment may be calculated, or a sampling point existing in the vicinity of the corresponding point may be calculated. Alternatively, it may be approximated instead of

このようにして正常波形間の対応する点が定まれば数3および数4に基づいて平均波形が得られ、閾値波形を作成する際の元となる一の正常波形となる。統計処理部15は、さらに数5および数6に基づいて観測値軸方向と時間軸方向の標準偏差をそれぞれ算出する。正常波形はいずれもn個のサンプリング点群から構成され、各サンプリング点の時間は、時間をサンプリング番号とすれば整数値であるが、得られた平均波形の各点の時間は、平均演算の結果であるから、たいてい整数値ではない。図16に示したとおり、波形比較をするためには、平均波形および閾値波形もn個のサンプリング点群から構成され、その時間も合わせる必要がある。そこで、平均演算の結果を四捨五入等で丸めて整数にしてこれを平均波形としてもよいし、小数値の座標値で示される点群からなる線分を補間して、整数値の座標値で示される点群を算出してこれを平均としてもよい。   If the corresponding points between the normal waveforms are determined in this way, an average waveform is obtained based on Equations 3 and 4, and becomes a normal waveform that is the basis for creating the threshold waveform. The statistical processing unit 15 further calculates standard deviations in the observation value axis direction and the time axis direction based on the equations 5 and 6, respectively. Each normal waveform is composed of a group of n sampling points, and the time of each sampling point is an integer value when the time is a sampling number, but the time of each point of the obtained average waveform is the average calculation time. As a result, it is usually not an integer value. As shown in FIG. 16, in order to compare waveforms, the average waveform and the threshold waveform are also composed of n sampling point groups, and the time needs to be matched. Therefore, the result of the average operation may be rounded by rounding or the like to obtain an integer, which may be used as an average waveform, or a line segment consisting of a point group indicated by decimal coordinate values is interpolated and indicated by integer coordinate values. It is also possible to calculate a point group to be averaged.

図9は、実施の形態1における平均波形、観測値の標準偏差および時間の標準偏差を示す図である。図9(a)は、統計処理部15において、図8(d)に示した真の特徴点として採用されたそれぞれの正常波形の真の特徴点から、同一の相関の認められる点群ごとに数3および数4に基づき観測値および時間の平均を算出して作成した平均波形M1を示している。平均波形M1の特徴点P43は、図8(d)の特徴点P26,P31,P37の観測値の平均値および時間の平均値を示し、同一の相関が認められる特徴点P26,P31,P37からなる点群に対応する点である。同様に、平均波形M1の特徴点P44は、図8(d)の特徴点P27,P32,P38の観測値の平均値および時間の平均値を示し、同一の相関が認められる特徴点P27,P32,P38からなる点群に対応する点である。特徴点P45は、図8(d)の特徴点P28,P33,P39の観測値の平均値および時間の平均値を示し、同一の相関が認められる特徴点P28,P33,P39からなる点群に対応する点である。特徴点P46は、図8(d)の特徴点P29,P35,P41の観測値の平均値および時間の平均値を示し、同一の相関が認められる特徴点P29,P35,P41からなる点群に対応する点である。特徴点P47は、図8(d)の特徴点P30,P36,P42の観測値の平均値および時間の平均値を示し、同一の相関が認められる特徴点P30,P36,P42からなる点群に対応する点である。図9(b)は、統計処理部15において、図8(d)に示した真の特徴点として採用されたそれぞれの正常波形の真の特徴点から、同一の相関が認められる点群ごとに数5に基づき算出された観測値の標準偏差を示している。図9(c)は、統計処理部15において、図8(d)に示した真の特徴点として採用されたそれぞれの正常波形の真の特徴点から、同一の相関が認められる点群ごとに数6に基づき算出された時間の標準偏差を示している。図9(a)〜(c)に示された統計処理の値は、図18に示した従来手法における波形の時間のずれが結果的に観測値のばらつきとして標準偏差に現れていたものが、観測値軸方向と時間軸方向のばらつきとして評価されている。   FIG. 9 is a diagram showing an average waveform, a standard deviation of observed values, and a standard deviation of time in the first embodiment. FIG. 9A shows, for each point group in which the same correlation is recognized from the true feature points of each normal waveform adopted as the true feature points shown in FIG. The average waveform M1 created by calculating the average of the observed values and the time based on Equations 3 and 4 is shown. The feature point P43 of the average waveform M1 indicates the average value of the observed values and the average value of the time of the feature points P26, P31, and P37 in FIG. 8D, and from the feature points P26, P31, and P37 where the same correlation is recognized. It is a point corresponding to a point group. Similarly, the feature point P44 of the average waveform M1 indicates the average value and the average value of the observed values of the feature points P27, P32, and P38 in FIG. 8D, and feature points P27 and P32 where the same correlation is recognized. , P38, the point corresponding to the point group. The feature point P45 indicates an average value of observed values and an average value of time of the feature points P28, P33, and P39 in FIG. 8D, and is a point group including feature points P28, P33, and P39 that have the same correlation. It is a corresponding point. The feature point P46 indicates the average value and the average value of the observed values of the feature points P29, P35, and P41 in FIG. 8D, and is a point group including the feature points P29, P35, and P41 where the same correlation is recognized. It is a corresponding point. The feature point P47 indicates an average value of observation values and an average value of time of the feature points P30, P36, and P42 in FIG. 8D, and is a point group including feature points P30, P36, and P42 in which the same correlation is recognized. It is a corresponding point. FIG. 9B shows, for each point group in which the same correlation is recognized from the true feature points of the respective normal waveforms adopted as the true feature points shown in FIG. The standard deviation of the observed value calculated based on Equation 5 is shown. FIG. 9C shows, for each point group in which the same correlation is recognized from the true feature points of the respective normal waveforms adopted as the true feature points shown in FIG. The standard deviation of the time calculated based on Equation 6 is shown. The statistical processing values shown in FIGS. 9A to 9C are the ones in which the time lag of the waveform in the conventional method shown in FIG. It is evaluated as the variation in the observed value axis direction and the time axis direction.

