JP2021033486A - 検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システム - Google Patents

検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システム Download PDF

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【課題】検査装置の異常を正確に検知できる検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システムの提供を目的する。【解決手段】検査装置Ｔの異常検知方法は、検体Ｄを検査或いは無負荷で検査する際の検査装置Ｔの出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）を得る過程と、過去の検査装置Ｔの正常な出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）の特徴量の平均値と今回の検査装置Ｔの出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）の特徴量との差に基づいて検査装置Ｔの異常を検知する検知過程とを備える。また、検査装置Ｔの異常検知システム１は、検体Ｄを検査或いは無負荷で検査する際の検査装置Ｔの出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）を検知するセンサ２と、検査装置Ｔの出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）を処理する処理装置３とを備え、処理装置３が、過去の検査装置Ｔの正常な出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）の特徴量の平均値と今回の検査装置Ｔの出力（Ｆ，Ｖ，Ｘ）の特徴量との差に基づいて検査装置Ｔの異常を検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システムに関する。
検査装置は、コントローラと、コントローラからの入力に応じて検体へ出力を与える出力部とを備え、検体の性能や耐久性などを検査する。コントローラは、出力部の出力をフィードバックして検体に予め決められた検査条件通りに検査装置を制御して検体に出力を与える。
このような検査装置としては、たとえば、振動検査装置があり、振動検査装置は、出力部として加振器を備えており、機械部品やダンパといった検体に対して加振器で振動を与える。この場合、振動検査装置の出力は、検体に与える荷重、速度や変位といった物理量となり、コントローラから操作量を指示する入力が与えられると、振動検査装置は、検体に検査条件通りの荷重、速度或いは変位を与える（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１９−０３２２６１号公報
このような検査装置を利用した検体の検査は、入力に対して前記入力が指示する出力通りに検査装置が出力することが前提として行われるが、検査装置に異常が生じると、それまで行われた検査結果の信頼性が損なわれる場合がある。
検査装置の異常の検知方法としては、与えた入力が指示する最大出力と検査装置の実際の出力との差が閾値を超えるとこれを異常と判断する方法があるが、このような方法或いはシステムでは単に入力が指示する出力と実際の出力との比較だけに過ぎず、検査装置の異常を正確に判断することが困難である。
そこで、本発明は、検査装置の異常を正確に検知できる検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システムの提供を目的としている。
上記した目的を達成するため、本発明の検査装置の異常検知方法は、検体を検査或いは無負荷で検査する際の検査装置の出力を得る過程と、過去の検査装置の正常な出力の特徴量の平均値と今回の検査装置の出力の特徴量との差に基づいて検査装置の異常を検知する検知過程とを備えている。また、本発明の検査装置の異常検知システムは、検体を検査或いは無負荷で検査する際の検査装置の出力を検知するセンサと、検査装置の出力を処理する処理装置とを備え、処理装置が、過去の検査装置の正常な出力の特徴量の平均値と今回の検査装置の出力の特徴量との差に基づいて検査装置の異常を検知する。
このように構成された検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システムによれば、過去の正常な検査装置の出力の特徴量の平均値を利用しているので、正常な検査装置が採り得る特徴量を指標として現在の検査装置が異常であるか判断できる。
また、検査装置の異常検知システムでは、処理装置が、入力に対する検査装置の理想的な出力である理想出力と入力に対する検査装置の出力に基づいて歪率を求める歪率算出部と、検査装置の出力を繰り返し変化させた際に得られる出力のばらつき度合を求めるばらつき度合算出部と、過去の正常な検査装置の出力の平均値と検査装置の今回の出力との相関係数を求める相関係数算出部と、歪率とばらつき度合を特徴量として、過去の特徴量の平均値と今回の特徴量との差、および相関係数に基づいて検査装置の異常の有無を判断する判断部とを備えてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、歪率、ばらつき度合および相関係数を利用して検査装置の異常の有無を判断するので、検査装置の動特性、繰り返し精度および波形一致度の観点から検査装置の異常の有無を把握できるから、精度良く検査装置の異常の有無を判断できる。
また、検査装置の異常検知システムは、歪率算出部が、出力を所定周期の正弦波で変化させる入力に対する検査装置の理想出力の波形である理想波形のパワースペクトル密度の積分値と、入力に対する検査装置の出力の波形である出力波形のパワースペクトル密度の積分値との差分を歪成分とし、出力波形のパワースペクトル密度の積分値と歪成分とに基づいて歪率を求めてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、最大荷重に対する理想波形と出力波形の歪だけでなく、全周波数領域の両者の差を加味した歪率が得られるので、検査装置の実際の動的な挙動をより正確に把握して、検査装置の異常を判断できる。
さらに、検査装置の異常検知システムは、歪率算出部が出力波形のオフセット成分を取り除き、出力波形のパワースペクトル密度を求めてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、出力波形からオフセット成分を取り除いてから、パワースペクトル密度を算出するので、パワースペクトル密度から低周波ノイズを除去でき、歪成分が実際よりも大きくなるのが防止されて歪率を精度良く求め得る。したがって、検査装置の異常検知システムによれば、より正確に検査装置の異常を検知できる。
また、検査装置の異常検知システムは、歪率算出部において、出力波形の初期値と最終値とが同じ値でない場合、出力波形中で初期値と同値となるとともに初期値から所定周期の整数倍の地点の近傍にある点で出力波形の終端側を切り落とす処理を行ってから出力波形のパワースペクトル密度を求めてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、パワースペクトル密度から高周波ノイズを除去でき、歪成分が実際よりも大きくなるのが防止されて歪率を精度良く求め得る。したがって、検査装置の異常検知システムによれば、より正確に検査装置の異常を検知できる。
さらに、検査装置の異常検知システムは、ばらつき度合算出部において、検査装置の出力を所定周期の正弦波で変化させる入力を複数回与えた際の検査装置の出力の波形である出力波形の位相毎の標準偏差或いは分散に基づいてばらつき度合を求めてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、検査装置が実際に長期間に亘って使用される場合において動的な荷重変動の大きさを示めすばらつき度合を求めることができ、検査装置の動的な出力変動の大きさを把握できる。したがって、検査装置の異常検知システムによれば、より正確に検査装置の異常を検知できる。
そして、検査装置の異常検知システムは、相関係数算出部が検査装置の過去の出力の平均値と検査装置の今回の出力の度数分布同士の相関係数を求めてもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、相関係数を求める対象である検査装置の過去の平均波形と今回の出力波形に位相ずれがあっても両者の正しい相関係数を求めることができる。したがって、検査装置の異常検知システムによれば、より正確に検査装置の異常を検知できる。
さらに、検査装置の異常検知システムは、特徴量にさらに出力のオフセット量を含み、処理装置が検査装置の出力のオフセット量を求めるオフセット量算出部を有し、判断部がさらに過去の検査装置の正常なオフセット量の平均値と、今回の検査装置のオフセット量との差に基づいて検査装置の異常の有無を判断してもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、オフセット量を利用して異常判断処理を行うので、検査装置における出力の異常やセンサの異常を検知できる。
さらに、検査装置の異常検知システムは、検査装置が検体に振動を与える振動検査装置であって、特徴量にさらに出力の剛性を含み、センサが検査装置の荷重を検知するロードセルと変位を検知するストロークセンサを含み、処理装置が検査装置の荷重と変位とから剛性を求める剛性算出部を有し、判断部がさらに過去の検査装置の正常な剛性の平均値と、今回の検査装置の剛性との差に基づいて検査装置の異常の有無を判断してもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、剛性を利用して異常判断処理を行うので、検査装置における部品の異常や劣化、センサの異常を検知できる。
さらに、検査装置の異常検知システムは、処理装置が過去の特徴量の平均値と今回の特徴量の差が、過去の特徴量の標準偏差或いは分散に基づいて設定される閾値以上となると検査装置を異常と判断してもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、正常な検査装置の特徴量が採り得る値の範囲を確定する適切な閾値を設定できるので、正確に検査装置の異常を検知できる。
そして、検査装置の異常検知システムは、検査装置が正常と判断された場合に、処理装置が検査装置で過去に正常な検体の検査を行った際の特徴量の平均値と、今回に検査装置で正常な検体と同じ製品の検体の検査を行った際の特徴量との差に基づいて検体の異常の有無を判断する検体異常判断部を有してもよい。このように構成された検査装置の異常検知システムによれば、検査装置だけでなく、検体装置の異常の有無を判断する処理と同様の処理を行って検体の異常も検知できる。
そして、検査装置の異常検知システムは、検体異常判断部が過去の特徴量の平均値と今回の特徴量との差が、過去の特徴量の標準偏差或いは分散に基づいて設定される閾値以上となると検体を異常と判断してもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システムによれば、正常な検体の特徴量が採り得る値の範囲を確定する適切な閾値を設定できるので、正確に検査装置の異常を検知できる。
本発明の検査装置の異常検知方法および検査装置の異常検知システムによれば、検査装置の異常を正確に検知できる。
一実施の形態における検査装置の異常検知システムの構成図である。 検査装置の側面図である。 理想荷重と荷重波形を示したグラフである。 処理装置の構成図である。 理想荷重のパワースペクトル密度と荷重波形のパワースペクトル密度を示したグラフである。 歪成分を説明する図である。 荷重波形のパワースペクトル密度と荷重波形のパワースペクトル密度から推定される基底周波数との誤差を説明するグラフである。 オフセット成分を含んだ荷重波形を示したグラフである。 オフセット成分を含んだ荷重波形のパワースペクトル密度を示したグラフである。 初期値と最終値とが異なる荷重波形を示したグラフである。 高周波ノイズを含んだ荷重波形のパワースペクトル密度を示したグラフである。 ばらつき度合算出部における処理を説明する図である。 正常な検査装置の過去の荷重波形と荷重波形の平均波形を示した図である。 荷重波形に対して区分を設定したグラフである。 荷重の出現頻度を示したグラフである。 検査装置の荷重波形のオフセット量を説明する図である。 検査装置の荷重と変位の特性を示した図である。 処理装置における検査装置の異常判断処理の手順の一例を示したフローチャートである。 処理装置における検査装置の検体異常判断処理の手順の一例を示したフローチャートである。
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における検査装置Ｔの異常検知システム１は、検体としてのダンパＤを検査する際の入力に対する検査装置Ｔの出力を検知するセンサ２と、検査装置Ｔの出力を処理する処理装置３とを備え、検査装置Ｔの異常を検知する。
以下、検査装置Ｔの異常検知システム１の各部について詳細に説明する。検査装置Ｔは、本実施の形態では、検体としてのダンパＤに対して振動を与える振動検査装置とされている。異常検知システム１は、検査装置Ｔの異常の検知に当たり、検体として基準となるダンパＤに振動を与えた際に検知された検査装置Ｔの出力を利用して異常を検知する。また、異常検知システム１では、検査装置Ｔの異常を判断する場合、同じ検査装置Ｔが過去に正常であると判断された際の出力のデータを利用し、当該過去の出力と同じダンパＤを同じ検査装置Ｔで検査した際に今回検知された出力とに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を検知する。つまり、異常検知システム１では、検査装置Ｔの異常の有無を判断するうえで基準となるダンパＤを検体として、過去に正常な検査装置Ｔが前記ダンパＤを検査した際に得られた出力と、今回新たに異常検知を行うべく当該検査装置Ｔが前記ダンパＤを検査した際に得られる出力とに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を検知する。ダンパＤは、伸縮速度に対して発揮する減衰力の特性が予め把握されており、検査装置Ｔから同じ振動が入力されると前記特性に基づき同じ速度で伸縮して同じ減衰力を発揮する。
本実施の形態における検体であるダンパＤは、シリンダ５と、シリンダ５内に出入りするロッド６とを備えたテレスコピック型のダンパとされており、シリンダ５に対してロッド６が軸方向に変位する伸縮時に減衰力を発揮する。
他方、検査装置Ｔは、図２に示すように、コントローラＣと加振器Ｅとを備えている。加振器Ｅは、架台１０と、架台１０に設けられて図２中左右方向へ移動可能であってダンパＤの一端を保持する保持部１１と、架台１０に設けられてダンパＤの他端に接続されてダンパＤに振動を与えるアクチュエータ１３とを備えている。
アクチュエータ１３は、シリンダ１３ａと、シリンダ１３ａ内に移動自在に挿入されてシリンダ１３ａ内を図示しない伸側室と圧側室とに区画する図外のピストンと、シリンダ１３ａ内に移動自在に挿入されて前記ピストンに連結されるロッド１３ｂと、図外のポンプから供給される圧油を前記伸側室と前記圧側室とに選択的に送り込むサーボ弁１３ｃとを備えている。
サーボ弁１３ｃは、詳細には図示はしないが、中空なハウジングと、ハウジング内に移動自在に挿入されるスプールと、スプールを駆動するソレノイドと、スプールを中立位置に位置決めするばねと、外部からの入力を受け取ってソレノイドを駆動する駆動回路とを備えている。ソレノイドは、駆動回路から供給される電流量に応じてスプールに与える推力を変更でき、スプールの位置を調節できる。そして、サーボ弁１３ｃは、スプールの位置に応じて、前記伸側室へ圧油を供給するポジションと、前記圧側室へ圧油を供給するポジションと、両者への圧油の供給を遮断するポジションとに切り替わり、前記伸側室或いは前記圧側室へ圧油を供給するポジションではソレノイドへ供給される電流量に応じて流量を調節する。
本実施の形態では、サーボ弁１３ｃは、入力として電流指令Ｉを受けとるとソレノイドの推力を調整して、スプールのハウジングに対する位置を調節して、前記伸側室と前記圧側室のうち入力が指示する室に対して入力が指示する流量の圧油を供給する。アクチュエータ１３は、伸側室と圧側室のうちサーボ弁１３ｃから圧油の供給を受けた室を拡大させるとともに圧油の供給のない室を縮小させて、伸縮駆動する。このように、加振器Ｅは、コントローラＣから入力を受けるとアクチュエータ１３を伸縮駆動させてダンパＤの一端を加振して、ダンパＤに振動を与える。なお、駆動回路は、ソレノイドに流れる電流を検知する電流センサを備えており、電流センサで検知する電流をフィードバックして、コントローラＣから入力される電流指令Ｉ通りにソレノイドへ電流を与える。なお、駆動回路は、サーボ弁１３ｃ側ではなく、コントローラＣに内包されていてもよい。
コントローラＣは、検査装置Ｔの異常検知にあたって、加振器Ｅにおけるアクチュエータ１３を所定周期の正弦波で伸縮させる電流指令Ｉを入力としてアクチュエータ１３へ繰り返し与える。このように、検査装置Ｔは、アクチュエータ１３を駆動して検体であるダンパＤへ繰り返し正弦波の振動を与えるようになっており、本実施の形態では、検査装置Ｔの出力は、検体であるダンパＤへ与える荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされている。したがって、電流指令Ｉが指示する加振器Ｅの理想的な出力（理想出力）としての理想荷重、理想速度および理想変位の各波形、つまり、理想波形Ｗａは、図３に示すように、所定周期の正弦波で変化する波形となる。このような所定周期の正弦波で検査装置Ｔの出力を変化させる電流指令Ｉは、予めコントローラＣに格納しておくか、検査の際にコントローラＣに記憶させてもよい。なお、所定周期は、任意に設定できる。なお、検査装置Ｔの出力は、本実施の形態では、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされているが、これらに限定されるものではなく、また、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのうちいずれか一つまたは二つとされてもよい。
