JP2021143869A - 監視装置及び監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 音波に基づいて対象領域を監視する監視装置及び監視方法に関し、装置構成の複雑化を抑制しつつ、よりリアルタイムでの監視を可能とすることを目的とする。【解決手段】 複数の対象領域を監視する監視装置であって、複数の前記対象領域から発せられる音波が合成された合成音波を音圧信号に変換するマイクロホンを複数配置している集音装置と、前記集音装置に対する複数の前記対象領域のそれぞれの位置に関するマップ情報を記憶する記憶装置と、前記マップ情報に基づいて前記音圧信号をビームフォーミング処理することにより、前記音圧信号から複数の前記対象領域ごとに特定の音圧信号を抽出する演算装置と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の対象領域を監視する監視装置及び監視方法に関する。

機器から発生する音に基づいて、機器の異常を診断する技術が知られている。例えば、特許文献１には、集音器からの信号に対して高速フーリエ変換等の各種の処理を行い、標本値の学習及び診断を行う技術が開示されている。特許文献２には、ベルトコンベヤ異常診断装置に関し、無指向性マイクロホンと指向性マイクロホンとを用いる技術が開示されている。

また、特許文献３には、２次元的に集音要素が配置されるマイクアレイを用いて、異常音が発生した音源の２次元位置を特定する技術が開示されている。特許文献３では、異常音の到達時間が最も早い集音要素、又は異常音を最も強く検出した集音要素の位置に基づいて、異常音の音源位置を特定する。そして、機器の平面配置に関する機器マップと、当該音源位置とに基づいて、異常音が発生している音源の機器ユニットを特定する。

また、特許文献４には、複数のマイクロホンが等間隔に取り付けられた集音装置を用いて異常領域を抽出する技術が開示されている。特許文献４では、仮想スクリーンを仮想的に複数個設定し、各仮想スクリーンを格子上に分割して、集音装置から得られた音圧信号に対しビームフォーミング処理を施すことにより格子点ごとの音圧レベルを計算する。そして、当該音圧レベルと、基準音圧レベルとを比較することで、複数の格子点から音圧異常領域を抽出する。

特開２０１３−２００１４４号公報 特開２００１−１５１３３０号公報 特開２０１７−３２４８８号公報 特開２０１３−１５４６８号公報

音に基づいて機器の監視（モニタリング）を行うにあたって、異常判定の即時性が求められている。すなわち、音の取得から異常判定までの処理時間を短くすることで、よりリアルタイムでの監視を行うことが求められている。また、監視装置の簡素化も求められている。

特許文献３に係る装置は、集音要素の座標位置と機器ユニットとを対応付けし、集音要素の位置に基づいて、異常音の音源位置を特定するため、診断対象となる機器ユニットの数が増えるほど、必要な集音要素の数も増える。このため、特許文献３に係る装置では、監視装置の簡素化に関する要求には応えられない。

特許文献４に係る装置は、仮想スクリーンを分割した格子点ごとに算出された音圧レベルに基づいて異常領域の抽出を行う。このため、格子点数分の音圧レベル算出及び異常判定を行う必要があり、計算量が多くなる。したがって、特許文献４に係る装置では、音の取得から異常判定までの処理時間が長くなり、異常判定の即時性に関する要求には応えられない。特に、異常領域の範囲を狭くし、より詳細な監視を行う場合、格子点の数を増やす必要があるため、異常判定の即時性はより悪化する。

そこで、本発明は、音波に基づいて対象領域を監視する監視装置及び監視方法に関し、装置構成の複雑化を抑制しつつ、よりリアルタイムでの監視を可能とすることを目的とする。

（１） 本発明の監視装置は、複数の対象領域を監視する監視装置であって、複数の前記対象領域から発せられる音波を音信号に変換するマイクロホンを複数配置している集音装置と、前記集音装置に対する複数の前記対象領域のそれぞれの位置に関するマップ情報を記憶する記憶装置と、前記マップ情報に基づいて前記音信号をビームフォーミング処理することにより、前記音信号から複数の前記対象領域ごとに特定の音信号を抽出する演算装置と、を備える、監視装置である。

