JP3140246B2 - 機器異常監視方法及び装置 - Google Patents

機器異常監視方法及び装置

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JP3140246B2 JP05066876A JP6687693A JP3140246B2 JP 3140246 B2 JP3140246 B2 JP 3140246B2 JP 05066876 A JP05066876 A JP 05066876A JP 6687693 A JP6687693 A JP 6687693A JP 3140246 B2 JP3140246 B2 JP 3140246B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機器表面から放射され
る赤外線を検出して動作中の機器の異常の有無を監視す
る方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、原子力発電プラント、火力発電
プラントや水力発電プラント等の大規模プラントでは、
プラント内に設置された機器の安定した運転状態を維持
するため、定期的な監視点検が実施されている。原子力
発電プラントや水力発電プラントにおいては、通常の運
転状態では運転員の立入りが困難な場所に設置された機
器や無人化運転に伴う機器がある。これらの機器を監視
するため、各種センサを搭載した監視点検装置を、予め
決められたルートに設置された軌道に沿って、走行させ
ながら遠隔で監視点検する装置が考えられている。
【0003】これらの監視点検の対象となる機器のう
ち、機器が設置された雰囲気温度よりも高い温度で運転
される機器に対しては、機器の表面から放射される赤外
線を検出して異常の有無が監視される。この赤外線を検
出する機器の監視方法の例としては、例えば、特開昭5
6−138243号公報又は特開平4−77599号公
報に開示されているように、正常時に得られた監視対象
機器の温度分布の2値画像パターンと監視時に得られた
温度分布の2値画像パターンを比較し、両画像パターン
に差異が生じたときに異常を発生する方法や、液化天然
ガス気化器の赤外画像から気化器表面の温度分布の不均
一や温度の変化傾向を監視するものがある。
【0004】さらに、特開昭56−7029号公報や特
開昭59−222732号公報には、監視対象機器から
発生された赤外線パターンを検出し、検出した赤外線パ
ターンと正常時の赤外線パターンとの相関値又は比較結
果から機器の温度分布異常を検出する温度異常検出装置
が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】機器を運転継続する
間、回転数や負荷が変化しない機器については、上述の
公報に開示されているもののように、機器の温度分布を
疑似カラーとして出力表示したり、2値画像パターンと
して正常時のパターンと比較したり、温度の絶対値が所
定の値を超えていないかどうか等を監視することによっ
て、監視対象機器の異常の有無を監視出来る。しかし、
機器を運転継続する間、回転電動機の回転数や負荷を変
えて運転する機器については、その機器表面の温度が変
化しても異常とはいえず、温度の絶対値で監視すること
は出来ない。
【0006】したがって、従来においては、正常時に負
荷の変動等により表面温度が変化する機器に対しては、
上述のような赤外線パターンを用いた異常検出を適用す
ることができなかった。本発明の目的は、正常運転時に
は、負荷変動等が少なく、機器表面の温度変動も少ない
機器のみならず、正常運転時に負荷変動等が大きく、機
器表面の温度変動が大きな機器に対しても、赤外線を用
いた異常検出を高精度に実行し得る機器異常検出方法及
び装置を実現することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱の発生源の
位置が変化しない機器については、回転電動機の回転数
や負荷のような機器の正常運転状態で発生する外乱に対
しても機器表面から放射される赤外線の強度又は赤外線
放射強度から求めた温度の相対的な分布の形はほとんど
変化しない点に着目したものである。そして、上記目的
を達成するため、本発明は、次のように構成される。
【0008】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
正常運転時の機器の表面からの2次元の赤外線放射強度
を検出し、検出した赤外線放射強度を記憶するステップ
と、機器監視時に、機器の表面からの2次元の赤外線放
射強度を検出するステップと、機器監視時に検出した
次元の赤外線放射強度の相対強度分布と、記憶された正
常運転時の2次元の赤外線放射強度の相対強度分布と
2次元相関係数を算出するステップと、算出した2次元
相関係数に基づいて、機器の異常の有無を判断するステ
ップと、を備える。
【0009】また、機器表面から放射される赤外線を検
出して、機器の異常を監視する機器異常監視方法におい
て、正常運転時の機器の表面からの2次元又は1次元の
赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度を記
憶するステップと、機器監視時に、機器の表面からの
次元又は1次元の赤外線放射強度を検出するステップ
と、機器監視時に検出した赤外線放射強度の1次元の相
