JP2021067605A - In-device abnormal coordinate detection system and in-device abnormal coordinate detection method - Google Patents

In-device abnormal coordinate detection system and in-device abnormal coordinate detection method Download PDF

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雄貴 石田
Yuki Ishida
雄貴 石田
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Abstract

To provide an in-device abnormal coordinate detection system and an in-device abnormal coordinate detection method for detecting the coordinate of an abnormal sound source from inside a device without having to decompose the device.SOLUTION: The in-device abnormal coordinate detection system comprises: a microphone for collecting sound waves; a storage unit 103 for storing the data of collected sound waves; and a calculation unit 105 for inputting the shape of an inspection object, the physical property value of each of materials constituting the inspection object and the position on inspection object of the microphone, building a CAE model from the inspection object and dividing the inspection object into lattice form, and, assuming that a sound wave constituting a reference is emitted from each lattice point as virtual abnormal sound source, calculating by simulation the waveforms of the sound waves collected by the microphone when the sound wave constituting the reference is emitted from each lattice point from the shape of the inspection object, the physical property value of each of materials constituting the inspection object and the position on inspection object of the microphone. The calculation unit squares a difference between the waveform of collected sound wave and the waveform of the calculated sound wave, and calculates a lattice point, of which the evaluation function obtained by taking time integration is minimum.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、装置内異音座標検出システム及び装置内異音座標検出方法に関する。 The present invention relates to an in-device abnormal sound coordinate detection system and an in-device abnormal sound coordinate detection method.

機械などの検査対象の内部で異音が発生する際に、様々な方法で異音の発生原因の特定が試みられている。例えば、機械内部の動作音が正常であるか異常であるかを判断したのち、機械に取り付けられた複数のマイクロフォンが受信する音の信号によって動作音の発生位置の特定がなされている(特許文献1及び2参照)。これらの動作音の発生位置はいずれも開空間に配置されているものとして特定がなされている。 When abnormal noise is generated inside an inspection target such as a machine, various methods have been attempted to identify the cause of the abnormal noise. For example, after determining whether the operating sound inside the machine is normal or abnormal, the position where the operating sound is generated is specified by the sound signals received by a plurality of microphones attached to the machine (Patent Documents). See 1 and 2). The positions where these operating sounds are generated are all specified as being arranged in an open space.

特開2017−133885号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-133885 特開2006−208075号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-208075

しかしながら、例えば自動車のギアやクラッチなどを回転、結合又は動作させるミッションやエンジン、ディファレンシャル等の密閉された機構において、異音が発生する場合に異音源の位置を非破壊で検出する際、これらの装置は空気やオイル、金属等の混合体であるため、異音の音波の位相及び強度のみでは異音源の位置を検出できない。さらに、例えば異音がオイルの存在に起因するといった、分解すると消えてしまう異音である場合もあり、分解せずに異音源の位置を特定する必要がある。 However, when the position of a different sound source is non-destructively detected when an abnormal noise is generated in a sealed mechanism such as a mission, an engine, or a differential that rotates, engages, or operates a gear or a clutch of an automobile, for example, these Since the device is a mixture of air, oil, metal, etc., the position of the different sound source cannot be detected only by the phase and intensity of the abnormal sound wave. Furthermore, there are cases where the abnormal noise disappears when decomposed, for example, the abnormal noise is caused by the presence of oil, and it is necessary to specify the position of the different sound source without disassembling it.

上記問題点を鑑み、本発明は、装置内部からの異音源の座標を、装置を分解することなく検出する装置内異音座標検出システム及び装置内異音座標検出方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an in-device abnormal sound coordinate detection system and an in-device abnormal sound coordinate detection method for detecting the coordinates of a different sound source from the inside of the device without disassembling the device. To do.

