JP2020159756A - 検査装置、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】検査精度を向上できる、検査装置、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体を提供する。【解決手段】実施形態に係る検査装置は、物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1周波数における強度が前記第1閾値未満のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、検査装置、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
物体を検査する検査装置がある。この検査装置について、検査精度の向上が求められている。
国際公開第2018/134992号公報
本発明が解決しようとする課題は、検査精度を向上できる、検査装置、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。
実施形態に係る検査装置は、物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1周波数における強度が前記第1閾値未満のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する。
実施形態に係る検査システムの構成を例示する模式図である。 実施形態に係る打撃装置を例示する図である。 発電機を例示する斜視図である。 発電機の一部を例示する断面図である。 検査対象の一例を表すモデルである。 シミュレーションから得られた周波数特性を表すグラフである。 実験から得られた周波数特定を表すグラフである。 物体の特性を例示するグラフである。 実施形態に係る検査システムの動作を例示するフローチャートである。 実施形態に係る検査システムの移動体を表す斜視図である。 実施形態に係る検査システムの移動体を表す側面図である。 実施形態に係る検査システムの適用例を表す模式図である。 実施形態に係る検査システムの適用例を表す模式図である。
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、実施形態に係る検査システムの構成を例示する模式図である。
実施形態に係る検査システム1は、打撃装置10及び検査装置20を含む。図1に表した例では、検査システム1は、記憶装置31及び出力装置32をさらに含む。
実施形態に係る打撃装置10は、検査する物体を打撃する。打撃装置10は、打撃した際に、物体に生じる振動を検出又は計算する。振動は、物体を打撃した際の反作用力によって生じる。換言すると、打撃装置10は、物体に生じる反作用力を検出又は計算する。打撃装置10は、検出又は計算により取得した反作用力に基づき、物体の周波数特性を計算する。
打撃装置10は、周波数特性を検査装置20へ送信する。実施形態に係る検査装置20は、物体を打撃した結果から得られる周波数特性に基づき、その物体に緩みが無いか検査する。例えば、物体は、複数の剛体を含む。物体に緩みが無いときは、剛体同士の間の距離がゼロ又は比較的短い。物体に緩みが有るときは、剛体同士の間の距離が比較的長い。
例えば、検査システム1は、ボルトで締結された部材について、締結に緩みが無いか検査する。締結に緩みが有るときの周波数特性は、締結に緩みが無いときの周波数特性と異なる。検査システム1は、2つ以上の部材が溶接された溶接品に異常が無いか検査することもできる。打撃装置10は、溶接部分を打撃して周波数複数を得る。複数の部材が一体化されているときの周波数特性は、溶接が不適切であり、複数の部材が一体化されていないときの周波数特性と異なる。検査システム1は、発電機のスロットに設けられた楔に緩みが無いか検査することもできる。楔が緩んでいるときの周波数特性は、楔に緩んでいないときの周波数特性と異なる。
検査装置20は、具体的には、図1に表したように、取得部21、推定部22、判定部23、及び出力部24を含む。
打撃装置10は、物体の周波数特性を検査装置20へ送る。取得部21は、検査装置20へ入力された情報を取得する。又は、打撃装置10は、情報を記憶装置31へ記憶しても良い。取得部21は、記憶装置31にアクセスし、情報を取得する。取得部21は、取得した情報を推定部22及び判定部23へ送る。
推定部22は、入力された周波数特性を用いて、伝達関数に含まれる物体の緩みを示す変数の値を推定する。伝達関数は、物体に加えた作用力と物体からの反作用力との関係を表す。推定部22は、推定の際に、記憶装置31に記憶された情報を参照する。
記憶装置31は、複数の変数を含む伝達関数を記憶している。推定部22は、この伝達関数を、周波数特性(周波数領域の関数)に変換する。推定部22は、打撃装置10から送られた周波数特性と、伝達関数から得られた周波数特性と、をフィッティングし、物体の緩みを示す変数の値を推定する。記憶装置31は、さらに、前記変数の値と、剛体同士の間の距離と、の関係を記憶している。推定部22は、この関係を用いて、推定された変数の値に対応する距離を取得する。推定部22は、取得した距離を判定部23へ送る。
判定部23は、第1判定動作及び第2判定動作を実施する。判定部23は、第1判定動作において、周波数特性に基づいて物体の状態を判定する。判定部23は、第2判定動作において、距離に基づいて物体の状態を判定する。各判定動作について、以下で具体的に説明する。