対強度分布と、記憶された正常運転時の赤外線放射強度
の1次元の相対強度分布との1次元相関係数を算出する
ステップと、算出した1次元相関係数に基づいて、機器
の異常の有無を判断するステップと、を備える。
【0010】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
を記憶するステップと、機器監視時に、機器の表面から
の2次元の赤外線放射強度を検出するステップと、機器
監視時に検出した赤外線放射強度の2次元の相対強度分
布と、記憶された正常運転時の赤外線放射強度の2次元
の相対強度分布との差を算出し、算出した差の絶対値を
監視領域内で積分するステップと、積分した絶対値に基
づいて、機器の異常の有無を判断するステップと、を備
える
【0011】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
線放射強度を記憶するステップと、機器監視時に、機器
の表面からの2次元又は1次元の赤外線放射強度を検出
するステップと、機器監視時に検出した赤外線放射強度
の1次元の相対強度分布と、記憶された正常運転時の赤
外線放射強度の1次元の相対強度分布との差を算出し、
算出した差の絶対値を監視領域内で積分するステップ
と、積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を判
断するステップと、を備える。
【0012】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
を記憶するステップと、機器監視時に、機器の表面から
の2次元の赤外線放射強度を検出するステップと、記憶
された正常時の機器の2次元の赤外線放射強度を温度に
変換するステップと、機器監視時に検出した2次元の赤
外線放射強度を温度に変換するステップと、変換された
正常運転時の2次元の機器表面温度の相対強度分布と、
変換された監視時の2次元の機器表面温度の相対強度分
布との2次元相関係数を算出するステップと、算出した
2次元相関係数に基づいて、機器の異常の有無を判断す
るステップと、を備える。
【0013】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
線放射強度を記憶するステップと、機器監視時に、機器
の表面からの2次元又は1次元の赤外線放射強度を検出
するステップと、記憶された正常時の機器の2次元又は
1次元の赤外線放射強度を温度に変換するステップと、
機器監視時に検出した2次元又は1次元の赤外線放射強
度を温度に変換するステップと、変換された正常運転時
の機器表面温度の1次元の相対強度分布と、変換された
監視時の機器表面温度の1次元の相対強度分布との1次
元相関係数を算出するステップと、算出した1次元相関
係数に基づいて、機器の異常の有無を判断するステップ
と、を備える。
【0014】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
を記憶するステップと、機器監視時に、機器の表面から
の2次元の赤外線放射強度を検出するステップと、記憶
された正常時の機器の2次元の赤外線放射強度を温度に
変換するステップと、機器監視時に検出した2次元の赤
外線放射強度を温度に変換するステップと、変換された
正常運転時の2次元の機器表面温度の相対強度分布と、
変換された監視時の2次元の機器表面温度の相対強度分
布との差を算出し、この差の絶対値を監視領域内で積分
するステップと、記積分した絶対値に基づいて、機器の
異常の有無を判断するステップと、を備える。
【0015】機器表面から放射される赤外線を検出し
て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、
機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
線放射強度を記憶するステップと、機器監視時に、機器
の表面からの2次元又は1次元の赤外線放射強度を検出
するステップと、記憶された正常時の機器の2次元又は
1次元の赤外線放射強度を温度に変換するステップと、
機器監視時に検出した2次元又は1次元の赤外線放射強
度を温度に変換するステップと、変換された正常運転時
の機器表面温度の1次元の相対強度分布と、変換された
監視時の機器表面温度の1次元の相対強度分布との差を
算出し、この差の絶対値を監視領域内で積分するステッ
プと、積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を
判断するステップと、を備える。
【0016】
【作用】監視対象機器の表面から放射される赤外線の強
度が、赤外線カメラ等の検出手段により、2次元的又は
1次元的に検出される。検出された赤外線放射強度の相
対分布は、機器が正常であれば、機器の表面温度の大小
にほとんど関係なくほぼ一定となる。したがって、監視
時における機器の赤外線放射強度の相対分布と、正常時
における機器の赤外線放射強度の相対分布とが比較さ
れ、機器の異常の有無が判断される。つまり、比較され
た相対分布に大きな差があれば、機器に異常が発生して
いると判断される。これにより、正常な運転状況に、負
荷の変動等により、機器の表面温度が変動する機器に対
しても、機器の高精度な異常検出を実行することができ
る。
【0017】