本発明の第1の態様は、装置内異音座標検出システムであって、検査対象上に取り付けられ、音波を集音するマイクロフォンと、集音された音波のデータを記憶する記憶部と、検査対象の形状、検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及びマイクロフォンの検査対象上の位置を入力し、記憶部に記憶させる入力部と、検査対象をCAEモデル化して検査対象を格子状に分割し、各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとし、記憶部に記憶された検査対象の形状、検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及びマイクロフォンの検査対象上の位置から、各格子点から基準となる音波が射出された場合のマイクロフォンが集音する音波の波形をシミュレーションによって算出する計算部とを備え、計算部はさらに、集音された音波の波形と算出された音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た評価関数が最小値となる格子点を算出することを要旨とする。 The first aspect of the present invention is an in-device abnormal sound coordinate detection system, which includes a microphone mounted on an inspection target to collect sound waves, a storage unit for storing the collected sound wave data, and an inspection. The shape of the object, the physical properties of the materials that make up the object to be inspected, and the position of the microphone on the object to be inspected are input and stored in the storage unit. Then, assuming that a reference sound wave is emitted using each lattice point as a virtual different sound wave, the shape of the inspection target stored in the storage unit, the physical property values of the materials constituting the inspection target, and the position of the microphone on the inspection target. Therefore, it is equipped with a calculation unit that calculates the waveform of the sound wave collected by the microphone when the reference sound wave is emitted from each grid point by simulation, and the calculation unit is further calculated as the waveform of the sound wave collected. The gist is to calculate the grid point at which the evaluation function obtained by squared the difference from the waveform of the sound wave and further time-integrated is the minimum value.

本発明の第1の態様において、マイクロフォンとは異なる位置に取り付けられ音波を集音する第2のマイクロフォンを更に備え、計算部は、記憶部に記憶された検査対象の形状、検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び第2のマイクロフォンの検査対象上の位置から、各格子点から基準となる音波が射出された場合の第2のマイクロフォンが集音する第2の音波の波形をシミュレーションによって算出する計算部とを備え、計算部はさらに、集音された音波の波形と算出された第2の音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た第2の評価関数と記評価関数とを比較し、前記第2の評価関数と前記評価関数とのうち最小値となる格子点を算出してもよい。 In the first aspect of the present invention, a second microphone attached at a position different from the microphone and collecting sound waves is further provided, and the calculation unit constitutes the shape of the inspection target and the inspection target stored in the storage unit. By simulating the waveform of the second sound wave collected by the second microphone when the reference sound wave is emitted from each lattice point from each physical property value of the material and the position on the inspection target of the second microphone. It is equipped with a calculation unit for calculating, and the calculation unit further squares the difference between the waveform of the collected sound wave and the calculated waveform of the second sound wave, and further obtains a second evaluation obtained by time integration. The function may be compared with the notation evaluation function, and the lattice point that is the minimum value of the second evaluation function and the evaluation function may be calculated.

本発明の第1の態様において、入力部において、基準となる音波の波形を入力することによって基準となる音波の波形を設定してもよい。 In the first aspect of the present invention, the waveform of the reference sound wave may be set by inputting the waveform of the reference sound wave in the input unit.

本発明の第2の態様は、装置内異音座標検出方法であって、検査対象上の特定の位置で音波を集音するステップと、検査対象をCAEモデル化して検査対象を格子状に分割し、各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとし、検査対象の形状、検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び検査対象上の特定の位置から、各格子点から基準となる音波が射出された場合の検査対象上の特定の位置において集音される音波の波形をシミュレーションによって算出するステップと、集音された音波の波形と算出された音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た評価関数が最小値となる格子点を算出するステップとを備えることを要旨とする。 A second aspect of the present invention is an in-device abnormal noise coordinate detection method, in which a step of collecting sound waves at a specific position on an inspection target and a CAE model of the inspection target are used to divide the inspection target into a grid pattern. Then, assuming that each grid point is used as a virtual different sound wave and a reference sound wave is emitted, from each grid point from the shape of the inspection target, each physical property value of the material constituting the inspection target, and a specific position on the inspection target. The difference between the step of calculating the waveform of the sound wave collected at a specific position on the inspection target when the reference sound wave is emitted by simulation and the waveform of the collected sound wave and the calculated sound wave waveform. The gist is to include a step of calculating a grid point at which the evaluation function obtained by squaring is squared and further time-integrated is the minimum value.