第1判定動作では、判定部23は、周波数特性において、第1周波数における強度が予め設定された閾値以上のときには、物体が第1状態にあると判定する。判定部23は、第1周波数における強度が閾値未満のときには、物体が第1状態と異なる第2状態にあると判定する。
第2判定動作では、判定部23は、距離が予め設定された閾値未満のとき、物体が第1状態にあると判定する。判定部23は、距離が閾値以上のとき、物体が第2状態にあると判定する。
例えば、判定部23は、第1判定動作による判定結果と、第2判定動作による判定結果と、を組み合わせて、最終的な判定結果を出力する。第1判定動作及び第2判定動作の両方で第1状態と判定されると、判定部23は、物体が第1状態に有ると最終的に判定する。第1判定動作又は第2判定動作で第2状態と判定されると、判定部23は、物体が第2状態に有ると最終的に判定する。
判定部23は、判定された物体の状態を含む検査結果を、出力部24へ送る。出力部24は、判定結果を出力装置32へ送る。出力装置32は、例えば、検査結果を表示させる。出力装置32は、検査結果を示す音又は光を発しても良い。又は、出力部24は、FTP(File Transfer Protocol)などを用いて外部のサーバへデータを送信しても良いし、ODBC(Open Database Connectivity)などを用いて、外部のデータベースサーバへデータを挿入してもよい。出力部24は、検査結果を、CSVなどの所定のファイル形式で出力し、SDカードなどの記録媒体又は記憶装置31に記憶しても良い。
検査装置20は、処理回路を含む中央円座処理装置を備える。記憶装置31は、例えば、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)、ネットワークアタッチストレージ(NAS)、及びソリッドステートドライブ(SSD)の少なくともいずれかを含む。出力装置32は、例えば、モニタ、プロジェクタ、タッチパネル、プリンタ、及びスピーカ(音声出力)の少なくともいずれかを含む。検査装置20は、打撃装置10に組み込まれても良いし、有線、無線、又はネットワークで打撃装置10と接続されても良い。記憶装置31及び出力装置32は、打撃装置10又は検査装置20に組み込まれても良いし、有線、無線、又はネットワークで打撃装置10及び検査装置20と接続されても良い。
実施形態の効果を説明する。
実施形態に係る検査装置20は、上述した通り、第1判定動作及び第2判定動作を実施する。第1判定動作では、判定部23は、物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性を用いて、物体の状態を判定する。第2判定動作では、判定部23は、作用力と反作用力との関係を示す関数に含まれる、物体の状態を示す変数の値を推定する。そして、判定部23は、この変数の値に対応する剛体同士の間の距離を取得し、この距離を用いて物体の状態を判定する。
例えば、従来、物体を打撃したときの音を人が聞いて、人が物体の状態を判定していた。又は、物体を打撃したときの振動を人が触って感知し、人が物体の状態を判定していた。これらの方法では、判定の結果が人の感覚に依存する。
別の方法では、物体を打撃したときの音を検出し、音の周波数特性を用いて物体の状態を判定していた。しかし、この方法は、周囲が騒がしく、ノイズが大きいときには正確な判定結果が得られない。
実施形態では、これらの課題を解決するために、物体の振動(反作用力)を直接的に検出又は推定して得られる周波数特性を用いて、物体の状態を判定している。すなわち、実施形態では、固体を伝わる振動を検出又は推定して得られた周波数特性を利用し、気体の振動(音)を検出して得られた周波数特性を利用しない。実施形態に係る検査装置20によれば、人の感覚に依存せず、且つ周囲の騒音に影響を受けずに物体の状態を判定できる。このため、より正確に物体の状態を判定できる。
検査装置20は、第1判定動作又は第2判定動作の一方のみを実施し、最終的な判定結果を出力しても良い。望ましくは、検査装置20は、第1判定動作及び第2判定動作の両方を実施し、それらの判定結果に基づいて物体の状態を判定する。この方法によれば、物体の状態をより正確に判定することが可能となる。
以下では、具体例を参照して実施形態を詳細に説明する。
図2(a)は、実施形態に係る打撃装置を例示する斜視図である。図2(b)は、実施形態に係る打撃装置の一部を例示する模式図である。
打撃装置10は、図2(a)及び図2(b)に表したように、打撃部11、アクチュエータ12、エンコーダ13、打撃制御部14、検出器15、筐体16、及び支持部17を含む。
打撃部11は、検査対象である物体Oを打撃し、物体Oに作用力AFを与える。打撃部11は、例えば、柱状の剛体である。打撃部11の先端11Eは、例えば、球状である。先端11Eは、円錐又は多角錐などの錐状であっても良い。先端11Eは、検査対象に点接触するように、球状又は錐状であることが望ましい。点接触することで、後述する反作用力を、より正確に検出又は計算できる。
アクチュエータ12は、打撃部11を駆動させる。図2(a)及び図2(b)に表した例では、アクチュエータ12は、打撃部11を第1方向D1に沿って移動させ、物体Oを打撃する。アクチュエータ12は、例えばモータである。
エンコーダ13は、モータであるアクチュエータ12の回転量を検出する。打撃制御部14は、エンコーダ13による検出結果に基づき、アクチュエータ12を制御する。
