JP2021063769A - Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, and abnormality diagnosis program - Google Patents

Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, and abnormality diagnosis program Download PDF

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Abstract

To diagnose abnormality in a self-circulating drive device more reliably than in the conventional art.SOLUTION: An abnormality diagnosis device includes: a data acquisition unit 131 that acquires first vibration characteristic data detected when a self-circulating drive device is normal and second vibration characteristic data detected at the time of diagnosis; a parameter calculation unit 132 that processes each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data with a statistics information filter, and calculates feature parameters including at least two or more feature parameters for each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after processing; a principal component analysis unit 134 that extracts two principal components by a principal component analysis method for normalized feature parameters; and a first abnormality diagnosis unit 135 that diagnoses abnormality based on the Euclidean distance between a first point and a second point corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters related to each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、異常診断装置、異常診断方法、及び異常診断プログラムに関する。とりわけ本発明は、スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する、異常診断装置、異常診断方法、及び異常診断プログラムに関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis method, and an abnormality diagnosis program. In particular, the present invention relates to an abnormality diagnosing device, an abnormality diagnosing method, and an abnormality diagnosing program for diagnosing an abnormality in a self-circulating drive device including a sleeve portion and a bearing portion.

駆動装置において、その異常診断を、駆動装置に設置したセンサから出力される振動特性データにより行おうとした場合、得られる信号のS(シグナル)/N(ノイズ)比が低く、異常の検出を正確に行うことができないという問題が指摘されている。
そのため、従来の異常診断は、専ら、検査者の五感主体で行われ、その正確性を確保するには、高度な熟練を要するものであった。
In the drive device, when the abnormality diagnosis is performed based on the vibration characteristic data output from the sensor installed in the drive device, the S (signal) / N (noise) ratio of the obtained signal is low, and the abnormality is detected accurately. It has been pointed out that there is a problem that it cannot be done.
Therefore, the conventional abnormality diagnosis is performed exclusively by the five senses of the inspector, and a high degree of skill is required to ensure its accuracy.

一方、S/N比が低い信号からノイズを除去する手段として、以下の方法が知られている。
例えば、特許文献1に記載されるような、ハイパスフィルターによる軸受診断方法や、特許文献2に記載されるような、パワースペクトル比による異常信号の抽出法がある。しかしながら、前者の方法は、カットオフ周波数の決定が難しく、異常信号の選別抽出ができない問題があり、異常信号を十分正確に抽出することが困難であった。また、後者の方法は、衝撃的な振動が伴う設備の異常信号抽出に適していない問題があり、異常信号を十分正確に抽出することが困難であった。
On the other hand, the following method is known as a means for removing noise from a signal having a low S / N ratio.
For example, there are a bearing diagnosis method using a high-pass filter as described in Patent Document 1 and a method of extracting an abnormal signal based on a power spectrum ratio as described in Patent Document 2. However, the former method has a problem that it is difficult to determine the cutoff frequency and it is not possible to select and extract the abnormal signal, and it is difficult to extract the abnormal signal sufficiently accurately. Further, the latter method has a problem that it is not suitable for extracting an abnormal signal of equipment accompanied by shocking vibration, and it is difficult to extract an abnormal signal sufficiently accurately.

その後、本発明者らは、バケットエレベータ等の輸送装置、ロータリーキルン、鉱山装置等の駆動部のような、200rpm以下の低速で回転する軸受を含む駆動装置に関し、異常信号の選別抽出を行う従来の統計情報フィルタによる処理に加えて、診断信号のフーリエ変換により得られる周波数領域のデータについて新規な特徴パラメータによる解析を行うと共に、時間領域のデータについても、特定の特徴パラメータによる解析を行い、これらの結果を主成分分析により評価することにより、前記目的を達成し得ることを見出した(特許文献3)。 After that, the present inventors select and extract abnormal signals with respect to a drive device including a bearing that rotates at a low speed of 200 rpm or less, such as a transport device such as a bucket elevator and a drive unit such as a rotary kiln and a mining device. In addition to the processing by the statistical information filter, the data in the frequency domain obtained by the Fourier transform of the diagnostic signal is analyzed by a new feature parameter, and the data in the time domain is also analyzed by a specific feature parameter. It has been found that the above object can be achieved by evaluating the result by principal component analysis (Patent Document 3).

特開2001−033353号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-033353 特許第3920715号公報Japanese Patent No. 3920715 特開2017−194371号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-194371

上記のように、本発明者らは、低速で回転する軸受を含む駆動装置に関する診断技術を見出したが、一方で、キャンドポンプモータを代表とする自己循環型駆動装置においても、装置の構造上、異常信号が検出しがたく、確実に異常診断できる診断技術が求められてきた。 As described above, the present inventors have found a diagnostic technique for a drive device including a bearing that rotates at a low speed, but on the other hand, even in a self-circulation type drive device represented by a canned pump motor, due to the structure of the device. , Abnormal signals are difficult to detect, and diagnostic techniques that can reliably diagnose abnormalities have been required.

本発明は、自己循環型駆動装置の異常を、従来技術に比較してより確実に診断することが可能な異常診断装置、異常診断方法、及び異常診断プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis method, and an abnormality diagnosis program capable of more reliably diagnosing an abnormality of a self-circulating drive device as compared with the prior art.

本発明は、スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断装置であって、前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサと、前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得部と、前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出部と、前記パラメータ算出部によって算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部と、前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析部と、前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断部と、を備える異常診断装置に関する。
a)第1特徴パラメータ

Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
The present invention is an abnormality diagnosis device for diagnosing an abnormality in a self-circulation type drive device including a sleeve portion and a bearing portion, wherein a vibration sensor installed in the self-circulation type drive device and the self-circulation type drive device are used. A data acquisition unit that acquires the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of normal operation and the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of diagnosis of the self-circulating drive device, and the above. Each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data is processed by the statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing are described below. A parameter calculation unit that calculates a feature parameter including at least two or more feature parameters from Equations 1 to 7, a normalization processing unit that normalizes the feature parameter calculated by the parameter calculation unit, and the normalization unit. Regarding feature parameters, a principal component analysis unit that extracts two principal components by the principal component analysis method, a first point corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters related to the first vibration characteristic data, and a first point. A first abnormality diagnosis unit that diagnoses the abnormality based on the Euclidean distance between the second point corresponding to the two principal components extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. Regarding the abnormality diagnostic device to be provided.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769

また、本発明において、前記第1異常診断部は、少なくとも前記第3特徴パラメータ又は前記第6特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された前記主成分に対応する前記第1のポイント及び前記第2のポイントを用いて前記異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the first abnormality diagnosis unit has the first point and the first point corresponding to the main component extracted from a plurality of feature parameters including at least the third feature parameter or the sixth feature parameter. The abnormality may be diagnosed using the point 2.

また、本発明において、前記第1異常診断部は、前記第1特徴パラメータ〜前記第7特徴パラメータの全ての特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された前記主成分に対応する前記第1のポイント及び前記第2のポイントを用いて前記異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the first abnormality diagnosis unit corresponds to the first principal component extracted from a plurality of feature parameters including all feature parameters of the first feature parameter to the seventh feature parameter. The abnormality may be diagnosed using the point and the second point.

また、本発明は、前記自己循環型駆動装置の学習時に、前記振動センサによって検知される第3の振動特性データを前記異常の種類ごとに分類する分類部と、前記異常の種類ごとに、前記第3の振動特性データから算出される前記特徴パラメータと前記異常の種類とが組となった教師データを用いて正準判別分析法による機械学習を行うことにより、前記第2の振動特性データに対応する特徴パラメータから、前記異常の種類を出力する学習モデルを構築する学習部と、前記第2の振動特性データに対応する特徴パラメータについて正準判別分析法により、2つの正準変数を抽出する正準判別分析部と、前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第3のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第4のポイントとの間のユークリッド距離に対し、前記学習モデルで得られた主成分係数又は正準変数係数を用いて前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データから得られた特性パラメータを乗算することにより、主成分スコア又は正準変数スコアを求め、前記主成分スコア又は正準変数スコアが対応する平面空間で状態識別を行うことにより、前記異常を診断する第2異常診断部と、を更に備えてもよい。 Further, the present invention includes a classification unit that classifies the third vibration characteristic data detected by the vibration sensor according to the type of abnormality during learning of the self-circulating drive device, and the classification unit for each type of abnormality. By performing machine learning by the canonical discrimination analysis method using the teacher data in which the feature parameter calculated from the third vibration characteristic data and the type of abnormality are paired, the second vibration characteristic data can be obtained. Two canonical variables are extracted from the corresponding feature parameters by a learning unit that constructs a learning model that outputs the type of abnormality and a canonical discrimination analysis method for the feature parameters corresponding to the second vibration characteristic data. The canonical discrimination analysis unit, the third point corresponding to the two canonical variable scores extracted from the characteristic parameter related to the first vibration characteristic data, and the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. For the Euclidean distance between the four points corresponding to the two canonical variable scores extracted from, the first vibration characteristic using the principal component coefficient or the canonical variable coefficient obtained by the learning model. By multiplying the data and the characteristic parameters obtained from the second vibration characteristic data, the principal component score or canonical variable score is obtained, and the state identification is performed in the plane space to which the principal component score or canonical variable score corresponds. By doing so, a second abnormality diagnosis unit for diagnosing the abnormality may be further provided.

また、本発明において、前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ又は前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the second abnormality diagnosis unit corresponds to the canonical variable score extracted from at least the first feature parameter or three or more feature parameters including the third feature parameter. And the fourth point may be used to diagnose the abnormality.

また、本発明において、前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記スリーブ部の異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the second abnormality diagnosis unit corresponds to the canonical variable score extracted from at least three or more feature parameters including the first feature parameter and the third feature parameter. And the fourth point may be used to diagnose the abnormality of the sleeve portion.

また、本発明において、前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記軸受部の異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the second abnormality diagnosis unit corresponds to the canonical variable score extracted from at least three or more feature parameters including the first feature parameter and the third feature parameter. And the fourth point may be used to diagnose the abnormality of the bearing portion.

また、本発明において、前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組、又は、前記第2特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組を含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記自己循環型駆動装置内の重量のアンバランスに係る異常を診断してもよい。 Further, in the present invention, the second abnormality diagnosis unit includes at least three or more sets including the first feature parameter and the third feature parameter, or the second feature parameter and the third feature parameter set. Even if the abnormality related to the weight imbalance in the self-circulating drive device is diagnosed by using the third point and the fourth point corresponding to the canonical variable score extracted from the characteristic parameters of the above. Good.