このような構成によれば、監視したい対象領域の数が増えても、マップ情報に含まれる対象領域の数を増やせば、当該対象領域を監視に追加することができる。このため、対象領域の増加に伴って集音装置を追加する必要がなく、監視装置の複雑化を抑制することができる。また、本発明の監視装置によれば、マップ情報に基づいてビームフォーミング処理を行うため、ビームフォーミング処理の対象となる領域を、監視したい領域（異常を検出したい領域）に限定することができる。このため、ビームフォーミング処理にかかる処理時間を短くすることができる。これにより、よりリアルタイムでの監視を可能とすることができる。

（２） 好ましくは、前記演算装置は、前記マップ情報に基づいて決められた複数の前記対象領域のそれぞれから前記集音装置に向かう方向にビームフォーミングの方向を固定して、前記ビームフォーミング処理を行う。これにより、ビームフォーミング処理を行う方向の数を、異常の発生が予想される対象領域の数に絞ることができ、ビームフォーミング処理の演算量を減らすことができる。

（３） 好ましくは、前記記憶装置は、複数の前記対象領域ごとに基準信号を記憶し、前記演算装置は、前記特定の音信号と、前記特定の音信号と前記対象領域が対応する前記基準信号と、の比較に基づいて、前記対象領域の異常を検出する。これにより、複数の対象領域ごとに、より正確な異常検出を行うことができる。

（４） 本発明の監視方法は、複数のマイクロホンを配置している集音装置により複数の対象領域を監視する監視方法であって、前記集音装置に対する複数の前記対象領域のそれぞれの位置に関するマップ情報を取得するマッピング工程と、複数の前記対象領域から発せられる音波が合成された合成音波を、複数の前記マイクロホンによりそれぞれ音信号に変換した状態で取得する集音工程と、前記マップ情報に基づいて前記音信号をビームフォーミング処理することにより、前記音信号から複数の前記対象領域ごとに特定の音信号を抽出する抽出工程と、を備える、監視方法である。

このような構成によれば、監視したい対象領域の数が増えても、マップ情報に含まれる対象領域の数を増やせば、当該対象領域を監視に追加することができる。このため、対象領域の増加に伴って集音装置を追加する必要がなく、監視方法の実行に必要な構成の複雑化を抑制することができる。また、本発明の監視方法によれば、マップ情報に基づいてビームフォーミング処理を行うため、ビームフォーミング処理の対象となる領域を、監視したい領域（異常を検出したい領域）に限定することができる。このため、ビームフォーミング処理にかかる処理時間を短くすることができる。これにより、よりリアルタイムでの監視を可能とすることができる。

本発明によれば、音波に基づいて対象領域を監視する監視装置及び監視方法に関し、装置構成の複雑化を抑制しつつ、よりリアルタイムでの監視を可能とすることができる。

実施形態に係る監視装置を示す模式図である。 実施形態に係るマップ情報の一例を示すテーブルである。 実施形態に係るマップ情報の一例を示すＸＹ平面である。 実施形態に係る監視処理の手順を示すフローチャートである。 図４の異常検出工程の詳細を示すフローチャートである。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

本開示において「音波」とは、媒質（例えば、気体、液体又は固体）中を伝搬する弾性波を意味する。音波には、人間の可聴周波数（２０Ｈｚ以上２０ｋＨｚ未満）である「音」のほか、超音波（２０ｋＨｚ以上）、超低周波音（２０Ｈｚ未満）も含む。

＜監視装置の構成＞
図１は、実施形態に係る監視装置１を示す模式図である。監視装置１は、複数の対象領域を音波に基づいて監視する装置である。監視装置１は、例えば、加工対象物（ワーク）に加工を行う場所に設置される。