検出器15は、打撃部11が物体Oを打撃した際に、物体Oに生じる振動(反作用力CF)を検出する。検出器15は、例えば、打撃部11の内部に設けられる。検出器15は、打撃部11とは別に設けられても良い。検出器15は、例えば力センサである。検出器15の構成及び位置は、物体Oからの反作用力CFを検出できれば、適宜変更可能である。検出器15は、検出結果を打撃制御部14へ送信する。
又は、打撃制御部14が、エンコーダ13による検出結果に基づいて反作用力を推定しても良い。この場合、打撃装置10は、検出器15を含んでいなくて良い。このため、打撃装置10を小型化できる。例えば、打撃部11が物体Oを打撃したとき、打撃部11は物体Oからの反作用力CFによって振動する。エンコーダ13は、打撃部11が振動したときに、打撃部11の変位量又は変位速度を検出する。打撃制御部14は、検出された変位量又は変位速度に基づき、物体Oにおける反作用力を計算する。
物体Oを打撃する際、打撃部11が物体Oに接触している又は近すぎると、反作用力CFを正確に検出又は推定できない。このため、反作用力CFを検出又は推定した後、打撃制御部14は、打撃部11を物体Oから基準距離以上離すようにアクチュエータ12を動作させることが望ましい。これにより、反作用力CFをより正確に検出又は推定できる。
打撃部11、アクチュエータ12、エンコーダ13、打撃制御部14、及び検出器15は、筐体16に取り付けられる。筐体16は、例えば、支持部17を有する。支持部17は、孔17Hを有する。打撃部11は、支持部17の孔17Hを貫通している。打撃部11は、孔17Hの内側を第1方向D1に沿って移動する。打撃部11は、孔17Hにおいて、第2方向D2及び第3方向D3において支持部17と重なっている(接触している)。第2方向D2は、第1方向D1に垂直である。第3方向D3は、第1方向D1及び第2方向D2に垂直である。これにより、打撃部11の第2方向D2における移動及び第3方向D3における移動が抑制される。
打撃制御部14は、打撃部11により加えられた作用力AFと、物体Oからの反作用力CFと、を用いて、物体Oの周波数特性を計算する。周波数特性の計算には、例えば、高速フーリエ変換が用いられる。打撃制御部14は、計算した周波数特性を、検査装置20へ送る。又は、打撃装置10は、作用力AF及び反作用力CFを検査装置20へ送り、検査装置20がこれらの情報から物体Oの周波数特性を計算しても良い。検査装置20は、周波数特性を用いて上述した第1判定動作及び第2判定動作を実施し、判定結果を出力する。
なお、検査装置20は、打撃装置10に組み込まれていても良い。例えば、打撃制御部14が、検査装置20としての機能を備えていても良い。
図3は、発電機を例示する斜視図である。図4は、発電機の一部を例示する断面図である。
図3では、発電機100の内部構造を表すために、発電機100の一部が省略されている。
図3に表したように、発電機100は、ステータ110およびロータ120を含む。ロータ120は、回転軸121を中心に、周方向θに沿って回転する。ステータ110は、ロータ120の周りに設けられている。ステータ110とロータ120との間には、空隙が設けられている。ステータ110とロータ120は、回転軸121の軸方向Z及び周方向θに垂直な径方向Rにおいて対向している。
図4(a)は、回転軸121に垂直な断面における発電機100の構造を表している。図4(b)は、図4(a)の一部を拡大した断面図である。図4(a)に表したように、ステータ110は、鉄心111及び複数のスロット112を含む。ロータ120は、複数の界磁巻線122及び複数の楔123を含む。複数のスロット112は、鉄心111のロータ120と面する位置に、周方向θに沿って並べられている。複数の界磁巻線122及び複数の楔123は、ステータ110と面する位置に、周方向θに沿って並べられている。
図4(b)に表したように、各スロット112には、上コイル113a、下コイル113b、楔114、及び複数のスペーサ115が設けられている。上コイル113a及び下コイル113bのそれぞれは、素線116と、素線116を囲む絶縁体117と、を含む。複数のスペーサ115は、それぞれ、スロット112の底面と下コイル113bとの間、下コイル113bと上コイル113aとの間、及び上コイル113aと楔114との間に設けられる。
スペーサ115は、弾性体であり、例えば板ばねである。楔114は、上コイル113a、下コイル113b、スペーサ115の間に隙間が生じないように、上コイル113a、下コイル113b、及びスペーサ115を押さえ付けている。
図5は、検査対象の一例を表すモデルである。
例えば、上コイル113a、下コイル113b、楔114、及びスペーサ115は、図5のモデルで表される。
図5に表したモデルにおいて、xは、打撃部11の径方向Rにおける位置を表す。xは、楔114の径方向Rにおける位置を表す。xは、楔114とスロット112の底面との間に設けられる剛体の位置を表す。fcmdは、ユーザにより設定される作用力を表す。facは、打撃部より出力される作用力を表す。freは、物体からの反作用力を表す。C(s)は、facをfcmdに近づけるための関数を表す。ktnは、トルク定数を表す。C(s)及びktnは、予め決定される。kは、楔の状態を示す変数を表す。kは、コイル及びスペーサの状態を示す変数を表す。mは、打撃部の重さを表す。mは、楔の重さを表す。mは、コイル及びスペーサの重さを表す。sは、虚数jと角速度ωの積を表す。ωは、2πfで表される。