また、本発明は、スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断方法であって、前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得ステップと、前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、前記算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部と、前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析ステップと、前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断ステップと、を有する異常診断方法に関する。
a)第1特徴パラメータ

Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
Further, the present invention is an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a self-circulation type drive device including a sleeve portion and a bearing portion, and is installed in the self-circulation type drive device when the self-circulation type drive device is normal. A data acquisition step of acquiring the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor and the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of diagnosing the self-circulating drive device, and the first Each of the vibration characteristic data and the second vibration characteristic data is processed by the statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing are each processed by the following equations 1 to 1. A parameter calculation step for calculating a feature parameter including at least two or more feature parameters in Equation 7, a normalization processing unit for normalizing the calculated feature parameter, and a principal component analysis method for the normalized feature parameter. A principal component analysis step for extracting two principal components, a first point corresponding to the two principal components extracted from the characteristic parameters related to the first vibration characteristic data, and the second vibration characteristic data. The present invention relates to an abnormality diagnosis method having a first abnormality diagnosis step of diagnosing the abnormality based on the Euclidean distance between the second points corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters according to the above.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769

また、本発明は、スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断方法をコンピュータに実行させるための異常診断プログラムであって、前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得ステップと、前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、前記算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部と、前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析ステップと、前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断ステップと、をコンピュータに実行させるための異常診断プログラムに関する。
a)第1特徴パラメータ

Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
Further, the present invention is an abnormality diagnosis program for causing a computer to execute an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a self-circulation type drive device including a sleeve portion and a bearing portion, and when the self-circulation type drive device is normal. , The first vibration characteristic data detected by the vibration sensor installed in the self-circulation type drive device, and the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of diagnosis of the self-circulation type drive device are acquired. Data acquisition step, the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data are each processed by a statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic after the processing are processed. For each of the data, a parameter calculation step for calculating a feature parameter including at least two or more feature parameters from the following equations 1 to 7, a normalization processing unit for normalizing the calculated feature parameter, and the normalization. The principal component analysis step of extracting two principal components by the principal component analysis method for the converted feature parameters, and the first principal component corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters related to the first vibration characteristic data. A first abnormality diagnosis step of diagnosing the abnormality based on the Euclidean distance between the point and the second point corresponding to the two principal components extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. And, regarding the abnormality diagnosis program to make the computer execute.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769

本発明によれば、自己循環型駆動装置の異常を、従来技術に比較してより確実に診断することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to more reliably diagnose an abnormality in a self-circulating drive device as compared with the prior art.

本発明の実施形態に係る異常診断システムの全体構成図である。It is an overall block diagram of the abnormality diagnosis system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態において、異常診断時に算出されるユークリッド距離を示す図である。It is a figure which shows the Euclidean distance calculated at the time of abnormality diagnosis in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によって異常を診断するキャンドモータポンプの構成例である。This is a configuration example of a can motor pump for diagnosing an abnormality by the abnormality diagnosing device according to the embodiment of the present invention. キャンドモータポンプにおける振動センサの設置個所の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the installation place of the vibration sensor in the can motor pump. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態において、異常診断時に算出されるユークリッド距離を示す図である。It is a figure which shows the Euclidean distance calculated at the time of abnormality diagnosis in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異常診断装置によってキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the principal component analysis at the time of diagnosing the abnormality of the can motor pump by the abnormality diagnosis apparatus which concerns on embodiment of this invention.

〔1 第1実施形態〕
以下、図1〜図7Fを参照することにより、本発明の第1実施形態に係る異常診断システム1及び異常診断装置10について説明する。図1は、第1実施形態に係る異常診断システム1の全体構成図である。図2は、異常診断装置10の機能ブロック図である。図3は、異常診断時に算出されるユークリッド距離を示す図である。図4A及び図4Bは、異常診断装置10の動作を示すフローチャートである。図5は、異常診断装置10によって異常を診断するキャンドモータポンプの構成例である。図6は、図5のキャンドモータポンプにおける振動センサの設置個所の例を示す図である。図7A〜図7Fは、異常診断装置10によって図5のキャンドモータポンプの異常を診断した際の主成分分析の結果を示すグラフである。
[1 First Embodiment]
Hereinafter, the abnormality diagnosis system 1 and the abnormality diagnosis device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7F. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the abnormality diagnosis system 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a functional block diagram of the abnormality diagnosis device 10. FIG. 3 is a diagram showing the Euclidean distance calculated at the time of abnormality diagnosis. 4A and 4B are flowcharts showing the operation of the abnormality diagnosis device 10. FIG. 5 is a configuration example of a can motor pump that diagnoses an abnormality by the abnormality diagnosing device 10. FIG. 6 is a diagram showing an example of a location where a vibration sensor is installed in the can motor pump of FIG. 7A to 7F are graphs showing the results of principal component analysis when the abnormality of the can motor pump of FIG. 5 is diagnosed by the abnormality diagnosis device 10.

〔1.1 実施形態の構成〕
図1に示すように、第1実施形態に係る異常診断システム1は、異常診断装置10と駆動装置20とを備える。
[1.1 Configuration of Embodiment]
As shown in FIG. 1, the abnormality diagnosis system 1 according to the first embodiment includes an abnormality diagnosis device 10 and a drive device 20.

異常診断装置10は、駆動装置20の異常を診断する装置である。とりわけ異常診断装置10は、駆動装置20から取得した振動特性データに基づいて、駆動装置20の異常を診断する。 The abnormality diagnosis device 10 is a device for diagnosing an abnormality of the drive device 20. In particular, the abnormality diagnosis device 10 diagnoses the abnormality of the drive device 20 based on the vibration characteristic data acquired from the drive device 20.

駆動装置20は、例えば電気によって駆動するモータを備える装置である。とりわけ駆動装置20は、モータコイルが缶詰状に密閉されてポンプと一体化されると共に、ポンプによる取扱液が、外部に漏れることなくモータの軸受部に循環されることにより、軸受部の潤滑剤としても利用されるような、キャンドモータポンプ等の自己循環型駆動装置である。 The drive device 20 is, for example, a device including a motor driven by electricity. In particular, in the drive device 20, the motor coil is sealed in a can-like shape and integrated with the pump, and the liquid handled by the pump is circulated to the bearing portion of the motor without leaking to the outside, thereby lubricating the bearing portion. It is a self-circulating drive device such as a canned motor pump, which is also used as a bearing.

図2に示すように、異常診断装置10は、振動センサ11と、制御部13と、記憶部15とを備える。 As shown in FIG. 2, the abnormality diagnosis device 10 includes a vibration sensor 11, a control unit 13, and a storage unit 15.

振動センサ11は、異常診断装置10によって異常を診断する対象である駆動装置20の振動を測定するセンサである。振動センサ11は、測定した振動の振幅や周波数等の振動情報を、後述の制御部13に出力可能に構成される。振動センサ11は、基本的には自己循環型駆動装置の筐体の表面に設置され、当該表面における振動を測定するが、これには限定されない。 The vibration sensor 11 is a sensor that measures the vibration of the drive device 20 that is the object of diagnosing the abnormality by the abnormality diagnosis device 10. The vibration sensor 11 is configured to be able to output vibration information such as the measured amplitude and frequency of the vibration to the control unit 13 described later. The vibration sensor 11 is basically installed on the surface of the housing of the self-circulating drive device and measures the vibration on the surface, but is not limited thereto.

制御部13は、異常診断装置10を全体的に制御するプロセッサである。この制御部13は、ROM(不図示)に格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従って、制御部13が備えるデータ取得部131、パラメータ算出部132、正規化処理部133、主成分分析部134、及び第1異常診断部135の機能を実現する。 The control unit 13 is a processor that controls the abnormality diagnosis device 10 as a whole. The control unit 13 reads out the system program and the application program stored in the ROM (not shown) via the bus, and according to the system program and the application program, the data acquisition unit 131 and the parameter calculation unit 132 included in the control unit 13. , The functions of the normalization processing unit 133, the main component analysis unit 134, and the first abnormality diagnosis unit 135 are realized.

データ取得部131は、駆動装置20の正常時に、駆動装置20に設置された振動センサ11によって検知される第1の振動特性データを取得する。また、データ取得部131は、駆動装置20の診断時に、駆動装置20に設置された振動センサ11によって検知される第2の振動特性データを取得する。 The data acquisition unit 131 acquires the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor 11 installed in the drive device 20 when the drive device 20 is normal. Further, the data acquisition unit 131 acquires the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor 11 installed in the drive device 20 at the time of diagnosis of the drive device 20.

パラメータ算出部132は、第1の振動特性データ及び第2の振動特性データのそれぞれにつき、各段の長さを2の乗数とするn段(nは自然数)に分割した後、統計情報フィルタを用いてフィルタ処理をする。具体的には、パラメータ算出部132は、例えばハイパスフィルタにより、1500Hz〜2000Hzの間のいずれかの周波数をカットオフ周波数として、振動特性データのうち高周波数領域のデータのみを抽出してもよい。 The parameter calculation unit 132 divides each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data into n stages (n is a natural number) having the length of each stage as a multiplier of 2, and then filters the statistical information. Use to filter. Specifically, the parameter calculation unit 132 may extract only the data in the high frequency region from the vibration characteristic data by using, for example, a high-pass filter, with any frequency between 1500 Hz and 2000 Hz as the cutoff frequency.

更に、パラメータ算出部132は、フィルタ処理された振動特性データを用いて、下記の式1〜式7により7つの特徴パラメータを算出する。
a)第1特徴パラメータ

Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
である。 Further, the parameter calculation unit 132 calculates seven feature parameters by the following equations 1 to 7 using the filtered vibration characteristic data.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769
Is.

なお、第1特徴パラメータは、平均特徴周波数である。第2特徴パラメータは、単位時間あたり時間平均をクロースする頻度である。第3特徴パラメータは、波形の安定指数である。第4特徴パラメータは、変動率である。第5特徴パラメータは、歪度である。第6特徴パラメータは、尖度である。第7特徴パラメータは、二乗平均平方根比である。 The first feature parameter is the average feature frequency. The second feature parameter is the frequency with which the time average is closed per unit time. The third characteristic parameter is the stability index of the waveform. The fourth characteristic parameter is the volatility. The fifth feature parameter is skewness. The sixth feature parameter is kurtosis. The seventh feature parameter is the root mean square ratio.

正規化処理部133は、パラメータ算出部132によって算出された特徴パラメータを正規化する。 The normalization processing unit 133 normalizes the feature parameters calculated by the parameter calculation unit 132.

振動センサ11によって駆動装置20の振動を測定する際、アンプの電圧変動や増幅倍数等による測定信号の振幅変化は、各特徴パラメータの値にバラつきをもたらす。これらの影響をなくすため、正規化処理部133は、以下の式10によりスペクトルの正規化を行い、式11により特徴パラメータの正規化を行う。 When the vibration of the drive device 20 is measured by the vibration sensor 11, the amplitude change of the measurement signal due to the voltage fluctuation of the amplifier, the amplification multiple, or the like causes variations in the values of the respective feature parameters. In order to eliminate these effects, the normalization processing unit 133 normalizes the spectrum by the following equation 10 and normalizes the feature parameters by the equation 11.