本実施形態の対象領域は、装置異常の発生が想定される部品（コンポーネント）が位置する対象領域Ｒ１〜Ｒ４と、当該装置によって処理されるワークが位置する対象領域Ｒ５、Ｒ６とを含む。以降、これらの対象領域Ｒ１〜Ｒ６について、特に区別しない場合、単に「対象領域Ｒ」と称する。

本実施形態では、図１に示すように、工作装置２に含まれる工具２１（例えば、ドリル）が位置する領域を対象領域Ｒ１、工作装置２に含まれるモータ２２が位置する領域を対象領域Ｒ２とする。同様に、搬送装置３に含まれるアーム３１を対象領域Ｒ３、搬送装置３のアクチュエータへコンプレッサから圧縮空気を送るチューブ３２を対象領域Ｒ４とする。また、工作装置２の加工台２３に載置されているワーク４が位置する領域（図１中に実線で示すワーク４の領域）を対象領域Ｒ５とし、アーム３１により搬送されているワーク４が位置する領域（図１中に破線で示すワーク４の領域）を対象領域Ｒ６とする。

監視装置１は、集音装置１１と、情報処理装置１２と、表示装置１５と、入力装置１６と、通信装置１７とを備える。集音装置１１は、平面上に配置された複数のマイクロホン１１ａを有する。すなわち、集音装置１１は、マイクロホンアレイ（平面アレイ）である。マイクロホン１１ａは、複数の対象領域Ｒから発せられる音波ＳＷ１が合成された合成音波ＳＷ２を音圧信号ＳＰ１に変換する音圧センサである。マイクロホン１１ａは、例えば、無指向性のマイクロホンである。図１において、集音装置１１には、一例として９個のマイクロホン１１ａが配置されているが、マイクロホン１１ａを配置する個数はこれに限られない。

集音装置１１は、複数の対象領域Ｒからある程度離れた位置に設置される。例えば、集音装置１１は、複数の対象領域Ｒをそれぞれ正面に臨んだ状態で、複数の対象領域Ｒからそれぞれ数十ｃｍ〜数ｍ程度離れた位置に設置される。このように、集音装置１１が複数の対象領域Ｒからそれぞれ所定距離だけ離れた位置に設置されることで、特定の対象領域Ｒから発せられる音波ＳＷ１のみを取得するのではなく、複数の対象領域Ｒから発せられる音波ＳＷ１が合成された合成音波ＳＷ２を取得することができる。

情報処理装置１２は、演算装置１３と、記憶装置１４とを有する。情報処理装置１２は、例えば、コンピュータ装置である。記憶装置１４は、各種の情報を記憶する装置であり、例えばＨＤＤ（Hard disk drive）と、ＲＡＭ（Random access memory）と、ＲＯＭ（Read only memory）とを有する装置である。

記憶装置１４は、機能的には、マップ情報データベース１４１と、特徴量算出データベース１４２と、基準情報データベース１４３と、異常データベース１４４と、音圧信号記憶部１４５を有する。記憶装置１４の各部（１４１、１４２、１４３、１４４及び１４５）は、それぞれ記憶装置１４内の所定の記憶領域により構成される。なお、当該各部（１４１、１４２、１４３、１４４及び１４５）は、同じ記憶領域により構成されてもよいし、互いに異なる記憶領域により構成されてもよい。記憶装置１４は、さらにコンピュータプログラム１４６を記憶している。

マップ情報データベース１４１には、マップ情報Ｍ１が記憶される。マップ情報Ｍ１とは、集音装置１１に対する複数の対象領域Ｒのそれぞれの位置に関する情報である。例えば、マップ情報Ｍ１は、図２に示すように対象領域ＲのＩＤと、当該対象領域Ｒの座標と、を含むテーブル形式の情報として記憶される。対象領域Ｒの座標としては、対象領域Ｒの中心座標のみ記憶されてもよいし、対象領域Ｒの輪郭を縁取るように数点の座標が記憶されてもよい。