つづいて、センサ２は、コントローラＣからの入力としての電流指令ＩによってダンパＤを検査する際の検査装置Ｔの出力を検知する。本実施の形態では、検査装置Ｔの出力は、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされているので、センサ２は、アクチュエータ１３とダンパＤとの間に設置されてアクチュエータ１３が発揮する荷重を検知するロードセル２ａと、アクチュエータ１３のロッド１３ｂに装着されてロッド１３ｂの速度を検知する速度センサ２ｂと、アクチュエータ１３の伸縮変位を検知するストロークセンサ２ｃとを備えている。そして、センサ２は、検査装置Ｔの実際の出力として荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘを検知して処理装置３に入力する。なお、速度センサ２ｂは、ロッド１３ｂの加速度を検知し、検知し加速度を積分することで検査装置Ｔの速度Ｖを検知するが、ストロークセンサ２ｃが検知した変位Ｘを微分して速度Ｖを検知するようにしてもよい。また、速度の検知に当たり、加速度センサで検知したロッド１３ｂの加速度を処理装置３に入力して、処理装置３にて加速度を積分してロッド１３ｂの速度Ｖを検知してもよい。
処理装置３は、図４に示すように、コンピュータシステムであり、演算処理装置３ａと、処理装置３の制御と処理に必要なプログラムを記憶するとともに演算処理装置３ａが当該プログラムの実行に必要となる記憶領域を提供する記憶装置３ｂと、ロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃからの信号を受け取るインターフェース３ｃと、キーボードやマウスといった入力装置３ｄと、表示装置３ｅと、補助記憶装置３ｆと、印刷装置としてのプリンタ３ｇと、これら装置を互いに通信可能に接続するバス３ｈとを備えている。
演算処理装置３ａは、演算処理を行うＣＰＵ等であって、オペレーティングシステムおよび他のプログラムの実行によって処理装置３の各部の制御を行うとともに、検査装置Ｔの出力としての荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘに基づき、検査装置Ｔの特徴量として歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの４つの値と相関係数Ｒの５つ指標を求める処理を行う。特徴量は、検査装置Ｔの静的或いは動的な特性を把握することが可能な指標であって、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの４つの指標を特徴量としている。特量量は、前述した値以外にも入力に対する出力の最大値や入力に対する出力の追従性といったものが挙げられる。記憶装置３ｂは、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える他、ハードディスクを備えている。インターフェース３ｃは、ロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃから入力されるアナログ信号を演算処理装置３ａで読み取り可能なデジタル信号へ変換する。表示装置３ｅは、演算処理装置３ａが処理したデータ等を表示する画面を備えており、たとえば、液晶ディスプレイ等である。補助記憶装置３ｆは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体と記憶媒体のドライブ装置とで構成されており、記憶媒体は、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等である。また、処理装置３は、ロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが検知した荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘの値や値をプロットしたグラフ、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒを表示装置３ｅの画面上に表示して閲覧を可能とするとともに、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒを求めるためのアプリケーションプログラムを記憶装置３ｂに記憶している。
そして、本実施の形態では、特徴量である歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋと、相関係数Ｒとを求めるプログラムを処理装置３の演算処理装置３ａが実行して実行することで、歪率εを求める歪率算出部３ａ１と、ばらつき度合Ｓｄを求めるばらつき度合算出部３ａ２と、相関係数Ｒを求める相関係数算出部３ａ３と、検査装置Ｔの出力のオフセット量Ｏを求めるオフセット量算出部３ａ４と、検査装置Ｔの剛性を求める剛性算出部３ａ５とを実現している。また、処理装置３の演算処理装置３ａは、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断するプログラムを実行して、判断部３ａ６を実現している。処理装置３は、異常検知対象である検査装置Ｔについて、検査装置Ｔの荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘに係る歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求め、求めた歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋから検査装置Ｔが異常か否かを判断する。
以下、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出について詳しく説明する。なお、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒおよびオフセット量Ｏは、正常な検査装置Ｔの過去の複数の出力における荷重、速度および変位についてそれぞれ求められるとともに、今回、異常を検知するために検査装置Ｔに入力を与えてセンサ２で検知された出力における荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてもそれぞれ求められる。
正常な検査装置Ｔの過去の出力のデータは、過去に得られた正常な検査装置Ｔの出力のデータである。異常検知システム１では、これから異常を検知しようとする検査装置Ｔへ異常検知に利用される入力を与えて検知される今回の検査装置Ｔの出力のデータの他、同じ検査装置Ｔの正常な過去の出力のデータも利用する必要があるため、過去の出力のデータを記憶装置３ｂ或いは補助記憶装置３ｆに記憶させてある。また、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを算出するために、異常検知のために検査装置Ｔに与える入力と同じ入力を、過去に同じ検査装置Ｔに与えた際に得られた出力が必要となる。コントローラＣが異常検知のために検査装置Ｔに与える入力は、検査装置Ｔの荷重、速度および変位を正弦波で増減させる指令となっており、一回の入力によって検査装置Ｔの出力が複数周期分の単位波を含む波形で増減する。正常な検査装置Ｔに前記入力を与えた際にセンサ２で検知された正常な過去の出力は、予め異常検知のために多数用意されており、これら多数の出力毎に歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋが一つずつ求められる。なお、異常検知のために検査装置Ｔに入力を与えて、今回の前記入力に対して検査装置Ｔが正常であると判断される場合、今回の検査装置Ｔの出力を次回の検査装置Ｔの異常判断において過去の正常な出力として取り扱って、過去の出力のデータを蓄積するようにしてもよい。
なお、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘの歪率εの算出過程は同一であり、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのばらつき度合Ｓｄの算出過程は同一であり、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘの相関係数Ｒの算出過程も同一である。また、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのオフセット量Ｏの算出過程も同一である。よって、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒおよびオフセット量Ｏの算出の説明では、荷重Ｆについての歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒおよびオフセット量Ｏの算出について説明をし、速度Ｖおよび変位Ｘについての歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒおよびオフセット量Ｏの算出については詳しい説明を省略する。
さらに、検査装置Ｔの過去の出力についての歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出過程と、異常検知対象の検知装置Ｔの今回の出力についての歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出過程とは同一である。このように、歪率算出部３ａ１は、歪率εを検査装置Ｔの過去の複数の出力からそれぞれ求めるとともに、異常検知を実行する際に今回の検査装置Ｔの出力からも同様に求める。ばらつき度合算出部３ａ２は、ばらつき度合Ｓｄを検査装置Ｔの過去の複数の出力からそれぞれ求めるとともに、異常検知を実行する際に今回の検査装置Ｔの出力からも同様に求める。オフセット量算出部３ａ４は、オフセット量Ｏを検査装置Ｔの過去の複数の出力からそれぞれ求めるとともに、異常検知を実行する際に今回の検査装置Ｔの出力からも同様に求める。剛性算出部３ａ５は、剛性Ｋを検査装置Ｔの過去の複数の出力からそれぞれ求めるとともに、異常検知を実行する際に今回の検査装置Ｔの出力からも同様に求める。なお、相関係数算出部３ａ３は、検査装置Ｔの過去の複数の出力から正常波形を求めて、この正常波形と異常検知を実行する際に今回の検査装置Ｔの出力の波形との相関係数Ｒを求める。また、剛性算出部３ａ５は、検査装置Ｔの過去の複数の荷重Ｆと変位Ｘから複数の剛性Ｋを求める。、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを異常検知の度に求めるのではなく、予め演算しておきデータとして処理装置３の記憶装置３ｂ或いは補助記憶装置３ｆに記憶させておき、異常検知の際に利用できるようにしておけばよい。
まず、歪率算出部３ａ１について詳細に説明する。図３に示すように、実線で示した理想波形Ｗａに対して、電流指令Ｉを検査装置Ｔに与えた場合において、検査装置Ｔの実際の出力である荷重Ｆが描く荷重波形Ｗｂ（図中破線）とでは差が生じる。このことは、速度Ｖが描く速度波形および変位Ｘが描く変位波形でも同様であり、速度が描く速度波形と理想波形とで差が生じるとともに、変位波形と理想波形とで差が生じる。荷重波形Ｗｂは、縦軸に荷重、横軸に時間をとって、所定のサンプリング周期で検知された荷重Ｆの値を時系列にプロットして得られる波形であり、理想波形Ｗａは、縦軸に荷重、横軸に時間をとり、電流指令Ｉが制御周期毎に指示する検査装置Ｔの出力である荷重Ｆの値を時系列にプロットして得られる波形であり、理想波形Ｗａの任意の値に対応して荷重波形Ｗｂの値が存在する。図３のグラフから理解できるように、コントローラＣが所定周期の正弦波で出力を増減させる電流指令Ｉを検査装置Ｔに入力した場合、電流指令Ｉが指示する検査装置Ｔの理想出力である理想荷重と、電流指令Ｉの入力に応じて検査装置Ｔが実際に出力する荷重Ｆとでは差が生じる。
そこで、歪率算出部３ａ１は、理想荷重と荷重Ｆの差に基づいて歪率εを求める。歪率εは、荷重波形Ｗｂが理想波形Ｗａに対してどの程度歪んでいるかを把握するための尺度となる値である。歪率算出部３ａ１は、過去に得られた正常な検査装置Ｔの荷重Ｆに係る歪率εの演算にあたり、過去に得られた正常な検査装置Ｔの荷重Ｆのデータ群でなる荷重波形Ｗｂを用い、また、異常検知の際に新たに得られた検査装置Ｔの今回の荷重Ｆに係る歪率εの演算にあたっては、今回の検査装置Ｔの荷重Ｆのデータ群でなる荷重波形Ｗｂを用いる。歪率εが大きくなればなるほど電流指令Ｉが指示する荷重に対して検査装置Ｔの動的な挙動が乱れて荷重Ｆが大きく変動することを示し、歪率εは、検査装置Ｔの動特性を評価する一つの指標である。よって、歪率εを異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検査装置Ｔにおける動特性の観点から異常を検知できる。
理想荷重は、電流指令Ｉが指示する荷重であるから、処理装置３は、予めコントローラＣが検査装置Ｔへ与える電流指令Ｉが指示する荷重のデータ群でなる理想波形Ｗａを記憶しておき、歪率算出部３ａ１でこれを利用してもよいし、検査装置Ｔの異常検知を行う度にコントローラＣから電流指令Ｉを受け取って、歪率算出部３ａ１で電流指令Ｉを理想波形Ｗａに変換して利用してもよい。また、ロードセル２ａが検知した検査装置Ｔの荷重Ｆは、所定のサンプリング周期で取得されて処理装置３に入力されるので、荷重Ｆのデータ群でなる荷重波形Ｗｂはロードセル２ａから得られ、歪率算出部３ａ１、ばらつき度合算出部３ａ２、相関係数算出部３ａ３、オフセット量算出部３ａ４および剛性算出部３ａ５で利用される。速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが検知する速度Ｖおよび変位Ｘも荷重Ｆと同様に、歪率算出部３ａ１、ばらつき度合算出部３ａ２、相関係数算出部３ａ３、オフセット量算出部３ａ４および剛性算出部３ａ５で利用され、速度Ｖおよび変位Ｘに係る歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋがそれぞれ求められる。
本実施の形態では、歪率算出部３ａ１は、図５に示すように、理想波形Ｗａをフーリエ変換して理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａ（図５中実線）を求めるとともに、検査装置Ｔの荷重を所定周期の正弦波で変化させる電流指令Ｉを与えた際に検知された荷重波形Ｗｂをフーリエ変換して荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂ（図５中破線）を求める。理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａは、電流指令Ｉが所定周期の正弦波の荷重を指示するものであるから、図５に示すように、所定周期の逆数の周波数（所定周波数）ｆ１においてピークが立つ波形となる。これに対して、荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂは、図５に示すように、検査装置Ｔにおけるアクチュエータ１３におけるサーボ弁１３ｃの構造に起因するオーバーラップ特性、アンダーラップ特性或いはブリッジ特性といった特性に起因する振動やノイズに起因する振動が荷重波形Ｗｂに重畳するために、所定周波数より高周波側にこれら振動の成分が現れる。
歪率算出部３ａ１は、図６に示したように、このようにして求めた荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを周波数軸上で積分して求めたパワースペクトル密度Ｐｂの積分値から理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａを周波数軸上で積分して求めたパワースペクトル密度Ｐａの積分値を差し引きして、両者の差である歪成分Ｐａｂ（図６中の斜線部分の面積）を求める。
そして、歪率算出部３ａ１は、荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを周波数軸上で積分して求めた図６中の斜線部分の面積である積分値Ｚｂで歪成分Ｐａｂを割った値を歪率εとして求める。つまり、歪率算出部３ａ１は、歪率εをε＝Ｐａｂ／Ｚｂを演算して求める。このように歪率εは、理想荷重（理想出力）のパワースペクトル密度Ｐａの積分値と荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値Ｚｂの差である歪成分Ｐａｂを求め、歪成分Ｐａｂを荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値Ｚｂで割って求められる。
歪率算出部３ａ１は、荷重を所定周期の正弦波で変化させた際の検査装置Ｔの荷重Ｆが理想荷重から逸脱する振動成分を全周波数に亘って含む歪成分Ｐａｂを利用して歪率εを求める。よって、歪率εから理想荷重に対して全体的に検査装置Ｔの荷重Ｆがどの程度ずれを生じているかを客観的に判断でき、歪率εから検査装置Ｔの実際の挙動を把握できる。