Figure 2021063769
Figure 2021063769

主成分分析部134は、正常時及び診断時それぞれの振動特性データを用いて、正規化処理部133によって正規化された特徴パラメータについて、主成分分析法により、第1主成分の値、及び第2主成分の値を算出する。 The principal component analysis unit 134 uses the vibration characteristic data at the time of normal and diagnosis to obtain the value of the first principal component and the first principal component by the principal component analysis method for the feature parameters normalized by the normalization processing unit 133. 2 Calculate the value of the principal component.

第1異常診断部135は、正常時の振動特性データである第1の振動特性データに係る特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントの座標を算出する。 The first abnormality diagnosis unit 135 calculates the coordinates of the first point corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters related to the first vibration characteristic data which is the normal vibration characteristic data.

より詳細には、第1異常診断部135は、正常時の振動特性データ(以降、これを「基準データ」と呼称することがある)に係る特徴パラメータから抽出された第1主成分の値をX座標、第2主成分の値をY座標とする座標値を、各特徴パラメータごとに算出する。更に、第1異常診断部135は、これら特徴パラメータに対応する複数の座標値の重心を、「基準データの中心」(N,N)とする。 More specifically, the first abnormality diagnosis unit 135 sets the value of the first principal component extracted from the feature parameter related to the vibration characteristic data at the normal time (hereinafter, this may be referred to as "reference data"). Coordinate values with the X coordinate and the value of the second principal component as the Y coordinate are calculated for each feature parameter. Further, the first abnormality diagnosis unit 135 sets the center of gravity of the plurality of coordinate values corresponding to these feature parameters as the “center of reference data” (N x , N y ).

また、第1異常診断部135は、診断時の振動特性データである第2の振動特性データに係る特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントの座標を算出する。 In addition, the first abnormality diagnosis unit 135 calculates the coordinates of the second point corresponding to the two principal components extracted from the feature parameters related to the second vibration characteristic data, which is the vibration characteristic data at the time of diagnosis.

より詳細には、第1異常診断部135は、診断時の振動特性データ(以降、これを「診断データ」と呼称することがある)に係る特徴パラメータから抽出された第1主成分の値をX座標、第2主成分の値をY座標とする座標値を、各特徴パラメータごとに算出する。更に、第1異常診断部135は、これら特徴パラメータに対応する複数の座標値の重心を、「診断データの中心」(D,D)とする。 More specifically, the first abnormality diagnosis unit 135 sets the value of the first principal component extracted from the feature parameter related to the vibration characteristic data at the time of diagnosis (hereinafter, this may be referred to as "diagnosis data"). Coordinate values with the X coordinate and the value of the second principal component as the Y coordinate are calculated for each feature parameter. Further, the first abnormality diagnosis unit 135 sets the center of gravity of a plurality of coordinate values corresponding to these feature parameters as the “center of diagnostic data” (D x , D y ).

その上で、第1異常診断部135は、(uNx,uNy)と(σNxNy)をそれぞれ、第1主成分、第2主成分の平均値、及び標準偏差とし、以下の式12が成り立った場合に、駆動装置20が異常状態にあると診断する。なお、式12の右辺は、正常状態との距離を示す。

Figure 2021063769
Then, the first abnormality diagnosis unit 135 sets (u Nx , u Ny ) and (σ Nx , σ Ny ) as the average value and standard deviation of the first principal component and the second principal component, respectively, as follows. When the equation 12 holds, it is diagnosed that the drive device 20 is in an abnormal state. The right side of the equation 12 indicates the distance from the normal state.
Figure 2021063769

例えば図3に示すように、基準データの中心(N,N)を原点とした場合、診断データの中心が、中心を原点とし、頂点の一つを(x,y)=(uNx+3σNx,uNy+3σNy)とする長方形の外にある場合には、第1異常診断部135は、駆動装置20が異常状態にあると診断する。 For example, as shown in FIG. 3, when the center of the reference data (N x , N y ) is the origin, the center of the diagnostic data is the center as the origin and one of the vertices is (x, y) = (u Nx). When it is outside the rectangle of + 3σ Nx , u Ny + 3σ Ny ), the first abnormality diagnosis unit 135 diagnoses that the drive device 20 is in an abnormal state.

記憶部15は、データ取得部131によって取得された基準データ及び診断データ、パラメータ算出部132によって算出された第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータ、及び主成分分析部134によって算出された、基準データと診断データとに係る第1主成分及び第2主成分等を記憶する。 The storage unit 15 has reference data and diagnostic data acquired by the data acquisition unit 131, first feature parameters to seventh feature parameters calculated by the parameter calculation unit 132, and reference data calculated by the principal component analysis unit 134. And the first principal component, the second principal component, etc. related to the diagnostic data are stored.

〔1.2 実施形態の動作〕
以下、図4A及び図4Bを参照することにより、異常診断装置10の動作について説明する。
[1.2 Operation of the embodiment]
Hereinafter, the operation of the abnormality diagnosis device 10 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

ステップS11において、データ取得部131が振動センサ11により、基準データを取得する。 In step S11, the data acquisition unit 131 acquires reference data by the vibration sensor 11.

ステップS12において、異常診断装置10は、基準データを用いて算出される特徴パラメータから、2つの主成分を算出する。図4Bに示すように、ステップS12は、ステップS12a〜ステップS12eを含む。 In step S12, the abnormality diagnosis device 10 calculates two main components from the feature parameters calculated using the reference data. As shown in FIG. 4B, step S12 includes steps S12a to S12e.

ステップS12aにおいて、パラメータ算出部132は、基準データに対してフーリエ変換を行う。 In step S12a, the parameter calculation unit 132 performs a Fourier transform on the reference data.

ステップS12bにおいて、パラメータ算出部132は、フーリエ変換後の基準データに対して統計情報フィルタを用いてフィルタ処理をする。 In step S12b, the parameter calculation unit 132 filters the reference data after the Fourier transform using the statistical information filter.

ステップS12cにおいて、パラメータ算出部132は、フィルタ処理された後の基準データを用いて、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータを算出する。 In step S12c, the parameter calculation unit 132 calculates the first feature parameter to the seventh feature parameter using the reference data after the filter processing.

ステップS12dにおいて、正規化処理部133は、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータに対して正規化処理をする。 In step S12d, the normalization processing unit 133 performs normalization processing on the first feature parameter to the seventh feature parameter.

ステップS12eにおいて、主成分分析部134は、正規化処理された後の第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータの各々につき、主成分分析をする。 In step S12e, the principal component analysis unit 134 performs principal component analysis for each of the first feature parameter to the seventh feature parameter after the normalization process.

ステップS21において、データ取得部131が振動センサ11により、診断データを取得する。 In step S21, the data acquisition unit 131 acquires diagnostic data by the vibration sensor 11.

ステップS22において、異常診断装置10は、診断データに係る特徴パラメータから2つの主成分を算出する。図4Bに示すように、ステップS22は、ステップS22a〜ステップS22eを含む。また、ステップS22aはステップS12aと基本的に同一であり、ステップS22bはステップS12bと基本的に同一であり、ステップS22cはステップS12cと基本的に同一であり、ステップS22dはステップS12dと基本的に同一であり、ステップS22eはステップS12eと基本的に同一である。 In step S22, the abnormality diagnosis device 10 calculates two main components from the feature parameters related to the diagnostic data. As shown in FIG. 4B, step S22 includes steps S22a to S22e. Further, step S22a is basically the same as step S12a, step S22b is basically the same as step S12b, step S22c is basically the same as step S12c, and step S22d is basically the same as step S12d. It is the same, and step S22e is basically the same as step S12e.

ステップS31において、第1異常診断部135は、基準データの中心と、診断データの中心とを算出し、これら2つの中心の間のユークリッド距離を算出する。 In step S31, the first abnormality diagnosis unit 135 calculates the center of the reference data and the center of the diagnostic data, and calculates the Euclidean distance between these two centers.

ステップS32において、第1異常診断部135は、上記の式12に基づいて異常を診断する。 In step S32, the first abnormality diagnosis unit 135 diagnoses the abnormality based on the above formula 12.

〔1.3 実証試験〕
本発明の出願人は、第1実施形態に係る異常診断装置10による異常診断方法の実効性を検証するため、以下の条件下で実証試験を行った。
[1.3 Demonstration test]
The applicant of the present invention conducted a verification test under the following conditions in order to verify the effectiveness of the abnormality diagnosis method by the abnormality diagnosis device 10 according to the first embodiment.

〔1.3.1 試験方法〕
図5は、当該実証試験において、故意に異常を発生させ、異常診断装置10により当該異常を診断した、自己循環型の駆動装置20の構成を示す。
[1.3.1 Test method]
FIG. 5 shows a configuration of a self-circulating drive device 20 in which an abnormality is intentionally generated in the verification test and the abnormality is diagnosed by the abnormality diagnosis device 10.

駆動装置20は、キャンドモータポンプであり、ポンプケーシング21に設置された吸込口22から取扱液を吸い込み、羽根車23の回転により、吐出口24に吐き出すポンプである。 The drive device 20 is a can motor pump, which is a pump that sucks the handling liquid from the suction port 22 installed in the pump casing 21 and discharges it to the discharge port 24 by the rotation of the impeller 23.

また、吸込口22の中心軸、及び羽根車23の中心軸と同軸上に、回転子25の軸26が設置され、回転子25は軸26を中心に回転する。更に、回転子25を固定子27が包囲し、回転子25と固定子27とは、フレーム28によって缶詰状態とされる。回転子25に流れる電流と、固定子27の間で発生する磁力とによって発生する電磁力によって、回転子25は回転する。軸26は滑り軸受29に支えられるが、取扱液が軸26と滑り軸受29との接触部分を経由して、回転子25方向に流入することにより、取扱液が軸26と滑り軸受29との潤滑剤として機能する。 Further, the shaft 26 of the rotor 25 is installed coaxially with the central shaft of the suction port 22 and the central shaft of the impeller 23, and the rotor 25 rotates about the shaft 26. Further, the rotor 25 is surrounded by the stator 27, and the rotor 25 and the stator 27 are brought into a canned state by the frame 28. The rotor 25 is rotated by an electromagnetic force generated by a current flowing through the rotor 25 and a magnetic force generated between the stators 27. The shaft 26 is supported by the slide bearing 29, and the handling liquid flows in the direction of the rotor 25 via the contact portion between the shaft 26 and the slide bearing 29, so that the handling liquid flows between the shaft 26 and the slide bearing 29. Functions as a lubricant.

