JP3685139B2 - Member inspection device, member inspection impact device, member inspection method, program, and recording medium - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカムシャフトなどの部品の製造工程において、製造された部品に亀裂等があるか否かを検査する部材検査装置、部材検査用打撃装置、部材検査方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カムシャフトなどの鋳物部品の製造工程においては、製造した部品に亀裂等がないことを検査しているのが一般的である。従来、このような部品の検査方法としては、以下のような方法が用いられていた。
【０００３】
▲１▼検査員が各部品を目視し、表面に亀裂があるか否かを判定する方法
▲２▼磁粉を入れた水の中に部品を浸して、磁粉がどの程度部品に付着するかによって亀裂の有無を判定する方法
▲３▼検査員が部品をハンマー等で打撃し、その打音を聞いて検査員が亀裂の有無を判定する方法
▲４▼部品内部の超音波の伝達特性の変化から、亀裂の有無を判定する方法
▲５▼部品の断面をＸ線撮影し、その撮影結果から亀裂の有無を判定する方法
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した▲１▼〜▲５▼の検査方法では、以下のような問題があった。
▲１▼の方法では、部品の表面の亀裂しか探すことができず、内部の亀裂の有無を判定できず、また検査員により判定結果がばらつくといった問題がある。
▲２▼の方法では、表面もしくは表面に近い部分の亀裂の有無しか判定できず、また検査に要する時間が長くなるといった問題がある。
▲３▼の方法では、検査員による判定結果がばらつくといった問題があり、また周囲の騒音環境によって同一検査員が検査した場合にも判定結果がばらつくこともある。
▲４▼の方法では、内部の亀裂等の有無を正確に検出することができるが、検査に長時間を要することになる。
▲５▼の方法では、Ｘ線撮影した断面近傍の亀裂しか検出できないため、撮影箇所が少ない場合には判定精度に問題が生じることがある一方で、撮影箇所を多くすると精度は向上するものの長時間を要することになる。
【０００５】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、比較的短時間で、より正確な検査結果が得られる部材検査装置、部材検査用打撃装置、部材検査方法、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る部材検査装置は、長手方向を有する検査対象部材を検査する検査装置であって、所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向の位置を打撃する打撃手段と、前記所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンと、前記打撃手段によって前記検査対象部材が打撃された際に複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号を解析し、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求め、該求めた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された当該検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段とを具備することを特徴としている。
【０００７】
この構成では、長手方向を有する検査対象部材のいずれかの位置が前記打撃手段によって打撃された際に打音が、検査対象部材の長手方向に沿って分散配置された複数のマイクロホンによって収音される。そして、この収音信号の解析結果を予め設定された基準情報と比較することで検査を行っているので、部品の良否判定を画一的かつ比較的短時間で行うことができる。また、検査に用いられるマイクロホンの収音信号には、打撃位置に近いマイクロホンほど、打撃した瞬間の音が大きく反映されることになるが、検査手段が複数の分散配置されたマイクロホンによって収音された収音信号を用いて検査を行うので、当該打撃した瞬間の音の影響を平均化することができ、より精度の高い検査を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の別態様の部材検査装置は、長手方向を有する検査対象部材を検査する検査装置であって、所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向の位置を打撃する打撃手段と、前記所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンと、前記打撃手段によって前記検査対象部材が打撃された際に複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める第１の解析手段と、前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材について設定された複数の周波数帯域の信号特性を求める第２の解析手段と、前記第１の解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された前記検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第１の検査手段と、前記第１の解析手段によって求められた前記複数の周波数帯域の信号特性と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第２の検査手段とを具備することを特徴としている。
【０００９】