閾値波形作成部16は、図9(a)に示す平均波形M1の特徴点P43〜P47の夫々に対して、特徴点P43〜P47の夫々に対応する図8(d)に示された同一の相関が認められる点群ごとに算出された観測値の標準偏差および時間の標準偏差を、所定の許容度に応じて加味して、閾値波形(上限波形および下限波形)を作成する。所定の許容度とは、観測地または時間の標準偏差の一定倍の分だけ加味することであり、その一定倍を許容度パラメータ25で設定あるいは調整する。この点について、図10および図11を参照して説明する。   The threshold waveform creating unit 16 is the same as that shown in FIG. 8D corresponding to each of the feature points P43 to P47 with respect to each of the feature points P43 to P47 of the average waveform M1 shown in FIG. A threshold waveform (upper limit waveform and lower limit waveform) is created by taking into account the standard deviation of the observed values and the standard deviation of time calculated for each point group where correlation is recognized, according to a predetermined tolerance. The predetermined tolerance refers to adding a certain amount of the standard deviation of the observation location or time. The certain tolerance is set or adjusted by the tolerance parameter 25. This point will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

図10は、実施の形態1において算出された平均波形に観測値の標準偏差および時間の標準偏差を加味して作成した閾値波形を示す図である。図11は、閾値波形作成部における平均波形の評価方法を模式的に説明する図である。図10(a)には、平均波形M1の特徴点P43〜P47に観測値の標準偏差および時間の標準偏差からなる楕円が示されている。ここでは許容度パラメータ25として観測値および時間の標準偏差の3倍を設定した場合の楕円を示している。閾値波形作成部16は、図10(a)に示した楕円の観点から平均波形M1を評価すると、図10(b)に示すように、それら楕円群の外縁を構成する波形を上限波形H1および下限波形L1として規定できる。   FIG. 10 is a diagram showing a threshold waveform created by adding the standard deviation of the observed value and the standard deviation of the time to the average waveform calculated in the first embodiment. FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an average waveform evaluation method in the threshold waveform creating unit. FIG. 10A shows an ellipse composed of the standard deviation of the observed values and the standard deviation of the time at the characteristic points P43 to P47 of the average waveform M1. Here, an ellipse is shown when the observed value and three times the standard deviation of time are set as the tolerance parameter 25. When the threshold waveform creating unit 16 evaluates the average waveform M1 from the viewpoint of the ellipse shown in FIG. 10 (a), as shown in FIG. 10 (b), the waveform constituting the outer edge of the ellipse group is set to the upper limit waveform H1 and It can be defined as the lower limit waveform L1.

ここで、楕円群の外縁を構成する上限波形H1および下限波形L1の構成方法の一例としては、楕円群で囲まれた空間(図11において、各時間に示された楕円C1(図10(a)の平均波形M1に相当する平均波形上の時間T10に対応する観測値の標準偏差の3倍の値を短軸A1の長さとし、平均波形上の時間T10に対応する時間の標準偏差の3倍の値を長軸A2の長さとする楕円)、楕円C2(平均波形上の時間T11に対応する観測値の標準偏差の3倍の値を短軸A3の長さとし、平均波形上の時間T11に対応する時間の標準偏差の3倍の値を長軸A4の長さとする楕円)および楕円C3(平均波形上の時間T12に対応する観測値の標準偏差の3倍の値を長軸A5の長さとし、平均波形上の時間T12に対応する時間の標準偏差の3倍の値を短軸A6の長さとする楕円)で囲まれた範囲)を、良と判定すべき空間として、平均波形を評価し、平均波形から閾値波形としての上限波形および下限波形を作成する(図11に示すように、各時間T10〜T12に対応する平均波形上の点に対して、対応する短軸A1,A3,A6または長軸A2,A4,A5の長さを加減して、平均波形を観測値軸方向および時間軸方向にずらす)方法がある。例えば、図11の楕円C1においては、平均波形の時間T10に対応する観測値に短軸A1の長さを加算するとともに、平均波形の時間T10に対応する時間に長軸A2の長さを減算すると上限波形上の点となる。同様に、楕円C1において、平均波形の時間T10に対応する観測値に短軸A1の長さを減算するとともに、平均波形の時間T10に対応する時間に長軸A2の長さを加算すると下限波形上の点となる。すなわち、特許文献2に開示される方法では、観測された複数の正常波形で囲まれた空間を、良と判定すべき空間として、閾値波形を作成するものであったところ、第1の実施形態においては、平均波形の各点についての観測値の標準偏差および時刻の標準偏差からなる楕円群で囲まれた空間を、良と判定すべき空間として、閾値波形を作成するものである。   Here, as an example of a method of constructing the upper limit waveform H1 and the lower limit waveform L1 constituting the outer edge of the ellipse group, a space surrounded by the ellipse group (in FIG. 11, the ellipse C1 shown at each time (FIG. 10 (a ), The value of three times the standard deviation of the observed value corresponding to the time T10 on the average waveform corresponding to the average waveform M1 is taken as the length of the short axis A1, and the standard deviation of the time corresponding to the time T10 on the average waveform is 3 An ellipse having a double value as the length of the major axis A2), an ellipse C2 (a value that is three times the standard deviation of the observed value corresponding to the time T11 on the average waveform) is the length of the minor axis A3, and a time T11 on the average waveform The ellipse C3 (the ellipse having a value of three times the standard deviation of the time corresponding to the length of the major axis A4) and the ellipse C3 (three times the standard deviation of the observed value corresponding to the time T12 on the average waveform) A standard deviation of time corresponding to time T12 on the average waveform. A range surrounded by an ellipse having a value of 3 times the short axis A6) is evaluated as a space to be judged as good, and an average waveform is evaluated, and an upper limit waveform and a lower limit waveform as threshold waveforms are determined from the average waveform. (As shown in FIG. 11, the lengths of the corresponding short axes A1, A3, A6 or long axes A2, A4, A5 are adjusted for the points on the average waveform corresponding to the respective times T10 to T12. The average waveform is shifted in the observed value axis direction and the time axis direction). For example, in the ellipse C1 in FIG. 11, the length of the short axis A1 is added to the observation value corresponding to the time T10 of the average waveform, and the length of the long axis A2 is subtracted from the time corresponding to the time T10 of the average waveform. Then, it becomes a point on the upper limit waveform. Similarly, in the ellipse C1, when the length of the minor axis A1 is subtracted from the observed value corresponding to the time T10 of the average waveform, and the length of the major axis A2 is added to the time corresponding to the time T10 of the average waveform, the lower limit waveform This is the top point. That is, in the method disclosed in Patent Document 2, a threshold waveform is created with a space surrounded by a plurality of observed normal waveforms as a space to be determined as good. The first embodiment In the method, a threshold waveform is created with a space surrounded by an ellipse group composed of the standard deviation of the observed values and the standard deviation of time for each point of the average waveform as a space to be determined as good.