図6は、キャンドモータポンプへの振動センサ11の設置個所を示す。今回の実証試験において、2つの振動センサ11のそれぞれが、フロントとリア各々の滑り軸受29の近傍の、ポンプケーシング21又はフレーム28の表面に設置される。なお、この設置個所はあくまで一例であって、これには限定されない。 FIG. 6 shows the installation location of the vibration sensor 11 on the can motor pump. In this demonstration test, each of the two vibration sensors 11 is installed on the surface of the pump casing 21 or the frame 28 in the vicinity of the front and rear slide bearings 29, respectively. This installation location is just an example, and is not limited to this.

また、診断状態の想定条件としては、フロントとリアとで同じ内径(23.7mm、又は23.3mm)の滑り軸受29を用いることによる、フロント−リアの摩耗の想定、フロントとリアとで異なる内径(23.6mm−23.9mm、23.9mm−23.6mm)の滑り軸受29を用いることによる、フロント−リアの摩耗の想定、調整座(0.5mm、又は1.5mm)を用いてベアリングの位置をずらすことによる、ベアリングでの摩耗や接触の想定、ウェイト(10g、又は20g)を設置することによるアンバランスの想定をした。なお、ウェイトはインペラーの外側に設置される。 Further, as the assumed condition of the diagnostic state, the front-rear wear is assumed by using the slide bearing 29 having the same inner diameter (23.7 mm or 23.3 mm) for the front and the rear, and the front and the rear are different. Assuming front-rear wear by using slide bearings 29 with inner diameters (23.6 mm-23.9 mm, 23.9 mm-23.6 mm), using adjustment seats (0.5 mm or 1.5 mm) We assumed wear and contact on the bearing by shifting the position of the bearing, and assumed imbalance by installing a weight (10 g or 20 g). The weight is installed outside the impeller.

更に、フロントとリアのそれぞれにつき、センサー方向が、軸方向(アキシャル)、垂直方向、水平方向のデータを測定した。すなわち、6チャネルのデータを測定した。 Furthermore, for each of the front and rear, the data of the sensor direction in the axial direction (axial direction), the vertical direction, and the horizontal direction were measured. That is, 6 channels of data were measured.

なお、サンプリング周波数は100kHzであり、サンプリング時間は30秒であり、モータの回転数は3600rpmである。また、基準状態と診断状態の各々の測定信号を8段に分割し、各段のデータ数は16384(214)である。また、カットオフ周波数は2000Hzである。 The sampling frequency is 100 kHz, the sampling time is 30 seconds, and the rotation speed of the motor is 3600 rpm. Further, each measurement signal of the diagnostic state and the reference state was divided into eight stages, the number of data of each stage is 16384 (2 14). The cutoff frequency is 2000 Hz.

〔1.3.1 試験結果〕
各チャネルにおいて、基準データと診断データとを用いて算出される特徴パラメータから算出される第1主成分をX座標、第2主成分をY座標として、各状態における得点をプロットした。図7Aはフロント−アキシャルのグラフである。図7Bは、フロント−垂直のグラフである。図7Cはフロント−水平のグラフである。図7Dは、リア−アキシャルのグラフである。図7Eは、リアー垂直のグラフである。図7Fは、リア−水平のグラフである。なお、各々のグラフには、(x,y)=(uNx±3σNx,uNy±3σNy)の範囲を示した。
[13.1 Test Results]
In each channel, the score in each state was plotted with the first principal component calculated from the feature parameters calculated using the reference data and the diagnostic data as the X coordinate and the second principal component as the Y coordinate. FIG. 7A is a front-axial graph. FIG. 7B is a front-vertical graph. FIG. 7C is a front-horizontal graph. FIG. 7D is a rear-axial graph. FIG. 7E is a rear vertical graph. FIG. 7F is a rear-horizontal graph. In each graph, the range of (x, y) = (u Nx ± 3σ Nx , u Ny ± 3σ Ny ) is shown.

以下の表1は、各チャネルにおけるユークリッド距離による判定結果を示す。

Figure 2021063769
Table 1 below shows the determination results based on the Euclidean distance in each channel.
Figure 2021063769

表1から分かるように、全てのチャネルにおいて、異常診断装置10による診断結果が正しいことが実証された。また、とりわけフロント−垂直チャネルにおいて診断感度が良いことが示された。 As can be seen from Table 1, it was demonstrated that the diagnostic results by the abnormality diagnostic device 10 were correct in all channels. It was also shown that the diagnostic sensitivity was good, especially in the front-vertical channel.

また、フロント−垂直チャネルの測定データを用いて、特徴パラメータの感度の順番を算出した。より詳細には、主成分分析で得られた第1主成分係数及び第2主成分係数αij(i=1,2 j=1,2)の平方根S=√(αij +αij )を算出し、各特徴パラメータの感度を評価した。 In addition, the order of sensitivity of the feature parameters was calculated using the measurement data of the front-vertical channel. More specifically, the square root of the first principal component coefficient and the second principal component coefficient α ij (i = 1, 2 j = 1, 2) obtained by the principal component analysis S j = √ (α ij 2 + α ij 2) ) Was calculated, and the sensitivity of each feature parameter was evaluated.

a)スリーブ:23.3−23.3
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表2に示す。

Figure 2021063769
a) Sleeve: 23.3-23.3
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 2 below.
Figure 2021063769

表2に示すように、スリーブ:23.3−23.3状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、7、6、4、5、1、2となった。 As shown in Table 2, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.3-23.3 state was 3, 7, 6, 4, 5, 1, 2.

b)スリーブ:23.6−23.9
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表3に示す。

Figure 2021063769
b) Sleeve: 23.6-23.9
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 3 below.
Figure 2021063769

表3に示すように、スリーブ:23.6−23.9状態の特徴パラメータの感度の順番は、6、4、1、2、7、3、5となった。 As shown in Table 3, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.6-23.9 state was 6, 4, 1, 2, 7, 3, 5.

c)スリーブ:23.7−23.7
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表4に示す。

Figure 2021063769
c) Sleeve: 23.7-23.7
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 4 below.
Figure 2021063769

表4に示すように、スリーブ:23.7−23.7状態の特徴パラメータの感度の順番は、6、4、7、2、1、5、3となった。 As shown in Table 4, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.7-23.7 state was 6, 4, 7, 2, 1, 5, 3.

d)スリーブ:23.9−23.6
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表5に示す。

Figure 2021063769
d) Sleeve: 23.9-23.6
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 5 below.
Figure 2021063769

表5に示すように、スリーブ:23.9−23.6状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、6、7、4、1、5、2となった。 As shown in Table 5, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.9-23.6 state was 3, 6, 7, 4, 1, 5, 2.

e)調整座:0.5
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表6に示す。

Figure 2021063769
e) Adjustment seat: 0.5
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 6 below.
Figure 2021063769

表6に示すように、調整座:0.5状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、2、7、6、1、5、4となった。 As shown in Table 6, the order of sensitivity of the feature parameters in the adjustment seat: 0.5 state was 3, 2, 7, 6, 1, 5, 4.

f)調整座:1.5
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表7に示す。

Figure 2021063769
f) Adjustment seat: 1.5
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 7 below.
Figure 2021063769

表7に示すように、調整座:1.5状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、2、7、1、5、6、4となった。 As shown in Table 7, the order of sensitivity of the feature parameters in the adjustment seat: 1.5 state was 3, 2, 7, 1, 5, 6, 4.

g)アンバランス:10g
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表8に示す。

Figure 2021063769
g) Unbalance: 10g
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 8 below.
Figure 2021063769

表8に示すように、アンバランス:10g状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、7、6、4、5、1、2となった。 As shown in Table 8, the order of sensitivity of the characteristic parameters in the unbalanced: 10 g state was 3, 7, 6, 4, 5, 1, 2.

h)アンバランス:20g
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表9に示す。

Figure 2021063769
h) Unbalance: 20g
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 9 below.
Figure 2021063769

表9に示すように、アンバランス:20g状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、2、1、7、4、5、6となった。 As shown in Table 9, the order of sensitivity of the characteristic parameters in the unbalanced: 20 g state was 3, 2, 1, 7, 4, 5, and 6.

なお、以下の表10は、各単一異常状態における特徴パラメータの感度の順番を示す。

Figure 2021063769
Table 10 below shows the order of sensitivity of the feature parameters in each single abnormal state.
Figure 2021063769

表10から、異常診断装置10において、特徴パラメータを主成分分析することにより、駆動装置20の異常を診断する際は、とりわけ第3特徴パラメータ又は第6特徴パラメータが、最も高い感度のパラメータが抽出されたことが示された。 From Table 10, when diagnosing the abnormality of the drive device 20 by performing the principal component analysis of the feature parameters in the abnormality diagnosis device 10, the third feature parameter or the sixth feature parameter is extracted, and the parameter having the highest sensitivity is extracted. It was shown that it was done.

〔1.4 効果〕
本実施形態に係る異常診断装置10は、自己循環型の駆動装置20に設置される振動センサ11と、駆動装置20の正常時に、振動センサ11によって検知される第1の振動特性データ、及び駆動装置20の診断時に、振動センサ11によって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得部131と、第1の振動特性データ及び第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の第1の振動特性データ及び第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出部132と、パラメータ算出部132によって算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部133と、正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析部134と、第1の振動特性データに係る特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、第2の振動特性データに係る特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、異常を診断する第1異常診断部135と、を備える。
a)第1特徴パラメータ

Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
[1.4 Effect]
The abnormality diagnosis device 10 according to the present embodiment includes a vibration sensor 11 installed in the self-circulating drive device 20, a first vibration characteristic data detected by the vibration sensor 11 when the drive device 20 is normal, and a drive. At the time of diagnosis of the device 20, the data acquisition unit 131 that acquires the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor 11 and each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data are processed by the statistical information filter. Then, with respect to each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing, the parameter calculation unit 132 for calculating the characteristic parameter including at least two or more characteristic parameters from the following equations 1 to 7. , The normalization processing unit 133 that normalizes the feature parameters calculated by the parameter calculation unit 132, the principal component analysis unit 134 that extracts two principal components by the principal component analysis method for the normalized feature parameters, and the first. The first point corresponding to the two principal components extracted from the characteristic parameters related to the vibration characteristic data of, and the second point corresponding to the two principal components extracted from the characteristic parameters related to the second vibration characteristic data. A first abnormality diagnosis unit 135 for diagnosing an abnormality based on the Euclidean distance between the two.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769

これにより、従来技術に比較してより確実に、自己循環型駆動装置の異常を診断することが可能となる。とりわけ、自己循環型駆動装置に備わる軸受部の摩耗や、羽根車のアンバランスに起因する異常を検出することが可能となる。 This makes it possible to more reliably diagnose an abnormality in the self-circulating drive device as compared with the prior art. In particular, it is possible to detect an abnormality caused by wear of the bearing portion of the self-circulating drive device and imbalance of the impeller.