ここでは、スロット112の底面を固定端としてモデルを構築した。また、上コイル113aと下コイル113bは剛体であり、各スペーサ115は均等に伸縮すると見なし、上コイル113a、下コイル113b、及び複数のスペーサ115を重さmを有する1つの物と見なしている。
図5に表したモデルの位置x、位置x、及び位置xに関する運動方程式は、それぞれ以下の数1〜数3で表される。


さらに、数1〜数3を用いて、力fcmdと力freとの関係を示す伝達関数は、以下の数4で表される。
図6は、シミュレーションから得られた周波数特性を表すグラフである。
図6は、数4に示す伝達関数において、周波数fを1〜400Hzの間で変化させたときの結果を表す。図6において、縦軸はゲインG[dB]を表し、横軸は周波数F[Hz]を表している。実線は、kをゼロに設定したときの結果を表す。破線は、kを特定の値に設定したときの結果を表している。
図6の結果から、kの値に拘わらず、100Hzと1000Hzとの間にピークが有ることが分かる。また、kの値が小さいときに、ピークの強度が大きい。さらに、kの値が大きいときには、10Hzと100Hzとの間にピークが現れている。
図7は、実験から得られた周波数特定を表すグラフである。
図7は、スロット112に設けられた構造を模した系を用いて得られた実権結果を表す。図7において、縦軸はゲインG[dB]を表し、横軸は周波数F[Hz]を表す。実線は、楔114に緩みが無いときの周波数特性を表している。破線は、楔114に少しの緩みが有るときの周波数特性を表している。点線は、楔114に大きな緩みが有るときの周波数特性を表している。
楔114が緩むと、スロット112の底面と下コイル113bとの間の距離、下コイル113bと上コイル113aとの間の距離、及び上コイル113aと楔114との間の距離が長くなる。すなわち、スペーサ115の圧縮が弱まり、スペーサ115の径方向Rにおける長さが長くなる。
例えば、図2(a)及び図2(b)に表した打撃装置10が、楔114を打撃する。打撃部11から楔114に加えられた作用力は、上コイル113a、下コイル113b、及びスペーサ115に伝わり、これらから反作用力が打撃部11へ伝わる。打撃制御部14は、作用力と、検出又は推定した反作用力と、に基づいて、周波数特性を計算する。図7は、その周波数特性の一例を示している。
図7の結果では、緩みの有無に拘わらず、いずれの場合にも300Hz付近にピークがある。また、楔114に緩みが有るとき、300Hz付近におけるピークの強度が小さい。また、楔114に大きな緩みが有るときは、10Hz付近にピークが現れる。
取得部21は、例えば図7に示す周波数特性を取得する。判定部23は、上述した特性を利用し、周波数特性に基づいて物体の状態を判定する第1判定動作を実施する。例えば図7に表すように、判定部23は、予め設定された閾値TH2(第2閾値)以上の周波数におけるピークを検出する。判定部23は、そのピークの強度を、予め設定された閾値TH1(第1閾値)と比較する。強度が閾値TH1よりも大きいとき、判定部23は、物体に緩みが無い第1状態と判定する。強度が閾値TH1よりも小さいとき、判定部23は、物体に緩みが有る第2状態と判定する。
又は、第1判定動作で、判定部23は、閾値TH2以上の周波数におけるピークと、閾値TH2未満の周波数におけるピークと、を検出しても良い。
判定部23は、閾値TH2以上の周波数におけるピークの強度が閾値TH1よりも大きいとき、物体が第1状態にあると判定する。判定部23は、閾値TH2未満の周波数にピークが有るとき、物体が第2状態にあると判定する。
判定部23は、上述した条件を組み合わせて判定しても良い。例えば、判定部23は、閾値TH2以上の周波数におけるピークの強度が閾値TH1以上のときには、物体が第1状態にあると判定する。判定部23は、閾値TH2以上の周波数におけるピークの強度が閾値TH1未満であり、且つ閾値TH2未満の周波数にピークが有るとき、物体が第2状態にあると判定する。
推定部22は、記憶装置31に記憶された伝達関数から周波数特性を計算し、取得部21から送られた周波数特性とフィッティングする。例えば、推定部22は、最小自乗法を用いて、取得部21から送られた周波数特性が、伝達関数に基づく周波数特性に最も合うように、各変数の値を推定する。m、m、及びmは、予め決定されていても良い。推定部22は、kの値を推定すると、記憶装置31にアクセスする。
図8は、物体の特性を例示するグラフである。
図8は、図7同様に、スロット112に設けられた構造を模した系を用いて得られた実権結果を表す。図8において、縦軸は、kを表す。横軸は、距離Dを表す。距離Dは、スロット112の底面と下コイル113bとの間の距離、下コイル113bと上コイル113aとの間の距離、又は及び上コイル113aと楔114との間の距離である。ここでは、これらの距離は、互いに等しいと見なしている。距離Dは、換言すると、各スペーサ115の径方向の長さである。
図8の結果は、kの値とDの値との間に相関が有ることを示している。記憶装置31は、kの値とDの値との関係性を記憶している。図8の例では、kの値とDの値との関係は、グラフ中に記した曲線で表される。記憶装置31は、この曲線を表す式を記憶している。記憶装置31は、kの値とDの値との対応が記載されたテーブルを記憶していても良い。記憶装置31は、kの値からDの値を出力するためのモデルを記憶していても良い。