ここまでに至る過程においては、調整すべきパラメータとして、除去パラメータ21、縦横比パラメータ22、特徴基準パラメータ23、相関度パラメータ24、許容度パラメータ25の各パラメータが存在し、これらの設定によって、得られる平均波形M1や閾値波形(上限波形H1および下限波形L1)も異なってくる。そのため、抽出された特徴点P43〜P47、平均波形M1、閾値波形(上限波形H1および下限波形L1)を、観測した複数の正常波形W3〜W5と比較して、それらが妥当なものか否かを判断し、必要に応じて、これらパラメータを調整して、再度この平均波形M1や閾値波形の作成を行うことができる。例えば、図10(c)のように、観測した複数の正常波形W3〜W5が、得られた閾値波形(上限波形H1および下限波形L1)に収まるように、パラメータを調整する等である。なお、これらパラメータの設定あるいは調整にあたっては、波形全体を通じて単一の定数値を設定して適用してもよいし、各時間ごとに異なる定数値を設定して微調整してもよい。   In the process up to this point, parameters to be adjusted include a removal parameter 21, an aspect ratio parameter 22, a feature criterion parameter 23, a correlation parameter 24, and a tolerance parameter 25. The average waveform M1 and the threshold waveform (the upper limit waveform H1 and the lower limit waveform L1) are also different. Therefore, the extracted feature points P43 to P47, average waveform M1, threshold waveform (upper limit waveform H1 and lower limit waveform L1) are compared with a plurality of observed normal waveforms W3 to W5 to determine whether or not they are appropriate. This parameter can be adjusted as necessary, and the average waveform M1 and the threshold waveform can be created again. For example, as shown in FIG. 10C, the parameters are adjusted so that the observed normal waveforms W3 to W5 are within the obtained threshold waveforms (upper limit waveform H1 and lower limit waveform L1). In setting or adjusting these parameters, a single constant value may be set and applied throughout the entire waveform, or a different constant value may be set and finely adjusted for each time.

このように、実施の形態1によれば、得られた複数の正常波形W3〜W5のばらつきを、観測値軸方向と時間軸方向の両方で評価することができるので、平均化による平滑化の効果で波形の特徴が失われることなく、真に平均的な一の正常波形M1を得ることができ、また、時間のばらつきが観測値のばらつきとして現れることもなく、観測値軸方向の標準偏差と時間時刻方向の標準偏差でもって、ずらす量を決めることができ、真のばらつきを加味した閾値波形(上限波形H1および下限波形L1)を生成することができる。そして、このような閾値波形を用いることで、過不足ない波形比較が実現しうる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to evaluate the variation of the obtained plurality of normal waveforms W3 to W5 in both the observation value axis direction and the time axis direction. The average normal waveform M1 can be obtained without losing the characteristics of the waveform due to the effect, and the standard deviation in the observed value axis direction can be obtained without the time variation appearing as the observed value variation. The amount of shift can be determined by the standard deviation in the time and time direction, and threshold waveforms (upper limit waveform H1 and lower limit waveform L1) taking into account true variation can be generated. Then, by using such a threshold waveform, waveform comparison without excess or deficiency can be realized.

なお,第1の実施形態による閾値波形に基づく良否判定は、製品検査のみならず、社会インフラにおける異変の警報や、日ごろの電力消費の警報など、監視制御システムの異常検知にも使える。従来の監視制御システムにおいては、異常検知のための判断基準として、上限値、下限値、上上限値、下下限値による画一的な判定しか用意されていなかったところ、本手法を用いれば、例えば、日ごろの電力消費パターンのうち、正常なる電力パターンから、閾値波形を作成することができ、より緻密な省エネ判断を行い、警報により無駄遣いを未然に防ぐことができる。この場合でも、電力消費の開始時刻や終了時刻は日々ずれることがあるため、従来手法により作成された閾値波形による判断に比べ、第1の実施形態により作成した閾値波形によって、従来以上に妥当な判断により警報を得ることができる。   The pass / fail judgment based on the threshold waveform according to the first embodiment can be used not only for product inspection, but also for abnormality detection of the monitoring control system such as an alarm for abnormalities in social infrastructure and an alarm for daily power consumption. In the conventional monitoring and control system, only standard determination based on the upper limit value, the lower limit value, the upper upper limit value, and the lower lower limit value was prepared as a criterion for detecting an abnormality. For example, a threshold waveform can be created from a normal power pattern among the daily power consumption patterns, and more precise energy saving judgment can be made, and wastefulness can be prevented by warning. Even in this case, since the start time and the end time of power consumption may be shifted from day to day, the threshold waveform created by the first embodiment is more appropriate than the conventional case, compared to the judgment by the threshold waveform created by the conventional method. An alarm can be obtained by judgment.