なお、検査装置Ｔの荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂから零交叉法、自己相関法、ピリオドヒストグラム等を用いて基底周波数を推定して、パワースペクトル密度Ｐｂから理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａを推定してもよいが、このようにすると、図７に示すように、図７中実線で示す推定されたパワースペクトル密度Ｐｂの基底周波数と、図７中破線で示す荷重波形Ｗｂがピークとなる周波数とに誤差λが生じて、歪成分Ｐａｂの値が大きくなってしまう。荷重波形Ｗｂには、ノイズやオフセット成分が重畳しているため、基底周波数を推定すると、どうしても理想波形Ｗａの周波数とずれてしまうので、このような現象が生じてしまう。これに対して、本実施の形態の処理装置３における歪率算出部３ａ１は、電流指令Ｉが指示する荷重の波形を理想波形Ｗａとしてパワースペクトル密度Ｐａを求めて、理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａの積分値を荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値から差し引きして歪成分Ｐａｂを求めている。このようにすると、理想波形Ｗａから求めたパワースペクトル密度Ｐａがピークを迎える周波数と、荷重波形Ｗｂから求めたパワースペクトル密度Ｐｂがピークを迎える周波数とを精度良く一致させることができ、歪成分Ｐａｂが実際よりも過大となってしまうのを防止できる。
なお、歪率算出部３ａ１は、荷重Ｆの荷重波形Ｗｂが低周波ノイズによってオフセットしている場合、荷重波形Ｗｂからオフセット成分を取り除いてから、パワースペクトル密度Ｐｂを算出している。具体的には、歪率算出部３ａ１は、荷重波形Ｗｂの図８中で上下にずらして、荷重波形Ｗｂの正側の積分値と負側の積分値とが等しくなるオフセット成分を探す。つまり、図８中でオフセット量を示す破線を横軸とすると、荷重波形Ｗｂの正側の積分値と負側の積分値とが一致する。このようにして、歪率算出部３ａ１は、オフセット成分を求め、荷重波形Ｗｂの値からオフセット成分を差し引いて、新たな波形を得てからパワースペクトル密度Ｐｂを求める。図８に示すように、たとえば、荷重波形Ｗｂが低周波のオフセット成分の重畳によってオフセットされているような場合、荷重波形Ｗｂからオフセット成分を取り除かずにパワースペクトル密度Ｐｂを求めると、図９に示すように、求めたパワースペクトル密度Ｐｂに低周波ノイズが現れてしまい、そのまま、歪成分Ｐａｂを求めると歪成分Ｐａｂの値が実際よりも大きくなって、歪率εが大きくなってしまう。これに対して、歪率算出部３ａ１が荷重Ｆの荷重波形Ｗｂが低周波ノイズによってオフセットしている場合、荷重波形Ｗｂからオフセット成分を取り除いてから、パワースペクトル密度Ｐｂを算出するので、パワースペクトル密度Ｐｂから低周波ノイズを除去でき、正確な歪率εを求めることができる。このように歪率算出部３ａ１が荷重波形Ｗｂを処理するので、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１では、歪成分Ｐａｂが実際よりも大きくなるのが防止されて歪率εを精度良く求め得る。
なお、オフセット成分を除去するには、前述の処理するほかにも、たとえば、荷重波形Ｗｂの一周期毎に最大値と最小値の中央値を求め、これら中央値の平均値をドリフト成分と看做して荷重波形Ｗｂから当該中央値の平均値を差し引いてもよいし、荷重Ｆの値の平均値をオフセット成分として荷重波形Ｗｂから差し引いてもよい。
また、図１０に示すように、ロードセル２ａで観測された荷重波形Ｗｂの初期値と最終値が異なる場合、そのまま荷重波形Ｗｂをフーリエ変換すると図１１に示すように、パワースペクトル密度Ｐｂに高周波ノイズが現れて歪成分Ｐａｂが実際よりも大きくなって歪率εが大きくなってしまう。そこで、本実施の形態の歪率算出部３ａ１は、観測された荷重波形Ｗｂの初期値と最終値とが同じ値でない場合、図１０に示すように、荷重波形Ｗｂ中で初期値Ｗ１と同値となるとともに初期値Ｗ１から所定周期の整数倍の地点の近傍の点Ｗ２で荷重波形Ｗｂの終端側を切り落とす処理を行ってから荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを求める。前記地点は、初期値Ｗ１である１番目のデータから単位波形中に含まれるデータ数の整数倍の値を加算した番号の点とすればよく、この地点の前後で一番近い点をＦ２とすればよい。検査装置Ｔへ与える電流指令Ｉは、荷重を所定周期の正弦波で変化させるものであるため、荷重波形Ｗｂの点Ｗ２以降を切り落とすと、初期値Ｗ１から初期値Ｗ１と同じ値の点Ｗ２までに丁度所定周期の整数倍の波が存在する波形を抽出でき、このようにして抽出した荷重波形Ｗｂの初期値Ｗ１と点Ｗ２における値が同じ値となる。なお、初期値Ｗ１と同じ値の点は、荷重波形Ｗｂ中でいくつか存在するが、前述した条件を満たす点のうち荷重波形Ｗｂの最終に出現した点をＦ２に選べば、荷重波形Ｗｂに含まれる波形数が多くなるので好ましい。また、初期値Ｗ１と完全に一致する値がない場合には、初期値Ｗ１の端数処理を行って得た値と同様の端数処理によって同じ値となる点をＦ２としたり、初期値Ｗ１の有効数字と一致する値の点をＦ２としたりして、これを初期値Ｗ１と同じ値の点として取り扱ってよい。このような処理を行っても初期値Ｗ１と同じ値の点Ｗ２を見いだせない場合、荷重波形Ｗｂの最終のデータから遡って初期値Ｗ１から所定の閾値内に入る値のうち初期値Ｗ１に一番近い値を持つ点をＦ２に選べばよい。
このようにして、歪率算出部３ａ１が荷重波形Ｗｂを処理した後に荷重波形Ｗｂをフーリエ変換してパワースペクトル密度Ｐｂを求めると、得られるパワースペクトル密度Ｐｂから前述した高周波ノイズを除去できる。このように歪率算出部３ａ１が荷重波形Ｗｂを処理するので、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１では、歪成分Ｐａｂが実際よりも大きくなるのが防止されて歪率εを精度良く求め得る。
なお、歪率εを求めるに際して、たとえば、理想波形Ｗａの最大値と荷重波形Ｗｂの最大値との差を荷重波形Ｗｂの最大値で割って求めたり、理想波形Ｗａと荷重波形Ｗｂのすべての値について、理想波形Ｗａの値とこの値に対応する荷重波形Ｗｂの値の差を求めて積分して得た差の平均値を荷重波形Ｗｂの最大振幅で割って求めたりしてもよい。これに対して、前述のように理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａの積分値と荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値とを差し引きして歪成分Ｐａｂを求めて、歪成分Ｐａｂを荷重波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値で割って歪率εを求めると、最大荷重に対する理想波形Ｗａと荷重波形Ｗｂの歪だけでなく、全周波数領域の両者の差を加味した歪率εが得られるので、検査装置Ｔの実際の動的な挙動をより正確に把握できる。
歪率算出部３ａ１は、ロードセル２ａで検知した荷重Ｆから得られる荷重波形Ｗｂと電流指令Ｉが指示する理想出力である理想荷重の波形である理想波形Ｗａを処理して、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて荷重に係る歪率εを求める。同様に、歪率算出部３ａ１は、速度センサ２ｂで検知した速度Ｖから得られる速度波形と電流指令Ｉが指示する理想出力である理想速度の波形である理想波形を前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて速度に係る歪率εを求める。さらに、歪率算出部３ａ１は、ストロークセンサ２ｃで検知した変位Ｘから得られる変位波形と電流指令Ｉが指示する理想出力である理想変位の波形である理想波形を前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて変位に係る歪率εを求める。したがって、歪率算出部３ａ１は、正常な検査装置Ｔの過去の複数のデータから歪率εを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの出力からも歪率εを求める。
つづいて、ばらつき度合算出部３ａ２について詳細に説明する。コントローラＣから荷重を所定周期の正弦波で変化させる電流指令Ｉを繰り返して検査装置Ｔへ与えると、サーボ弁１３ｃの構造に起因するオーバーラップ特性、アンダーラップ特性或いはブリッジ特性といった特性に起因して荷重波形Ｗｂにランダムにスパイク波形や振動が重畳して波形が乱れる場合がある。そして、このような波形の乱れは、荷重波形Ｗｂ中に含まれる一周期分の波形（単位波形）間で異なる箇所に現れて、各単位波形中で特定箇所に現れない場合がある。また、検査装置Ｔの荷重の乱れは、最大荷重で生じるとは限らないので、最大荷重のばらつきのみに着目しても検査装置Ｔの動特性を把握できない。
そこで、検査装置Ｔのばらつき度合Ｓｄを算出するのに充分な回数の電流指令Ｉを繰り返し与えて、順次、ロードセル２ａで荷重Ｆを検知して、ばらつき度合算出部３ａ２は、検知した荷重Ｆの値のばらつき度合Ｓｄを求める。ばらつき度合算出部３ａ２は、過去に得られた正常な検査装置Ｔの荷重Ｆに係るばらつき度合Ｓｄの演算にあたり、過去に得られた正常な検査装置Ｔの荷重Ｆを用い、また、異常検知の際に新たに得られた検査装置Ｔの今回の荷重Ｆに係るばらつき度合Ｓｄの演算にあたっては、今回の検査装置Ｔの荷重Ｆを用いる。
ばらつき度合Ｓｄは、検査装置Ｔが出力としての荷重を繰り返し増減する際に、検査装置Ｔの荷重が繰り返して電流指令Ｉが指示する荷重通りとなっているかを把握するための尺度となる値である。つまり、ばらつき度合Ｓｄは、検査装置Ｔが荷重変動を繰り返した場合における繰り返して荷重を電流指令Ｉ通りに出力できるかという繰り返し精度の視点から検査装置Ｔの動特性を評価する指標であって、値が大きくなると検査装置Ｔの挙動が乱れて繰り返し精度が悪化することを示す。よって、ばらつき度合Ｓｄを異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検査装置Ｔにおける繰り返し精度の観点から異常を検知できる。
ばらつき度合Ｓｄを求めるために、ばらつき度合算出部３ａ２は、具体的には、検査装置Ｔの荷重波形Ｗｂの単位波形毎に同じ位相の値を抽出して同位相の値の分散を得る。荷重波形Ｗｂは、縦軸に荷重、横軸に時間をとって、所定のサンプリング周期で処理装置３に取り込まれた荷重Ｆの値を時系列にプロットして得られる波形であるので、単位波形に含まれる値の数だけ分散が求められる。たとえば、所定周期が１秒であって、電流指令Ｉを１００回検査装置Ｔに与えた場合であって、サンプリング周期が０．０１秒である場合、荷重波形Ｗｂの単位波形に含まれるデータ数は１００個となり、荷重波形Ｗｂに含まれる単位波形は１００個となる。
ばらつき度合算出部３ａ２は、図１２に示すように、１００個の単位波形のうち、同じ位相の値を抽出して１００個の各単位波形中の同位相の値を得て、これら１００個の値の分散σ２を求める。荷重波形Ｗｂの１００個の単位波形中のｎ番目（ｎ＝１，２，３・・１００）のデータの値をＦｎとすると、ばらつき度合算出部３ａ２は、単位波形中のＮ番目の分散σＮ ２を求める場合、全ての単位波形中のＮ番目のデータを抽出して、抽出した１００個の値から平均値を求め、各データの値から平均値を引いた値の二乗値を総和して分散σＮ ２を求める。ばらつき度合算出部３ａ２は、荷重波形Ｗｂに含まれる全データについて、分散σｎ ２を求めて合計１００個の分散σｎ ２（ｎ＝１，２，３・・１００）を求める。
分散σｎ ２は、荷重波形Ｗｂ中の各単位波形における同位相同士の値の分散となっている。そして、ばらつき度合算出部３ａ２は、分散σｎ ２の平均値を求めて３倍した値をばらつき度合Ｓｄとして求める。つまり、ばらつき度合算出部３ａ２は、ばらつき度合ＳｄをＤ＝（３／１００）×（σ１ ２＋σ２ ２＋σ３ ２＋・・・＋σ１００ ２）を演算して求める。
これを一般化して、荷重波形Ｗｂに含まれる単位波形がＭ個であって、一周期分の波形中のデータ数がＮ個である場合、ｍ番目の単位波形中のｎ番目のデータの値をＦｍｎと表現する。まず、ばらつき度合算出部３ａ２は、単位波形中のＮ番目のデータについての分散を得る場合、Ｍ個の単位波形からＮ番目のデータのみを抜き出し、ｎ番目のデータの平均値μｎを求め、以下の式（１）を演算して分散σN ２を得る。ばらつき度合算出部３ａ２は、順次、各単位波形中に含まれるＮ個のデータについて式（１）を演算して、合計Ｎ個の分散σｎ ２（ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）を求める。
つづいて、ばらつき度合算出部３ａ２は、以下の式（２）の通り、Ｎ個の分散の平均値を３倍して、ばらつき度合Ｓｄを求める。
ここで、ばらつき度合算出部３ａ２が求める分散、分散を求めるために算出する平均値は、荷重波形Ｗｂ中のデータから求めたものであり、検査装置Ｔを実際に長期間に亘って使用した際に得られるデータを母集団とするならば、荷重波形Ｗｂ中のデータは標本としてみなせる。母集団が正規分布に従うとして仮定すると、標本の数が十分に多ければ、前述のようにして求めた分散σｎ ２は、母集団の分散と看做せる。なお、前述した分散σｎ ２ではなく、不偏分散を求めて、この不偏分散を母集団の分散として取り扱ってもよい。したがって、ばらつき度合算出部３ａ２は、以下の式（３）を演算して不偏分散Ｓｎ ２を求めて、分散σｎ ２の代わりに不偏分散Ｓｎ ２を式（２）に代入してばらつき度合Ｓｄを求めてもよい。
母集団が正規分布に従う場合、母集団の標準偏差をσｎとし、母集団の平均値をμｎとすると、母集団のデータが確率９９．７３％でμ±３σｎの範囲に存在する。ばらつき度合Ｓｄは、Ｎ個の分散σｎ ２の総和の平均値を３倍して得た値であり、しかも、検査装置Ｔが繰り返し荷重を増減させた際に、荷重の増減が繰り返される中で最大荷重のみではなく単位波形全体におけるばらつきが勘案された値となっている。このように、ばらつき度合Ｓｄは、検査装置Ｔが実際に長期間に亘って使用される場合において動的な荷重変動の大きさを示しており、ばらつき度合Ｓｄから検査装置Ｔの繰り返し精度における荷重変動の大きさを把握できる。なお、母集団がカイ二乗分布等ほかの確率分布に従うと仮定する場合には、従うと仮定される確率分布における分散を求めてばらつき度合Ｓｄを求めればよい。
また、分散σｎ ２の代わりに、標準偏差σｎを求めて、３σｎの総和の平均値をばらつき度合Ｓｄとしてもよい。標準偏差σｎは、分散σｎ ２と同様に荷重のばらつきを示す尺度であるから分散σｎ ２を利用して得られるばらつき度合Ｓｄと同様に検査装置Ｔの動的な荷重変動の大きさを把握できる。ただし、分散σｎ ２の方が標準偏差σｎよりもピーキーであるので、分散σｎ ２を利用してばらつき度合Ｓｄを求めた方が、検査装置Ｔの荷重にばらつきがある場合にばらつき度合Ｓｄの値に顕著に現れるので、より検査装置Ｔの繰り返し精度を把握しやすくなる。
ばらつき度合算出部３ａ２は、ロードセル２ａで検知した荷重Ｆから得られる荷重波形Ｗｂを処理して、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて荷重に係るばらつき度合Ｓｄを求める。同様に、ばらつき度合算出部３ａ２は、速度センサ２ｂで検知した速度Ｖから得られる速度波形を前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて速度Ｖに係るばらつき度合Ｓｄを求める。さらに、ばらつき度合算出部３ａ２は、ストロークセンサ２ｃで検知した変位Ｘから得られる変位波形を前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、検査装置Ｔの過去の複数の出力と今回の出力とのそれぞれについて変位Ｘに係るばらつき度合Ｓｄを求める。したがって、ばらつき度合算出部３ａ２は、正常な検査装置Ｔの過去の複数のデータからばらつき度合Ｓｄを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの出力からもばらつき度合Ｓｄを求める。
つづいて、相関係数算出部３ａ３について詳細に説明する。検査装置Ｔの長年の使用による経年劣化や異常により特性が変化すると、同じ入力で同じダンパＤに出力を与えても、正常な検査装置ＴがダンパＤに与える荷重と異常な検査装置ＴがダンパＤに与える荷重Ｆとに差が生じる。このことは、同一のダンパＤに検査装置Ｔの出力として速度Ｖ或いは変位Ｘを与えても同様であり、正常な検査装置Ｔと異常な検査装置ＴとではダンパＤに与える速度Ｖ或いは変位Ｘに差が生じる。過去の正常な検査装置Ｔの出力に対する異常検知を実行する際の今回の検査装置Ｔの出力の差が大きいと、検査装置ＴがダンパＤに正常に出力を与えられない状況となっており、ダンパＤに狙い通りの荷重Ｆ、速度Ｖ或いは変位Ｘを与えられない。他方、過去の正常な検査装置Ｔの出力と、今回の検査装置Ｔの出力とに一定の相関が認められれば、検査装置Ｔは入力が指示する通りの出力をダンパＤに与えられるといってよい。
相関係数算出部３ａ３は、正常な検査装置Ｔの過去の出力の平均値と、異常検知を行うためにダンパＤを加振して得られた検査装置Ｔの今回の出力としての荷重Ｆの相関係数Ｒを求める。相関係数Ｒは、正常な検査装置Ｔの過去の出力の平均値と今回の検査装置Ｔの出力としての荷重Ｆ同士が互いに相関しているかを示す尺度となる値であり、値が１に近づくほど現在の検査装置Ｔの荷重Ｆと過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆとの相関が高いことを示す。よって、異常検知のため相関係数Ｒを求めれば、波形一致度の観点から検査装置Ｔの異常を検知できる。
相関係数算出部３ａ３は、正常と判断された検査装置Ｔが電流指令Ｉの入力によってダンパＤに検査装置Ｔが与える荷重を増減した際に検知される荷重Ｆの荷重波形Ｗｂの過去の複数のデータから平均値を求める。具体的には、正常と判断された検査装置Ｔの過去の複数の荷重波形Ｗｂ中の荷重Ｆの平均値をそれぞれ演算して求めて、過去の荷重Ｆの平均値でなる平均波形を得る。荷重Ｆは、所定のサンプリング周期で検知されるので、複数の過去の荷重波形Ｗｂの位相と荷重波形Ｗｂ中に含まれる単位波形の数が同じになるように各波形を切り出して、複数の波形中の同じ順番の値の平均値を求める。たとえば、正常な検査装置Ｔの３つの過去の荷重波形Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ３中の荷重Ｆの平均値をとって平均波形を求めると、図１３に示す平均波形ＷＢが得られる。そして、過去の正常な検査装置Ｔの複数の荷重Ｆの平均値でなる平均波形ＷＢは、正常な検査装置Ｔの出力が取りうる正常値の平均値で構成されていることになる。よって、この平均波形ＷＢと今回の検査装置Ｔの荷重Ｆでなる荷重波形Ｗｂとの相関が高ければ、今回の検査装置Ｔが正常であると推定できる。