【実施例】図1は、本発明の機器の異常監視方法におけ
る一実施例の動作フローチャートであり、図2は、本発
明の原理説明図である。まず、図2において、図2の
(b)は、回転電動機10の機器表面位置と発生される
赤外線相対強度との関係を実験にて求めたグラフであ
り、縦軸は赤外線相対強度(測定された赤外線強度の最
大値を1とした場合の各測定強度)を示し、横軸は、図
2の(a)に示した電動機10のA−B線に沿った表面
位置を示す。そして、曲線C1は、負荷100%の場
合、曲線C2は、負荷80%の場合である。この図2の
(b)に示すように、負荷が100%と80%とで、赤
外線放射強度の相対分布には、ほとんど差異の無いこと
が分かる。また、負荷100%と80%とに限らず、正
常運転時の負荷変動範囲内であれば、赤外線放射強度の
相対分布は、ほぼ同じとなる。
【0018】つまり、正常運転時であれば、負荷が変動
して、発生する赤外線放射強度が変動しても、赤外線放
射強度の相対分布には、ほとんど差異は無い。したがっ
て、正常時における機器の赤外線放射強度の相対分布を
算出しておき、運転時における機器の赤外線放射強度の
相対分布と、上記正常時の相対分布とを比較すれば、正
常運転時に負荷変動等が大きく、機器表面の温度変動が
大きな機器に対しても、赤外線を用いた異常検出を行う
ことができる。
【0019】本発明は、上記原理に基づいて、構成され
たものである。さて、図1のステップ100において、
監視対象機器の機器表面からの赤外線放射強度を赤外線
検出手段によって検出する。次に、ステップ101にお
いて、上記ステップ100が正常運転時のデータの取り
込みか否かを判断する。そして、正常運転時のデータ取
り込みであれば、ステップ102に進み、取り込んだデ
ータを記憶手段に記憶する。また、ステップ101にお
いて、正常運転時のデータ取り込みでなければ、つま
り、監視時のデータ取り込みであれば、ステップ103
に進む。
【0020】ステップ103において、記憶された正常
時の赤外線強度データと、監視時の赤外線強度データと
を読み込む。次に、ステップ104において、正常時と
監視時との赤外線強度の相対分布の差異を抽出する。続
いて、ステップ105において、抽出した差異が判定値
より大か否かを判断し、監視対象機器が異常か否かを判
定する。つまり、赤外線強度の相対分布の差異がどの程
度の値となると、機器に異常が発生したのかを予め、実
験にて求めておき、それを上記判定値として、機器が異
常か否かを判定する。そして、ステップ106におい
て、ステップ105にて行った機器の異常有無の判定結
果を、プリンタやCRT等の表示手段に出力し、表示さ
せる。
【0021】以上のように、本発明の一実施例の異常監
視方法によれば、機器正常時の赤外線放射強度の相対分
布と監視時の赤外線放射強度の相対分布との差に基づい
て、監視対象機器が異常か否かを判定している。したが
って、正常運転時には、負荷変動等が少なく、機器表面
の温度変動も少ない機器のみならず、正常運転時に負荷
変動等が大きく、機器表面の温度変動が大きな機器に対
しても、赤外線を用いた異常検出を高精度に実行し得る
機器異常検出方法を実現することができる。
【0022】図3は、本発明の機器の異常検出装置の一
実施例の概略構成図である。図3において、10は監視
対象機器の電動機、20は赤外線カメラ、30は画像入
力部、40は画像データ転送先切替部、50は正常時熱
画像記憶部、60は監視時熱画像記憶部、70は正常時
熱画像記憶部50及び監視時熱画像記憶部60に記憶さ
れた熱画像データから2次元相関係数を演算する演算部
装置である。また、80は監視制御演算処理部、90は
オペレータ指令入力部、95は監視結果表示出力部であ
る。そして、監視制御演算処理部80は、画像入力部3
0に制御信号C81を供給し、画像入力部30の動作を
制御する。さらに、監視制御演算処理部80は、画像デ
ータ転送先切換部40、2次元相関係数演算部80に、
それぞれ、制御信号C82、C83を供給し、切換部4
0及び演算部80の動作を制御する。
【0023】機器監視を実行するに当っては、まず、オ
ペレータ指令入力部90からオペレータが、正常運転時
の赤外線放射強度取り込みを指令する。すると、監視制
御演算処理部80は、オペレータからの指令に基づい
て、監視対象機器である電動機10の正常運転時におけ
る機器表面からの赤外線の放射強度を赤外線カメラ20
によって、画像入力部30に取り込ませる。画像入力部
30に取り込まれる画像は、予め決められた画素数およ
び階調に従ったものであり、通常、画素数としては25
6×256又は512×512、階調としては0〜12
7又は0〜256が用いられる。画像データとして取り
込まれた赤外線の放射強度データは、画像データ転送先
切替部40を介して、正常時熱画像記憶部50に転送さ
れ、記憶される。この時のデータ転送先の切り替えは、
監視制御演算処理部80からの制御信号C82によって
行われる。
【0024】オペレータ指令入力部90からのオペレー
タ指令に基づいて、機器監視が開始されると、電動機1
0の機器表面からの赤外線の放射強度が赤外線カメラ2
0によって画像入力部30に取り込まれる。そして、画
像入力部30に取り込まれた放射強度は、画像データ転
送先切替部40を介して、監視時熱画像記憶部60に転
送され、記憶される。この場合の画像の各画素の濃度
は、機器表面から放射される赤外線の強度に比例する。