実施の形態2.
実施の形態1において、平均や標準偏差といった統計的処理による評価値が十分に妥当であるものといえるためには、ある程度の数の正常波形を観測する必要があった。そこで、実施の形態2では、そのような数の正常波形を観測せずとも、平均や標準偏差といった統計的処理による評価値を推定して、平均波形や閾値波形を作成することを可能にする方法を説明する。実施の形態2では、閾値波形作成プログラム11は、観測した正常波形が1つの場合を例として、平均や標準偏差といった統計的処理による評価値を推定して、平均波形や閾値波形を作成することについて説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, it is necessary to observe a certain number of normal waveforms in order for the evaluation values obtained by statistical processing such as average and standard deviation to be sufficiently valid. Therefore, the second embodiment makes it possible to create an average waveform or a threshold waveform by estimating an evaluation value by statistical processing such as an average or standard deviation without observing such a number of normal waveforms. The method will be described. In the second embodiment, the threshold waveform creation program 11 creates an average waveform or a threshold waveform by estimating an evaluation value by statistical processing such as an average or standard deviation, taking the case where one normal waveform is observed as an example. Will be described.

実施の形態1では、波形に重畳したノイズによって本来なら波形の特徴点ではないところが特徴点として抽出されてしまうのを防ぐためにノイズ処理部12においてノイズ除去を行う一方で、その平滑化の効果によって波形の特徴点が失われるのを防ぐために最低限の除去パラメータ21によるノイズ除去に留め、相関評価部14において相関ある特徴点のみを真の特徴点として対応付けることとしている。しかし、正常波形が1つしかない場合は、実施の形態1のように相関評価部14において相関を評価することができない。そこで、実施の形態2では、ある程度の大きな除去パラメータ21によるノイズ除去を行いつつ、特徴点を抽出する際の特徴基準パラメータ23をゆるやかなものにして対処する。平滑化の度合いを徐々に大きくすれば、高周波成分であるノイズは先に除去されるが、本来の波形の特徴的な構造はその後ゆるやかに失われるものであるから、ノイズが除去できる程度に大きい除去パラメータ21を用いつつ、それでもなお失われていない波形の特徴を、特徴基準パラメータ23の閾値を下げて抽出しようとするのである。   In the first embodiment, noise is removed in the noise processing unit 12 in order to prevent a point that is not a characteristic point of a waveform from being extracted as a characteristic point due to noise superimposed on the waveform, but by the smoothing effect. In order to prevent the feature points of the waveform from being lost, noise removal by the minimum removal parameter 21 is limited, and the correlation evaluation unit 14 associates only correlated feature points as true feature points. However, if there is only one normal waveform, the correlation evaluation unit 14 cannot evaluate the correlation as in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, the noise is removed by the large removal parameter 21 to some extent, and the feature reference parameter 23 at the time of extracting the feature point is set to be gentle. If the degree of smoothing is gradually increased, noise that is a high-frequency component is removed first, but the characteristic structure of the original waveform is gradually lost thereafter, so that the noise can be removed to a large extent. While using the removal parameter 21, the feature of the waveform that has not been lost is tried to be extracted by lowering the threshold value of the feature reference parameter 23.

図12は、実施の形態2における平滑化の度合い調整による特徴点の抽出を示す図である。観測した1つの正常な波形W6には、ノイズが含まれている。実施の形態2では、ノイズ除去の方法として、尺度空間フィルタリングを用いる。尺度空間フィルタリングにおける尺度sを大きくしてゆくと波形W6の大まかな構造だけが残されるので、この尺度sをノイズ除去パラメータとして調整する。1つの波形W6に対して、尺度s=1、尺度s=2、尺度s=3としたときの尺度区間フィルタリング後のそれぞれの波形W61、波形W62、波形W63は、次第にノイズが除去されており、特徴抽出部13で、尺度s=3に対応する波形W63に対して特徴点を抽出すれば、凸なる特徴点P49,P51および凹なる特徴点P48,P50,P52が抽出され、相関評価部14で特徴点P48〜P52を真の特徴点として採用する。なお、尺度空間フィルタリングは、非特許文献(周期波形の尺度空間フィルタリング(電子情報通信学会論文誌 D Vol.J73-D2 No.4 pp.544-552,発行日1990/04/25))に開示されているとおり、尺度sを大きくするに従って波形W6の構造が単調に失われることが保証されているものである。   FIG. 12 is a diagram illustrating feature point extraction by adjusting the degree of smoothing according to the second embodiment. One normal waveform W6 observed includes noise. In the second embodiment, scale space filtering is used as a noise removal method. If the scale s in the scale space filtering is increased, only the rough structure of the waveform W6 is left. Therefore, the scale s is adjusted as a denoising parameter. Noise is gradually removed from each waveform W61, waveform W62, and waveform W63 after scale interval filtering when scale s = 1, scale s = 2, and scale s = 3 for one waveform W6. When the feature extraction unit 13 extracts feature points for the waveform W63 corresponding to the scale s = 3, convex feature points P49 and P51 and concave feature points P48, P50, and P52 are extracted, and the correlation evaluation unit 14, feature points P48 to P52 are adopted as true feature points. Scale space filtering is disclosed in non-patent literature (scale space filtering of periodic waveforms (The IEICE Transactions D Vol.J73-D2 No.4 pp.544-552, dated April 25, 1990)). As shown, it is guaranteed that the structure of the waveform W6 is monotonously lost as the scale s is increased.