本発明の第2の態様において、検査対象上の特定の位置とは異なる位置で異音の音波を集音するステップと、検査対象の形状、検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び検査対象上の特定の位置とは異なる位置から、各格子点から基準となる音波が射出された場合の検査対象上の特定の位置とは異なる位置において集音される第2の音波の波形をシミュレーションによって算出するステップと、集音された音波の波形と算出された第2の音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た第2の評価関数と価関数とを比較し、第2の評価関数と評価関数とのうち最小値となる格子点を算出するステップとを更に備えてもよい。 In the second aspect of the present invention, the step of collecting abnormal sound waves at a position different from a specific position on the inspection target, the shape of the inspection target, the physical property values of the materials constituting the inspection target, and the inspection. Simulates the waveform of the second sound wave collected at a position different from the specific position on the inspection target when the reference sound wave is emitted from each grid point from a position different from the specific position on the target. The difference between the step calculated by and the waveform of the collected sound wave and the calculated waveform of the second sound wave is squared, and the second evaluation function and the valence function obtained by time integration are compared. Then, a step of calculating the lattice point which is the minimum value of the second evaluation function and the evaluation function may be further provided.

本発明によれば、装置内部からの異音源の座標を、装置を分解することなく検出する装置内異音座標検出システム及び装置内異音座標検出方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an in-device abnormal sound coordinate detection system and an in-device abnormal sound coordinate detection method for detecting the coordinates of a different sound source from the inside of the device without disassembling the device.

本発明の実施形態に係る装置内異音座標検出システムの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the abnormal sound coordinate detection system in an apparatus which concerns on embodiment of this invention. 検査対象の内部の位置に対する物性値を示す図である。It is a figure which shows the physical property value with respect to the position inside the inspection target. 図2に示す検査対象の内部から発生する異音の音波をマイクロフォンで計測して得られた波形図である。It is a waveform diagram obtained by measuring the sound wave of the abnormal noise generated from the inside of the inspection object shown in FIG. 2 with a microphone. 本発明の実施形態に係る装置内異音座標検出システムによる装置内異音座標検出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method of detecting the abnormal sound coordinates in a device by the system for detecting the abnormal sound coordinates in a device which concerns on embodiment of this invention.

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。実施形態に係る図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings according to the embodiment, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimensions, the ratio of the thickness of each member, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that the drawings include parts having different dimensional relationships and ratios from each other.

又、実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、各構成要素の構成や配置、レイアウト等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiment illustrates an apparatus or method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the configuration, arrangement, layout, etc. of each component as follows. It is not something that is specific to something. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims stated in the claims.

(実施形態)
本発明の実施形態に係る装置内異音座標検出システムによる装置内異音座標検出の方法を以下に説明する。図1に、実施形態に係る装置内異音座標検出システム10の全体構成の一例を示す。図1に示す装置内異音座標検出システム10は、第1のマイクロフォン101、第2のマイクロフォン101、第1のADC102、第2のADC102、記憶部103、入力部104、計算部105及び出力部106から構成される。
(Embodiment)
The method of detecting the abnormal sound coordinates in the device by the in-device abnormal sound coordinate detection system according to the embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the in-device abnormal sound coordinate detection system 10 according to the embodiment. The in-device abnormal sound coordinate detection system 10 shown in FIG. 1 includes a first microphone 101 1 , a second microphone 101 2 , a first ADC 102 1 , a second ADC 102 2 , a storage unit 103, an input unit 104, and a calculation unit. It is composed of 105 and an output unit 106.