以上から、平均波形ＷＢの荷重Ｆと今回の検査装置Ｔの荷重Ｆの相関係数Ｒを求めればよい。ここで、平均波形ＷＢと今回の検査装置Ｔで検知された荷重Ｆの荷重波形Ｗｂの位相がずれてしまうと、両者の波形が位相を除き一致している場合でも、相関係数Ｒの値が小さくなってしまい相関が弱くなってしまう。
そこで、本実施の形態では、相関係数算出部３ａ３は、前述の平均波形ＷＢ中の荷重Ｆの度数分布と、電流指令Ｉの入力によってダンパＤに検査装置Ｔが与える荷重を増減した際に検知される今回の荷重波形Ｗｂ中の荷重Ｆの度数分布との相関係数Ｒを求める。この相関係数Ｒの算出に当たり、コントローラＣは、電流指令Ｉを繰り返し検査装置Ｔに与えて、十分な数の単位波形が含む荷重波形Ｗｂを得る。
縦軸に荷重、横軸に時間をとって、荷重に対して所定の幅の区間を定めて、今回の検査装置Ｔの荷重波形Ｗｂの荷重Ｆの各区間に属するデータ数をカウントして、度数分布を得る。相関係数算出部３ａ３は、たとえば、荷重に対して同一幅の２０の区間を定め、図１４に示すように、２０個の各区間中の荷重波形Ｗｂのデータが属するデータ数をそれぞれカウントする。すると、図１５に示すように、検査装置Ｔ毎に、各区間における検査装置Ｔの荷重Ｆの出現頻度である度数分布が求められる。各区間の度数は、その区間の中央値を持つデータの数として取り扱われ、たとえば、図１５中の３番目の区間における中央値が７５ｋＮで、３番目の区間の度数が１２５０である場合、値７５ｋＮのデータが１２５０個あると取り扱われる。また、相関係数算出部３ａ３は、過去の正常な検査装置Ｔの平均波形ＷＢの荷重Ｆについても、前述の荷重波形Ｗｂでの処理と同様の処理を行って、同様の区間に属するデータ数をカウントして、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値の度数分布を得る。
そして、相関係数算出部３ａ３は、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値の度数分布と今回の検査装置Ｔの荷重Ｆの度数分布との相関係数Ｒを求める。具体的には、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値の度数分布において、区分毎の度数個の中央値でなるデータの全区分の集合となるデータ群Ｐの標準偏差をσＰとする。他方、今回の検査装置Ｔの荷重Ｆの度数分布において、区分毎の度数個の中央値でなるデータの全区分の集合となるデータ群Ｑの標準偏差をσＱとし、データ群Ｐとデータ群Ｑの共分散をＳＰＱとすると、相関係数算出部３ａ３は、相関係数ＲをＲ＝ＳＰＱ／（σＰ×σＱ）を演算して求める。なお、共分散を得るには、データ群Ｐとデータ群Ｑのデータ数が同じである必要があるが、予め、相関係数Ｒを求めるために使用するデータ数を決めておけばよい。
前述した通り、平均波形ＷＢの値と今回の検査装置Ｔの荷重Ｆの相関係数Ｒを求める場合、平均波形ＷＢと今回の検査装置Ｔで検知された荷重Ｆの荷重波形Ｗｂの位相がずれてしまうと、両者の波形が位相を除き一致している場合でも、相関係数Ｒの値が小さくなってしまい相関が弱くなってしまう。
これに対して、荷重に区分を設定して、荷重Ｆの度数分布を求めると、度数分布には位相が反映されることはないが、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値でなる平均波形ＷＢと今回に検査装置Ｔで検知される荷重Ｆの荷重波形Ｗｂとが一致している場合、同じ度数分布が得られる。したがって、相関係数算出部３ａ３が前述のように相関係数Ｒを求めると、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値でなる平均波形ＷＢと検査装置Ｔの荷重Ｆを検知して今回得られた荷重波形Ｗｂとに位相ずれがあっても、平均波形ＷＢと荷重波形Ｗｂとが近似する形状となっている限り、相関係数Ｒの値が１に近い値を採ることになる。よって、相関係数算出部３ａ３が前述のように過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆの平均値の度数分布と検査装置Ｔで今回検知される荷重Ｆの度数分布を求めて、度数分布同士の相関係数Ｒを求めれば、位相を無視して両者の正しい相関係数Ｒを求めることができる。
また、相関係数算出部３ａ３は、ロードセル２ａで検知した荷重Ｆを処理して、荷重に係る相関係数Ｒを求めるほか、速度センサ２ｂで検知した速度Ｖを前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、速度に係る検査装置Ｔ間の相関係数Ｒを求める。さらに、相関係数算出部３ａ３は、ストロークセンサ２ｃで検知した変位Ｘを前述した荷重Ｆについて行った処理と同様の処理を行って、変位に係る検査装置Ｔ間の相関係数Ｒを求める。
つづいて、オフセット量算出部３ａ４について詳細に説明する。コントローラＣから荷重を所定周期の正弦波で変化させる電流指令Ｉを繰り返して検査装置Ｔへ与えて荷重Ｆをロードセル２ａで検知すると、センサバイアスや検査装置Ｔの加振時の乱れやダンパＤの非線形な減衰力の特性の影響によって、図１６に示すように、荷重波形Ｗｂが全体的に正の荷重方向或いは負の荷重方向にオフセットされる場合がある。そして、出力波形である荷重波形Ｗｂの横軸からのオフセット量Ｏが大きくなる場合、検査装置Ｔで検体としてのダンパＤに正常な出力を負荷できなくなっているか、センサ２に異常があると考えられる。よって、処理装置３では、オフセット量Ｏを求めるためにオフセット量算出部３ａ４を備えている。
本実施の形態では、オフセット量算出部３ａ４は、荷重Ｆの荷重波形Ｗｂを図１６中で上下にずらして、荷重波形Ｗｂの正側の積分値と負側の積分値とが等しくなるオフセット量Ｏを探す。つまり、図１６中でオフセット量Ｏを示す破線Ｌを横軸とすると、荷重波形Ｗｂの正側の積分値と負側の積分値とが一致する。なお、オフセット量算出部３ａ４の処理は、歪率算出部３ａ１にて荷重波形Ｗｂのオフセット成分を求める処理と同様の処理でオフセット量Ｏを求めるので、オフセット量算出部３ａ４で求めたオフセット量Ｏを歪率算出部３ａ１で利用すればよい。なお、、荷重波形Ｗｂの一周期毎に最大値と最小値の中央値を求め、これら中央値の平均値をオフセット量Ｏとしてもよい。
オフセット量算出部３ａ４は、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆを処理して過去の正常な検査装置Ｔの荷重波形Ｗｂのオフセット量Ｏを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの荷重Ｆを処理して今回の検査装置Ｔの荷重波形Ｗｂのオフセット量Ｏを求める。同様に、オフセット量算出部３ａ４は、過去の正常な検査装置Ｔの速度Ｖを処理して過去の正常な検査装置Ｔの速度波形のオフセット量Ｏを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの速度Ｖを処理して今回の検査装置Ｔの速度波形のオフセット量Ｏを求める。さらに、オフセット量算出部３ａ４は、過去の正常な検査装置Ｔの変位Ｘを処理して過去の正常な検査装置Ｔの変位波形のオフセット量Ｏを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの変位Ｘを処理して今回の検査装置Ｔの変位波形のオフセット量Ｏを求める。
オフセット量Ｏは、検査装置Ｔが出力の変化や偏りを把握するための尺度となる値である。つまり、オフセット量Ｏは、検査装置Ｔの出力の異常やセンサ２の異常を把握することができる指標であり、値が大きくなると検査装置Ｔの出力の偏りが大きく正常な出力を発揮できくなる。よって、オフセット量Ｏを異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検査装置Ｔにおける出力の異常やセンサ２の異常を検知できる。
つづいて、剛性算出部３ａ５について詳細に説明する。アクチュエータ１３を駆動して検体としてのダンパＤに荷重を負荷する際に、検査装置Ｔの荷重Ｆと変位Ｘを検知し、ロードセル２ａとストロークセンサ２ｃで同時に検知される荷重Ｆと変位Ｘとから検査装置Ｔの剛性Ｋを求めることができる。具体的には、コントローラＣから荷重を所定周期の正弦波で変化させる電流指令Ｉを繰り返して検査装置Ｔへ与え、ダンパＤに荷重Ｆを負荷すると、荷重を縦軸に採り変位を横軸に採って、同時に検知される荷重Ｆと変位Ｘをプロットすると、ダンパＤがヒステリシスを持っているので、図１７に示すような荷重Ｆと変位Ｘの交点の軌跡が楕円を描くグラフが得られる。
このグラフ中の荷重Ｆの最大値の点ＦＭＡＸと最小値の点ＦＭＩＮとを結んだ直線Ｌの傾きを求めると、当該傾きは、荷重Ｆの最大値と最小値の差を点ＦＭＡＸの横軸の変位と点ＦＭＩＮの横軸の変位の差で割った値となるので、検査装置Ｔの剛性Ｋに近似した値となる。そこで、剛性算出部３ａ５は、荷重Ｆの最大値と最大値との差ΔＦと、荷重Ｆが最大値となった際の変位Ｘと荷重Ｆが最小値となった際の変位Ｘとの差ΔＸを求め、剛性ＫをＫ＝ΔＦ／ΔＸを演算して求める。
剛性算出部３ａ５は、過去の正常な検査装置Ｔの荷重Ｆと変位Ｘを処理して過去の正常な検査装置Ｔの剛性Ｋを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの剛性Ｋを求める。
剛性Ｋが変化する要因としては、検査装置Ｔの劣化、検査装置Ｔの部品に弛みやガタの発生、センサ２の取付異常や劣化といったことが考えられる。よって、剛性Ｋは、検査装置Ｔの部品の異常、劣化、センサ２の異常や劣化を把握する尺度となる指標である。よって、剛性Ｋを異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検査装置Ｔにおける部品の異常や劣化、センサ２の異常を検知できる。
なお、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出にあたり、参照する出力としての荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータは、同一のデータであってよく、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量および剛性Ｋの算出のために荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘの各データを別々に採取しなくともよい。よって、コントローラＣから電流指令Ｉを繰り返し与えて得られた各検査装置Ｔの荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘから歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを算出すればよい。
つづいて、判断部３ａ６について詳細に説明する。歪率算出部３ａ１が歪率εを求め、ばらつき度合算出部３ａ２がばらつき度合Ｓｄを求め、相関係数算出部３ａ３が相関係数Ｒを求め、オフセット量算出部３ａ４がオフセット量Ｏを求め、さらに、剛性算出部３ａ５が剛性Ｋを求めると、判断部３ａ６は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用して検査装置Ｔの異常の有無を判断する。
まず、歪率εを利用した検査装置Ｔの異常判断処理について説明する。正常な検査装置Ｔの過去の出力から得られた歪率をεＧとし、異常検知のために入力を与えた際の検査装置Ｔの今回の出力から得られた歪率をεＴとする。判断部３ａ６は、歪算出部３ａ１が求めた過去の正常な検査装置Ｔの複数の出力から得た複数の歪率εＧの平均値εＧＡと標準偏差σεＧを求める。そして、判断部３ａ６は、標準偏差σεＧの３倍の値を閾値３σεＧとして、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧ以下であると歪率εに関して検査装置Ｔを正常と判断し、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧを超えると歪率εに関して検査装置Ｔを異常と判断する。ここで、歪率εＧは、正常な検査装置Ｔの歪率のデータを母集団として、この母集団から抜き出した標本としてみなせる。母集団が正規分布に従うとして仮定すると、標本の数が十分に多ければ、前述のようにして求めた標準偏差σεＧは、母集団の標準偏差と看做せる。
母集団が正規分布に従う場合、母集団のデータが確率９９．７３％でεＧＡ±３σεＧの範囲に存在する。このように正常な検査装置Ｔの歪率εＧは、ばらつきがあってもεＧＡ±３σεＧの範囲の中にある値となるので、検査装置Ｔが正常であれば、今回得られた歪率εＴも同様に確率９９．７３％でεＧＡ±３σεＧの範囲の中にある値となると筈である。歪率εＧは、元々正常な検査装置Ｔの出力から得られたものであり、ばらつきがあっても全てが正常値であるから、今回得られた歪率εＴがεＧＡ±３σεＧの範囲内にあれば、今回の異常検知処理において検査装置Ｔは正常であると考えてよい。そこで、本実施の形態では、閾値を正の値３σεＧに設定しており、判断部３ａ６は、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧを超えるか否かどうかで歪率εについて検査装置Ｔが異常の有無を判断している。このようにすれば、異常検知システム１は、正確に検査装置Ｔの異常の有無を判断できる。歪率εは、荷重Ｆの他、速度Ｖおよび変位Ｘについて得られるので、判断部３ａ６は、速度Ｖおよび変位Ｘの歪率εについても前述と同様の処理を行って異常判断を行う。このように判断部３ａ６が歪率εを利用して異常判断処理を行うと、検査装置Ｔにおける動特性の観点から異常を検知できる。
なお、判断部３ａ６は、複数の歪率εＧの分散σεＧ ２を求めて閾値３σεＧ ２として、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの二乗値Δε２が閾値３σεＧ ２以下であると歪率εＴに関して検査装置Ｔを正常と判断し、二乗値Δε２が閾値３σεＧ ２を超えると歪率εに関して検査装置Ｔを異常と判断してもよい。
なお、異常判断に利用される閾値は、前述したところでは、過去の正常な検査装置Ｔの出力の歪率εＧの標準偏差σεＧの３倍の値に設定されているが、より異常判定を厳しくする場合には、閾値は、３σεＧよりも小さな任意の値に設定されてもよい。たとえば、閾値を標準偏差σεＧの２倍の値に設定すれば、検査装置Ｔが正常であれば、今回得られた歪率εＴも確率９５．４５％でεＧＡ±２σεＧの範囲の中にある値となると筈であるから、このように閾値を設定してもよい。
つづいて、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断処理について説明する。判断部３ａ６は、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断について、歪率εについての検査装置Ｔの異常判断と同様の処理を行う。つまり、判断部３ａ６は、過去の正常な検査装置Ｔの出力から得たばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの平均値と標準偏差とをそれぞれ求め、標準偏差の３倍の値を閾値として、検査装置Ｔの今回の出力から得られたばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋと、対応する平均値との差の絶対値が対応する閾値以下であれば検査装置Ｔを正常と判断し、前記絶対値が閾値を超えると検査装置Ｔを異常と判断する。
つまり、以下のように処理する。ばらつき度合Ｓｄに関して、正常な検査装置Ｔの過去の出力から得られたばらつき度合をＳｄＧ、ばらつき度合ＳｄＧの平均値と標準偏差をそれぞれＳｄＧＡとσＳｄＧとし、検査装置Ｔの今回の出力から得られたばらつき度合をＳｄＴとする。判断部３ａ６は、標準偏差σＳｄＧの３倍の値を閾値３σＳｄＧとして、平均値ＳｄＧＡから今回得られたばらつき度合ＳｄＴを差し引いた値ΔＳｄの絶対値｜ΔＳｄ｜が閾値３σＳｄＧ以下であるとばらつき度合Ｓｄに関して検査装置Ｔを正常と判断し、平均値ＳｄＧＡから今回得られたばらつき度合ＳｄＴを差し引いた値ΔＳｄの絶対値｜ΔＳｄ｜が閾値３σＳｄＧを超えるとばらつき度合Ｓｄに関して検査装置Ｔを異常と判断する。このように判断部３ａ６がばらつき度合Ｓｄを利用して異常判断処理を行うと、検査装置Ｔにおける繰り返し精度の観点から異常を検知できる。
オフセット量Ｏに関して、正常な検査装置Ｔの過去の出力から得られたオフセット量をＯＧ、オフセット量ＯＧの平均値と標準偏差をそれぞれＯＧＡとσＯＧとし、検査装置Ｔの今回の出力から得られたオフセット量をＯＴとする。判断部３ａ６は、標準偏差σＯＧの３倍の値を閾値３σＯＧとして、平均値ＯＧＡから今回得られたオフセット量ＯＴを差し引いた値ΔＯの絶対値｜ΔＯ｜が閾値３σＯＧ以下であるとオフセット量Ｏに関して検査装置Ｔを正常と判断し、平均値ＯＧＡから今回得られたオフセット量ＯＴを差し引いた値（差）ΔＯの絶対値｜ΔＯ｜が閾値３σＯＧを超えるとオフセット量Ｏに関して検査装置Ｔを異常と判断する。このように判断部３ａ６がオフセット量Ｏを利用して異常判断処理を行うと、検査装置Ｔにおける出力の異常やセンサ２の異常を検知できる。
剛性Ｋに関して、正常な検査装置Ｔの過去の出力から得られた剛性をＫＧ、剛性ＫＧの平均値と標準偏差をそれぞれＫＧＡとσＫＧとし、検査装置Ｔの今回の出力から得られた剛性をＫＴとする。判断部３ａ６は、標準偏差σＫＧの３倍の値を閾値３σＫＧとして、平均値ＫＧＡから今回得られた剛性ＫＴを差し引いた値（差）ΔＫの絶対値｜ΔＫ｜が閾値３σＫＧ以下であると剛性Ｋに関して検査装置Ｔを正常と判断し、平均値ＫＧＡから今回得られた剛性ＫＴを差し引いた値ΔＫの絶対値｜ΔＫ｜が閾値３σＫＧを超えると剛性Ｋに関して検査装置Ｔを異常と判断する。このように判断部３ａ６が剛性Ｋを利用して異常判断処理を行うと、検査装置Ｔにおける部品の異常や劣化、センサ２の異常を検知できる。
ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋは、荷重Ｆの他、速度Ｖおよび変位Ｘについて得られるので、判断部３ａ６は、速度Ｖおよび変位Ｘのばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋについても前述と同様の処理を行って異常判断を行う。
なお、判断部３ａ６は、歪率εを利用した異常判断処理と同様に、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断処理についても、閾値を分散の３倍の値として、二乗値ΔＳｄ２，ΔＯ２，ΔＫ２が閾値を超えるか否かで検査装置Ｔの異常の有無を判断してよい。ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋにおける異常判断において利用される閾値は、歪率εにおける閾値の設定と同様、標準偏差の３倍の値よりも小さな値とされてもよい。また、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断処理において、前記母集団がカイ二乗分布等ほかの確率分布に従うと仮定する場合には、従うと仮定される確率分布における標準偏差、分散を求めて閾値を決定すればよい。
最後に、相関係数Ｒを利用した検査装置Ｔの異常判断処理について説明する。相関係数Ｒは、−１から１までの値と採るが、過去の正常な検査装置Ｔの出力の平均値でなる平均波形ＷＢと今回の検査装置Ｔの出力波形との一致度が高ければ高いほど、１に近づく値を採る。相関係数Ｒが１を採る場合に平均波形ＷＢと出力波形とが完全に一致し、相関係数Ｒが０を採る場合に平均波形ＷＢと出力波形との間に相関性が認められず、相関係数Ｒが−１を採る場合に平均波形ＷＢと出力波形とが全く逆に指向して両者が負の相関となる関係となる。平均波形ＷＢと出力波形と間の乖離が大きくなると、検査装置Ｔに異常があって入力が指示する出力を発揮できていないと判断できる。
そこで、判断部３ａ６は、相関係数Ｒと閾値αとを比較して、相関係数Ｒが閾値α以下である場合に検査装置Ｔを正常と判断し、相関係数Ｒが閾値αを超えると検査装置Ｔを異常と判断する。このように判断部３ａ６が相関係数Ｒを利用して異常判断処理を行うと、波形一致度の観点から検査装置Ｔの異常を検知できる。
相関係数Ｒに設定される閾値αは、過去の正常な検査装置Ｔの出力の平均値と今回の検査装置Ｔの出力との相関が弱く、これ以上相関係数Ｒの値が小さくなると平均波形ＷＢと今回の検査装置Ｔの出力波形との間の乖離によって検体であるダンパＤの検査結果に影響を与える思われる程度の値に設定される。
なお、相関係数Ｒは過去の検査装置Ｔの出力の平均値と新たに得られる検査装置Ｔの今回の出力との相関を求めるものであり、相関係数Ｒも検査装置Ｔの特性を示す指標である。本実施の形態では、相関係数Ｒは一つしか求められないので、判断部３ａ６では、前述したように、相関係数Ｒの値が正常値であるか否かの判断をして検査装置Ｔの異常の有無を検知するのであるが、相関係数Ｒを特徴量として取り扱いたい場合には、検査装置Ｔの過去の複数の出力毎に出力と理想波形Ｗａとの相関係数Ｒを求めるとともに、今回の検査装置Ｔの出力と理想波形Ｗａとの草加係数Ｒを求めて、これら相関係数Ｒを特徴量として、過去の出力に係る相関係数Ｒの平均値と、今回の出力に係る相関係数Ｒに係る相関係数Ｒとの差の絶対値が閾値以下であれば検査装置Ｔを正常と判断し、そうでなければ異常と判断してもよい。この場合、閾値は、過去の出力に係る相関係数Ｒの標準偏差或いは分散を利用して他の特徴量に対する閾値と同様に設定すればよい。
このように、本実施の形態では、検査装置Ｔの異常検知にあたり、正常な検査装置Ｔの過去の複数の出力の平均値と標準偏差或いは分散を求めるので、前記過去の正常な出力のサンプル数が多いほど検査装置Ｔの異常検知の精度が向上する。相関係数Ｒの算出には、前記過去の出力の平均値が必要となるので、相関係数Ｒを利用した異常検知においても、前記過去の正常な出力のサンプル数が多いほど正確に検査装置Ｔの異常検知の精度が向上する。過去の正常な出力を得るには、予め必要となるサンプル数の回数の異常検知処理を正常な検査装置Ｔに行って、都度出力を検知して出力のサンプル数を確保すればよい。また、過去の出力のサンプル数が確保されていない場合でも、異常検知を行って正常と判断された際に採取される出力のデータを過去の正常な出力のデータとして蓄積していけば、異常検知の精度が向上していく。
判断部３ａ６は、前述したように異常検知処理を行って、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの５つの指標を利用して検査装置Ｔの異常の有無の判断をそれぞれ独立して行い、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した判断でいずれか一つ異常が認められた場合、他の指標では正常と判断される場合であっても当該検査装置Ｔが異常であると判断する。
そして、処理装置３は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを表示装置３ｅに表示させるとともに、検査装置Ｔを異常と判断する場合、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋのうちいずれの指標が異常と判断されたかが処理装置３のオペレータが視認できる態様で表示装置３ｅに表示する。たとえば、歪率εが検査装置Ｔの異常を示している場合、処理装置３は、表示装置３ｅ上の「歪率εが異常値である」といった表示やオペレータの注意を惹く色で歪率εを表示する等とすればよい。
また、処理装置３は、オペレータの要求により、或いは、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒの演算が終了したことをトリガとしてプリンタ３ｇから紙媒体に歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒの値を印刷してもよい。その際に、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒを得るためにロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが観測したデータ、これらデータをプロットしたグラフ、さらには、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの演算過程において求められる値についても印刷してもよい。また、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを得るためにロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが観測したデータ、これらデータをプロットしたグラフ、さらには、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの演算過程において求められる値は、表示装置３ｅに表示させてもよい。
以上までの検査装置Ｔの異常検知システム１の異常判断処理を図１８に示したフローチャートに即して説明する。検査装置Ｔに検体であるダンパＤを取り付け、ダンパＤへ荷重、速度および変位を負荷すべくコントローラＣから電流指令Ｉを繰り返し入力してアクチュエータ１３を駆動し、検査装置Ｔの出力としての荷重、速度および変位を変化させ（ステップＳＴ１）、検査装置Ｔの出力である荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘをそれぞれロードセル２ａ，速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃで検知する（ステップＳＴ２）し、処理装置３の演算処理装置３ａへ入力する。
処理装置３は、正常な検査装置Ｔの過去荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと同じ検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから歪率εを求める（ステップＳＴ３）。また、処理装置３は、正常な検査装置Ｔの過去荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと同じ検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータからばらつき度合Ｓｄを求める（ステップＳＴ４）。さらに、処理装置３は、正常な検査装置Ｔの過去荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと同じ検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから相関係数Ｒを求める（ステップＳＴ５）。つづいて、処理装置３は、正常な検査装置Ｔの過去荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと同じ検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータからオフセット量Ｏを求める（ステップＳＴ６）。また、処理装置３は、正常な検査装置Ｔの過去荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと同じ検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから剛性Ｋを求める（ステップＳＴ７）。なお、処理装置３は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求める順番は任意に変更できる。
歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めた後、処理装置３は、得られた歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋに基づいて前述の通り検査装置Ｔの異常の有無を判断する処理を行う（ステップＦＴ８）。
処理装置３は、ステップＳＴ８の処理を行った後、求めた歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを表示装置３ｅの画面に表示させる（ステップＳＴ９）。その際、処理装置３は、検査装置Ｔを異常と判断する場合、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋのうち異常と判断される値を特定する情報を表示装置３ｅに表示する。
検査装置Ｔの異常検知システム１は、以上のように動作して、検査装置Ｔの異常を検知するため、指標として歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めて、検査装置Ｔに異常があるか否かを判断し、表示装置３ｅにこれらの指標と、これら指標のうち異常があれば異常となっている指標を特定する情報を表示し、或いは、プリンタ３ｇで紙媒体に印刷してオペレータによるこれらの指標等を視認できるようにする。
なお、前述した実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重、速度、変位としているが、荷重、速度、変位のうちいずれか一つ或いは二つを出力として取り扱って歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏを求めてもよい。本実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重、速度、変位の複数のパラメータとしているので、検査装置Ｔの異常の有無をより正確に判断できる。また、本実施の形態では、検査装置Ｔが振動検査装置であるので、出力に加速度を加えてもよい。
さらに、前述した実施の形態では、基準となるダンパＤを検体として検査した際の同一の入力による検査装置Ｔの出力から歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めているが、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒおよびオフセット量Ｏについては、検体を検査装置Ｔに取付せずに検体無しの無負荷にて同一の入力を検査装置Ｔに与えた際の検査装置Ｔの出力から求めてもよい。この場合、検査装置Ｔに検体が取り付けられていないので荷重については検知できないが、アクチュエータ１３が伸縮するので、速度と変位は検知できるから、速度と変位を検査装置Ｔの出力とすればよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔであれば、異常検知に利用される基準となる検体は、ダンパＤの他、弾性体等とされてもよい。
検査装置Ｔの異常検知システム１は、前述のようにして検査装置Ｔの異常の有無を判断するが、正常と判断された検査装置Ｔによって検査された検体の異常の有無を判断することができる。
検査装置Ｔは、検体を検査するために供されるものであり、一つの検体についての検査が終了すれば、次の検体の検査を行うというように、多数の検体を検査する。検査装置Ｔが正常であれば、検査条件が指定する条件通りに出力して、検体に負荷を作用させ得る。検査装置Ｔによる検体の検査結果は、検体の合否を判定する検査オペレータに供される。たとえば、検体がダンパである場合、ダンパの荷重と速度とから求められる減衰係数や最大荷重の値によって合否判定される場合があり、まれに、これらの数値が正常値であってもダンパの動特性に乱れがあって内部に異常がある製品が存在しないとも限らない。
そこで、本実施の形態の異常検知システム１は、検体の異常の有無の判断を行えるように、正常と判断された検査装置Ｔによって行われる検体の検査時の出力について検査装置Ｔの異常検知処理と同様の処理を行って検体の異常を判断する検体異常判断処理を実行する。なお、本実施の形態では、検体をダンパとしおり、異常検知システム１は、ダンパの異常を判断する。
具体的には、異常検知システム１は、検査装置Ｔの異常検知と同様に、異常検知処理と同様の入力を検査装置Ｔに与えて検体の検査中の検査装置Ｔの出力を荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとして、これらをセンサ２で検知し、検査中に得た出力から歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを特徴量として求めるとともに、相関係数Ｒを求める。また、異常検知システム１は、新たに検査した検体と同じ製品であって正常な検体を検査した際の過去の検査装置Ｔの複数の出力から歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを特徴量として求めるとともに、相関係数Ｒを求める。本実施の形態では、センサ２で検知する検査装置Ｔの出力が荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘであり、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋについても荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてそれぞれ求められる。
よって、処理装置３における歪率算出部３ａ１、ばらつき度合算出部３ａ２、相関度合算出部３ａ３、オフセット量算出部３ａ４および剛性算出部３ａ５がそれぞれ前述した処理を行って、同じ製品の検体の過去と今回の検査装置Ｔの出力から歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求める。同じ製品を検体とした場合、過去に同じ製品の検体を検査して検体が正常であると判断された検査において得られた複数の出力について平均値と標準偏差を求め、今回の検体の検査によって得られた出力と前記平均値との差の絶対値が標準偏差の３倍の値以下であれば、その検体に異常が認められず合格製品であると判断できる。つまり、検体の異常判断処理では、過去の検査装置Ｔの出力と検査装置Ｔの今回の検体の検査で得られた出力とが同じ製品の検体について検査した際に得られたデータが利用され、さらに、過去の検査装置Ｔの出力については検体が正常判定されたデータのみが利用される。
また、検査においてコントローラＣが検査装置Ｔに与える入力は、検査装置Ｔの荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘを増減させる指令となっていれば、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めることができる。そのため、検査装置Ｔの異常検知と同様の入力を与える必要はなく、検査対象である検体の検査に利用される入力を与えて、その際に検査装置Ｔが発揮する出力から前述の特徴量と相関係数Ｒとを求めればよい。
過去の検査装置Ｔの出力は、予め検体異常判断のために多数用意されており、これら多数の出力毎に歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋが一つずつ求められる。なお、検体異常判断のために検査装置Ｔに入力を与えて、今回検査した検体が正常であると判断された場合、今回の検査装置Ｔの出力を次回の検体異常判断の処理において過去の出力として取り扱って、過去の出力のデータを蓄積するようにしてもよい。
なお、前述した検体異常判断処理では、取り扱うデータが過去の検査装置Ｔによる検体の検査において検知された検査装置Ｔの出力であって検体が正常であると判断された出力と、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの出力を取扱う点が検査装置Ｔの異常検知処理と異なっている。歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求める算出過程は検査装置Ｔの異常検知処理と全く同様であるので、以下、検体異常判断処理についてごく簡単に説明する。