推定部22は、kの値を推定すると、記憶装置31に記憶された前記関係性を参照する。推定部22は、推定したkの値と、前記関係性と、を用いて、Dの値を推定する。推定部22は、推定したDの値を判定部23へ出力する。
判定部23は、第2判定動作において、Dの値を、予め設定された閾値(第3閾値)と比較する。Dの値が第3閾値未満のとき、判定部23は、物体に緩みが無い第1状態と判定する。Dの値が第3閾値以上のとき、判定部23は、物体に緩みが有る第2状態と判定する。
例えば、判定部23は、第1判定動作による判定結果と、第2判定動作による判定結果と、を組み合わせて、最終的な判定結果を出力する。第1判定動作及び第2判定動作の両方で第1状態と判定されると、判定部23は、物体が第1状態に有ると最終的な判定結果を出力する。第1判定動作又は第2判定動作で第2状態と判定されると、判定部23は、物体が第2状態に有ると最終的な判定結果を出力する。出力部24は、この判定結果を検査装置20の外部へ出力する。
図9は、実施形態に係る検査システムの動作を例示するフローチャートである。
まず、打撃装置10が検査対象である物体を打撃する(ステップS1)。このときの作用力と反作用力から周波数特性を計算する(ステップS2)。打撃装置10は、周波数特性の計算結果、作用力と反作用力の情報などを検査装置20へ送る。検査装置20は、周波数特性を用いて、第1判定動作を実施する(ステップS3)。また、検査装置20は、記憶装置31に記憶された伝達関数から周波数特性を計算する(ステップS4)。検査装置20は、ステップS2で得られた周波数特性と、ステップS4で得られた周波数特性と、を用いて、各変数の値を推定する(ステップS5)。検査装置20は、推定された変数の値を用いて第2判定動作を実施する(ステップS6)。検査装置20は、第1判定動作及び第2判定動作の両方の結果に基づき、物体の状態を判定する(ステップS7)。検査装置20は、判定結果を外部へ出力する(ステップS8)。
図10は、実施形態に係る検査システムの移動体を表す斜視図である。
図11は、実施形態に係る検査システムの移動体を表す側面図である。
実施形態に係る検査システムは、打撃装置10を搭載する移動体40をさらに備えていても良い。例えば、打撃装置10及び検査装置20は、図10及び図11に表す移動体40に搭載される。
移動体40は、図10に表したように、ベースプレート41、複数の移動機構42、吸着機構46、および検査ユニット50を含む。
ベースプレート41は、ロータ120の表面に沿うように湾曲している。
複数の移動機構42は、前後方向に対して垂直な幅方向において、互いに離間している。それぞれの移動機構42は、一対のプーリ43aおよび43b、ベルト44、およびモータ45を含む。
プーリ43aおよび43bは、前後方向において互いに離間している。ベルト44は、プーリ43aおよび43bに掛け渡されている。ベースプレート41の下面側(ロータ120側)でベルト44は露出している。モータ45は、例えばプーリ43aに連結されており、プーリ43aを回転させる。プーリ43aの回転によりベルト44が駆動され、移動体40が移動する。また、一方の移動機構42におけるプーリ43aの回転量と、他方の移動機構42におけるプーリ43aの回転量と、を調整することで、移動体40の移動方向を変化させることができる。
吸着機構46は、ベルト44の横に配置されている。移動体40は、吸着機構46を介してロータ120の表面に吸着しながら移動することができる。吸着機構46は、例えば、静電気を利用した静電吸着または圧力差を利用した空気吸着を行う。移動体40は、移動機構42による推進力と、吸着機構46による吸着力と、を調整することで、ロータ120の表面上で移動または停止する。
検査ユニット50は、ベースプレート41上に設けられている。例えば、2つの検査ユニット50が設けられ、幅方向において互いに離間している。検査ユニット50は、エアシリンダ51、アーム56、後述する走行ガイド、センサ61、およびセンサ62を含む。
アーム56はエアシリンダ51の駆動ロッド52に連結されている。図11に表したように、エアシリンダ51の駆動により駆動ロッド52が延びると、アーム56の一端部は、他端部を支点にして上下動する。
アーム56の一端部には保持部53が取り付けられている。センサ61および62は、保持部53に保持されている。保持部53には、さらに走行ガイドが保持されている。走行ガイドは、一対のガイドローラ54およびベルト55を含む。一対のガイドローラ54は、前後方向に互いに離間している。ベルト55は、これらのガイドローラ54に掛け渡されている。
エアシリンダ51には、図示しないエア配管が接続されている。モータ45には、図示しない電気ケーブルが接続されている。または、ベースプレート41にバッテリーが搭載され、そのバッテリーによりモータ45が駆動されてもよい。
センサ61および62は、例えば、エレクトリックセンサ、アコースティックセンサ、またはメカニカルセンサなどである。例えば、センサ61は、EL-CID(electro-magnetic core imperfection detector)センサである。センサ62は、例えば、打撃装置10及び検査装置20を含む。移動体40は、例えばロータ120の表面2上を移動しながら、センサ61および62を用いて、発電機100内部(ステータ110およびロータ120)の検査を行う。