第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101は、検査対象の表面上に貼り付けられる。ここで、第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101は互いに異なる位置に貼り付けられる。第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101は、検査対象の内部から発生する異音による音波を集音する。第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101によって集音された音波は第1のADC102、第2のADC102のそれぞれによってアナログデータの形式からデジタルデータの形式に変換されたのち、記憶部103に入力され、記憶される。入力部104は記憶部103に接続される。入力部104から、検査対象の3Dモデル、検査対象を構成する部品の材料のそれぞれの物性値、第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101の検査対象上の位置等が入力され、記憶部103に記憶される。計算部105は、記憶部103に記憶されたデータを基に計算を行い、その結果を出力部106に出力する。出力部106への出力は、例えばディスプレイ等への表示、紙媒体等への印刷、又は音声による出力等であってよい。 The first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are attached on the surface to be inspected. Here, the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are attached at different positions from each other. The first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 collect sound waves due to abnormal noise generated from the inside of the inspection target. The sound waves collected by the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are converted from the analog data format to the digital data format by the first ADC 102 1 and the second ADC 102 2, respectively, and then stored. It is input to and stored in unit 103. The input unit 104 is connected to the storage unit 103. From the input unit 104, the 3D model to be inspected, the physical property values of the materials of the parts constituting the inspection target, the positions of the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 on the inspection target, and the like are input and stored. It is stored in the unit 103. The calculation unit 105 performs a calculation based on the data stored in the storage unit 103, and outputs the result to the output unit 106. The output to the output unit 106 may be, for example, display on a display or the like, printing on a paper medium or the like, output by voice, or the like.

図1に示す実施形態に係る装置内異音座標検出システムを用いて、例えば車のミッション等の、鉄を材料とした外壁によって密閉された空間内部にオイルが封入されている装置を検査対象とし、この検査対象の内部から発生する異音の座標を検出する場合を述べる。本実施形態に係る装置内異音座標検出システムは、装置を分解することなく異音源の座標を特定することが可能であるので、検査対象としては、分解が困難、又は不可能である装置や、例えば流体が封入された装置であるなど分解するとその構造が変わってしまう装置、流体等が封入され、流体によって異音が生じる可能性のある装置、等が好適である。 Using the in-device abnormal noise coordinate detection system according to the embodiment shown in FIG. 1, an inspection target is a device in which oil is sealed inside a space sealed by an outer wall made of iron, for example, a car mission. , The case of detecting the coordinates of the abnormal noise generated from the inside of the inspection target will be described. Since the in-device abnormal sound coordinate detection system according to the present embodiment can specify the coordinates of different sound sources without disassembling the device, the device to be inspected is a device that is difficult or impossible to disassemble. For example, a device whose structure changes when disassembled, such as a device in which a fluid is sealed, a device in which a fluid or the like is sealed and an abnormal noise may be generated by the fluid, or the like is suitable.

図2に検査対象の内部の各位置に対する物性値を示す。図2に示す物性値は材料内における音速である。図2において、位置aから位置a’、位置bから位置b’の間に配置された鉄の音速はv、位置a’から位置bの間に封入されたオイルの音速はvである。 FIG. 2 shows the physical property values for each position inside the inspection target. The physical property values shown in FIG. 2 are the speed of sound in the material. In FIG. 2, the speed of sound of iron arranged between position a and position a'and between position b and position b'is v 1 , and the speed of sound of oil sealed between position a'and position b is v 2 . ..

図2の検査対象の、位置a及び位置b’に、第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101をそれぞれ取り付ける。図2に示す検査対象は、オイルが鉄の外壁によって密閉されており、位置a及び位置b’に取り付けた、第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101は、検査対象の外壁の表面上に取り付けた状態となっている。検査対象の内部から異音が発生し、放射された異音の音波は第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101によって集音される。集音した音波の波形を図3に示す。図3(a)は位置aに取り付けた第1のマイクロフォン101、図3(b)は位置b’に取り付けた第2のマイクロフォン101によって集音した音波の波形である。第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101によって集音された音波は、第1のADC102、第2のADC102を介して記憶部103に記憶される。 The first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are attached to the positions a and b'of the inspection target in FIG. 2, respectively. In the inspection target shown in FIG. 2, the oil is sealed by an iron outer wall, and the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 attached to the positions a and b'are the surfaces of the outer wall to be inspected. It is in a state of being mounted on the top. An abnormal noise is generated from the inside of the inspection target, and the radiated abnormal noise sound wave is collected by the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2. The waveform of the collected sound wave is shown in FIG. FIG. 3A shows the waveform of the sound wave collected by the first microphone 101 1 attached to the position a, and FIG. 3B shows the sound wave collected by the second microphone 101 2 attached to the position b'. The sound waves collected by the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are stored in the storage unit 103 via the first ADC 102 1 and the second ADC 102 2.