検体異常判断処理では、歪率算出部３ａ１は、異常検知処理と同様の入力が指示する検査装置Ｔの出力の波形を理想波形として、この理想波形をフーリエ変換して理想波形のパワースペクトル密度を求めるとともに、異常検知処理と同様の入力に対して検査装置Ｔが実際に出力する出力の波形である出力波形をフーリエ変換して出力波形のパワースペクトル密度を求める。そして、歪率算出部３ａ１は、出力波形のパワースペクトル密度を周波数軸上で積分して求めたパワースペクトル密度の積分値から理想波形のパワースペクトル密度を周波数軸上で積分して求めたパワースペクトル密度の積分値を差し引きして、両者の差である歪成分を求め、この歪成分を出力波形のパワースペクトル密度の積分値を割った値を歪率εとして求める。検体異常判断処理では、同じ製品の正常な検体の検査時に得られた過去の検査装置Ｔの複数の出力についてそれぞれ歪率εと求め、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力について歪率εを求める。なお、検査装置Ｔの出力は、本実施の形態では、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされており、歪率εは、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてそれぞれ求められる。また、歪率εの算出にあたり、歪率算出部３ａ１は、出力波形のドリフト成分の除去をする処理、および、観測された出力波形の初期値と最終値が異なる場合における終端側を切り落とす処理を行ってもよい。歪率εは、前述したように、出力波形が理想波形に対してどの程度歪んでいるかを把握するための尺度となる値である。歪率εが大きくなればなるほど検体を検査した際の検体の挙動が乱れて出力が大きく変動することを示しており、歪率εは、検体異常判断処理においては、検体の動特性を評価する一つの指標である。よって、歪率εを検体異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検体における動特性の観点から異常を検知できる。
検体異常判断処理では、ばらつき度合算出部３ａ２は、検査装置Ｔの出力波形中の各単位波形の同位相の値の分散を当該単位波形に含まれるデータ数分求め、これら分散の平均値を３倍した値をばらつき度合Ｓｄとして求める。検体異常判断処理では、同じ製品の正常な検体の検査時に得られた過去の検査装置Ｔの複数の出力についてそれぞればらつき度合Ｓｄと求め、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力についてばらつき度合Ｓｄを求める。なお、検査装置Ｔの出力は、本実施の形態では、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされており、ばらつき度合Ｓｄは、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてそれぞれ求められる。
ばらつき度合Ｓｄは、検体の検査時に検査装置Ｔが繰り返し出力を増減させた場合に繰り返し検体に与えた際に増減する際に、検査装置Ｔの荷重が繰り返して電流指令Ｉが指示する荷重通りとなっているかを把握するための尺度となる値である。つまり、ばらつき度合Ｓｄは、検査装置Ｔの出力を繰り返した増減させた場合に検体が繰り返し同じ反応を繰り返すかという繰り返し精度の視点から検体の動特性を評価する指標であって、値が大きくなると検体の挙動が乱れて繰り返し精度が悪化することを示す。よって、ばらつき度合Ｓｄを検体異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検体における繰り返し精度の観点から異常を検知できる。
また、検体異常判断処理では、相関係数算出部３ａ３は、同じ製品の正常な検体の検査時に得られた過去の検査装置Ｔの複数の出力の平均値と、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力との相関係数Ｒを求める。より詳細には、相関係数算出部３ａ３は、異常検知処理と同様に、前記平均値のデータ群である平均波形中の荷重の度数分布と、今回の出力波形中の荷重の度数分布とを求めて、度数分布同士の共分散を求め、この共分散を相関係数Ｒとする。この相関係数Ｒの算出にあたり、コントローラＣは、異常検知処理時と同様の入力として電流指令Ｉを繰り返し検査装置Ｔに与えて、十分な数の単位波形が含む出力波形を得る。なお、検査装置Ｔの出力は、本実施の形態では、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされており、相関係数Ｒは、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてそれぞれ求められる。
相関係数Ｒは、検体異常判断処理において、正常な検体を検査した正常な検査装置Ｔの過去の出力の平均値と今回の検査装置Ｔの出力とが互いに相関しているかを示す尺度となる値であり、値が１に近づくほど、正常な検体を検査した正常な検査装置Ｔの過去の出力の平均値と今回の検査装置Ｔの出力との相関が高いことを示す。よって、検体異常検知のため相関係数Ｒを求めれば、波形一致度の観点から検体の異常を検知できる。
さらに、検体異常判断処理では、オフセット量算出部３ａ４は、同じ製品の正常な検体の検査時に得られた過去の検査装置Ｔの複数の出力における出力波形と、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力における出力波形のそれぞれについて、オフセット量Ｏを求める。なお、検査装置Ｔの出力は、本実施の形態では、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘとされており、オフセット量Ｏは、荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘについてそれぞれ求められる。オフセット量Ｏは、検査としてのダンパの減衰力の偏りを把握するための尺度となる値である。つまり、オフセット量Ｏは、検体異常判断処理において、検査としてのダンパの減衰力の異常を把握することができる指標である。よって、オフセット量Ｏを検体異常検知のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検体の異常を検知できる。
そして、検体異常判断処理では、剛性算出部３ａ５は、同じ製品の正常な検体の検査時に得られた過去の検査装置Ｔの複数の荷重と荷重に対応する複数の変位とから複数の剛性Ｋを求める。また、剛性算出部３ａ５は、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の荷重と荷重に対応する変位とから剛性Ｋを求める。剛性Ｋは、検体異常判断処理において、検体としてのダンパの検査装置Ｔへの取付状況に問題がある場合や検体としてのダンパに何らかの異常がある場合に、正常値と異なる値を採る。よって、剛性Ｋを検体異常判断処理のための検査装置Ｔの特徴量に選べば、検体の検査装置への取付不良或いは検体の異常を検知できる。
なお、検体異常判断処理においても検査装置Ｔの異常判断処理と同様に、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出にあたり、参照する出力としての荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータは、同一のデータであってよく、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの算出のために荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘの各データを別々に採取しなくともよい。よって、コントローラＣから電流指令Ｉを繰り返し与えて得られた各検査装置Ｔの荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘから歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを算出すればよい。
つづいて、判断部３ａ６について説明する。歪率算出部３ａ１が歪率εを求め、ばらつき度合算出部３ａ２がばらつき度合Ｓｄを求め、相関係数算出部３ａ３が相関係数Ｒを求め、オフセット量算出部３ａ４がオフセット量を求め、さらに、剛性算出部３ａ５が剛性Ｋを求めると、判断部３ａ６は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用して検査装置Ｔの異常の有無を判断する異常判断処理と同様の処理を行って検体の異常の有無を判断する。
まず、歪率εを利用した検体の異常判断処理について説明する。判断部３ａ６は、過去において正常な検査装置Ｔで正常な同じ製品の検体を検査した出力から得られた歪率εの平均値εＧＡと標準偏差σεＧを求め、標準偏差の３倍の値を閾値３σεＧとし、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力から求めた歪率εと平均値εＧＡとの差Δεの絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧ以下である場合、検体を正常と判断し、前記絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧを超えると検体を異常と判断する。正常な検査装置Ｔで正常な検体を検査した際の出力から得られた歪率εは、ばらつきがあっても確率９９．７３％で平均値を中心にして標準偏差の３倍の値の範囲にあるから、今回の出力から得られた歪率εが前記範囲内に入れば検体が正常であると考えてよい。よって、判断部３ａ６は、前述したように、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの絶対値｜Δε｜が閾値３σεＧを超えるか否かどうかで歪率εについて検体の異常の有無を判断している。このようにすれば、異常検知システム１は、正確に検体の異常の有無を判断できる。歪率εは、荷重Ｆの他、速度Ｖおよび変位Ｘについて得られるので、判断部３ａ６は、速度Ｖおよび変位Ｘの歪率εについても前述と同様の処理を行って検体の異常判断を行う。また、このように歪率εを利用して検体の異常判断を行うと、異常検知システム１は、検体における動特性の観点から異常を検知できる。
なお、判断部３ａ６は、複数の歪率εＧの分散σεＧ ２を求めて閾値３σεＧ ２として、平均値εＧＡから今回得られた歪率εＴを差し引いた値Δεの二乗値Δε２が閾値３σεＧ ２以下であると歪率εＴに関して検体を正常と判断し、二乗値Δε２が閾値３σεＧ ２を超えると歪率εに関して検体を異常と判断してもよい。このように閾値を設定すると、正常な検体の特徴量が採り得る値の範囲を適切に画定できるので、正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。また、検体異常判断に利用される閾値は、前述したところでは、過去の正常な検査装置Ｔが正常な検体を検査した際の出力の歪率εＧの標準偏差σεＧの３倍の値に設定されているが、より、異常判定を厳しくする場合には、閾値は、３σεＧよりも小さな任意の値に設定されてもよい。たとえば、閾値を標準偏差σεＧの２倍の値に設定すれば、検体が正常であれば、今回得られた歪率εＴも確率９５．４５％でεＧＡ±２σεＧの範囲の中にある値となると筈であるから、このように閾値を設定してもよい。
つづいて、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断処理について説明する。判断部３ａ６は、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断について、歪率εについての検体の異常判断と同様の処理を行う。つまり、判断部３ａ６は、過去の正常な検査装置Ｔが正常な検体を検査した際の出力から得たばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの平均値と標準偏差とをそれぞれ求め、標準偏差の３倍の値を閾値として、新たに同じ製品の検体を検査した際に検知される正常な検査装置Ｔの今回の出力から得られたばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋと、対応する平均値との差の絶対値が対応する閾値以下であれば検体を正常と判断し、前記絶対値が閾値を超えると検体を異常と判断する。
つまり、以下のように処理する。ばらつき度合Ｓｄに関して、判断部３ａ６は、過去において正常な検査装置Ｔで正常な同じ製品の検体を検査した出力から得られたばらつき度合Ｓｄの平均値ＳｄＧＡと標準偏差σＳｄＧを求め、標準偏差の３倍の値を閾値３σＳｄＧとし、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力から求めたばらつき度合ＳｄＴと平均値ＳｄＧＡとの差ΔＳｄの絶対値｜ΔＳｄ｜が閾値３σＳｄＧ以下である場合、検体を正常と判断し、前記絶対値｜ΔＳｄ｜が閾値３σＳｄＧを超えると検体を異常と判断する。また、このようにばらつき度合Ｓｄを利用して検体の異常判断を行うと、異常検知システム１は、検体における繰り返し精度の観点から異常を検知できる。
オフセット量Ｏに関して、判断部３ａ６は、過去において正常な検査装置Ｔで正常な同じ製品の検体を検査した出力から得られたオフセット量Ｏの平均値ＯＧＡと標準偏差σＯＧを求め、標準偏差の３倍の値を閾値３σＯＧとし、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力から求めたオフセット量ＯＴと平均値ＯＧＡとの差ΔＯの絶対値｜ΔＯ｜が閾値３σＯＧ以下である場合、検体を正常と判断し、前記絶対値｜ΔＯ｜が閾値３σＯＧを超えると検体を異常と判断する。また、このようにオフセット量Ｏを利用して検体の異常判断を行うと、異常検知システム１は、検体の異常を検知できる。
剛性Ｋに関して、判断部３ａ６は、過去において正常な検査装置Ｔで正常な同じ製品の検体を検査した出力から得られた剛性Ｋの平均値ＫＧＡと標準偏差σＫＧを求め、標準偏差の３倍の値を閾値３σＫＧとし、同じ製品の検体を新たに検査した際に検知された検査装置Ｔの今回の出力から求めた剛性ＫＴと平均値ＫＧＡとの差ΔＫの絶対値｜ΔＫ｜が閾値３σＫＧ以下である場合、検体を正常と判断し、前記絶対値｜ΔＯ｜が閾値３σＫＧを超えると検体を異常と判断する。また、このように剛性Ｋを利用して検体の異常判断を行うと、異常検知システム１は、検体の検査装置への取付不良或いは検体の異常を検知できる。
ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋは、荷重Ｆの他、速度Ｖおよび変位Ｘについて得られるので、判断部３ａ６は、速度Ｖおよび変位Ｘのばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋについても前述と同様の処理を行って検体異常判断を行う。
なお、判断部３ａ６は、歪率εを利用した検体異常判断処理と同様に、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検体の異常判断処理についても、閾値を分散の３倍の値として、二乗値ΔＳｄ２，ΔＯ２，ΔＫ２が閾値を超えるか否かで検体の異常の有無を判断してよい。ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋにおける検体異常判断において利用される閾値は、歪率εにおける閾値の設定と同様、標準偏差の３倍の値よりも小さな値とされてもよい。また、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した検査装置Ｔの異常判断処理において、前記母集団がカイ二乗分布等ほかの確率分布に従うと仮定する場合には、従うと仮定される確率分布における標準偏差、分散を求めて閾値を決定すればよい。
また、相関係数Ｒに関して、判断部３ａ６は、相関係数Ｒと閾値βとを比較して、相関係数Ｒが閾値β以下である場合に検体を正常と判断し、相関係数Ｒが閾値βを超えると検体を異常と判断する。このように判断部３ａ６が相関係数Ｒを利用して異常判断処理を行うと、波形一致度の観点から検体の異常を検知できる。
相関係数Ｒに設定される閾値αは、過去の正常な検体を検査した際の正常な検査装置Ｔの出力の平均値と今回の検査装置Ｔの出力との相関が弱く、これ以上相関係数Ｒの値が小さくなると検体が異常であると判断できる値に設定される。
このように、本実施の形態では、検体の異常検知にあたり、正常な検査装置Ｔの過去の正常な検体の検査時の出力の平均値と標準偏差或いは分散を求めるので、前記過去の出力のサンプル数が多いほど検体の異常検知の精度が向上する。相関係数Ｒの算出には、前記過去の出力の平均値が必要となるので、相関係数Ｒを利用した異常検知においても、前記過去の正常な出力のサンプル数が多いほど正確に検査装置Ｔの異常検知の精度が向上する。過去の正常な出力を得るには、予め必要となるサンプル数の回数の検体異常検知処理を正常な検査装置Ｔで正常な検体の検査に行って、都度出力を検知して出力のサンプル数を確保すればよい。また、過去の出力のサンプル数が確保されていない場合でも、異常検知を行って正常と判断された際に採取される出力のデータを過去の正常な出力のデータとして蓄積していけば、検体異常検知の精度が向上していく。
判断部３ａ６は、前述したように検体異常検知処理を行って、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの５つの指標を利用して検体の異常の有無の判断をそれぞれ独立して行い、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを利用した判断でいずれか一つ異常が認められた場合、他の指標では正常と判断される場合であっても検体が異常であると判断する。このように、判断部３ａ６は、検体上場検知処理を行って検体異常判断部としても機能する。