移動体制御部70は、移動体40の移動を制御する。例えば、移動体制御部70は、センサ62がステータ110のスロット112に位置するように、移動体40を移動させる。移動体40が特定の位置に移動すると、移動体制御部70は移動が完了したことを示す信号を打撃装置10へ送る。打撃制御部14がこの信号を受信すると、打撃制御部14は、アクチュエータ12を動作させて楔114を打撃する。
図12及び図13は、実施形態に係る検査システムの適用例を表す模式図である。
実施形態に係る検査システム1は、図12に表す溶接品200の検査にも適用できる。図12に表した溶接品200は、第1部材210と第2部材220の溶接により形成されている。第1部材210と第2部材220は、溶接部201で一体化されている。適切に溶接されているとき、図12(a)に表したように、溶接部201において、第1部材210と第2部材220の境界は存在しない。すなわち、第1部材210と第2部材220との間の距離は、ゼロである。
適切に溶接されていないときは、例えば図12(b)に表したように、第1部材210のみに溶接部201が形成され、第1部材210と第2部材220は一体化していない。第1部材210と第2部材220の間に境界が存在する。すなわち、第1部材210と第2部材220との間の距離は、ゼロよりも大きい。
溶接部201を打撃装置10で打撃したとき、発電機100の例と同様に、作用力及び反作用力から、溶接品200の周波数特性が得られる。溶接品200が適切に溶接されていないときの第1部材210と第2部材220との間の距離は、溶接品200が適切に溶接されているときの第1部材210と第2部材220との間の距離よりも長い。このため、溶接品200が適切に溶接されているときの周波数特性は、溶接品200が適切に溶接されていないときの周波数特性と、異なる。検査装置20は、打撃により得られた周波数特性を用いて、上述した第1判定動作及び第2判定動作を実施する。検査装置20は、これらの判定動作における結果から、溶接品200が適切に溶接されているか検査する。
実施形態に係る検査システム1は、図13に表す締結部材300の検査にも適用できる。図13の例では、第1部材310が、ねじSによって第2部材320に締結されている。締結部材300を打撃装置10で打撃したとき、作用力及び反作用力から、締結部材300の周波数特性が得られる。
ねじSによって固く締結されているとき、第1部材310と第2部材320との距離、第1部材310とねじSの頭との距離は、実質的にゼロである。ねじSの締結が緩んでいると、これらの距離が長くなる。従って、ねじSが固く締結されているときの周波数特性は、締結が緩んでいるときの周波数特性と異なる。検査装置20は、打撃により得られた周波数特性を用いて、上述した第1判定動作及び第2判定動作を実施する。検査装置20は、これらの判定動作における結果から、締結部材300において、ねじSによる締結に緩みが無いか検査する。
以上で説明した実施形態では、第1判定動作で、周波数特性におけるピークの強度やピーク有無などを用いて、物体の状態を判定した。検査装置20は、この方法に代えて、周波数特性における周波数とゲインのプロットの特徴から、物体の状態を判定しても良い。例えば図6及び図7に表したように、周波数特性の形状は、物体の状態に応じて変化する。
これを利用して、検査装置20は、取得した周波数特性を、複数のクラスのいずれかに分類する。複数のクラスの少なくとも1つは、物体に緩みが無いことを示す。複数のクラスの別の少なくとも1つは、物体が緩みが有ることを示す。緩みの大きさに応じて、周波数特性が複数のクラスに分類されても良い。分類には、例えば、教師無し学習などのクラスタリング手法が用いられる。
この方法によれば、図7に表したような閾値TH1及びTH2の設定が不要となる。検査のための事前の準備に要する手間を省略できる。
以上で説明した実施形態に係る検査装置、検査システム、又は検査方法によれば、より高精度に物体の状態を検査できる。
上記の種々のデータの処理は、例えば、プログラム(ソフトウェア)に基づいて実行される。例えば、コンピュータが、このプログラムを記憶し、このプログラムを読み出すことにより、上記の種々の情報の処理が行われる。
上記の種々の情報の処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク(フレキシブルディスク及びハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD±R、DVD±RWなど)、半導体メモリ、または、他の記録媒体に記録されても良い。
例えば、記録媒体に記録された情報は、コンピュータ(または組み込みシステム)により読み出されることが可能である。記録媒体において、記録形式(記憶形式)は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をCPUで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得(または読み出し)は、ネットワークを通じて行われても良い。
記録媒体からコンピュータ(または組み込みシステム)にインストールされたプログラムに基づいてコンピュータ上で稼働している種々のソフトウェアにおいて、上記の情報の処理の少なくとも一部が実施されても良い。このソフトウェアは、例えば、OS(オペレーティングシステム)などを含む。このソフトウェアは、例えば、ネットワーク上で動作するミドルウェアなどを含んでも良い。