また、第1異常診断部135は、少なくとも第3特徴パラメータ又は第6特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された主成分に対応する第1のポイント及び第2のポイントを用いて異常を診断してもよい。 Further, the first abnormality diagnosis unit 135 diagnoses an abnormality using the first point and the second point corresponding to the main components extracted from a plurality of feature parameters including at least the third feature parameter or the sixth feature parameter. You may.

これにより、より少ない計算量で、自己循環型駆動装置の異常を診断することが可能となる。 This makes it possible to diagnose an abnormality in the self-circulating drive device with a smaller amount of calculation.

また、第1異常診断部135は、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータの全ての特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された主成分に対応する第1のポイント及び第2のポイントを用いて異常を診断してもよい。 Further, the first abnormality diagnosis unit 135 uses the first point and the second point corresponding to the main components extracted from a plurality of feature parameters including all the feature parameters of the first feature parameter to the seventh feature parameter. You may diagnose the abnormality.

これにより、より正確に、自己循環型駆動装置の異常を診断することが可能となる。 This makes it possible to more accurately diagnose an abnormality in the self-circulating drive device.

〔2 第2実施形態〕
以下、図8〜図11Fを参照することにより、本発明の第2実施形態に係る異常診断装置10Aについて説明する。図8は、異常診断装置10Aの機能ブロック図である。図9は、異常診断時に算出されるユークリッド距離を示す図である。図10A〜図10Cは、異常診断装置10Aの動作を示すフローチャートである。図11A〜図11Fは、異常診断装置10Aによって図4のキャンドモータポンプの異常を診断した際の正準判別分析の結果を示すグラフである。
[2 Second Embodiment]
Hereinafter, the abnormality diagnostic apparatus 10A according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 11F. FIG. 8 is a functional block diagram of the abnormality diagnosis device 10A. FIG. 9 is a diagram showing the Euclidean distance calculated at the time of abnormality diagnosis. 10A to 10C are flowcharts showing the operation of the abnormality diagnosis device 10A. 11A to 11F are graphs showing the results of canonical discriminant analysis when the abnormality of the can motor pump of FIG. 4 is diagnosed by the abnormality diagnosis device 10A.

〔2.1 実施形態の構成〕
第2実施形態に係る異常診断システム1Aは、第1実施形態に係る異常診断システム1が備える異常診断装置10の代わりに、図8に示す異常診断装置10Aを備える。以下、図8を参照することにより、異常診断装置10Aの構成について説明するが、基本的には、異常診断装置10と同一の構成要素については同一の符号を用いると共に、その機能の説明を省略し、異常診断装置10とは異なる構成要素について説明する。
[2.1 Configuration of Embodiment]
The abnormality diagnosis system 1A according to the second embodiment includes the abnormality diagnosis device 10A shown in FIG. 8 instead of the abnormality diagnosis device 10 provided in the abnormality diagnosis system 1 according to the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the abnormality diagnosis device 10A will be described with reference to FIG. 8, but basically, the same reference numerals are used for the same components as the abnormality diagnosis device 10, and the description of their functions is omitted. Then, a component different from the abnormality diagnosis device 10 will be described.

異常診断装置10Aは、制御部13の代わりに制御部13Aを備える。また、制御部13Aは、制御部13が備える構成要素に加えて、分類部136、学習部137、正準判別分析部138、及び第2異常診断部139を備える。 The abnormality diagnosis device 10A includes a control unit 13A instead of the control unit 13. Further, the control unit 13A includes a classification unit 136, a learning unit 137, a canonical discriminant analysis unit 138, and a second abnormality diagnosis unit 139, in addition to the components included in the control unit 13.

分類部136は、駆動装置20における振動特性データを、異常の種類ごとに分類する。 The classification unit 136 classifies the vibration characteristic data in the drive device 20 according to the type of abnormality.

学習部137は、駆動装置20における第2の振動特性データから算出される特徴パラメータと異常の種類とが組となった教師データを用いて正準判別分析法による機械学習を行うことにより、第2の振動特性データに対応する特徴パラメータから異常の種類を出力する学習モデルを構築する。 The learning unit 137 performs machine learning by the canonical discriminant analysis method using the teacher data in which the feature parameters calculated from the second vibration characteristic data in the drive device 20 and the types of abnormalities are paired. A learning model that outputs the type of abnormality is constructed from the feature parameters corresponding to the vibration characteristic data of 2.

より詳細には、第1実施形態においては、第1異常診断部135によって駆動装置20に異常が発生したと診断された際、例えば駆動装置20を解体して具体的にどこに異常が発生したのかを特定する。学習部137は、当該異常が発生した際の第2の振動特性データから算出される特徴パラメータと当該異常の種類とを組とする教師データを用いて、正準判別分析法による機械学習を行うことにより、診断データから算出される特徴パラメータを入力すると、異常の種類を出力する学習モデルを構築する。
更に、学習部137は、構築した学習モデルを、記憶部15に格納する。
More specifically, in the first embodiment, when the first abnormality diagnosis unit 135 diagnoses that an abnormality has occurred in the drive device 20, for example, where the abnormality has occurred by disassembling the drive device 20. To identify. The learning unit 137 performs machine learning by the canonical discriminant analysis method using the teacher data that is a set of the feature parameter calculated from the second vibration characteristic data when the abnormality occurs and the type of the abnormality. By inputting the feature parameters calculated from the diagnostic data, a learning model that outputs the type of abnormality is constructed.
Further, the learning unit 137 stores the constructed learning model in the storage unit 15.

なお、学習部137は、例として、教師あり学習(正解データと非正解データが教師データとして与えられる学習)を用いる識別手法の一つである、サポート・ベクター・マシン(Support Vector Machine、以下SVMともいう)を用いて実現することが可能である。 As an example, the learning unit 137 is a support vector machine (hereinafter referred to as SVM), which is one of the identification methods using supervised learning (learning in which correct answer data and non-correct answer data are given as teacher data). It can be realized by using (also called).

正準判別分析部138は、学習部137によって構築された学習モデルを用いた正準判別分析法により、正常時の振動特性データ(基準データ)及び診断時の振動特性データ(診断データ)を用いて、第1正準変数の値、及び第2正準変数の値を算出する。 The canonical discriminant analysis unit 138 uses the vibration characteristic data (reference data) at the time of normal analysis and the vibration characteristic data (diagnosis data) at the time of diagnosis by the canonical discriminant analysis method using the learning model constructed by the learning unit 137. Then, the value of the first canonical variable and the value of the second canonical variable are calculated.

第2異常診断部139は、正常時の振動特性データである第1の振動特性データに係る特徴パラメータから算出された2つの正準変数に対応する第1のポイントの座標を算出する。 The second abnormality diagnosis unit 139 calculates the coordinates of the first point corresponding to the two canonical variables calculated from the feature parameters related to the first vibration characteristic data which is the normal vibration characteristic data.

より詳細には、第2異常診断部139は、正常時の振動特性データ(基準データ)に係る特徴パラメータから算出された第1正準変数の値をX座標、第2正準変数の値をY座標とする座標値を、各特徴パラメータごとに算出する。更に、第2異常診断部139は、これら複数の特徴パラメータに対応する複数の座標値の重心を、「基準データの中心」(N,N)とする。 More specifically, the second abnormality diagnosis unit 139 sets the value of the first canonical variable calculated from the feature parameters related to the vibration characteristic data (reference data) in the normal state as the X coordinate and the value of the second canonical variable. The coordinate value to be the Y coordinate is calculated for each feature parameter. Further, the second abnormality diagnosis unit 139 sets the center of gravity of the plurality of coordinate values corresponding to the plurality of feature parameters as the “center of the reference data” (N x , N y ).

また、第2異常診断部139は、診断時の振動特性データである第2の振動特性データに係る特徴パラメータから算出された2つの正準変数に対応する第2のポイントの座標を算出する。 Further, the second abnormality diagnosis unit 139 calculates the coordinates of the second point corresponding to the two canonical variables calculated from the feature parameters related to the second vibration characteristic data which is the vibration characteristic data at the time of diagnosis.

より詳細には、第2異常診断部139は、診断時の振動特性データ(診断データ)に係る特徴パラメータから抽出された第1正準変数の値をX座標、第2正準変数の値をY座標とする座標値を、各特徴パラメータごとに算出する。更に、第2異常診断部139は、これら複数の特徴パラメータに対応する複数の座標値の重心を、「診断データの中心」(D,D)とする。 More specifically, the second abnormality diagnosis unit 139 sets the value of the first canonical variable extracted from the feature parameter related to the vibration characteristic data (diagnosis data) at the time of diagnosis as the X coordinate, and the value of the second canonical variable. The coordinate value to be the Y coordinate is calculated for each feature parameter. Further, the second abnormality diagnosis unit 139 sets the center of gravity of the plurality of coordinate values corresponding to the plurality of feature parameters as the “center of diagnostic data” (D x , D y ).

その上で、第2異常診断部139は、(uNx,uNy)と(σNxNy)をそれぞれ、第1正準変数、第2正準変数の平均値、及び標準偏差とした場合に、上記の式12が成り立てば、駆動装置20が異常状態にあると診断する。 Then, the second abnormality diagnosis unit 139 sets (u Nx , u Ny ) and (σ Nx , σ Ny ) as the mean value and standard deviation of the first canonical variable and the second canonical variable, respectively. In this case, if the above equation 12 holds, it is diagnosed that the drive device 20 is in an abnormal state.

例えば図9に示すように、基準データの中心(N,N)を原点とした場合、診断データの中心が、原点を中心とし、原点から(x,y)=(uNx+3σNx,uNy+3σNy)までを半径とする円の外にある場合には、第2異常診断部139は、駆動装置20が異常状態にあると診断する。 For example, as shown in FIG. 9, when the center of the reference data (N x , N y ) is set as the origin, the center of the diagnostic data is centered on the origin and (x, y) = (u Nx + 3σ Nx , When it is outside the circle whose radius is up to u Ny + 3σ Ny ), the second abnormality diagnosis unit 139 diagnoses that the drive device 20 is in an abnormal state.

〔2.2 実施形態の動作〕
以下、図10A〜図10Cを参照することにより、異常診断装置10Aの動作について説明する。
[2.2 Operation of the embodiment]
Hereinafter, the operation of the abnormality diagnosis device 10A will be described with reference to FIGS. 10A to 10C.

最初に、図10Aを参照することにより、機械学習時の異常診断装置10Aの動作について説明する。 First, the operation of the abnormality diagnosis device 10A during machine learning will be described with reference to FIG. 10A.

ステップS41において、データ取得部131が、過去の診断データ(以下ではこれを、「第3の振動特性データ」とも呼称する)を取得する。 In step S41, the data acquisition unit 131 acquires past diagnostic data (hereinafter, this is also referred to as “third vibration characteristic data”).