図３は、マップ情報Ｍ１の一例を所定のＸＹ平面上に示した模式図である。当該ＸＹ平面は、集音装置１１の複数のマイクロホン１１ａが配置されている平面（アレイ面）と平行な面である。換言すれば、図３は、集音装置１１からアレイ面の法線方向に複数の対象領域Ｒを見たときに、所定のＸＹ平面上に投影される複数の対象領域Ｒの位置を示している。図３では、集音装置１１の中心を原点とし、集音装置１１に対する対象領域Ｒのそれぞれの輪郭を座標（ｘ，ｙ）により示している。

マップ情報データベース１４１は、複数のマップ情報Ｍ１を記憶していてもよい。例えば、対象領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５のＩＤ及び座標を含むマップ情報Ｍ１ａと、対象領域Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６のＩＤ及び座標を含むマップ情報Ｍ１ｂとを記憶してもよい。

特徴量算出データベース１４２には、特徴量を算出するための処理情報Ｆ１が記憶される。「特徴量」とは、対象領域Ｒに関する異常判定に用いる情報であり、後述する特定の音圧信号ＳＰ２に所定の信号処理を行うことにより算出される。処理情報Ｆ１は、当該信号処理の内容に関する情報であり、例えば、特定の音圧信号ＳＰ２を変数とする関数情報である。処理情報Ｆ１に基づいて特定の音圧信号ＳＰ２に対し信号処理を行うと、１又は複数の特徴量が算出される。以降では、１又は複数の特徴量のことを「特徴セットＦＳ１」と称する。例えば、処理情報Ｆ１は、対象領域ＲのＩＤと、当該対象領域Ｒの信号処理に関する１又は複数の関数と、を含むテーブル形式の情報として記憶される。

基準情報データベース１４３には、異常を判定するための基準情報Ｎ１が記憶される。基準情報Ｎ１には、対象領域Ｒの正常動作時における後述の特定の音圧信号ＳＰ２に関する基準信号ＲＦ１と、異常判定のためのしきい値ＴＨ１と、が含まれる。基準情報Ｎ１は、複数の対象領域Ｒごとに用意される。

異常データベース１４４には、異常情報Ｅ１が記憶される。異常情報Ｅ１は、異常の原因や、異常のタイプに関する情報である。より具体的には、異常情報Ｅ１は、例えば、過去に集音装置１１により取得され、異常であると判定された音圧信号と、当該音圧信号に対応する異常原因（又は異常タイプ）とを含むテーブル形式の情報である。

音圧信号記憶部１４５には、集音装置１１により取得された音圧信号ＳＰ１、演算装置１３により算出された特定の音圧信号ＳＰ２及び特徴セットＦＳ１が記憶される。

演算装置１３は、記憶装置１４からコンピュータプログラム１４６を読み出して各種の演算を行う装置であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。演算装置１３は、記憶装置１４に記憶されたコンピュータプログラム１４６を実行することにより、抽出部１３１としての機能と、検出部１３２としての機能を実現する。

抽出部１３１は、マップ情報Ｍ１に基づいて、音圧信号ＳＰ１をビームフォーミング処理することにより、音圧信号ＳＰ１から複数の対象領域Ｒごとに特定の音圧信号ＳＰ２を抽出する。検出部１３２は、処理情報Ｆ１に基づいて特定の音圧信号ＳＰ２を信号処理することで特徴セットＦＳ１を算出し、特徴セットＦＳ１及び基準情報Ｎ１に基づいて異常判定を行う。抽出部１３１及び検出部１３２の具体的な機能については、後述する。

表示装置１５は、情報処理装置１２と電気的に接続し、対象領域Ｒの監視情報をユーザーに表示する。表示装置１５は、例えば、ディスプレイ及びスピーカーである。監視情報は、例えば、検出部１３２による異常判定結果及び異常原因に関する情報を含む。入力装置１６は、情報処理装置１２と電気的に接続し、ユーザーから入力された情報を情報処理装置１２へ送信する。入力装置１６は、例えば、マウス及びキーボードである。