正常波形が1つしかない場合は、相関を評価することができないばかりか、平均も標準偏差も評価できない。そこで、相関評価部14においては、尺度s=3でノイズ除去された波形W63に対して抽出された特徴点P48〜P52のノイズ除去前の波形W6上での特徴点P53〜P57を、波形W6における真の特徴点として採用するとともに、その真の特徴点P53〜P57の間の区間のうち、平坦な区間を特定する。すなわち、相関評価部14は、特徴点P48〜P52に基づいて、波形W6の平坦区間を特定する。実施の形態2における相関度パラメータ24は、どの程度までの傾きを平坦として判断するか、その基準となる閾値を設定あるいは調整するものとなる。例えば、特徴点P53〜P57のうち2つの観測値が、その閾値範囲内であれば、その2つの特徴点の間の区間は平坦として判断し、あるいは、特徴点P53〜P57のうち2つの位置の間の点群に対して最小二乗法などによって直線近似を行い、その直線の傾きが閾値範囲内であれば平坦として判断する等である。そして、統計処理部15においては、その1つの正常波形W6を平均波形として取り扱う。   If there is only one normal waveform, the correlation cannot be evaluated, and neither the average nor the standard deviation can be evaluated. Therefore, in the correlation evaluation unit 14, the feature points P53 to P57 on the waveform W6 before the noise removal of the feature points P48 to P52 extracted with respect to the waveform W63 from which noise is removed with the scale s = 3 are used as the waveform W6. Is adopted as a true feature point, and a flat section is specified among the sections between the true feature points P53 to P57. That is, the correlation evaluation unit 14 specifies a flat section of the waveform W6 based on the feature points P48 to P52. The correlation parameter 24 in the second embodiment sets or adjusts a threshold value as a reference for determining how much the slope is flat. For example, if two observed values of the feature points P53 to P57 are within the threshold range, the section between the two feature points is determined to be flat, or two positions of the feature points P53 to P57 are determined. For example, a straight line approximation is performed on a point group between points by a least square method or the like, and if the slope of the straight line is within a threshold range, it is determined that the point is flat. Then, the statistical processing unit 15 handles the one normal waveform W6 as an average waveform.

図13は、平坦区間における観測値の点群に基づく観測値軸方向の標準偏差の評価を模式的に示す図である。統計処理部15は、相関評価部14で特定された平坦区間Tjkに属する点群を対象として、観測値軸方向のみでの統計処理として、その点群に対応した観測値のばらつきである標準偏差Vfの算出を実行する。すなわち平均波形(正常波形W6)の時刻Tにおける観測値がF(T)で表示され、その平坦区間Tjkの観測値がF(Tj)からF(Tk)であったとき,その平均値Mjkは、

Figure 2015212635
で求められるから、標準偏差Vfjkは、
Figure 2015212635
で求められる。この標準偏差Vfjkを、平坦区間Tjkの各点における観測値軸方向の標準偏差として取り扱う。波形W6が平坦となっている部分は、理想的には平坦な直線となるべきところ、重畳するノイズのほか、観測対象の物理現象自体のゆらぎによって、観測値にばらつきが出ているのであるから、複数波形の観測値のばらつきを統計評価する代わりに、同一波形における平坦部分の観測値のばらつきを統計評価しても、その趣旨に逸脱しない。そして、算出された標準偏差Vfjkを、平坦区間Tjkの各サンプリング点における時間軸方向の標準偏差として擬制し、また、特徴点P53〜P57の間のうち平坦区間Tjkを除く他の区間の各サンプリング点における観測値軸方向の標準偏差や時間軸方向の標準偏差として擬制して取り扱う。正常波形が波形W6の1つである以上、平坦区間Tjkの観測値軸方向以外のばらつきについては、その趣旨に逸脱しない妥当な算出方法が見いだせないため、ばらつきは波形W6の全体をとおして一様であるものと擬制するのである。 FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the evaluation of the standard deviation in the observed value axis direction based on the observed value point group in the flat section. The statistical processing unit 15 targets the point group belonging to the flat section T jk specified by the correlation evaluation unit 14 as a target, and as a statistical process only in the observation value axis direction, a standard that is a variation in observation values corresponding to the point group The deviation Vf is calculated. That is, when the observed value at time T of the average waveform (normal waveform W6) is displayed as F (T) and the observed value in the flat section T jk is from F (Tj) to F (Tk), the average value M jk is
Figure 2015212635
Therefore , the standard deviation Vf jk is
Figure 2015212635
Is required. This standard deviation Vf jk is treated as a standard deviation in the observation value axis direction at each point of the flat section T jk . The portion where the waveform W6 is flat should ideally be a flat straight line, because the observed value varies due to fluctuations of the physical phenomenon itself to be observed in addition to the superimposed noise. Instead of statistically evaluating the dispersion of observed values of a plurality of waveforms, statistically evaluating the dispersion of observed values of flat portions in the same waveform does not depart from the spirit. Then, the standard deviation Vf jk calculated, and constructive as the standard deviation of the time axis at each sampling point of the flat section T jk, also other sections except the flat sections T jk of between feature points P53~P57 Are treated as a standard deviation in the observation value axis direction and a standard deviation in the time axis direction at each sampling point. As long as the normal waveform is one of the waveforms W6, for variations other than the observed value axis direction of the flat section Tjk, an appropriate calculation method that does not deviate from the purpose cannot be found. It pretends to be uniform.

このようにして,平均波形としての波形W6およびその各点についての観測値の標準偏差および時間の標準偏差を求めることができたので、閾値波形作成部16においては、実施の形態1と同様にして、閾値波形を作成することができる。なお、得られた正常波形が2以上であるが少数であって平均や標準偏差といった統計的処理による評価値が十分に妥当であるものとはいえない場合には、これら少数ではあるが複数の正常波形から実施の形態1によって算出された統計量(平均や標準偏差)と、それぞれの正常波形について実施の形態2によって推定された統計量(平均や標準偏差)とを、平均あるいは重み付き平均することで、1つの統計量にしてから、閾値波形を作成することもできる。   Thus, since the standard deviation of the observed value and the standard deviation of time for the waveform W6 as an average waveform and each point thereof can be obtained, the threshold waveform creating unit 16 performs the same as in the first embodiment. Thus, a threshold waveform can be created. In addition, when the obtained normal waveform is 2 or more but is a small number and the evaluation value by the statistical processing such as the average or the standard deviation is not sufficiently valid, it is a small number but a plurality of The statistic (average and standard deviation) calculated from the normal waveform according to the first embodiment and the statistic (average and standard deviation) estimated according to the second embodiment for each normal waveform are averaged or weighted average. By doing so, the threshold waveform can be created after making one statistic.