ステップS42において、分類部136が、過去の診断データを異常の種類ごとに分類する。 In step S42, the classification unit 136 classifies the past diagnostic data according to the type of abnormality.

ステップS43において、パラメータ算出部132は、異常の種類ごとに過去の診断データに対して統計情報フィルタを用いてフィルタ処理をする。 In step S43, the parameter calculation unit 132 filters the past diagnostic data for each type of abnormality by using the statistical information filter.

ステップS44において、パラメータ算出部132は、異常の種類ごとにフィルタ処理された後の過去の診断データを用いて、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータを算出する。 In step S44, the parameter calculation unit 132 calculates the first feature parameter to the seventh feature parameter using the past diagnostic data after filtering for each type of abnormality.

ステップS45において、正規化処理部133は、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータに対して正規化処理をする。 In step S45, the normalization processing unit 133 performs normalization processing on the first feature parameter to the seventh feature parameter.

ステップS46において、学習部137は、正規化処理された第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータと、異常の種類とを組とする教師データを用いて、学習モデルを構築する。 In step S46, the learning unit 137 constructs a learning model using the teacher data in which the normalized first feature parameters to the seventh feature parameters and the type of abnormality are paired.

次に、図10B及び図10Cを参照することにより、診断時の異常診断装置10Aの動作について説明する。 Next, the operation of the abnormality diagnosis device 10A at the time of diagnosis will be described with reference to FIGS. 10B and 10C.

ステップS51において、データ取得部131が振動センサ11により、基準データを取得する。 In step S51, the data acquisition unit 131 acquires reference data by the vibration sensor 11.

ステップS52において、異常診断装置10Aは、基準データに係る特徴パラメータから2つの正準変数を算出する。図10Cに示すように、ステップS52は、ステップS52a〜ステップS52eを含む。 In step S52, the abnormality diagnosis device 10A calculates two canonical variables from the feature parameters related to the reference data. As shown in FIG. 10C, step S52 includes steps S52a to S52e.

ステップS52aにおいて、パラメータ算出部132は、基準データに対して統計情報フィルタを用いてフィルタ処理をする。 In step S52a, the parameter calculation unit 132 filters the reference data by using the statistical information filter.

ステップS52bにおいて、パラメータ算出部132は、フィルタ処理された後の基準データを用いて、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータを算出する。 In step S52b, the parameter calculation unit 132 calculates the first feature parameter to the seventh feature parameter using the reference data after the filtering.

ステップS52cにおいて、正規化処理部133は、第1特徴パラメータ〜第7特徴パラメータに対して正規化処理をする。 In step S52c, the normalization processing unit 133 performs normalization processing on the first feature parameter to the seventh feature parameter.

ステップS52dにおいて、正準判別分析部138は、正規化処理された特徴パラメータにつき、正準判別分析をする。 In step S52d, the canonical discriminant analysis unit 138 performs canonical discriminant analysis on the normalized feature parameters.

ステップS61において、データ取得部131が振動センサ11により、新たな診断データを取得する。 In step S61, the data acquisition unit 131 acquires new diagnostic data by the vibration sensor 11.

ステップS62において、異常診断装置10Aは、診断データに係る特徴パラメータから2つの正準変数を算出する。図10Cに示すように、ステップS62は、ステップS62a〜ステップS62dを含む。また、ステップS62aはステップS52aと基本的に同一であり、ステップS62bはステップS52bと基本的に同一であり、ステップS62cはステップS52cと基本的に同一であり、ステップS62dはステップS52dと基本的に同一である。 In step S62, the abnormality diagnosis device 10A calculates two canonical variables from the feature parameters related to the diagnostic data. As shown in FIG. 10C, step S62 includes steps S62a to S62d. Further, step S62a is basically the same as step S52a, step S62b is basically the same as step S52b, step S62c is basically the same as step S52c, and step S62d is basically the same as step S52d. It is the same.

ステップS71において、第2異常診断部139は、基準データの中心と、診断データの中心とを算出し、これら2つの中心の間のユークリッド距離を算出する。 In step S71, the second abnormality diagnosis unit 139 calculates the center of the reference data and the center of the diagnostic data, and calculates the Euclidean distance between these two centers.

ステップS72において、第2異常診断部139は、算出したユークリッド距離に対し、ステップS46で構築された学習モデルで得られた主成分係数又は正準変数係数を用いて診断データから求めた特性パラメータを乗算することにより、主成分スコア又は正準変数スコアを求め、当該主成分スコア又は正準変数スコアが対応する平面空間(第1、第2主成分、あるいは第1、第2正準変数)で状態識別を行うことにより、異常を診断する。 In step S72, the second abnormality diagnosis unit 139 obtains the characteristic parameters obtained from the diagnostic data using the principal component coefficient or the canonical variable coefficient obtained by the learning model constructed in step S46 with respect to the calculated Euclidean distance. By multiplying, the principal component score or canonical variable score is obtained, and in the plane space (first and second principal components, or first and second canonical variables) to which the principal component score or canonical variable score corresponds. Abnormality is diagnosed by identifying the state.

〔2.3 実証試験〕
本発明の出願人は、第2実施形態に係る異常診断装置10Aによる異常診断方法の実効性を検証するため、以下の条件下で実証試験を行った。
[2.3 Demonstration test]
The applicant of the present invention conducted a verification test under the following conditions in order to verify the effectiveness of the abnormality diagnosis method by the abnormality diagnosis device 10A according to the second embodiment.

〔2.3.1 試験方法〕
第1実施形態に係る〔1.3.1 試験方法〕に記載の試験方法と同様に、図5に示すキャンドモータポンプに対して、図6に示す位置に振動センサ11を設置して実証試験を行った。
[2.3.1 Test method]
Similar to the test method described in [1.3.1 Test method] according to the first embodiment, the vibration sensor 11 is installed at the position shown in FIG. 6 for the can motor pump shown in FIG. Was done.

また、診断状態の想定条件としては、フロントとリアとで同じ内径(23.7mm、又は23.3mm)の滑り軸受29を用いることによる、フロント−リアの摩耗の想定、フロントとリアとで異なる内径(23.6mm−23.9mm、23.9mm−23.6mm)の滑り軸受29を用いることによる、フロント−リアの摩耗の想定、調整座(0.5mm、又は1.5mm)を用いてベアリングの位置をずらすことによる、ベアリングでの摩耗や接触の想定、ウェイト(10g、又は20g)を設置することによるアンバランスの想定をした。 In addition, as the assumed conditions of the diagnostic state, the front-rear wear is assumed by using the slide bearing 29 having the same inner diameter (23.7 mm or 23.3 mm) for the front and the rear, and the front and the rear are different. Assuming front-rear wear by using slide bearings 29 with inner diameters (23.6 mm-23.9 mm, 23.9 mm-23.6 mm), using adjustment seats (0.5 mm or 1.5 mm) We assumed wear and contact on the bearing by shifting the position of the bearing, and assumed imbalance by installing a weight (10 g or 20 g).

更に、フロントとリアのそれぞれにつき、アキシャル、垂直、水平のデータを測定した。すなわち、6チャネルのデータを測定した。 In addition, axial, vertical and horizontal data were measured for each of the front and rear. That is, 6 channels of data were measured.

なお、サンプリング周波数は100kHzであり、サンプリング時間は30秒であり、モータの回転数は3600rpmである。また、基準状態と診断状態の各々の測定信号を8段に分割し、各段のデータ数は16384(214)である。また、カットオフ周波数は2000Hzである。 The sampling frequency is 100 kHz, the sampling time is 30 seconds, and the rotation speed of the motor is 3600 rpm. Further, each measurement signal of the diagnostic state and the reference state was divided into eight stages, the number of data of each stage is 16384 (2 14). The cutoff frequency is 2000 Hz.

〔1.3.1 試験結果〕
各チャネルにおいて、基準データと診断データとを用いて算出される特徴パラメータから算出される第1正準変数をX座標、第2正準変数をY座標として、各状態における得点をプロットした。図11Aはフロント−アキシャルのグラフである。図11Bは、フロント−垂直のグラフである。図11Cはフロント−水平のグラフである。図11Dは、リア−アキシャルのグラフである。図11Eは、リアー垂直のグラフである。図11Fは、リア−水平のグラフである。なお、各々のグラフには、(x,y)=(uNx±3σNx,uNy±3σNy)の範囲を示した。
[13.1 Test Results]
In each channel, the score in each state was plotted with the first canonical variable calculated from the feature parameters calculated using the reference data and the diagnostic data as the X coordinate and the second canonical variable as the Y coordinate. FIG. 11A is a front-axial graph. FIG. 11B is a front-vertical graph. FIG. 11C is a front-horizontal graph. FIG. 11D is a rear-axial graph. FIG. 11E is a rear vertical graph. FIG. 11F is a rear-horizontal graph. In each graph, the range of (x, y) = (u Nx ± 3σ Nx , u Ny ± 3σ Ny ) is shown.

以下の表11は、各チャネルにおけるユークリッド距離による判定結果を示す。

Figure 2021063769
Table 11 below shows the determination results based on the Euclidean distance in each channel.
Figure 2021063769

表11から分かるように、フロント−アキシャルを除く全てのチャネルにおいて、異常診断装置10Aによる診断結果が正しいことが実証された。また、とりわけフロント−垂直チャネルにおいて診断感度が良いことが示された。 As can be seen from Table 11, it was demonstrated that the diagnostic results by the abnormality diagnostic device 10A were correct in all channels except the front-axial. It was also shown that the diagnostic sensitivity was good, especially in the front-vertical channel.