2次元相関係数演算部70は、監視制御演算部80から
の制御信号C83に基づいて、記憶された正常時及び監
視時の熱画像データを読み込み、2次元相関演算を次式
(1)に従って実行する。
【0025】
【数1】
【0026】ただし、r2 :正常時熱画像と
監視時熱画像との2次元相関係数 In(i,j):正常時熱画像 Im(i,j):監視時熱画像 上記2次元相関演算に用いる正常時及び監視時の熱画像
の構成の一例を図4に示す。図4に示すように、i及び
jは、画像のx及びy軸方向の画素の座標を示す。そし
て、算出された2次元相関係数r2が演算処理部80に
供給される。すると、演算処理部80は、供給された2
次元相関係数r2から機器の異常度Sを算出し、機器が
異常か否かを判定し、判定結果を表示出力部95に表示
させる。
【0027】以上のように、本発明の一実施例の異常監
視装置によれば、正常運転時には、負荷変動等が少な
く、機器表面の温度変動も少ない機器のみならず、正常
運転時に負荷変動等が大きく、機器表面の温度変動が大
きな機器に対しても、赤外線を用いた異常検出を高精度
に実行し得る機器異常検出装置を実現することができ
る。
【0028】なお、上記実施例において、表示出力部9
5の表示については、CRT又はプリンタに表示させて
もよいし、表示させるとともに、ブザー等により音声に
て警報させることもできる。また、監視対象機器を一定
周期で監視する場合、表示出力部95に図5に示すよう
な画面を表示することもできる。つまり、縦軸に異常度
Sを表示し、横軸に経過時間t(分)を表示する。そし
て、異常度Sが異常判定レベルを超えた場合には、図示
するように、異常を表示するように構成することもでき
る。このように構成すれば、機器の運転状態の履歴を把
握することができ、異常原因の解明に利用することもで
きる。
【0029】図6は、図3の例における2次元相関係数
の演算手順の一例を示すフローチャートである。図6に
おいて、演算部70は、記憶された正常時及び監視時の
熱画像データIn(i,j)及びIm(i,j)を読み
込む(ステップ71、72)。次に、各変数(画素座標
変数、画素濃度積算変数)の初期化(ステップ73)を
実行した後、上記式(1)で示した演算式内の各諸量を
計算する(ステップ74〜78)。つまり、I2 n(i,
j)の総和S1、I2 m(i,j)の総和S2、I
n(i,j)×Im(i,j)の総和S3が計算される。
ステップ75、76は、x及びy軸方向の画素座標変数
が画像の最大画素数になったか否かを判定するステップ
である。また、ステップ77は、iに1を加算するステ
ップであり、ステップ78は、jに1を加算するステッ
プである。次に、ステップ74〜78で演算した各諸量
を用いて、2次元相関係数r2=S3/(√S1×√S
2)を演算する(ステップ79)。そして、演算部70
は、演算した2次元相関係数r2を演算処理部80に供
給する。
【0030】相関係数r2は、正常時熱画像と監視時熱
画像の相対分布がまったく同一であれば1.0となる性
質がある。よって、演算処理部80は、ステップ81に
おいて、監視対象機器の異常度S=1.0−r2を算出
し、算出した異常度Sをステップ82において、所定の
基準値S0と比較し、異常の有無を判定する。この所定
の基準値S0は、異常度Sが1.0からどのくらい逸脱
すれば、機器に異常が発生しているのかを、予め実験等
により、算出した値である。そして、ステップ83にお
いて、演算処理部80は、算出した異常度S及び判定結
果を監視結果表示出力部95に表示させる。
【0031】以上説明した一例では、監視対象機器の2
次元的な領域をグローバルに監視する例について述べた
が、監視対象機器が1次元的な方向のみで熱的な異常を
発生するような場合には2次元的な面としての監視に代
わって、1次元のライン的な監視で充分な場合もある。
例えば、図4に示す画像が監視対象機器の熱画像とした
場合、y軸方向での熱的な変化が無いとすればx軸方向
のみの熱的な変化に着目していればよい。したがって、
y軸方向の所定の座標j0のX軸方向の1ラインのみを
監視すればよい。つまり、この場合、上述した2次元相
関演算に代わって正常時と監視時の熱画像データI
n(i,j0)及びIm(i,j0)を用いて、次式(2)
により1次元相関係数r1を演算する。
【0032】
【数2】
【0033】ただし、r1 :正常時熱画像と
監視時熱画像の1次元相関係数 In(i,j0):正常時熱画像のy軸監視座標j0ライ
ン上の画像データ Im(i,j0):監視時熱画像のy軸監視座標j0ライ
ン上の画像データ 図7は、上記式(2)による1次元相関係数の演算手順
フローを示したものである。記憶された正常時及び監視
時の熱画像データIn(i,j)及びIm(i,j)を読
み込む(ステップ71a、72a)。次に、予め設定さ
れたy軸監視座標j0を読み込む(ステップ73a)。
そして、各変数(画素座標変数、画素濃度積算変数)の
初期化(ステップ73b)を実行した後、ステップ74
a、75a、77aにおいて、上記式(2)で示した演
算式内の各諸量(I2 n(i,j0)の総和、I2 m(i,
0)の総和、In(i,j0)×Im(i,j0)の総
和)を計算する。ステップ75aは、x軸方向の画素座
標変数が最大画素数になったか否かを判定するステップ
であり、ステップ77aは、iに1を加算するステップ