入力部104から、検査対象の3Dモデル、それぞれの物性値及び第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101の検査対象上の位置をそれぞれ入力する。入力されたこれらのデータは、記憶部103に記憶される。計算部105は、記憶部103に記憶されたこれらのデータをもとに、検査対象をCAE(Computer Aided Engineering)モデル化し、有限差分法により検査対象を格子点に分割するとみなす。各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとして、第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101への出力波形をシミュレーションによって計算して求める。シミュレーションによって計算された音波は、記憶部103に記憶される。 From the input unit 104, the 3D model to be inspected, the respective physical property values, and the positions of the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 on the inspection target are input. These input data are stored in the storage unit 103. The calculation unit 105 models the inspection target by CAE (Computer Aided Engineering) model based on these data stored in the storage unit 103, and considers that the inspection target is divided into grid points by the finite difference method. Assuming that a reference sound wave is emitted from each lattice point as a virtual different sound source , the output waveforms to the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 are calculated and obtained by simulation. The sound wave calculated by the simulation is stored in the storage unit 103.

基準となる音波としては、インパルス波、連続した正弦波、矩形波、三角波等が挙げられる。異音の種別によって基準となる音波のどの波形が有効であるかは異なるため、任意の波形を、解析する異音の種別に応じて設定できるようにしてもよい。設定する波形は、インパルス波等の上記の波形のいずれかのほか、上記の波形の組み合わせ等であってもよい。 Examples of the reference sound wave include an impulse wave, a continuous sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave. Since which waveform of the reference sound wave is effective depends on the type of abnormal sound, an arbitrary waveform may be set according to the type of abnormal sound to be analyzed. The waveform to be set may be any of the above waveforms such as an impulse wave, or a combination of the above waveforms.

ここで、計算部105は、記憶部103に記憶された、シミュレーションによって得られた各格子点からの波形と図3に示す第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101によって集音した波形とを比較し、シミュレーションによって得られた各格子点からの波形のうち、図3に示す集音した波形に最も近しい波形となる格子点が異音源の推定座標であるとみなせる。シミュレーションによる各格子点からの波形と図3に示す集音した波形とを比較するには、シミュレーションによる各格子点からの波形と図3に示す集音した波形との差を取り、この差の二乗和を取ることで、最も近しい波形を決定する。 Here, the calculation unit 105 uses the waveforms stored in the storage unit 103 from each lattice point obtained by simulation and the waveforms collected by the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 shown in FIG. Of the waveforms from each grid point obtained by the simulation, the grid point that is the closest to the collected waveform shown in FIG. 3 can be regarded as the estimated coordinates of the different sound source. To compare the waveform from each grid point by simulation with the waveform collected from each grid point shown in FIG. 3, take the difference between the waveform from each grid point by simulation and the waveform collected from each grid point shown in FIG. The closest waveform is determined by taking the sum of squares.

以下では、シミュレーションによる各格子点からの波形と図3に示す第1のマイクロフォン101及び第2のマイクロフォン101で集音した波形との差を取り、この差の二乗和を取って比較する。図3(a)に示す第1のマイクロフォン101によって集音して得た波形gr1(t)と、シミュレーションの結果得た波形gsim1(t)との差の2乗を関数fa1(t)とすると、fa1(t)は時刻tを引数とした関数で表され、
a1(t)=(gr1(t)−gsim1(t))
である。
In the following, the difference between the waveform from each grid point by simulation and the waveform collected by the first microphone 101 1 and the second microphone 101 2 shown in FIG. 3 is taken, and the sum of squares of this difference is taken and compared. .. Figure 3 a waveform obtained by collecting the first microphone 101 1 shown in (a) g r1 (t) , a function of the square of the difference between the resulting waveform g sim1 (t) of the simulation f a1 ( If t), fa1 (t) is represented by a function that takes time t as an argument.
f a1 (t) = (g r1 (t) -g sim1 (t)) 2
Is.