そして、処理装置３は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを表示装置３ｅに表示させるとともに、検体を異常と判断する場合、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋのうちいずれの指標が異常と判断されたかが処理装置３のオペレータが視認できる態様で表示装置３ｅに表示する。たとえば、歪率εが検体の異常を示している場合、処理装置３は、表示装置３ｅ上の「歪率εが異常値である」といった表示やオペレータの注意を惹く色で歪率εを表示する等とすればよい。
また、処理装置３は、オペレータの要求により、或いは、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒの演算が終了したことをトリガとしてプリンタ３ｇから紙媒体に歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒの値を印刷してもよい。その際に、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒを得るためにロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが観測したデータ、これらデータをプロットしたグラフ、さらには、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの演算過程において求められる値についても印刷してもよい。また、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを得るためにロードセル２ａ、速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃが観測したデータ、これらデータをプロットしたグラフ、さらには、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの演算過程において求められる値は、表示装置３ｅに表示させてもよい。
以上までの検査装置Ｔの異常検知システム１の検体異常判断処理を図１９に示したフローチャートに即して説明する。検査装置Ｔに検体を取り付け、検体へ荷重、速度および変位を負荷すべくコントローラＣから電流指令Ｉを繰り返し入力してアクチュエータ１３を駆動し、検査装置Ｔの出力としての荷重、速度および変位を変化させ（ステップＳＴ１１）、検査装置Ｔの出力である荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘをそれぞれロードセル２ａ，速度センサ２ｂおよびストロークセンサ２ｃで検知する（ステップＳＴ１２）し、処理装置３の演算処理装置３ａへ入力する。
処理装置３は、正常な同じ製品の検体を正常な検査装置Ｔで検査した際に得られた検査装置Ｔの過去の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと、同じ製品の検体を新たに検査する際の検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから歪率εを求める（ステップＳＴ１３）。また、処理装置３は、正常な同じ製品の検体を正常な検査装置Ｔで検査した際に得られた検査装置Ｔの過去の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと、同じ製品の検体を新たに検査する際の検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータからばらつき度合Ｓｄを求める（ステップＳＴ１４）。さらに、処理装置３は、正常な同じ製品の検体を正常な検査装置Ｔで検査した際に得られた検査装置Ｔの過去の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと、同じ製品の検体を新たに検査する際の検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから相関係数Ｒを求める（ステップＳＴ１５）。つづいて、処理装置３は、正常な同じ製品の検体を正常な検査装置Ｔで検査した際に得られた検査装置Ｔの過去の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと、同じ製品の検体を新たに検査する際の検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータからオフセット量Ｏを求める（ステップＳＴ１６）。また、処理装置３は、正常な同じ製品の検体を正常な検査装置Ｔで検査した際に得られた検査装置Ｔの過去の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータと、同じ製品の検体を新たに検査する際の検査装置Ｔの今回の荷重Ｆ、速度Ｖおよび変位Ｘのデータから剛性Ｋを求める（ステップＳＴ１７）。なお、処理装置３は、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求める順番は任意に変更できる。
歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めた後、処理装置３は、得られた歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋに基づいて前述の通り検体の異常の有無を判断する処理を行う（ステップＦＴ１８）。
処理装置３は、ステップＳＴ８の処理を行った後、求めた歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを表示装置３ｅの画面に表示させる（ステップＳＴ１９）。その際、処理装置３は、検体を異常と判断する場合、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋのうち異常と判断される値を特定する情報を表示装置３ｅに表示する。
検査装置Ｔの異常検知システム１は、以上のように動作して、検体の異常を検知するため、指標として歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋを求めて、検体に異常があるか否かを判断し、表示装置３ｅにこれらの指標と、これら指標のうち異常があれば異常となっている指標を特定する情報を表示し、或いは、プリンタ３ｇで紙媒体に印刷してオペレータによるこれらの指標等を視認できるようにする。
なお、前述した実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重、速度、変位としているが、荷重、速度、変位のうちいずれか一つ或いは二つを出力として取り扱って歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、相関係数Ｒ、オフセット量Ｏを求めてもよい。本実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重、速度、変位の複数のパラメータとしているので、検体の異常の有無をより正確に判断できる。また、本実施の形態では、検査装置Ｔが振動検査装置であるので、出力に加速度を加えてもよい。
このように本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、ダンパ（検体）Ｄを検査或いは無負荷で検査する際の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘを検知するセンサ２と、検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘを処理する処理装置３とを備え、処理装置３が、過去の検査装置Ｔの正常な荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの特徴量の平均値と今回の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの特徴量との差に基づいて検査装置Ｔの異常を検知する。
また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、ダンパ（検体）Ｄを検査或いは無負荷で検査する際の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘを得る過程と、過去の検査装置Ｔの正常な荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの特徴量の平均値と今回の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの特徴量との差に基づいて検査装置Ｔの異常を検知する検知過程とを備えている。
このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、過去の正常な検査装置Ｔの出力の特徴量の平均値を利用しているので、正常な検査装置Ｔが採り得る特徴量を指標として現在の検査装置Ｔが異常であるか判断できるから、検査装置Ｔの異常の有無を正確に判断できる。なお、前述したところでは、特徴量を歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋの４つの指標としているが、これらの指標のうち任意に選択した指標を特徴量としてもよい。特徴量は、検査装置Ｔの静的な特性や動的な特性を把握可能な指標であればよいので、特徴量は前述した指標に限られない。また、本実施の形態では、検査装置Ｔが振動検査装置であるので、剛性Ｋを求めることができるが、圧力検査装置である場合には弾性係数を特徴量としてもよい。また、検査装置Ｔは、振動検査装置や圧力検査装置以外にも温度を検体に負荷する温度検査装置や他の検査装置とされてもよい。
また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１では、処理装置３が、入力に対する検査装置Ｔの理想的な出力である理想出力と入力に対する検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘに基づいて出力の歪率εを求める歪率算出部３ａ１と、検査装置Ｔの出力を繰り返し変化させた際に得られる荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘのばらつき度合Ｓｄを求めるばらつき度合算出部３ａ２と、過去の正常な検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの平均値と検査装置Ｔの今回の荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘとの相関係数を求める相関係数算出部３ａ３と、歪率εとばらつき度合Ｓｄを特徴量として、過去の特徴量の平均値と今回の特徴量との差、および相関係数Ｒに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断する判断部３ａ６とを備えている。さらに、本実施の形態の検査装置の異常検知方法では、検知過程が、入力に対する検査装置Ｔの理想的な出力である理想出力と入力に対する検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘとに基づいて歪率εを求める歪率算出過程と、検査装置Ｔの出力を繰り返し変化させた際に得られる荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘのばらつき度合Ｓｄをばらつき度合算出過程と、過去の正常な検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘの平均値と検査装置Ｔの今回の荷重（出力）Ｆ、速度（出力）Ｖおよび変位（出力）Ｘとの相関係数Ｒを求める相関係数算出過程と、歪率εとばらつき度合Ｓｄを特徴量として、過去の特徴量の平均値と今回の特徴量との差、および相関係数Ｒに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断する判断過程とを含んで構成される。
このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、歪率ε、ばらつき度合Ｓｄおよび相関係数Ｒを利用して検査装置Ｔの異常の有無を判断するので、検査装置Ｔの動特性、繰り返し精度および波形一致度の観点から検査装置Ｔの異常の有無を把握できるから、精度良く検査装置Ｔの異常の有無を判断できる。
また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、歪率算出部３ａ１が、出力を所定周期の正弦波で変化させる電流指令（入力）Ｉに対する検査装置Ｔの理想荷重（理想出力）の波形である理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａの積分値と、電流指令（入力）Ｉに対する検査装置Ｔの出力の波形である出力波形Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値との差分を歪成分Ｐａｂとし、荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値と歪成分Ｐａｂとに基づいて歪率εを求めてもよい。そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、歪率算出過程において、出力を所定周期の正弦波で変化させる電流指令（入力）Ｉに対する検査装置Ｔの理想荷重（理想出力）の波形である理想波形Ｗａのパワースペクトル密度Ｐａの積分値と、電流指令（入力）Ｉに対する検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆの波形である荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値との差分を歪成分Ｐａｂとし、荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂの積分値と歪成分Ｐａｂとに基づいて歪率εを求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、最大荷重に対する理想波形Ｗａと荷重波形Ｗｂの歪だけでなく、全周波数領域の両者の差を加味した歪率εが得られるので、検査装置Ｔの実際の動的な挙動をより正確に把握して、検査装置Ｔの異常を判断できる。
さらに、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、歪率算出部３ａ１が荷重波形（出力波形）Ｗｂのドリフト成分を取り除き、荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを求めてもよい。そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、歪率算出過程において荷重波形（出力波形）Ｗｂのドリフト成分を取り除き、荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、荷重波形（出力波形）Ｗｂからドリフト成分を取り除いてから、パワースペクトル密度Ｐｂを算出するので、パワースペクトル密度Ｐｂから低周波ノイズを除去でき、歪成分Ｐａｂが実際よりも大きくなるのが防止されて歪率εを精度良く求め得る。したがって、検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、より正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、歪率算出部３ａ１において、荷重波形（出力波形）Ｗｂの初期値Ｗ１と最終値とが同じ値でない場合、荷重波形（出力波形）Ｗｂ中で初期値Ｗ１と同値となるとともに初期値Ｗ１から所定周期の整数倍の地点の近傍にある点Ｗ２で荷重波形（出力波形）Ｗｂの終端側を切り落とす処理を行ってから荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを求めてもよい。そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、歪率算出過程において、荷重波形（出力波形）Ｗｂの初期値Ｗ１と最終値とが同じ値でない場合、荷重波形（出力波形）Ｗｂ中で初期値Ｗ１と同値となるとともに初期値Ｗ１から所定周期の整数倍の地点の近傍にある点Ｗ２で荷重波形（出力波形）Ｗｂの終端側を切り落とす処理を行ってから荷重波形（出力波形）Ｗｂのパワースペクトル密度Ｐｂを求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、パワースペクトル密度Ｐｂから高周波ノイズを除去でき、歪成分Ｐａｂが実際よりも大きくなるのが防止されて歪率εを精度良く求め得る。したがって、検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、より正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