通信装置１７は、情報処理装置１２と電気的に接続し、図示省略する外部の装置（例えば、複数の監視装置１を管理する管理装置）と各種の情報を送受信する。通信装置１７は、例えば、対象領域Ｒの監視情報を管理装置へ送信し、マップ情報Ｍ１、処理情報Ｆ１、基準情報Ｎ１及び異常情報Ｅ１を管理装置から受信する。

＜監視処理の手順＞
図４は、実施形態に係る監視処理の手順を示すフローチャートである。監視装置１のユーザーが入力装置１６を用いて監視装置１へ監視処理の実行指示を行うと、監視装置１は監視処理を開始する。

監視処理が開始されると、はじめにマッピング工程Ｓ１が実行される。マッピング工程Ｓ１は、マップ情報Ｍ１を取得する工程である。集音装置１１、工作装置２及び搬送装置３は、工場内の所定位置に設置されている。また、工作装置２によりワーク５が加工される位置や、搬送装置３によりワーク５が搬送される位置は予め決まっている。このため、集音装置１１と複数の対象領域Ｒとの相対位置は、一意に決まる。

例えば、ユーザーが入力装置１６へ集音装置１１に対する対象領域Ｒの位置情報を入力することにより、マップ情報Ｍ１を取得する。このほか、管理装置から通信装置１７を介してマップ情報Ｍ１を受信することで、マップ情報Ｍ１を取得してもよい。取得されたマップ情報Ｍ１は、マップ情報データベース１４１に記憶される。以上により、マッピング工程Ｓ１が終了する。

次に、集音工程Ｓ２が実行される。集音工程Ｓ２は、図１に示す工作装置２及び搬送装置３が動作し、ワーク４が加工又は搬送されている間に、実行される。すなわち、集音工程Ｓ２の間、複数の対象領域Ｒはそれぞれ音波ＳＷ１を発生させており、集音装置１１にはこれらの音波ＳＷ１が合成された合成音波ＳＷ２が伝搬している。

集音工程Ｓ２が開始されると、集音装置１１に含まれる複数のマイクロホン１１ａは、入力された合成音波ＳＷ２をそれぞれ音圧信号ＳＰ１に変換して、情報処理装置１２に出力する。マイクロホン１１ａごとに取得された複数の音圧信号ＳＰ１は、音圧信号記憶部１４５に記憶される。複数のマイクロホン１１ａは所定の平面上のそれぞれ異なる位置に配置されているため、複数のマイクロホン１１ａごとに音圧信号ＳＰ１を取得することで、音圧信号ＳＰ１の分布を得ることができる。以上により、集音工程Ｓ２が終了する。

次に、抽出工程Ｓ３が実行される。抽出工程Ｓ３は、マップ情報Ｍ１に基づいて、抽出部１３１が音圧信号ＳＰ１をビームフォーミング処理することにより、音圧信号ＳＰ１から複数の対象領域Ｒごとに特定の音圧信号ＳＰ２を抽出する工程である。抽出工程ＳＰ３が開始されると、複数のビームフォーミング処理が行われる。

例えば、マップ情報Ｍ１に含まれる対象領域Ｒ１の位置情報に基づいて、音圧信号ＳＰ１をビームフォーミング処理することで、音圧信号ＳＰ１から対象領域Ｒ１の方向からくる音波ＳＷ１に関する特定の音圧信号ＳＰ２を抽出する。同様に、対象領域Ｒ２〜Ｒ６ごとにそれぞれ特定の音圧信号ＳＰ２を抽出する。対象領域Ｒが６個の場合、特定の音圧信号ＳＰ２も６個抽出される。

また、抽出工程Ｓ３では、工作装置２及び搬送装置３の工程ごとに、異なるマップ情報Ｍ１を用いてビームフォーミング処理を行ってもよい。例えば、工作装置２の工具２１がワーク４に穴をあける加工工程と、搬送装置３のアーム３１がワーク４を加工台２３から他の場所へ搬送する搬送工程とを行う場合を考える。このとき、加工工程中に搬送装置３はワーク４を搬送せずに待機しており、搬送工程中に工作装置２はワーク４を加工せずに待機しているとする。この場合、加工工程では、工作装置２を監視することが重要となり、搬送工程では搬送装置３を監視することが重要となる。