また、フロント−垂直チャネルの測定データを用いて、特徴パラメータの感度の順番を算出した。より詳細には、正準判別分析で得られた第1正準変数の係数及び第2正準変数の係数αij(i=1,2 j=1,2)の平方根S=√(αij +αij )を算出し、各特徴パラメータの感度を評価した。 In addition, the order of sensitivity of the feature parameters was calculated using the measurement data of the front-vertical channel. More specifically, the square root of the coefficient of the first canonical variable and the coefficient of the second canonical variable α ij (i = 1, 2 j = 1, 2) obtained by the canonical discriminant analysis S j = √ (α) ij 2 + α ij 2 ) was calculated, and the sensitivity of each feature parameter was evaluated.

a)スリーブ:23.3−23.3
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表12に示す。

Figure 2021063769
a) Sleeve: 23.3-23.3
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 12 below.
Figure 2021063769

表12に示すように、スリーブ:23.3−23.3状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、2、4、5、7、6となった。 As shown in Table 12, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.3-23.3 state was 1, 3, 2, 4, 5, 7, 6.

b)スリーブ:23.6−23.9
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表13に示す。

Figure 2021063769
b) Sleeve: 23.6-23.9
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 13 below.
Figure 2021063769

表13に示すように、スリーブ:23.6−23.9状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、2、4、7、5、6となった。 As shown in Table 13, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.6-23.9 state was 1, 3, 2, 4, 7, 5, 6.

c)スリーブ:23.7−23.7
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表14に示す。

Figure 2021063769
c) Sleeve: 23.7-23.7
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 14 below.
Figure 2021063769

表14に示すように、スリーブ:23.7−23.7状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、2、4、7、5、6となった。 As shown in Table 14, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.7-23.7 state was 1, 3, 2, 4, 7, 5, and 6.

d)スリーブ:23.9−23.6
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表15に示す。

Figure 2021063769
d) Sleeve: 23.9-23.6
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 15 below.
Figure 2021063769

表15に示すように、スリーブ:23.9−23.6状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、2、4、7、5、6となった。 As shown in Table 15, the order of sensitivity of the feature parameters in the sleeve: 23.9-23.6 state was 1, 3, 2, 4, 7, 5, 6.

e)調整座:0.5
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表16に示す。

Figure 2021063769
e) Adjustment seat: 0.5
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 16 below.
Figure 2021063769

表16に示すように、調整座:0.5状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、4、7、2、5、6となった。 As shown in Table 16, the order of sensitivity of the feature parameters in the adjustment seat: 0.5 state was 1, 3, 4, 7, 2, 5, and 6.

f)調整座:1.5
第1、第2正準変数係数αijの平方根S値を、以下の表17に示す。

Figure 2021063769
f) Adjustment seat: 1.5
The square root Sj values of the first and second canonical variable coefficients α ij are shown in Table 17 below.
Figure 2021063769

表17に示すように、調整座:1.5状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、2、4、7、5、6となった。 As shown in Table 17, the order of sensitivity of the feature parameters in the adjustment seat: 1.5 state was 1, 3, 2, 4, 7, 5, and 6.

g)アンバランス:10g
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表18に示す。

Figure 2021063769
g) Unbalance: 10g
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 18 below.
Figure 2021063769

表18に示すように、アンバランス:10g状態の特徴パラメータの感度の順番は、1、3、4、7、2、5、6となった。 As shown in Table 18, the order of sensitivity of the characteristic parameters in the unbalanced: 10 g state was 1, 3, 4, 7, 2, 5, and 6.

h)アンバランス:20g
第1、第2主成分係数αijの平方根S値を、以下の表19に示す。

Figure 2021063769
h) Unbalance: 20g
The square root Sj values of the first and second principal component coefficients α ij are shown in Table 19 below.
Figure 2021063769

表19に示すように、アンバランス:20g状態の特徴パラメータの感度の順番は、3、2、1、5、4、6、7となった。 As shown in Table 19, the order of sensitivity of the characteristic parameters in the unbalanced: 20 g state was 3, 2, 1, 5, 4, 6, and 7.

なお、以下の表20は、各単一異常状態における特徴パラメータの感度の順番を示す。

Figure 2021063769
Table 20 below shows the order of sensitivity of the feature parameters in each single abnormal state.
Figure 2021063769

表20から、異常診断装置10Aにおいて、特徴パラメータを正準判別分析することにより、駆動装置20の異常を診断する際は、とりわけ第1特徴パラメータ又は第3特徴パラメータが、最も高い感度のパラメータであることが示された。 From Table 20, when diagnosing an abnormality of the drive device 20 by canonical discriminant analysis of the feature parameters in the abnormality diagnosis device 10A, the first feature parameter or the third feature parameter is the parameter with the highest sensitivity. It was shown to be.

とりわけ、駆動装置20のスリーブ部又は軸受部の異常を診断する際は、とりわけ第1特徴パラメータ及び第3特徴パラメータの組の正準判別分析が有効であることが示された。 In particular, when diagnosing an abnormality in the sleeve portion or the bearing portion of the drive device 20, it has been shown that the canonical discriminant analysis of the set of the first feature parameter and the third feature parameter is particularly effective.

また、駆動装置20内の重量のアンバランスに起因する異常を診断する際は、とりわけ第1特徴パラメータ及び第3特徴パラメータの組、又は、第2特徴パラメータ及び第3特徴パラメータの組の正準判別分析が有効であることが示された。 Further, when diagnosing an abnormality caused by an imbalance of weight in the drive device 20, in particular, the canonical level of the set of the first feature parameter and the third feature parameter, or the set of the second feature parameter and the third feature parameter. Discriminant analysis was shown to be effective.

〔2.4 効果〕
本実施形態に係る異常診断装置10Aは、自己循環型駆動装置の学習時に、振動センサによって検知される第3の振動特性データを前記異常の種類ごとに分類する分類部136と、異常の種類ごとに、第3の振動特性データから算出される特徴パラメータと異常の種類とが組となった教師データを用いて正準判別分析法による機械学習を行うことにより、第2の振動特性データに対応する特徴パラメータから、異常の種類を出力する学習モデルを構築する学習部137と、第2の振動特性データに対応する特徴パラメータについて正準判別分析法により、2つの正準変数を抽出する正準判別分析部138と、第1の振動特性データに係る特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第3のポイントと、第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第4のポイントとの間のユークリッド距離に対し、学習モデルで得られた主成分係数又は正準変数係数を用いて第1の振動特性データ及び第2の振動特性データから得られた特性パラメータを乗算することにより、主成分スコア又は正準変数スコアを求め、主成分スコア又は正準変数スコアが対応する平面空間で状態識別を行うことにより、異常を診断する第2異常診断部139と、を更に備える。
[2.4 effect]
The abnormality diagnosis device 10A according to the present embodiment includes a classification unit 136 that classifies the third vibration characteristic data detected by the vibration sensor according to the type of abnormality during learning of the self-circulation type drive device, and each type of abnormality. In addition, the second vibration characteristic data is supported by performing machine learning by the canonical discrimination analysis method using the teacher data that is a set of the feature parameters calculated from the third vibration characteristic data and the type of abnormality. The learning unit 137 that builds a learning model that outputs the type of anomaly from the feature parameters to be used, and the canonical that extracts two canonical variables by the canonical discrimination analysis method for the feature parameters corresponding to the second vibration characteristic data. It was extracted from the discriminant analysis unit 138, the third point corresponding to the two canonical variable scores extracted from the feature parameters related to the first vibration characteristic data, and the feature parameters related to the second vibration characteristic data. For the Euclidean distance between the fourth point corresponding to the two canonical variable scores, the first vibration characteristic data and the second vibration are obtained using the principal component coefficient or the canonical variable coefficient obtained by the learning model. The principal component score or canonical variable score is obtained by multiplying the characteristic parameters obtained from the characteristic data, and the abnormality is diagnosed by performing state identification in the plane space corresponding to the principal component score or canonical variable score. A second abnormality diagnosis unit 139 is further provided.

これにより、異常診断装置10Aによって正準判別分析法による機械学習を行うと共に、機械学習での学習量が増加するに伴い、より正確に異常を診断することが可能となる。 As a result, the abnormality diagnosis device 10A can perform machine learning by the canonical discriminant analysis method, and as the amount of learning in the machine learning increases, it becomes possible to diagnose the abnormality more accurately.

また、第2異常診断部139は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ又は前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記異常を診断してもよい。 In addition, the second abnormality diagnosis unit 139 has at least the third point corresponding to the canonical variable score extracted from the first feature parameter or three or more feature parameters including the third feature parameter, and the third point. The abnormality may be diagnosed using the fourth point.

あるいは、第2異常診断部139は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記スリーブ部の異常を診断してもよい。 Alternatively, the second abnormality diagnosis unit 139 has at least the third point corresponding to the canonical variable score extracted from the first feature parameter and three or more feature parameters including the third feature parameter, and the third point and the said. The abnormality of the sleeve portion may be diagnosed using the fourth point.

あるいは、第2異常診断部139は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記軸受部の異常を診断してもよい。 Alternatively, the second abnormality diagnosis unit 139 has at least the third point corresponding to the canonical variable score extracted from the first feature parameter and three or more feature parameters including the third feature parameter, and the third point and the said. The fourth point may be used to diagnose the abnormality of the bearing portion.

あるいは、第2異常診断部139は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組、又は、前記第2特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組を含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記自己循環型駆動装置内の重量のアンバランスに係る異常を診断してもよい。 Alternatively, the second abnormality diagnosis unit 139 is based on at least three or more feature parameters including the first feature parameter and the third feature parameter set, or the second feature parameter and the third feature parameter set. The third point and the fourth point corresponding to the extracted canonical parameter scores may be used to diagnose an abnormality related to weight imbalance in the self-circulating drive device.

これにより、より少ない計算量で、自己循環型駆動装置の異常を診断することが可能となる。 This makes it possible to diagnose an abnormality in the self-circulating drive device with a smaller amount of calculation.

なお、上記の各実施形態に含まれる各装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の各実施形態に含まれる各装置が協働することにより行なわれる診断方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。 Each device included in each of the above embodiments can be realized by hardware, software, or a combination thereof. In addition, a diagnostic method performed by the cooperation of the devices included in each of the above embodiments can also be realized by hardware, software, or a combination thereof. Here, what is realized by software means that it is realized by a computer reading and executing a program.

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 Programs can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer readable media. Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD- Includes R, CD-R / W, and semiconductor memory (eg, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)). The program may also be supplied to the computer by various types of transient computer readable media. Examples of temporary computer-readable media include electrical, optical, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

また、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば、以下の変形例のような変更を施した形態での実施が可能である。 Further, although the above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications have been made without departing from the gist of the present invention. It can be implemented in the form. For example, it can be implemented in a modified form such as the following modification.

〔3 変形例〕
例えば、異常診断装置10及び10Aは、第1異常診断部135又は第2異常診断部139によって異常が診断された際、警報を発報する警報部を更に備えてもよい。
[3 Modification example]
For example, the abnormality diagnosis devices 10 and 10A may further include an alarm unit that issues an alarm when an abnormality is diagnosed by the first abnormality diagnosis unit 135 or the second abnormality diagnosis unit 139.

また、異常診断装置10Aの学習部137は、サポートベクターマシンによらない機械学習、例えば、パーセプトロンやロジスティック回帰を用いた機械学習を実行してもよい。 Further, the learning unit 137 of the abnormality diagnosis device 10A may execute machine learning that does not depend on the support vector machine, for example, machine learning that uses perceptron or logistic regression.