評価関数として、fa1(t)の時間積分であるFa1(t)に注目する。ここで、
a1(t)=∫fa1(t)dt
である。第2のマイクロフォン101で集音した波形も、上記の第1のマイクロフォン101で集音した波形に対する処理と同様の処理を行い、評価関数Fa2(t)を得る。評価関数各格子点における評価関数Fa1(t)及びFa2(t)を比較し、各格子点における評価関数F(t)及びFa2(t)のうち最小値となる格子点が、異音源の座標値に最も近いとみなせる。第1のマイクロフォン101で集音した波形のみで異音源の座標値を推定することが可能であり、第2のマイクロフォン101で集音した波形も異音源の座標値の推定に用いることで、位置測定の精度は向上する。
As the evaluation function, attention is paid to F a1 (t) is the time integral of f a1 (t). here,
F a1 (t) = ∫f a1 (t) dt
Is. The waveform collected by the second microphone 101 2 is also subjected to the same processing as the processing for the waveform collected by the first microphone 101 1 described above to obtain the evaluation function Fa2 (t). Evaluation function The evaluation functions F a1 (t) and F a2 (t) at each lattice point are compared, and the lattice point having the smallest value among the evaluation functions F a (t) and F a2 (t) at each lattice point is determined. It can be regarded as the closest to the coordinate values of different sound sources. It is possible to estimate the coordinate values of different sound sources only from the waveform collected by the first microphone 101 1 , and by using the waveform collected by the second microphone 101 2 to estimate the coordinate values of different sound sources. , The accuracy of position measurement is improved.

ここではF(t)及びFa2(t)の最小値の探索開始点を座標xから探索したが、一般的には関数Fには複数の極小値が存在するので、F(t)及びFa2(t)の最小値を計算するためには、座標の初期設定の前後に複数の計算開始点を設ける進化型計算(Evolutionary Computing)、より具体的には遺伝的アルゴリズム(GA)やタブー検索法(TS)を使用することができる。また、複数の物性値、即ち音速を同時に調整する場合は、それぞれの偏微分を利用して収束計算を行う最急降下法や、共役勾配法(CG法)を用いることができる。更に、収束速度に問題が発生する場合は、不完全コレスキー分解付き共役勾配法(ICCG法)を用いることができる。 Here has been exploring the search start point of the minimum value of F a (t) and F a2 (t) from the coordinates x, because in general the function F a there are a plurality of minimum values, F a (t ) And Fa2 (t), evolutionary computation in which multiple calculation start points are provided before and after the initial setting of coordinates, more specifically, genetic algorithm (GA). And taboo search method (TS) can be used. Further, when adjusting a plurality of physical property values, that is, the speed of sound at the same time, the steepest descent method or the conjugate gradient method (CG method) in which the convergence calculation is performed using each partial differential can be used. Further, if there is a problem with the convergence speed, the conjugate gradient method with incomplete Cholesky decomposition (ICCG method) can be used.

図4に示すフローチャートを参照しながら、実施形態に係る装置内異音座標検出方法を説明する。以下のフローチャートでは、第1のマイクロフォン101のみを使用して異音源の座標を算出する方法を述べる。ステップS401において、異音の音波を第1のマイクロフォン101で集音する。検出された音波は第1のADC102によってアナログデータの形式からデジタルデータの形式に変換されたのち、記憶部103に入力され、記憶される。 The method for detecting abnormal noise coordinates in the device according to the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following flowchart, a method of calculating the coordinates of different sound sources using only the first microphone 101 1 will be described. In step S401, collects sound waves of noise in the first microphone 101 1. The detected sound wave is converted from the analog data format to the digital data format by the first ADC 102 1, and then input to the storage unit 103 and stored.

ステップS402において、検査対象をCAEモデル化し、有限差分法により検査対象を格子点に分割する。 In step S402, the inspection target is CAE modeled, and the inspection target is divided into grid points by the finite difference method.