このように、実施の形態2によれば、得られた正常波形が1つあるいは少数であっても、実施の形態1において評価される統計量を推定による評価によって代替することで、実施の形態1と同様の手法により閾値波形を作成することができる。   As described above, according to the second embodiment, even if one or a small number of normal waveforms are obtained, the statistics evaluated in the first embodiment are replaced by the estimation based on the estimation. The threshold waveform can be created by the same method as in FIG.

実施の形態3.
実施の形態1や2では、正常波形から閾値波形を作成することについて述べたが、事前に異常の発生原因等が既知であって、同種の原因による異常波形を観測することができる場合には、観測波形の全体について閾値波形を設定する必要はなく、その異常が発生する付近について閾値波形を設定すれば十分な場合がある。実施の形態3では、このような閾値波形の設定について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the threshold waveform is created from the normal waveform. However, when the cause of the abnormality is known in advance and the abnormal waveform due to the same kind of cause can be observed, It is not necessary to set a threshold waveform for the entire observed waveform, and it may be sufficient to set a threshold waveform in the vicinity where the abnormality occurs. In the third embodiment, the setting of such a threshold waveform will be described.

図14は、本発明に係る閾値波形作成装置の実施の形態3の構成を示す図である。実施の形態3において、閾値波形作成プログラム11は、異常発生区間抽出部33を新たに備えており、これにより、閾値波形作成部16は、観測波形に異常が発生する付近についてのみ閾値波形を設定する機能を備えたものとなる。図15は、実施の形態3における異常発生区間に対する閾値波形の作成過程を模式的に示す図であり、図15(a)が実施の形態3に係る閾値波形作成プログラム11に基づき算出される平均波形M2を示し、図15(b)が異常発生区間S2を示し、図15(c)が異常発生区間S2に対してのみ作成される閾値波形(上限波形H2および下限波形L2)を示す。   FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the threshold waveform generating apparatus according to the present invention. In the third embodiment, the threshold waveform creating program 11 is newly provided with an abnormality occurrence section extracting unit 33, whereby the threshold waveform creating unit 16 sets a threshold waveform only in the vicinity where an abnormality occurs in the observed waveform. It has a function to do. FIG. 15 is a diagram schematically showing a threshold waveform creation process for an abnormality occurrence section in the third embodiment. FIG. 15A shows an average calculated based on the threshold waveform creation program 11 according to the third embodiment. The waveform M2 is shown, FIG.15 (b) shows abnormality generation area S2, and FIG.15 (c) shows the threshold waveform (upper limit waveform H2 and lower limit waveform L2) produced only with respect to abnormality generation area S2.

実施の形態3において、閾値波形作成プログラム11は、検査の事前に観測された正常波形31または異常波形32のそれぞれに対して、ノイズ処理部12で必要に応じたノイズ除去を行い、特徴抽出部13で特徴点を抽出し、相関評価部14および統計処理部15で相関評価や統計処理を行い、平均波形M2や標準偏差を算出する。つまり、複数の正常波形31が観測できる場合には、実施の形態1と同様にして相関を評価し真の特徴点を抽出し、1つの正常波形しか利用できない場合には、実施の形態2と同様にして特徴点を抽出する。また、複数の異常波形32が観測できる場合には、実施の形態1と同様にして、これら複数の異常波形32の間で相互に相関ある特徴点を真の特徴点として抽出し、1つの異常波形32しか利用できない場合には、実施の形態2と同様にして特徴点を抽出する。   In the third embodiment, the threshold waveform creation program 11 performs noise removal on the normal waveform 31 or abnormal waveform 32 observed in advance of the inspection as necessary by the noise processing unit 12, and the feature extraction unit The feature points are extracted at 13, and the correlation evaluation unit 14 and the statistical processing unit 15 perform correlation evaluation and statistical processing to calculate the average waveform M2 and the standard deviation. That is, when a plurality of normal waveforms 31 can be observed, the correlation is evaluated and true feature points are extracted in the same manner as in the first embodiment, and when only one normal waveform can be used, the second embodiment Similarly, feature points are extracted. When a plurality of abnormal waveforms 32 can be observed, feature points that are mutually correlated between the plurality of abnormal waveforms 32 are extracted as true feature points in the same manner as in the first embodiment. When only the waveform 32 can be used, feature points are extracted as in the second embodiment.

次に、異常発生区間抽出部33において、正常波形31の特徴点と、異常波形32の特徴点との間で相関を評価し、図15(b)に示すように相関のない特徴点によって構成される区間を異常発生区間S2として認定する。このとき、どの程度の幅をもって異常発生区間S2と認定するかを異常基準パラメータ34でもって調整する。例えば、図15(b)に示すように、正常波形31の特徴点とは相関のない異常波形32の特徴点P58〜P61によって規定される区間S1に対して、時間軸の正方向および負方向に、異常波形32の特徴点P58〜P61に対応する時間の標準偏差Vの3倍の値を加えた幅をもって異常発生区間S2と認定することが考えられる。1つの異常波形32しか利用できない場合には、実施の形態2によって擬制された標準偏差に基づいてもよいが、区間S1に相当する正常波形31の区間の特徴点における時間軸方向の標準偏差に基づいてもよい。すなわち、相互に相関ある正常波形31の特徴点と異常波形32の特徴点に基づいて、各点が一様に対応すると擬制した場合に、正常波形31の特徴点とは相関のない異常波形32の特徴点P58〜P61が、正常波形31上において対応する点の時間の標準偏差に基づくようにするのである。   Next, the abnormality occurrence section extraction unit 33 evaluates the correlation between the feature points of the normal waveform 31 and the feature points of the abnormal waveform 32, and is constituted by feature points having no correlation as shown in FIG. The section to be processed is recognized as the abnormality occurrence section S2. At this time, the extent to which the abnormality occurrence section S2 is recognized is adjusted by the abnormality reference parameter 34. For example, as shown in FIG. 15B, the positive and negative directions of the time axis with respect to the section S1 defined by the characteristic points P58 to P61 of the abnormal waveform 32 that have no correlation with the characteristic points of the normal waveform 31 Further, it may be considered that the abnormality occurrence section S2 is recognized with a width obtained by adding a value of three times the standard deviation V of the time corresponding to the feature points P58 to P61 of the abnormal waveform 32. When only one abnormal waveform 32 can be used, it may be based on the standard deviation simulated by the second embodiment. However, the standard deviation in the time axis direction at the feature point of the section of the normal waveform 31 corresponding to the section S1 is used. May be based. In other words, based on the feature points of the normal waveform 31 and the feature points of the abnormal waveform 32 that are correlated with each other, if it is assumed that each point corresponds uniformly, the abnormal waveform 32 that has no correlation with the feature points of the normal waveform 31. The characteristic points P58 to P61 are based on the standard deviation of the time of the corresponding points on the normal waveform 31.