実施形態に係る記録媒体は、上記の種々の情報の処理をコンピュータに実行させることのできるプログラムを記憶している。実施形態に係る記録媒体には、プログラムをLANまたはインターネットなどによりダウンロードして記憶された記録媒体も含まれる。複数の記録媒体に基づいて、上記の処理が行われても良い。
実施形態に係るコンピュータは、1つ又は複数の装置(例えばパーソナルコンピュータなど)を含む。実施形態に係るコンピュータは、ネットワークにより接続された複数の装置を含んでも良い。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 検査システム、 10 打撃装置、 11 打撃部、 11E 先端、 12 アクチュエータ、 13 エンコーダ、 14 打撃制御部、 15 検出器、 16 筐体、 17 支持部、 17H 孔、 20 検査装置、 21 取得部、 22 推定部、 23 判定部、 24 出力部、 31 記憶装置、 32 出力装置、 40 移動体、 41 ベースプレート、 42 移動機構、 43a,43b プーリ、 44 ベルト、 45 モータ、 46 吸着機構、 50 検査ユニット、 51 エアシリンダ、 52 駆動ロッド、 53 保持部、 54 ガイドローラ、 55 ベルト、 56 アーム、 61 センサ、 62 センサ、 70 移動体制御部、 100 発電機、 110 ステータ、 111 鉄心、 112 スロット、 113a 上コイル、 113b 下コイル、 114 楔、 115 スペーサ、 116 素線、 117 絶縁体、 120 ロータ、 121 回転軸、 122 界磁巻線、 123 楔、 AF 作用力、 CF 反作用力、 D1 第1方向、 D2 第2方向、 D3 第3方向、 O 物体、 R 径方向、 Z 軸方向、 θ 周方向

Claims (20)

  1. 物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1周波数における強度が前記第1閾値未満のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、検査装置。
  2. 物体に加えた作用力と、前記作用力を加えたときの前記物体からの反作用力と、に基づく周波数特性において、第2閾値以上の第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第2閾値未満の第2周波数にピークが有るときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、検査装置。
  3. 複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定し、
    前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離が第3閾値未満のとき、前記物体が第1状態にあると判定し、前記距離が前記第3閾値以上のとき、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、
    検査装置。
  4. 物体に打撃を加えたときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度を第1閾値と比較する第1判定動作を実施し、
    複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定し、前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離を第3閾値と比較する第2判定動作を実施し、
    前記第1判定動作において前記強度が前記第1閾値以上、且つ前記第2判定動作において前記距離が前記第3閾値未満のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1判定動作において前記強度が前記第1閾値未満、又は前記第2判定動作において前記距離が前記第3閾値以上のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、
    検査装置。
  5. 前記物体は、複数の剛体を含み、
    前記第2状態における前記剛体同士の間の距離は、前記第1状態における前記剛体同士の間の距離よりも長い請求項1〜3のいずれか1つに記載の検査装置。
  6. 前記物体を打撃する打撃部と、
    前記打撃部を駆動させるアクチュエータと、
    前記アクチュエータを制御する打撃制御部と、
    を含む打撃装置と、
    請求項1〜5のいずれか1つに記載の検査装置と、
    を備えた検査システム。
  7. 前記制御部は、前記打撃部が前記物体を打撃した際の前記アクチュエータの状態に基づいて、前記物体からの反作用力を計算する請求項6記載の検査システム。
  8. 前記打撃部は、前記物体に接触する先端を含み、
    前記先端は、球状又は錐状である請求項6又は7に記載の検査システム。
  9. 前記制御部は、前記打撃部が前記物体を打撃した後、前記打撃部を前記物体から基準距離以上離す請求項6〜8のいずれか1つに記載の検査システム。
  10. 前記打撃装置を搭載した移動体と、
    前記移動体を制御する移動体制御部と、
    をさらに備え、
    前記移動体制御部は、打撃する前記物体が設けられた位置へ前記移動体を移動させ、
    前記打撃制御部は、前記物体が設けられた位置へ前記移動体が移動した後に、前記アクチュエータを動作させ、前記打撃部で前記物体を打撃する請求項6〜9のいずれか1つに記載の検査システム。