である。 ステップ74a、75a、77aで演算した
各諸量を用いて、1次元相関係数r1=S3/(√S1
×√S2)を演算する(ステップ79a)。この場合も
2次元相関係数の演算の場合と同様に機器の異常度Sを
(S=1.0−r1)演算する(ステップ81a)。そ
して、ステップ82aにおいて、機器異常の有無の判定
を行い、ステップ83aにおいて、異常度S及びその判
定結果を表示する。1次元の相関係数を使用する場合
は、2次元の相関係数を使用する場合に比較して、演算
処理が短時間となる。
【0034】以上説明した機器の異常監視方法及び装置
は、2次元あるいは1次元の相関係数を用いたものであ
った。これに対し、得られた監視対象機器の熱画像の最
大値を抽出し、次式(3)により、最大値で規格化した
熱画像データを比較する方法、つまり、2次元相対分布
比較を用いる方法が考えられる。この場合には、次式
(4)により、正常時と監視時との熱画像データの差の
絶対値を積分した値が異常度Sとなる。
【0035】
【数3】
【0036】ただし、Ind(i,j):正常時熱画像中
の最大値で規格化したデータ Imd(i,j):監視時熱画像中の最大値で規格化した
データ Inm :正常時熱画像中の最大値 Imm :監視時熱画像中の最大値
【0037】
【数4】
【0038】図8は、上記2次元相対分布比較を用いた
機器監視装置の概略構成図であり、図3の2次元相関係
数演算部70の代わりに2次元相対分布比較演算部70
aが配置されている。図9は、2次元相対分布比較の演
算手順の一例を示すフローチャートである。図9におい
て、正常時熱画像In(i,j)及び監視時熱画像I
m(i,j)を読み込む。次に、読み込んだ熱画像I
n(i,j)及びIm(i,j)の最大濃度値Inm、Imm
を抽出する(ステップ73C)。そして、熱画像I
n(i,j)及びIm(i,j)を対応する最大濃度値I
nm、Immで除算して規格化したデータInd(i,j)、
md(i,j)を演算する(ステップ73d)。
【0039】次に、変数の初期化(ステップ73e)を
経て、監視対象機器の異常度Sを演算する(ステップ7
4b、75〜78)。そして、ステップ82bにおい
て、演算された異常度Sと所定の基準値とが比較され、
機器の異常の有無が判定される。この場合、機器に異常
が発生したら異常度Sの値がどのくらいになるかを、実
験等により算出しておき、これを上記所定の基準値とす
る。次に、ステップ83dにおいて、異常度S及び判定
結果が表示出力部95に表示される。上述した図9の例
においても、図1及び図3の例と同様な効果を得ること
ができる。
【0040】上述した図9の例のように、2次元相対分
布比較の例に対して、図10の例は、1次元相対分布比
較の例である。この1次元相対分布比較の例において
は、次式(5)により、線状熱画像データの最大値で規
格化したデータが算出され、次式(6)により、正常時
及び異常時における規格化したデータの差の絶対値が全
監視画素について積算される。
【0041】
【数5】
【0042】ただし、Indd(i,j0):正常時熱画像
中の最大値で規格化したデータ Imdd(i,j0):監視時熱画像中の最大値で規格化し
たデータ Inm(j0) :正常時熱画像In(i、j0)中の最
大値 Imm(j0) :監視時熱画像Im(i、j0)中の最
大値
【0043】
【数6】
【0044】図10において、正常時熱画像In(i,
j)及び監視時熱画像Im(i,j)を読み込む(ステ
ップ71、72)。そして、y軸監視座標j0を読み込
む(ステップ73a)。次に、読み込んだ正常時及び監
視時の線状熱画像In(i,j)及びIm(i,j)の最
大濃度値Inm(j0)、Imm(j0)を抽出する(ステッ
プ73f)。そして、線状熱画像In(i,j0)、Im
(i,j0)を対応する最大濃度値Inm(j0)、I
mm(j0)で除算して規格化したデータIndd(i,
0)、Imdd(i,j0)を演算する(ステップ73
g)。次に、変数の初期化(ステップ73h)を経て、
監視対象機器の異常度Sを演算する(ステップ74C、
75、77)。そして、ステップ82bにおいて、異常
度Sと所定の基準値とが比較され、機器の異常の有無が
判定される。次に、ステップ83dにおいて、異常度S
及び判定結果が表示出力部95に表示される。上述した
図10の例においても、図1及び図3の例と同様な効果
を得ることができる。
【0045】上述した例においては、機器の正常時と異
常時とにおける赤外線強度の相対分布を比較して、機器
の異常を判定する構成となっている。さらに、この相対
分布の比較による判定に、測定温度による異常判定を追
加することが考えられる。図11は、図1の例に、測定
温度による異常判定を追加した例であり、図1の例にス
テップ107及び108が追加されている。図11のス
テップ103において、正常運転時及び監視時の赤外線
強度データを読み込んだ後に、ステップ104に進むと
ともに、ステップ107に進む。このステップ107に
おいて、監視時赤外線強度データから温度を算出する。
【0046】次に、ステップ108において、算出した
温度と基準上限温度とを比較し、ステップ105にて、
上記比較結果により、監視対象機器の異常の有無を判定
する。このステップ105においては、上述したよう
に、赤外線強度の相対分布の差による異常判定も行う。
なお、基準上限温度は、規格等で定められた機器温度上