最後に、図15(c)に示すように、こうして得られた異常発生区間S2についてのみ、閾値波形作成部16は、統計処理部15にて算出された平均波形M2や標準偏差を用いて閾値波形(上限波形H2および下限波形L2)を作成する。   Finally, as shown in FIG. 15C, only for the abnormality occurrence section S2 obtained in this way, the threshold waveform creating unit 16 uses the average waveform M2 and the standard deviation calculated by the statistical processing unit 15 to set the threshold value. Waveforms (upper limit waveform H2 and lower limit waveform L2) are created.

実施の形態3によれば、観測される波形の全体について上下限を判定する必要がなくなり、判定に係る処理時間は短縮される。高い生産効率化が求められる結果、1個の製品加工から次の1個の製品加工までの間の時間が短くなっており、その短時間の間に判定処理を終えなければならない場合などに実益をもたらす。   According to the third embodiment, it is not necessary to determine the upper and lower limits for the entire observed waveform, and the processing time for the determination is shortened. As a result of the need for high production efficiency, the time from one product processing to the next one product processing is shortened, and it is beneficial when judgment processing must be completed within that short time. Bring.

以上のように、本発明にかかる閾値波形作成装置は、観測波形の時間軸方向のばらつきが観測値軸方向のばらつきとして現れることのない真のばらつきを加味した閾値波形を得ることができ、このような閾値波形を用いる点で有用である。   As described above, the threshold waveform creating apparatus according to the present invention can obtain a threshold waveform that takes into account the true variation in which the variation in the time axis direction of the observed waveform does not appear as the variation in the observed value axis direction. This is useful in that such a threshold waveform is used.

1 閾値波形作成装置、2 マイクロプロセッサ、3 システムバス、4 格納メモリ、5 入力部、6 保存部、7 表示部、11 閾値波形作成プログラム、12 ノイズ処理部、13 特徴抽出部、14 相関評価部、15 統計処理部、16 閾値波形作成部、21 除去パラメータ、22 縦横比パラメータ、23 特徴基準パラメータ、24 相関度パラメータ、25 許容度パラメータ、31 正常波形、32 異常波形、33 異常発生区間抽出部、34 異常基準パラメータ、P1〜P25 サンプリング点、P26〜P61 特徴点、θ,θ基準角度、Δθ〜Δθ角度変化、Δθ ´,Δθ ´ 一群の角度変化、W1〜W6,w1〜w6 波形、M1,M2,m,m1 平均波形、H1,H2,h,h1 上限波形、L1,L2,l,l1 下限波形、C1〜C3 楕円、A1,A3,A6 短軸、A2,A4,A5 長軸、s 尺度、Tjk 平坦区間、S1 区間、S2 異常発生区間。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Threshold waveform creation apparatus, 2 Microprocessor, 3 System bus, 4 Storage memory, 5 Input part, 6 Storage part, 7 Display part, 11 Threshold waveform creation program, 12 Noise processing part, 13 Feature extraction part, 14 Correlation evaluation part , 15 Statistical processing unit, 16 Threshold waveform creation unit, 21 Removal parameter, 22 Aspect ratio parameter, 23 Feature standard parameter, 24 Correlation parameter, 25 Tolerance parameter, 31 Normal waveform, 32 Abnormal waveform, 33 Abnormality generation section extraction unit 34, abnormal reference parameters, P1 to P25 sampling points, P26 to P61 feature points, θ 1 , θ 2 reference angles, Δθ 1 to Δθ 4 angular changes, Δθ 1 , Δθ 2 group of angular changes, W1 to W6 w1-w6 waveform, M1, M2, m, m1 average waveform, H1, H2, h, h1 upper limit waveform, L1, L2, l, l1 lower limit waveform, 1~C3 oval, A1, A3, A6 short axis, A2, A4, A5 long axis, s scale, T jk flat sections, S1 segment, S2 abnormal interval.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、観測波形の正常性を判定するために用いられる閾値波形を作成する閾値波形作成装置であって、観測波形から、特徴点を抽出する特徴抽出部と、前記特徴抽出部で抽出された前記特徴点を評価する相関評価部と、前記特徴点に基づいて、観測波形の時間軸方向および観測値軸方向の統計処理を行う統計処理部と、前記時間軸方向および前記観測値軸方向での統計処理に基づいて前記閾値波形を作成する閾値波形作成部と、を備え、前記特徴抽出部は、複数の前記観測波形の夫々から複数の特徴点を抽出し、前記相関評価部は、同一グループが同一の相関を有する複数の特徴点からなるように前記特徴点を複数にグループ化し、前記統計処理部は、前記統計処理として、前記グループごとに、前記特徴点の観測値の平均および時間の平均を算出して平均波形を作成するとともに、前記観測値および前記時間の標準偏差を算出し、前記閾値波形作成部は、前記グループに対応する前記平均波形上の点に対して、前記標準偏差を加味して前記閾値波形を作成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a threshold waveform creation device that creates a threshold waveform used to determine the normality of an observed waveform, and a feature point is obtained from the observed waveform. A feature extraction unit for extraction, a correlation evaluation unit for evaluating the feature points extracted by the feature extraction unit, and a statistic for performing statistical processing in the time axis direction and the observation value axis direction of the observed waveform based on the feature points A processing unit, and a threshold waveform generation unit that generates the threshold waveform based on statistical processing in the time axis direction and the observation value axis direction, and the feature extraction unit includes a plurality of observation waveforms. A plurality of feature points are extracted, and the correlation evaluation unit groups the feature points into a plurality of feature points so that the same group includes a plurality of feature points having the same correlation. The group And calculating the average of the observed values of the feature points and the average of the time to create an average waveform, and calculating the standard deviation of the observed values and the time, and the threshold waveform creating unit corresponds to the group for points on the average waveform, in consideration of the standard deviation, it characterized that you create the threshold waveform.