ステップS403において、計算部105は、記憶部103に予め記憶された検査対象の3Dモデル、検査対象を構成する部品の材料のそれぞれの物性値、検査対象に貼り付けた第1のマイクロフォン101の検査対象上の位置のデータから、ステップS402で設定した各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとし、第1のマイクロフォン101への出力波形をシミュレーションによって計算して求める。計算されて得られた出力波形は、記憶部103に入力され、記憶される。 In step S403, the calculation unit 105 determines the 3D model of the inspection target stored in advance in the storage unit 103, the physical property values of the materials of the parts constituting the inspection target, and the first microphone 101 1 attached to the inspection target. It is assumed that a reference sound wave is emitted from each grid point set in step S402 as a virtual different sound source from the data of the position on the inspection target, and the output waveform to the first microphone 1011 is calculated and obtained by simulation. The calculated output waveform is input to the storage unit 103 and stored.

ステップS404において、ステップS401で照射された音波を第1のマイクロフォン101で集音して得られた波形と、ステップS403でシミュレーションによって計算して得られた波形の差から評価関数を得る。 In step S404, an evaluation function is obtained from the difference between the waveform obtained by collecting the sound wave irradiated in step S401 with the first microphone 101 1 and the waveform calculated by simulation in step S403.

ステップS405において、すべての格子点についての評価関数を比較する。評価関数が最小となる格子点が、異音源の座標値に最も近いとみなせる。 In step S405, the evaluation functions for all the grid points are compared. The grid point with the smallest evaluation function can be regarded as the closest to the coordinate values of different sound sources.

以上、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, it goes without saying that the present invention includes various embodiments not described here. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention relating to the reasonable claims from the above description.

10 装置内異音座標検出システム
101 第1のマイクロフォン
101 第2のマイクロフォン
102 第1のADC
102 第2のADC
103 記憶部
104 入力部
105 計算部
106 出力部
10 In-device abnormal noise coordinate detection system 101 1 First microphone 101 2 Second microphone 102 1 First ADC
102 2 Second ADC
103 Storage unit 104 Input unit 105 Calculation unit 106 Output unit

Claims (5)