限値でもよいし、実験等より定めた上限値でもよい。こ
の図11の例によれば、図1の例の効果に加えて、機器
の異常監視の信頼性をさらに、向上することができる。
【0047】図12は、図3の例に、図11の例を適用
した異常監視装置の一実施例の概略構成図であり、図3
の例に、温度算出部61と、温度比較部62とが、追加
されている。図12において、監視時熱画像記憶部60
からの熱画像データは、2次元相関係数演算部70に供
給されるとともに、温度算出部61に供給される。この
温度算出部61において、供給された熱画像データが温
度データに変換される。そして、算出された温度データ
が、温度比較部62に供給され、基準上限温度と比較さ
れる。この比較結果は、演算処理部80に供給され、機
器が異常か否かが判定される。なお、温度算出部61及
び温度比較部62の動作は、演算制御部80からの制御
信号C84により制御される。
【0048】図13は、図8の例に、図11の例を適用
した異常監視装置の一実施例の概略構成図であり、図8
の例に、温度算出部61と、温度比較部62とが、追加
されている。図13において、監視時熱画像記憶部60
からの熱画像データは、2次元相対分布比較演算部70
aに供給されるとともに、温度算出部61に供給され
る。この温度算出部61において、供給された熱画像デ
ータが温度データに変換される。そして、算出された温
度データが、温度比較部62に供給され、基準上限温度
と比較される。この比較結果は、演算処理部80に供給
され、機器が異常か否かが判定される。なお、上述した
図12及び図13の例において、2次元相関係数演算及
び2次元相対分布比較演算による異常判定のみならず、
1次元相関係数演算及び1次元相対分布比較演算による
異常判定も実行することができる。
【0049】図14は、本発明を工場において製造され
た電動機を出荷検査する出荷電動機検査装置150に適
用した場合の例を示す図である。図14において、12
は検査対象の電動機、13は電動機に電力を供給するケ
ーブル、97は検査用電動機の位置決め機構、140は
電動機異常判定部、110は検査結果表示部、120は
電源供給用給電レール、130は電動機位置決め機構制
御部である。検査対象電動機12は、赤外線カメラ20
の前面の所定の位置に位置決めされる時点で、熱的にほ
ぼ定常状態になるようなタイミングで給電が開始され
る。よって、電動機12は電源供給用給電レール120
によって移動されながら給電可能に構成される。電動機
異常判定部140は、電動機位置決め機構制御部130
からの監視対象電動機12の位置決めが完了した信号を
受け取り、赤外線カメラ20による熱画像の採取を開始
する。電動機異常判定部140での判定結果は、検査結
果表示部110に出力され、表示される。
【0050】電動機異常判定部140には、正常状態の
電動機12の熱画像の相対分布データが格納されてい
る。そして、出荷検査における電動機12の熱画像の相
対分布データと上記正常状態の相対分布データとが比較
され、電動機12に異常があるか否かが判定される。こ
の図14の例によれば、電動機12の赤外線熱画像の相
対分布が正常時と検査時とで比較され、異常か否かが判
定されるように構成されている。したがって、検査時に
所定の温度範囲は、逸脱しないが、相対温度分布が正常
時と異なるという異常をも検出することができ、異常検
出精度が向上された検査装置を実現することができる。
【0051】なお、上記実施例においては、正常時の赤
外線放射強度データそのものを記憶し、監視時のデータ
と比較する際に、相対分布を算出するように構成した。
これに対して、正常時の赤外線放射強度データから相対
分布データを算出し、算出した相対分布データを記憶す
る。そして、監視時の赤外線放射強度の相対分布データ
と、上記正常時の赤外線放射強度の相対分布データと、
を比較するように構成してもよい。また、上記実施例に
おいては、赤外線強度の相対分布データを使用する構成
としたが、検出された赤外線強度を温度に変換し、変換
した温度の相対分布データを監視時と正常時とで比較す
るように構成することもできる。
【0052】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。機器異常監視方
法において、正常運転時の機器の表面からの赤外線放射
強度を検出し、記憶するステップと、機器監視時に、機
器の表面からの赤外線放射強度を検出するステップと、
機器監視時の赤外線放射強度の相対強度分布と正常運転
時の赤外線放射強度の相対強度分布とを比較するステッ
プと、相対強度分布の比較結果に基づいて、機器の異常
の有無を判断するステップと、を備える。これにより、
正常運転時には、負荷変動等が少なく、機器表面の温度
変動も少ない機器のみならず、正常運転時に負荷変動等
が大きく、機器表面の温度変動が大きな機器に対して
も、赤外線を用いた異常検出を高精度に実行し得る機器
異常検出方法を実現することができる。
【0053】また、機器の異常を監視する機器異常監視
装置において、機器の表面から放射される赤外線の放射
強度を検出する検出部と、検出された赤外線放射強度を
記憶する記憶部と、機器監視時の赤外線放射強度の相対
分布と正常運転時の赤外線放射強度の相対分布とを比較
演算する比較演算部と、赤外線放射強度検出部、記憶部
及び比較演算部の動作を制御するとともに、比較演算部