  11. 前記物体は、
    鉄心のスロット内に設けられた複数のコイルと、
    前記複数のコイルを押さえ付ける楔と、
    前記スロットの底面と前記複数のコイルの1つとの間、前記コイル同士の間、及び前記複数のコイルの別の1つと前記楔との間にそれぞれ設けられた複数のスペーサと、
    を含み、
    前記打撃部は、前記楔を打撃する請求項6〜10のいずれか1つに記載の検査システム。
  12. 物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1周波数における強度が前記第1閾値未満のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、検査方法。
  13. 物体に加えた作用力と、前記作用力を加えたときの前記物体からの反作用力と、に基づく周波数特性において、第2閾値以上の第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第2閾値未満の第2周波数にピークが有るときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、検査方法。
  14. 複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定し、
    前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離が第3閾値未満のとき、前記物体が第1状態にあると判定し、前記距離が前記第3閾値以上のとき、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、
    検査方法。
  15. 物体に打撃を加えたときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度を第1閾値と比較する第1判定を実施し、
    複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定し、前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離を第3閾値と比較する第2判定を実施し、
    前記第1判定において前記強度が前記第1閾値以上、且つ前記第2判定において前記距離が前記第3閾値未満のときには、前記物体が第1状態にあると判定し、前記第1判定において前記強度が前記第1閾値未満、又は前記第2判定において前記距離が前記第3閾値以上のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定する、
    検査方法。
  16. 処理装置に、物体を打撃したときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定させ、前記第1周波数における強度が前記第1閾値未満のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定させる、プログラム。
  17. 処理装置に、物体に加えた作用力と、前記作用力を加えたときの前記物体からの反作用力と、に基づく周波数特性において、第2閾値以上の第1周波数における強度が第1閾値以上のときには、前記物体が第1状態にあると判定させ、前記第2閾値未満の第2周波数にピークが有るときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定させる、プログラム。
  18. 処理装置に、
    複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定させ、
    前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離が第3閾値未満のとき、前記物体が第1状態にあると判定させ、前記距離が前記第3閾値以上のとき、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定させる、
    プログラム。
  19. 処理装置に、
    物体に打撃を加えたときの前記物体における振動に基づいて生成された周波数特性において、第1周波数における強度を第1閾値と比較する第1判定動作を実施させ、
    複数の剛体を含む物体に与えた作用力と、前記作用力を与えたときの前記物体からの反作用力と、に基づき、前記作用力と前記反作用力との関係を示す関数に含まれる、前記物体の状態を示す変数の値を推定させ、前記値を用いて推定される前記剛体同士の間の距離を第3閾値と比較する第2判定動作を実施させ、
    前記第1判定動作において前記強度が前記第1閾値以上、且つ前記第2判定動作において前記距離が前記第3閾値未満のときには、前記物体が第1状態にあると判定させ、前記第1判定動作において前記強度が前記第1閾値未満、又は前記第2判定動作において前記距離が前記第3閾値以上のときには、前記物体が前記第1状態と異なる第2状態にあると判定させる、
    プログラム。
  20. 請求項16〜19のいずれか1つに記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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