このため、加工工程中に得られた音圧信号ＳＰ１に対しては、マップ情報Ｍ１ａ（対象領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５の情報）に基づいてビームフォーミング処理を行う。対象領域Ｒは４個であるため、特定の音圧信号ＳＰ２を算出するために、４個の方向に対してそれぞれビームフォーミング処理を行う。また、搬送工程中に得られた音圧信号ＳＰ１に対しては、マップ情報Ｍ１ｂ（対象領域Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６の情報）に基づいて３個の方向に対してそれぞれビームフォーミング処理を行う。

すなわち、抽出工程Ｓ３では、マップ情報Ｍ１に基づいて決められた複数の対象領域Ｒのそれぞれから集音装置１１に向かう方向にビームフォーミングの方向を固定して、ビームフォーミング処理を行う。このため、ビームフォーミング処理を行う方向の数を、異常の発生が予想される対象領域Ｒの数に絞ることができ、ビームフォーミング処理の演算量を減らすことができる。

また、工程ごとに、異常が想定される対象領域Ｒを異ならせた複数のマップ情報Ｍ１ａ、Ｍ１ｂに基づいてビームフォーミング処理を行うことで、ビームフォーミング処理の演算量を減らすことができる。これにより、演算に係る処理時間を短くすることができ、よりリアルタイムでの監視を行うことが可能となる。

ここで、対象領域Ｒ４はコンプレッサのチューブ３２を監視するための領域である。チューブ３２の異常としては、「空気漏れ」が挙げられる。チューブ３２からの空気漏れは、搬送装置３のアーム３１の動作にかかわらず、いつでも生じうる。このため、上記のように各工程において対象領域Ｒ４を常に監視するようにしてもよい。以上により、抽出工程Ｓ３が終了する。

次に、異常検出工程Ｓ４が実行される。異常検出工程Ｓ４は、特定の音圧信号ＳＰ２、処理情報Ｆ１及び基準情報Ｎ１に基づいて、検出部１３２が対象領域Ｒの異常を検出する工程である。

図５は、異常検出工程Ｓ４の詳細を示すフローチャートである。異常検出工程Ｓ４が開始されると、はじめに、特定の音圧信号ＳＰ２に対し、処理情報Ｆ１に基づいて信号処理を行うことで、特徴セットＦＳ１を取得する（信号処理工程Ｓ４１）。

例えば、対象領域Ｒ１についての特定の音圧信号ＳＰ２には、対象領域Ｒ１の方向からくる音波ＳＷ１に関する情報がすべて含まれている。対象領域Ｒ１は工具２１を監視する領域であり、工具２１の異常は、特に工具２１の旋回音の周波数や大きさの違いとして現れる。このため、工具２１に異常があるか否かを判定するために、対象領域Ｒ１から得られる特定の音圧信号ＳＰ２に処理情報Ｆ１に基づいて信号処理を行い、特徴セットＦＳ１（すなわち、１個又は複数の特徴量）を取得する。信号処理としては、例えば、高速フーリエ変換や、フィルタリング処理、平均音圧の算出を行う。特徴量は、例えば周波数分布や平均音圧である。

次に、基準情報Ｎ１に基づいて、複数の対象領域Ｒごとに異常の有無を判定する（判定工程Ｓ４２）。例えば、対象領域Ｒ１の特徴セットＦＳ１と、対象領域Ｒ１の基準信号ＲＦ１の差分を算出し、当該差分が対象領域Ｒ１のしきい値ＴＨ１以下となる場合に、対象領域Ｒ１に異常がないと判定する（判定工程Ｓ４２のＮＯ）。また、当該差分が対象領域Ｒ１のしきい値ＴＨ１よりも大きい場合に、対象領域Ｒ１に異常があると判定する（判定工程Ｓ４２のＹＥＳ）。