の演算結果に基づいて、機器の異常の有無を判定する監
視制御部と、機器の異常有無の判定結果を表示する表示
部と、を備える。これにより、正常運転時には、負荷変
動等が少なく、機器表面の温度変動も少ない機器のみな
らず、正常運転時に負荷変動等が大きく、機器表面の温
度変動が大きな機器に対しても、赤外線を用いた異常検
出を高精度に実行し得る機器異常検出装置を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である機器異常監視方法の動
作フローチャートである。
【図2】電動機表面の赤外線相対強度分布の測定結果の
一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施例である機器異常監視装置の概
略構成図である。
【図4】赤外線カメラによる熱画像の構成を説明する図
である。
【図5】本発明の一実施例における機器連続監視結果の
表示例を示す図である。
【図6】本発明の機器異常監視方法において、2次元相
関係数演算を用いる場合の動作フローチャートである。
【図7】本発明の機器異常監視方法において、1次元相
関係数演算を用いる場合の動作フローチャートである。
【図8】本発明の他の実施例における機器異常監視装置
であり、2次元相対分布比較演算を用いる場合の例の概
略構成図である。
【図9】本発明の機器異常監視方法において、2次元相
対分布比較演算を用いる場合の動作フローチャートであ
る。
【図10】本発明の機器異常監視方法において、1次元
相対分布比較演算を用いる場合の動作フローチャートで
ある。
【図11】本発明の機器異常監視方法において、温度を
算出し、基準上限温度と比較する機能が付加された場合
の例の動作フローチャートである。
【図12】本発明のさらに他の実施例における機器異常
監視装置であって、赤外線強度の2次元相関演算を行う
例に、温度算出を行う機能を付加した例の概略構成図で
ある。
【図13】本発明のさらに他の実施例における機器異常
監視装置であって、赤外線強度の2次元相対分布比較演
算を行う例に、温度算出を行う機能を付加した例の概略
構成図である。
【図14】本発明を電動機の出荷検査装置に適用した場
合の例の概略構成図である。
【符号の説明】
10、12 電動機 13 電動機電源供給ケーブル 20 赤外線カメラ 30 画像入力部 40 画像データ転送先切替部 50 正常時熱画像記憶部 60 監視時熱画像記憶部 61 温度算出部 62 温度比較部 70 2次元相関係数演算部 70a 2次元相対分布比較演算部 80 監視制御演算処理部 90 オペレータ指令入力部 95 監視結果表示出力部 97 検査用電動機位決め機構 110 検査結果表示部 120 電源供給用給電レール 130 電動機位置決め機構制御部 140 電動機異常判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 健二 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 田中 敬二 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−140849(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 19/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
    を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元の赤外線放射強
    度を検出するステップと、 機器監視時に検出した2次元の赤外線放射強度の相対強
    度分布と、記憶された正常運転時の2次元の赤外線放射
    強度の相対強度分布との2次元相関係数を算出するステ
    ップと、 上記算出した2次元相関係数に基づいて、機器の異常の
    有無を判断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  2. 【請求項2】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
    線放射強度を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元又は1次元の
    外線放射強度を検出するステップと、 機器監視時に検出した赤外線放射強度の1次元の相対強
    度分布と、記憶された正常運転時の赤外線放射強度の1
    次元の相対強度分布との1次元相関係数を算出するステ
    ップと、 上記算出した1次元相関係数 に基づいて、機器の異常の
    有無を判断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  3. 【請求項3】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監 視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
    を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元の赤外線放射強
    度を検出するステップと、 機器監視時に検出した赤外線放射強度の2次元の相対強
    度分布と、記憶された正常運転時の赤外線放射強度の2