さらに、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、ばらつき度合算出部３ａ２において、検査装置Ｔの荷重（出力）を所定周期の正弦波で変化させる電流指令（入力）Ｉを複数回与えた際の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆの波形である荷重波形（出力波形）Ｗｂの位相毎の標準偏差σｎ或いは分散σｎ ２に基づいてばらつき度合Ｓｄを求めてもよい。そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、ばらつき度合算出過程において検査装置Ｔの荷重（出力）を所定周期の正弦波で変化させる電流指令（入力）Ｉを複数回与えた際の検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆの波形である荷重波形（出力波形）Ｗｂの位相毎の標準偏差σｎ或いは分散σｎ ２に基づいてばらつき度合Ｓｄを求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、検査装置Ｔが実際に長期間に亘って使用される場合において動的な荷重変動の大きさを示めすばらつき度合Ｓｄを求めることができ、検査装置Ｔの動的な出力変動の大きさを把握できる。したがって、検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、より正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、荷重波形（出力波形）Ｗｂの位相毎の標準偏差σｎ或いは分散σｎ ２の平均値の３倍の値をばらつき度合Ｓｄとして求めてもよい。そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、ばらつき度合算出過程において荷重波形（出力波形）Ｗｂの位相毎の標準偏差σｎ或いは分散σｎ ２の平均値の３倍の値をばらつき度合Ｓｄとして求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、検査装置Ｔが実際に長期間に亘って使用される場合において実際に生じ得る検査装置Ｔの動的な出力変動を客観的に示すばらつき度合Ｓｄを得ることができるので、検査装置Ｔの動的な出力変動の大きさをより正確に把握し得る。したがって、検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、より正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、相関係数算出部３ａ３が検査装置Ｔの過去の荷重（出力）Ｆの平均値と検査装置Ｔの今回の荷重（出力）の度数分布同士の相関係数Ｒを求めてもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、相関係数算出過程において検査装置Ｔの過去の荷重（出力）Ｆの平均値と検査装置Ｔの今回の荷重（出力）の度数分布同士の相関係数Ｒを求めてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、相関係数Ｒを求める対象である二つの検査装置Ｔの過去の平均波形と今回の出力波形とに位相ずれがあっても両者の正しい相関係数Ｒを求めることができる。したがって、検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、より正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
さらに、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、特徴量にさらに荷重（出力）Ｆのオフセット量Ｏを含み、処理装置３が検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆのオフセット量Ｏを求めるオフセット量算出部３ａ４を有し、判断部３ａ６がさらに過去の検査装置Ｔの正常なオフセット量Ｏの平均値ＯＧＡと、今回の検査装置Ｔのオフセット量ＯＴとの差ΔＯに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断してもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、特徴量にさらに荷重（出力）Ｆのオフセット量Ｏを含み、検査装置Ｔの荷重（出力）Ｆのオフセット量Ｏを求めるオフセット量算出過程を備え、判断過程において、さらに、過去の検査装置Ｔの正常なオフセット量Ｏの平均値と、今回の検査装置Ｔのオフセット量Ｏとの差ΔＯに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断してもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、オフセット量Ｏを利用して異常判断処理を行うので、検査装置Ｔにおける出力の異常やセンサ２の異常を検知できる。
さらに、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、検査装置Ｔがダンパ（検体）Ｄに振動を与える振動検査装置であって、特徴量にさらに荷重（出力）Ｆの剛性Ｋを含み、センサ２が検査装置Ｔの荷重Ｆを検知するロードセル２ａと変位Ｘを検知するストロークセンサ２ｃを含み、処理装置３が検査装置Ｔの荷重Ｆと変位Ｘとから剛性Ｋを求める剛性算出部３ａ５を有し、判断部３ａ６がさらに過去の検査装置Ｔの正常な剛性ＫＧの平均値ＫＧＡと、今回の検査装置Ｔの剛性ＫＴとの差ΔＫに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断してもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、検査装置Ｔがダンパ（検体）Ｄに振動を与える振動検査装置であって、特徴量にさらに検査装置Ｔの剛性Ｋを含み、検査装置Ｔの荷重Ｆと変位Ｘから剛性Ｋを求める剛性算出過程を備え、判断過程において、さらに、過去の検査装置Ｔの正常な剛性ＫＧの平均値ＫＧＡと、今回の検査装置Ｔの剛性ＫＴとの差ΔＫに基づいて検査装置Ｔの異常の有無を判断してもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、剛性Ｋを利用して異常判断処理を行うので、検査装置Ｔにおける部品の異常や劣化、センサ２の異常を検知できる。
さらに、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、処理装置３が過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと今回の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫが、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの標準偏差σεＧ，σＳｄＧ，σＯＧ，σＫＧ或いは分散σεＧ ２，σＳｄＧ ２，σＯＧ ２，σＫＧ ２に基づいて設定される閾値以上となると検査装置Ｔを異常と判断してもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、判断過程において、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと今回の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫが、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの標準偏差σεＧ，σＳｄＧ，σＯＧ，σＫＧ或いは分散σεＧ ２，σＳｄＧ ２，σＯＧ ２，σＫＧ ２に基づいて設定される閾値以上となると検査装置Ｔを異常と判断してもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、正常な検査装置Ｔの特徴量が採り得る値の範囲を確定する適切な閾値を設定できるので、正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、検査装置Ｔが正常と判断された場合に、処理装置３が検査装置Ｔで過去に正常な検体の検査を行った際の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと、今回に検査装置Ｔで正常な検体と同じ製品の検体の検査を行った際の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴとの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫに基づいて検体の異常の有無を判断する検体異常判断部を有してもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、検査装置Ｔが正常と判断された場合に、検査装置Ｔで過去に正常な検体の検査を行った際の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと、今回に検査装置Ｔで正常な検体と同じ製品の検体の検査を行った際の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴのとの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫに基づいて検体の異常の有無を判断する検体異常判断過程を備えてもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、検査装置Ｔだけでなく、検体装置Ｔの異常の有無を判断する処理と同様の処理を行って検体の異常も検知できる。
そして、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知システム１は、判断部（検体異常判断部）３ａ６が過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと今回の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴとの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫが、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの標準偏差σεＧ，σＳｄＧ，σＯＧ，σＫＧ或いは分散σεＧ ２，σＳｄＧ ２，σＯＧ ２，σＫＧ ２に基づいて設定される閾値以上となると検体を異常と判断してもよい。また、本実施の形態の検査装置Ｔの異常検知方法は、検体異常判断過程において、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの平均値εＧＡ，ＳｄＧＡ，ＯＧＡ，ＫＧＡと今回の歪率（特徴量）εＴ、ばらつき度合（特徴量）ＳｄＴ、オフセット量（特徴量）ＯＴおよび剛性（特徴量）ＫＴのとの差Δε，ΔＳｄ，ΔＯ，ΔＫが、過去の歪率（特徴量）ε、ばらつき度合（特徴量）Ｓｄ、オフセット量（特徴量）Ｏおよび剛性（特徴量）Ｋの標準偏差σεＧ，σＳｄＧ，σＯＧ，σＫＧ或いは分散σεＧ ２，σＳｄＧ ２，σＯＧ ２，σＫＧ ２に基づいて設定される閾値以上となると前記検査装置を異常と判断してもよい。このように構成された検査装置Ｔの異常検知システム１および検査装置Ｔの異常検知方法によれば、正常な検体の特徴量が採り得る値の範囲を確定する適切な閾値を設定できるので、正確に検査装置Ｔの異常を検知できる。
なお、前述した実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重、速度、変位としている、荷重Ｆ、速度Ｖ、変位Ｘのうちいずれか一つ或いは二つを出力として取り扱って検査装置Ｔの歪率ε、ばらつき度合Ｓｄ、オフセット量Ｏおよび剛性Ｋといった特徴量および相関係数Ｒを求めてもよい。本実施の形態では、検査装置Ｔの出力を荷重Ｆ、速度Ｖ、変位Ｘの複数のパラメータとしているので、各検査装置Ｔの異常の有無をより正確に判断できる。また、本実施の形態では、検査装置Ｔが振動検査装置であるので、出力に加速度を加えてもよい。
また、前述した実施の形態では、検査装置Ｔは、検体をダンパＤとした振動検査装置とされているが、入力によって検体に出力を与える検査装置であればよいので、振動検査装置に限定されるものではない。したがって、検査装置Ｔは、出力として検体に、荷重、速度、変位の他、圧力、衝撃、温度等といった負荷を作用させる検査装置であってもよく、検体も検査内容に応じて適宜変更できる。
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。
１・・・異常検知システム、２・・・センサ、２ａ・・・ロードセル、２ｃ・・・ストロークセンサ、３・・・処理装置、３ａ１・・・歪率算出部、３ａ２・・・ばらつき度合算出部、３ａ３・・・相関係数算出部、３ａ４・・・オフセット量算出部、３ａ５・・・剛性算出部、３ａ６・・・判断部（検体異常判断部）

Claims (13)

  1. 検査装置の異常を検知する異常検知方法であって、
    検体を検査或いは無負荷で検査する際の前記検査装置の出力を得る過程と、
    過去の前記検査装置の正常な出力の特徴量の平均値と、今回の前記検査装置の出力の特徴量との差に基づいて前記検査装置の異常を検知する検知過程とを備えた
    ことを特徴とする検査装置の異常検知方法。
  2. 検査装置の異常を検知する異常検知システムであって、
    検体を検査或いは無負荷で検査する際の前記検査装置の出力を検知するセンサと、
    前記センサで検知された前記検査装置の出力を処理する処理装置とを備え、
    前記処理装置は、
    過去の前記検査装置の正常な出力の特徴量の平均値と、今回の前記検査装置の出力の特徴量との差に基づいて前記検査装置の異常を検知する
    ことを特徴とする検査装置の異常検知システム。
  3. 前記処理装置は、
    入力に対する前記検査装置の理想的な出力である理想出力と前記入力に対する前記検査装置の出力とに基づいて歪率を求める歪率算出部と、
    前記検査装置の前記出力を繰り返し変化させた際に得られる前記出力のばらつき度合を求めるばらつき度合算出部と、
    前記検査装置の過去の出力の平均値と前記検査装置の今回の出力との相関係数を求める相関係数算出部と、
    前記歪率と前記ばらつき度合を前記特徴量として、過去の特徴量の平均値と今回の特徴量との差、および前記相関係数に基づいて前記検査装置の異常の有無を判断する判断部とを有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の検査装置の異常検知システム。
  4. 前記歪率算出部は、前記出力を所定周期の正弦波で変化させる入力に対する前記検査装置の理想出力の波形である理想波形のパワースペクトル密度の積分値と、前記入力に対する前記検査装置の前記出力の波形である出力波形のパワースペクトル密度の積分値との差分を歪成分とし、前記出力波形の前記パワースペクトル密度の積分値と前記歪成分とに基づいて前記歪率を求める
    ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置の異常検知システム。
  5. 前記歪率算出部は、前記出力波形のドリフト成分を取り除き、前記出力波形のパワースペクトル密度を求める
    ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置の異常検知システム。
  6. 前記歪率算出部は、前記出力波形の初期値と最終値とが同じ値でない場合、前記出力波形中で前記初期値と同値となるとともに前記初期値から前記所定周期の整数倍の地点の近傍にある点で前記出力波形の終端側を切り落とす処理を行ってから前記出力波形のパワースペクトル密度を求める
    ことを特徴とする請求項４または５に記載の検査装置の異常検知システム。
  7. 前記ばらつき度合算出部は、前記出力を所定周期の正弦波で変化させる入力を複数回与えた際の前記検査装置の実際の出力の波形である出力波形の位相毎の標準偏差或いは分散に基づいて前記ばらつき度合を求める
    ことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  8. 前記相関係数算出部は、前記検査装置の過去の前記出力の平均値と前記検査装置の今回の出力の度数分布同士の相関係数を求める
    ことを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  9. 前記特徴量は、さらに前記出力のオフセット量を含み、
    前記処理装置は、前記検査装置の出力のオフセット量を求めるオフセット量算出部を有し、
    前記判断部は、さらに、過去の前記検査装置の正常な前記オフセット量の平均値と、今回の前記検査装置の前記オフセット量との差に基づいて前記検査装置の異常の有無を判断する
    ことを特徴とする請求項３から８のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  10. 前記検査装置が前記検体に振動を与える振動検査装置であって、
    前記センサは、前記検査装置の荷重を検知するロードセルと変位を検知するストロークセンサとを含み、
    前記特徴量は、さらに前記検査装置の剛性を含み、
    前記処理装置は、前記検査装置の荷重と変位から剛性を求める剛性算出部を有し、
    前記判断部は、さらに、過去の前記検査装置の正常な前記剛性の平均値と、今回の前記検査装置の前記剛性との差に基づいて前記検査装置の異常の有無を判断する
    ことを特徴とする請求項３から９のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  11. 前記処理装置は、
    過去の前記特徴量の平均値と今回の前記特徴量の差が、過去の前記特徴量の標準偏差或いは分散に基づいて設定される閾値以上となると前記検査装置を異常と判断する
    ことを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  12. 前記検査装置が正常と判断された場合に、
    前記処理装置は、
    前記検査装置で過去に正常な検体の検査を行った際の前記特徴量の平均値と、今回に前記検査装置で前記正常な検体と同じ製品の検体の検査を行った際の前記特徴量との差に基づいて前記検体の異常の有無を判断する検体異常判断部を有する
    ことを特徴とする請求項２から１１のいずれか一項に記載の検査装置の異常検知システム。
  13. 前記検体異常判断部は、
    過去の前記特徴量の平均値と今回の前記特徴量の差が、過去の前記特徴量の標準偏差或いは分散に基づいて設定される閾値以上となると前記検体を異常と判断する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の検査装置の異常検知システム。
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