Claims (7)

観測波形の正常性を判定するために用いられる閾値波形を作成する閾値波形作成装置であって、
観測波形から特徴点を抽出する特徴抽出部と、
前記特徴抽出部で抽出された前記特徴点を評価する相関評価部と、
前記特徴点に基づいて、観測波形の時間軸方向および観測値軸方向の統計処理を行う統計処理部と、
前記時間軸方向および前記観測値軸方向での統計処理に基づいて前記閾値波形を作成する閾値波形作成部と、
を備えることを特徴とする閾値波形作成装置。
A threshold waveform creating device that creates a threshold waveform used to determine the normality of an observed waveform,
A feature extraction unit for extracting feature points from the observed waveform;
A correlation evaluation unit for evaluating the feature points extracted by the feature extraction unit;
Based on the feature points, a statistical processing unit that performs statistical processing in the time axis direction and observation value axis direction of the observed waveform;
A threshold waveform creating unit that creates the threshold waveform based on statistical processing in the time axis direction and the observation value axis direction;
A threshold waveform generating device comprising:
前記特徴抽出部は、複数の前記観測波形の夫々から複数の特徴点を抽出し、
前記相関評価部は、同一グループが同一の相関を有する複数の特徴点からなるように前記特徴点を複数にグループ化し、
前記統計処理部は、前記統計処理として、前記グループごとに、前記特徴点の観測値の平均および時間の平均を算出して平均波形を作成するとともに、前記観測値および前記時間の標準偏差を算出し、
前記閾値波形作成部は、前記グループに対応する前記平均波形上の点に対して、前記標準偏差を加味して前記閾値波形を作成することを特徴とする請求項1に記載の閾値波形作成装置。
The feature extraction unit extracts a plurality of feature points from each of the plurality of observed waveforms,
The correlation evaluation unit groups the feature points into a plurality such that the same group includes a plurality of feature points having the same correlation,
The statistical processing unit calculates an average of the observed values of the feature points and an average of the time for each group as the statistical processing to create an average waveform, and calculates a standard deviation of the observed values and the time And
The threshold waveform creating device according to claim 1, wherein the threshold waveform creating unit creates the threshold waveform by adding the standard deviation to the points on the average waveform corresponding to the group. .
前記閾値波形作成部は、前記平均波形上の前記点に対して、対応する前記グループの前記観測値および前記時間の標準偏差に基づく値を加減して前記閾値波形としての上限波形および下限波形を作成することを特徴とする請求項2に記載の閾値波形作成装置。   The threshold waveform creation unit adds or subtracts a value based on the observed value of the group and the standard deviation of the time corresponding to the point on the average waveform to obtain an upper limit waveform and a lower limit waveform as the threshold waveform. The threshold waveform creating device according to claim 2, wherein the threshold waveform creating device is created. 前記特徴抽出部は、1つの観測波形から前記特徴点を抽出し、
前記相関評価部は、前記特徴点に基づいて、前記1つの観測波形の平坦区間を特定し、
前記統計処理部は、前記平坦区間に属する複数の点群に対応した観測値の標準偏差を算出し、前記算出した観測値の標準偏差を、前記平坦区間での時間の標準偏差として擬制するとともに、前記区間のうち前記平坦区間を除く他の区間における観測値および時間の標準偏差として擬制し、
前記閾値波形作成部は、前記1つの観測波形に前記観測値および前記時間の標準偏差を加味して前記閾値波形を作成することを特徴とする請求項1に記載の閾値波形作成装置。
The feature extraction unit extracts the feature points from one observed waveform,
The correlation evaluation unit identifies a flat section of the one observation waveform based on the feature point,
The statistical processing unit calculates a standard deviation of observed values corresponding to a plurality of point groups belonging to the flat section, and simulates the calculated standard deviation of the observed values as a standard deviation of time in the flat section. , As a standard deviation of observed values and time in other sections of the section excluding the flat section,
The threshold waveform creating apparatus according to claim 1, wherein the threshold waveform creating unit creates the threshold waveform by adding the observed value and the standard deviation of time to the one observed waveform.
前記観測波形のうち正常波形の特徴点と前記観測波形のうち異常波形の前記特徴点との間で相関のない特徴点からなる区間を異常発生区間と認定する異常発生区間抽出部を備え、
前記閾値波形作成部は、前記異常発生区間についてのみ前記閾値波形を作成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の閾値波形作成装置。
An abnormality occurrence section extraction unit that recognizes a section including a feature point having no correlation between a feature point of a normal waveform of the observed waveform and the feature point of an abnormal waveform of the observation waveform as an abnormality occurrence section,
The threshold waveform creating device according to claim 1, wherein the threshold waveform creating unit creates the threshold waveform only for the abnormality occurrence section.
前記特徴抽出部は、前記観測波形の変化の度合いを示す値が閾値を超える点を前記特徴点として抽出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の閾値波形作成装置。   6. The threshold waveform generation device according to claim 1, wherein the feature extraction unit extracts, as the feature point, a point where a value indicating a degree of change in the observed waveform exceeds a threshold value. . 前記特徴抽出部における前記特徴点の抽出処理の前処理として、前記観測波形からノイズの除去を行うノイズ処理部を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の閾値波形作成装置。   The threshold waveform according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a noise processing unit that removes noise from the observed waveform as preprocessing of the feature point extraction processing in the feature extraction unit. Creation device.
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