    次元の相対強度分布との差を算出し、算出した差の絶対
    値を監視領域内で積分するステップと、 上記積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を判
    断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  4. 【請求項4】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
    線放射強度を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元又は1次元の赤
    外線放射強度を検出するステップと、 機器監視時に検出した赤外線放射強度の1次元の相対強
    度分布と、記憶された正常運転時の赤外線放射強度の1
    次元の相対強度分布との差を算出し、算出した差の絶対
    値を監視領域内で積分するステップと、 上記積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を判
    断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  5. 【請求項5】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
    を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元の赤外線放射強
    度を検出するステップと、 記憶された正常時の機器の2次元の赤外線放射強度を温
    度に変換するステップと、 機器監視時に検出した2次元の赤外線放射強度を温度に
    変換するステップと、 変換された正常運転時の2次元の機器表面温度の相対強
    度分布と、変換された監視時の2次元の機器表面温度の
    相対強度分布との2次元相関係数を算出するステップ
    と、 上記算出した2次元相関係数に基づいて、機器の異常の
    有無を判断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  6. 【請求項6】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
    線放射強度を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元又は1次元の赤
    外線放射強度を検出するステップと、 記憶された正常時の機器の2次元又は1次元の赤外線放
    射強度を温度に変換するステップと、 機器監視時に検出した2次元又は1次元の赤外線放射強
    度を温度に変換するステップと、 変換された正常運転時の機器表面温度の1次元の相対強
    度分布と、変換された監視時の機器表面温度の1次元の
    相対強度分布との1次元相関係数を算出するステップ
    と、 上記算出した1次元相関係数に基づいて、機器の異常の
    有無を判断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  7. 【請求項7】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外線放射強度
    を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元の赤外線放射強
    度を検出するステップと、 記憶された正常時の機器の2次元の赤外線放射強度を温
    度に変換するステップと、 機器監視時に検出した2次元の赤外線放射強度を温度に
    変換するステップと、 変換された正常運転時の2次元の機器表面温度の相対強
    度分布と、変換された監視時の2次元の機器表面温度の
    相対強度分布との差を算出し、この差の絶対値を監視領
    域内で積分するステップと、 上記積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を判
    断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
  8. 【請求項8】機器表面から放射される赤外線を検出し
    て、機器の異常を監視する機器異常監視方法において、 機器監視前に、予め正常運転時の機器の表面からの2次
    元又は1次元の赤外線放射強度を検出し、検出した赤外
    線放射強度を記憶するステップと、 機器監視時に、機器の表面からの2次元又は1次元の赤
    外線放射強度を検出するステップと、 記憶された正常時の機器の2次元又は1次元の赤外線放
    射強度を温度に変換するステップと、 機器監視時に検出した2次元又は1次元の赤外線放射強
    度を温度に変換するステップと、 変換された正常運転時の機器表面温度の1次元の相対強
    度分布と、変換された監視時の機器表面温度の1次元の
    相対強度分布との差を算出し、この差の絶対値を監視領
    域内で積分するステップと、 上記積分した絶対値に基づいて、機器の異常の有無を判
    断するステップと、 を備えることを特徴とする機器異常監視方法。
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