他の対象領域Ｒ２〜Ｒ６についても、同様に異常の判定が行われる。特に、ワーク４に対して加工処理が行われる対象領域Ｒ５において異常があると判定された場合、ワーク４の品質が不良であるとして、ワーク４を製造ライン等から除外するように構成してもよい。すなわち、本実施形態の異常判定は、装置の異常監視のみならず、ワーク４の品質管理に利用してもよい。

対象領域Ｒ１の基準信号ＲＦ１は、正常に動作している工具２１の音波ＳＷ１を含む合成音波ＳＷ２に対して、上記の工程Ｓ２，Ｓ３及びＳ４１を行うことで得られる特徴セットＦＳ１である。対象領域Ｒ１の特徴セットＦＳ１に複数の特徴量が含まれる場合、対象領域Ｒ１の基準信号ＲＦ１にも複数の基準量（正常動作時の特徴量）が含まれる。そして、それぞれ対応する特徴量と基準量とが比較される。

すなわち、複数の対象領域Ｒごとに基準信号ＲＦ１が用意され、特定の音圧信号ＳＰ２と、特定の音圧信号ＳＰ２と対象領域Ｒが対応する基準信号ＲＦ１と、の比較に基づいて、対象領域Ｒの異常を検出する。このため、複数の対象領域Ｒごとに、より正確な異常検出を行うことができる。

判定工程Ｓ４２において対象領域Ｒに異常があると判定された場合、当該異常の分類を行う（異常分類工程Ｓ４３）。例えば、当該対象領域Ｒにおける特徴セットＦＳ１と異常データベース１４４に記憶されている複数の異常情報Ｅ１とを比較する。複数の異常情報Ｅ１の中に、特徴セットＦＳ１と一致する異常情報Ｅ１があれば、対象領域Ｒの異常を当該異常情報Ｅ１に基づく異常であると判定する。複数の異常情報Ｅ１の中に、特徴セットＦＳ１と一致する異常情報Ｅ１がない場合、未知の異常であると判定する。検出部１３２は、特徴セットＦＳ１に対して、対応する異常情報Ｅ１に関する情報（例えば、異常原因に関する情報）を付加して、音圧信号記憶部１４５に記憶する。以上により、異常検出工程Ｓ４が終了する。

次に、報知工程Ｓ５が実行される。報知工程Ｓ５が開始されると、情報処理装置１２は、音圧信号記憶部１４５に記憶されている異常判定結果や異常原因に関する情報に基づいて、表示装置１５に複数の対象領域Ｒごとの監視情報を出力する。また、情報処理装置１２は、通信装置１７を介して管理装置へ当該監視情報を出力してもよい。また、対象領域Ｒに異常があると判定された場合、表示装置１５のスピーカーから警報音を発報するようにしてもよい。以上により、報知工程Ｓ５が終了する。

以上に説明したように、本実施形態の監視装置１は、複数の対象領域Ｒから発せられる音波ＳＷ１が合成された合成音波ＳＷ２を音圧信号ＳＰ１に変換するマイクロホン１１ａを複数配置している集音装置１１と、集音装置１１に対する複数の対象領域Ｒのそれぞれの位置に関するマップ情報Ｍ１を記憶する記憶装置１４と、マップ情報Ｍ１に基づいて音圧信号ＳＰ１をビームフォーミング処理することにより、音圧信号ＳＰ１から複数の対象領域Ｒごとに特定の音圧信号ＳＰ２を抽出する演算装置１３と、を備える。

監視装置１によれば、集音装置１１により、複数の対象領域Ｒを監視することができる。集音装置１１は、対象領域Ｒごとにバラバラに設置するのではなく、１箇所に設置する。このため、集音装置１１を設けるための配線等の設備が複雑化することを抑制できる。また、所定の空間内において監視したい対象領域Ｒの数が増えても、マップ情報Ｍ１に含まれる対象領域Ｒの数を増やせば、当該対象領域Ｒを監視に追加することができる。このため、集音装置１１を追加する必要がなく、監視装置１の複雑化を抑制することができる。