1、1A 異常診断システム
10、10A 異常診断装置
11 振動センサ
13 13A 制御部
15 記憶部
20 駆動装置
131 データ取得部
132 パラメータ算出部
133 正規化処理部
134 主成分分析部
135 第1異常診断部
136 学習部
137 分類部
138 正準判別分析部
139 第2異常診断部
1, 1A Abnormality diagnosis system 10, 10A Abnormality diagnosis device 11 Vibration sensor 13 13A Control unit 15 Storage unit 20 Drive device 131 Data acquisition unit 132 Parameter calculation unit 133 Normalization processing unit 134 Principal component analysis unit 135 First abnormality diagnosis unit 136 Learning Department 137 Classification Department 138 Canonical Discriminant Analysis Department 139 Second Abnormality Diagnosis Department

Claims (10)

スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断装置であって、
前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサと、
前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得部と、
前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部によって算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部と、
前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析部と、
前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断部と、
を備える異常診断装置。

a)第1特徴パラメータ
Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
An abnormality diagnostic device for diagnosing an abnormality in a self-circulating drive device including a sleeve portion and a bearing portion.
The vibration sensor installed in the self-circulating drive device and
Acquires the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor when the self-circulation type drive device is normal, and the second vibration characteristic data detected by the vibration sensor when the self-circulation type drive device is diagnosed. Data acquisition department and
Each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data is processed by the statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing are described below. A parameter calculation unit for calculating a feature parameter including at least two or more feature parameters among the formulas 1 to 7 of
A normalization processing unit that normalizes the feature parameters calculated by the parameter calculation unit, and
A principal component analysis unit that extracts two principal components by the principal component analysis method for the normalized feature parameters, and a principal component analysis unit.
The first point corresponding to the two main components extracted from the characteristic parameter related to the first vibration characteristic data and the two main components extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. A first abnormality diagnosis unit that diagnoses the abnormality based on the Euclidean distance between the corresponding second points, and
An abnormality diagnostic device equipped with.

a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769
前記第1異常診断部は、少なくとも前記第3特徴パラメータ又は前記第6特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された前記主成分に対応する前記第1のポイント及び前記第2のポイントを用いて前記異常を診断する、請求項1に記載の異常診断装置。 The first abnormality diagnosis unit uses the first point and the second point corresponding to the main component extracted from at least the third feature parameter or a plurality of feature parameters including the sixth feature parameter. The abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein the abnormality is diagnosed. 前記第1異常診断部は、前記第1特徴パラメータ〜前記第7特徴パラメータの全ての特徴パラメータを含む複数の特徴パラメータから抽出された前記主成分に対応する前記第1のポイント及び前記第2のポイントを用いて前記異常を診断する、請求項1又は2に記載の異常診断装置。 The first abnormality diagnosis unit has the first point corresponding to the main component extracted from a plurality of feature parameters including all the feature parameters of the first feature parameter to the seventh feature parameter, and the second feature parameter. The abnormality diagnosis device according to claim 1 or 2, wherein the abnormality is diagnosed using points. 前記自己循環型駆動装置の学習時に、前記振動センサによって検知される第3の振動特性データを前記異常の種類ごとに分類する分類部と、
前記異常の種類ごとに、前記第3の振動特性データから算出される前記特徴パラメータと前記異常の種類とが組となった教師データを用いて正準判別分析法による機械学習を行うことにより、前記第2の振動特性データに対応する特徴パラメータから、前記異常の種類を出力する学習モデルを構築する学習部と、
前記第2の振動特性データに対応する特徴パラメータについて正準判別分析法により、2つの正準変数を抽出する正準判別分析部と、
前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第3のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの正準変数得点に対応する第4のポイントとの間のユークリッド距離に対し、前記学習モデルで得られた主成分係数又は正準変数係数を用いて前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データから得られた特性パラメータを乗算することにより、主成分スコア又は正準変数スコアを求め、前記主成分スコア又は正準変数スコアが対応する平面空間で状態識別を行うことにより、前記異常を診断する第2異常診断部と、
を更に備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の異常診断装置。
A classification unit that classifies the third vibration characteristic data detected by the vibration sensor according to the type of the abnormality during learning of the self-circulation type drive device.
By performing machine learning by the canonical discriminant analysis method using the teacher data in which the characteristic parameter calculated from the third vibration characteristic data and the type of abnormality are paired for each type of abnormality. A learning unit that builds a learning model that outputs the type of abnormality from the feature parameters corresponding to the second vibration characteristic data, and a learning unit.
A canonical discriminant analysis unit that extracts two canonical variables by a canonical discriminant analysis method for the feature parameters corresponding to the second vibration characteristic data.
A third point corresponding to the two canonical variable scores extracted from the characteristic parameter related to the first vibration characteristic data and two positives extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. For the Euclidean distance to the fourth point corresponding to the quasi-variable score, the first vibration characteristic data and the second vibration are used by using the principal component coefficient or the canonical variable coefficient obtained by the learning model. By multiplying the characteristic parameters obtained from the characteristic data, the principal component score or the canonical variable score is obtained, and the state identification is performed in the plane space corresponding to the principal component score or the canonical variable score to obtain the abnormality. The second abnormality diagnosis department to diagnose and
The abnormality diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ又は前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記異常を診断する、請求項4に記載の異常診断装置。 The second abnormality diagnosis unit has the third point and the fourth point corresponding to the canonical variable score extracted from at least the first feature parameter or three or more feature parameters including the third feature parameter. The abnormality diagnosis device according to claim 4, wherein the abnormality is diagnosed by using the points of the above. 前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記スリーブ部の異常を診断する、請求項4又は5に記載の異常診断装置。 The second abnormality diagnosis unit has the third point and the fourth point corresponding to the canonical variable score extracted from at least three or more feature parameters including the first feature parameter and the third feature parameter. The abnormality diagnosis device according to claim 4 or 5, wherein the abnormality of the sleeve portion is diagnosed by using the points of the above. 前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータを含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記軸受部の異常を診断する、請求項4〜6のいずれか1項に記載の異常診断装置。 The second abnormality diagnosis unit has the third point and the fourth point corresponding to the canonical variable score extracted from at least three or more feature parameters including the first feature parameter and the third feature parameter. The abnormality diagnosis device according to any one of claims 4 to 6, wherein the abnormality of the bearing portion is diagnosed by using the points of the above. 前記第2異常診断部は、少なくとも、前記第1特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組、又は、前記第2特徴パラメータ及び前記第3特徴パラメータの組を含む3つ以上の特徴パラメータから抽出された前記正準変数得点に対応する前記第3のポイント及び前記第4のポイントを用いて、前記自己循環型駆動装置内の重量のアンバランスに係る異常を診断する、請求項4〜7のいずれか1項に記載の異常診断装置。 The second abnormality diagnosis unit is extracted from at least three or more feature parameters including the set of the first feature parameter and the third feature parameter, or the set of the second feature parameter and the third feature parameter. Any of claims 4 to 7, wherein the third point and the fourth point corresponding to the canonical parameter score are used to diagnose an abnormality related to weight imbalance in the self-circulating drive device. The abnormality diagnostic device according to item 1. スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断方法であって、
前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得ステップと、
前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
前記算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理部と、
前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析ステップと、
前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断ステップと、
を有する異常診断方法。
a)第1特徴パラメータ
Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
It is an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a self-circulating drive device including a sleeve portion and a bearing portion.
The first vibration characteristic data detected by the vibration sensor installed in the self-circulation type drive device when the self-circulation type drive device is normal, and the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of diagnosis of the self-circulation type drive device. The data acquisition step to acquire the second vibration characteristic data,
Each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data is processed by the statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing are described below. A parameter calculation step for calculating a feature parameter including at least two or more feature parameters from the formulas 1 to 7 of
A normalization processing unit that normalizes the calculated feature parameters,
A principal component analysis step of extracting two principal components by a principal component analysis method for the normalized feature parameters, and a principal component analysis step.
The first point corresponding to the two main components extracted from the characteristic parameter related to the first vibration characteristic data and the two main components extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. A first anomaly diagnosis step of diagnosing the anomaly based on the Euclidean distance to the corresponding second point,
Abnormal diagnosis method having.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769
スリーブ部と軸受部とを備える自己循環型駆動装置における異常を診断する異常診断方法をコンピュータに実行させるための異常診断プログラムであって、
前記自己循環型駆動装置の正常時に、前記自己循環型駆動装置に設置される振動センサによって検知される第1の振動特性データ、及び前記自己循環型駆動装置の診断時に、前記振動センサによって検知される第2の振動特性データを取得するデータ取得ステップと、
前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれを統計情報フィルタで処理して、該処理後の前記第1の振動特性データ及び前記第2の振動特性データのそれぞれにつき、下記の式1〜式7のうち少なくとも2以上の特徴パラメータを含む特徴パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
前記算出された特徴パラメータを正規化する正規化処理ステップと、
前記正規化された特徴パラメータについて主成分分析法により2つの主成分を抽出する主成分分析ステップと、
前記第1の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第1のポイントと、前記第2の振動特性データに係る前記特徴パラメータから抽出された2つの主成分に対応する第2のポイントとの間のユークリッド距離に基づいて、前記異常を診断する第1異常診断ステップと、
をコンピュータに実行させるための異常診断プログラム。
a)第1特徴パラメータ
Figure 2021063769
b)第2特徴パラメータ
Figure 2021063769
c)第3特徴パラメータ
Figure 2021063769
d)第4特徴パラメータ
Figure 2021063769
e)第5特徴パラメータ
Figure 2021063769
f)第6特徴パラメータ
Figure 2021063769
g)第7特徴パラメータ
Figure 2021063769
ただし、ここで
Figure 2021063769
Figure 2021063769
An abnormality diagnosis program for causing a computer to execute an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a self-circulating drive device including a sleeve portion and a bearing portion.
The first vibration characteristic data detected by the vibration sensor installed in the self-circulation type drive device when the self-circulation type drive device is normal, and the first vibration characteristic data detected by the vibration sensor at the time of diagnosis of the self-circulation type drive device. The data acquisition step to acquire the second vibration characteristic data,
Each of the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data is processed by the statistical information filter, and the first vibration characteristic data and the second vibration characteristic data after the processing are described below. A parameter calculation step for calculating a feature parameter including at least two or more feature parameters from the formulas 1 to 7 of
A normalization processing step for normalizing the calculated feature parameters, and
A principal component analysis step of extracting two principal components by a principal component analysis method for the normalized feature parameters, and a principal component analysis step.
The first point corresponding to the two main components extracted from the characteristic parameter related to the first vibration characteristic data and the two main components extracted from the characteristic parameter related to the second vibration characteristic data. A first anomaly diagnosis step of diagnosing the anomaly based on the Euclidean distance to the corresponding second point,
An anomaly diagnostic program that lets your computer run.
a) First feature parameter
Figure 2021063769
b) Second feature parameter
Figure 2021063769
c) Third feature parameter
Figure 2021063769
d) Fourth feature parameter
Figure 2021063769
e) Fifth feature parameter
Figure 2021063769
f) Sixth feature parameter
Figure 2021063769
g) 7th feature parameter
Figure 2021063769
However, here
Figure 2021063769
Figure 2021063769
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