検査対象上に取り付けられ、音波を集音するマイクロフォンと、
前記集音された音波のデータを記憶する記憶部と、
前記検査対象の形状、前記検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び前記マイクロフォンの前記検査対象上の位置を入力し、前記記憶部に記憶させる入力部と、
前記検査対象をCAEモデル化して前記検査対象を複数の格子点に分割し、各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとし、前記記憶部に記憶された前記検査対象の形状、前記検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び前記マイクロフォンの前記検査対象上の位置から、前記各格子点から前記基準となる音波が射出された場合の前記マイクロフォンが集音する音波の波形をシミュレーションによって算出する計算部と
を備え、前記計算部はさらに、前記集音された音波の波形と前記算出された音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た評価関数が最小値となる格子点を算出することを特徴とする装置内異音座標検出システム。
A microphone that is mounted on the inspection target and collects sound waves,
A storage unit that stores the sound wave data collected and
An input unit for inputting the shape of the inspection target, each physical property value of the material constituting the inspection target, and the position of the microphone on the inspection target, and storing the microphone in the storage unit.
It is assumed that the inspection target is CAE modeled, the inspection target is divided into a plurality of lattice points, and a reference sound wave is emitted from each lattice point as a virtual different sound wave, and the shape of the inspection target stored in the storage unit. , The waveform of the sound wave collected by the microphone when the reference sound wave is emitted from each of the lattice points from the respective physical property values of the material constituting the inspection target and the position of the microphone on the inspection target. Is provided with a calculation unit that calculates the above by simulation, and the calculation unit further squares the difference between the waveform of the collected sound wave and the waveform of the calculated sound wave, and further obtains an evaluation obtained by time integration. An in-device abnormal sound coordinate detection system characterized in that the function calculates the grid point at which the minimum value is obtained.
前記マイクロフォンとは異なる位置に取り付けられ前記音波を集音する第2のマイクロフォンを更に備え、前記計算部は、前記記憶部に記憶された前記検査対象の形状、前記検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び前記第2のマイクロフォンの前記検査対象上の位置から、前記各格子点から前記基準となる音波が射出された場合の前記第2のマイクロフォンが集音する第2の音波の波形をシミュレーションによって算出する計算部と
を備え、前記計算部はさらに、前記集音された音波の波形と前記算出された第2の音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た第2の評価関数と前記評価関数とを比較し、前記第2の評価関数と前記評価関数とのうち最小値となる格子点を算出することを特徴とする請求項1に記載の装置内異音座標検出システム。
A second microphone, which is attached at a position different from the microphone and collects the sound wave, is further provided, and the calculation unit has a shape of the inspection target stored in the storage unit and a material constituting the inspection target, respectively. The waveform of the second sound wave collected by the second microphone when the reference sound wave is emitted from each lattice point from the physical property value of the second microphone and the position of the second microphone on the inspection target. It is provided with a calculation unit calculated by simulation, and the calculation unit further squares the difference between the waveform of the collected sound wave and the waveform of the calculated second sound wave, and further obtains it by time integration. The device according to claim 1, wherein the second evaluation function is compared with the evaluation function, and the lattice point that is the minimum value of the second evaluation function and the evaluation function is calculated. Abnormal sound coordinate detection system.
前記入力部において、前記基準となる音波の波形を入力することによって前記基準となる音波の波形を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の装置内異音座標検出システム。 The in-device abnormal sound coordinate detection system according to claim 1 or 2, wherein the reference sound wave waveform is set by inputting the reference sound wave waveform in the input unit. 検査対象上の特定の位置で音波を集音するステップと、
前記検査対象をCAEモデル化して前記検査対象を複数の格子点に分割し、各格子点を仮想異音源として基準となる音波が射出されたとし、前記検査対象の形状、前記検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び前記検査対象上の特定の位置から、前記各格子点から前記基準となる音波が射出された場合の前記検査対象上の特定の位置において集音される音波の波形をシミュレーションによって算出するステップと、
前記集音された音波の波形と前記算出された音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た評価関数が最小値となる格子点を算出するステップと
を備えることを特徴とする装置内異音座標検出方法。
The step of collecting sound waves at a specific position on the inspection target,
It is assumed that the inspection target is CAE modeled, the inspection target is divided into a plurality of grid points, and a reference sound wave is emitted from each grid point as a virtual different sound source, and the shape of the inspection target and the inspection target are configured. The waveform of the sound wave collected at the specific position on the inspection target when the reference sound wave is emitted from each of the lattice points from each physical property value of the material and the specific position on the inspection target. Steps calculated by simulation and
It is provided with a step of squaring the difference between the waveform of the collected sound wave and the waveform of the calculated sound wave, and further calculating the grid point at which the evaluation function obtained by taking the time integration is the minimum value. A characteristic method for detecting abnormal sound coordinates in a device.
前記検査対象上の特定の位置とは異なる位置で異音の音波を集音するステップと、
前記検査対象の形状、前記検査対象を構成する材料のそれぞれの物性値及び前記検査対象上の特定の位置とは異なる位置から、前記各格子点から前記基準となる音波が射出された場合の前記検査対象上の特定の位置とは異なる位置において集音される第2の音波の波形をシミュレーションによって算出するステップと、
前記集音された音波の波形と前記算出された第2の音波の波形との差を2乗し、さらに時間積分をとって得た第2の評価関数と前記評価関数とを比較し、前記第2の評価関数と前記評価関数とのうち最小値となる格子点を算出するステップとを更に備えることを特徴とする請求項4に記載の装置内異音座標検出方法。
A step of collecting abnormal sound waves at a position different from the specific position on the inspection target, and
The case where the reference sound wave is emitted from each of the lattice points from a position different from the shape of the inspection target, each physical property value of the material constituting the inspection target, and a specific position on the inspection target. The step of calculating the waveform of the second sound wave collected at a position different from the specific position on the inspection target by simulation, and
The difference between the waveform of the collected sound wave and the waveform of the calculated second sound wave is squared, and the second evaluation function obtained by time integration is compared with the evaluation function. The in-device abnormal sound coordinate detection method according to claim 4, further comprising a second evaluation function and a step of calculating a grid point that is the minimum value of the evaluation functions.
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