さらに、監視装置１によれば、マップ情報Ｍ１に基づいてビームフォーミング処理を行うため、ビームフォーミング処理の対象となる領域を、監視したい領域（異常を検出したい領域）に限定することができる。このため、ビームフォーミング処理にかかる処理時間を短くすることができ、音圧信号ＳＰ１の取得から特定の音圧信号ＳＰ２の抽出や、異常判定までに掛かる時間も短くすることができる。これにより、よりリアルタイムでの監視を可能とすることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態以外にも種々の変更を行うことが可能である。以下、本発明の実施形態に係る変形例について説明する。以下の変形例において、実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

上記の実施形態では、信号処理工程Ｓ４１において特徴セットＦＳ１を算出し、判定工程Ｓ４２では特徴セットＦＳ１に含まれる特徴量と、基準情報Ｎ１に含まれる基準量と、を比較する。しかしながら、信号処理工程Ｓ４１を省略し、判定工程Ｓ４２では、抽出工程Ｓ３により取得された特定の音圧信号ＳＰ２と、基準情報Ｎ１に含まれる基準量と、を直接比較してもよい。

＜その他＞
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の監視装置は、図示する形態に限られず、本発明の範囲内において他の形態であってもよい。

１ 監視装置
１１ 集音装置
１１ａ マイクロホン
１２ 情報処理装置
１３ 演算装置
１３１ 抽出部
１３２ 検出部
１４ 記憶装置
１４１ マップ情報データベース
１４２ 特徴量算出データベース
１４３ 基準情報データベース
１４４ 異常データベース
１４５ 音圧信号記憶部
１４６ コンピュータプログラム
１５ 表示装置
１６ 入力装置
１７ 通信装置
２ 工作装置
２１ 工具
２２ モータ
２３ 加工台
３ 搬送装置
３１ アーム
３２ チューブ
４ ワーク
ＳＷ１ （対象領域それぞれから発せられる）音波
ＳＷ２ 合成音波
ＳＰ１ 音圧信号
ＳＰ２ 特定の音圧信号
Ｍ１、Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ マップ情報
Ｆ１ 処理情報
ＦＳ１ 特徴セット
Ｎ１ 基準情報
ＲＦ１ 基準信号
ＴＨ１ しきい値
Ｅ１ 異常情報

Claims (4)

1. 複数の対象領域を監視する監視装置であって、
   複数の前記対象領域から発せられる音波を音圧信号に変換するマイクロホンを複数配置している集音装置と、
   前記集音装置に対する複数の前記対象領域のそれぞれの位置に関するマップ情報を記憶する記憶装置と、
   前記マップ情報に基づいて前記音圧信号をビームフォーミング処理することにより、前記音圧信号から複数の前記対象領域ごとに特定の音圧信号を抽出する演算装置と、
   を備える、監視装置。
2. 前記演算装置は、前記マップ情報に基づいて決められた複数の前記対象領域のそれぞれから前記集音装置に向かう方向にビームフォーミングの方向を固定して、前記ビームフォーミング処理を行う、
   請求項１に記載の監視装置。
3. 前記記憶装置は、複数の前記対象領域ごとに基準信号を記憶し、
   前記演算装置は、
   前記特定の音圧信号と、前記特定の音圧信号と前記対象領域が対応する前記基準信号と、の比較に基づいて、前記対象領域の異常を検出する、
   請求項１又は請求項２に記載の監視装置。
4. 複数のマイクロホンを配置している集音装置により複数の対象領域を監視する監視方法であって、
   前記集音装置に対する複数の前記対象領域のそれぞれの位置に関するマップ情報を取得するマッピング工程と、
   複数の前記対象領域から発せられる音波が合成された合成音波を、複数の前記マイクロホンによりそれぞれ音圧信号に変換した状態で取得する集音工程と、
   前記マップ情報に基づいて前記音圧信号をビームフォーミング処理することにより、前記音圧信号から複数の前記対象領域ごとに特定の音圧信号を抽出する抽出工程と、
   を備える、監視方法。

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