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

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 Download PDF

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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、ｘｄは、打撃部１１の径方向Ｒにおける位置を表す。ｘｗは、楔１１４の径方向Ｒにおける位置を表す。ｘｓ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。Ｃｆ（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。Ｃｆ（ｓ）及びｋｔｎは、予め決定される。ｋｗは、楔の状態を示す変数を表す。ｋｓは、コイル及びスペーサの状態を示す変数を表す。ｍｄは、打撃部の重さを表す。ｍｗは、楔の重さを表す。ｍｓ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ｍｓ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ｘｄ、位置ｘｗ、及び位置ｘｓ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、ｋｓをゼロに設定したときの結果を表す。破線は、ｋｓ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、ｋｓ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、ｋｓの値が小さいときに、ピークの強度が大きい。さらに、ｋｓ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。ｍｄ、ｍｗ、及びｍｓは、予め決定されていても良い。推定部２２は、ｋｓ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、ｋｓ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、ｋｓ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、ｋｓの値とＤの値との関係性を記憶している。図８の例では、ｋｓ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、ｋｓ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、ｋｓ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、ｋｓ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ｋｓ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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