この構成では、検査対象部材を打撃した時に得られる収音信号の解析結果を予め設定された基準情報と比較することで検査を行っているので、部品の良否判定を画一的かつ比較的短時間で行うことができる。また、検査対象部材が打撃された際の打音を収音し、該収音信号における当該検査対象部材について予め設定された複数の周波数帯域の信号特性を検査の判断要素として利用しているので、全ての周波数帯域に関して比較する場合と比較して処理が簡易となるとともに、不要な周波数帯域に含まれるノイズ等の影響を少なくすることができる。例えば、特徴ある信号特性が含まれる周波数帯域（倍音成分が含まれる帯域など）の信号特性を判断の要素として用いることで、より正確な検査を行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係る部材検査方法は、長手方向を有する検査対象部材を検査する検査方法であって、所定の位置にセットした前記検査対象部材の前記長手方向の１または複数の位置を打撃する打撃ステップと、前記所定の位置にセットした前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンによって、前記検査対象部材が打撃された際に音を収音する収音ステップと、複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号を解析し、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求め、該求めた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された当該検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査ステップとを具備することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の別態様の部材検査方法は、検査対象部材が打撃された際の音を複数のマイクロホンによって収音する収音ステップと、複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める第１の解析ステップと、前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材について設定された複数の周波数帯域の信号特性を求める第２の解析ステップと、前記第１の解析ステップによって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された前記検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第１の検査ステップと、前記第２の解析ステップで求められた前記複数の周波数帯域の信号特性と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第２の検査ステップと、前記第１および第２の検査ステップの検査結果に基づいて前記検査対象部材の良否を判定する判定ステップとを具備することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、検査対象部材が打撃された際に複数のマイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める解析手段、並びに、前記解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段として機能させる。
【００１４】
また、本発明に係る記録媒体は、コンピュータを、検査対象部材が打撃された際に複数のマイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める解析手段、並びに、前記解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段として機能させるためのプログラムを記録している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
Ａ．実施形態の構成
まず、図１は本発明の一実施形態に係る部品検査装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、この部品検査装置１００は、検査対象部品を打撃した際の打音をマイクロホンで収音し、収音信号を出力する部品検査用打撃装置２００と、部品検査用打撃装置２００から供給される収音信号に基づいて当該検査対象部品の良否を判定する検査装置３００とを備えている。なお、本実施形態では、部品検査用打撃装置２００と、検査装置３００とを別体として構成し、両者を信号ケーブルで接続するようにしているが、両者は一体の装置として構成するようにしてもよい。
【００１６】
部品検査用打撃装置２００は、検査対象部品である長手方向（図１の左右方向）を有するカムシャフトＣＳを打撃するための装置であり、打撃機構部２１０と、マイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４と、ミキシング部２１５と、Ａ／Ｄ変換器２１６とを備えている。
【００１７】
打撃機構部２１０は、カムシャフトＣＳの長手方向の複数箇所を打撃するハンマを有しており（詳細は後述する）、当該ハンマによってカムシャフトＣＳが打撃された時の音がマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４によって収音される。４つの各マイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４は、カムシャフトＣＳの長手方向に沿って分散配置されており、それぞれ配置された位置における打音を収音し、図示せぬヘッドアンプ等を介してミキシング部２１５に出力する。各マイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４によって収音された収音信号はミキシング部２１５においてミキシングされ、Ａ／Ｄ変換器２１６によってディジタル信号に変換された後、信号ケーブルを介して検査装置３００に供給される。
【００１８】
次に、図２および図３を参照しながら部品検査用打撃装置２００の打撃機構部２１０の構成およびマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４の設置位置等といった部品検査用打撃装置２００の機械的な構成について説明する。図２に示すように、部品検査用打撃装置２００の打撃機構部２１０は、検査のための所定の位置にセットされたカムシャフトＣＳの長手方向に沿って延びるハンマー軸２５０を有しており、当該ハンマー軸２５０は両端において図示せぬ筐体に取り付けられて支持されている。
【００１９】
ハンマー軸２５０には、４つのハンマー部材２５１が支持されており、図３に示すように、これらのハンマー部材２５１はハンマー軸２５０を中心として回動自在になされている。各ハンマー部材２５１は、ハンマー軸２５０に回動自在に支持される回動支持部２５１ａと、回動支持部２５１ａから下方側に延びるシャフト部２５１ｂと、シャフト部２５１ｂの下端に取り付けられるハンマー部２５１ｃとから構成されている。この構成の下、回動支持部２５１ａがハンマー軸２５０に対して回動することによりハンマー部材２５１全体がハンマー軸２５０を中心として回動することができるようになっている。
【００２０】
また、各ハンマー部材２５１の回動支持部２５１ａはその位置がハンマー軸２５０の軸方向（図２の左右方向）に沿って移動可能になされており、回動支持部２５１ａの位置を調整することによって各ハンマー部材２５１がカムシャフトＣＳを打撃する位置をその長手方向（図２の左右方向）に調整することができるようになっている。
【００２１】
この構成の下、各ハンマー部材２５１は図示せぬ保持機構によって、図３に示す位置に保持されており、検査を行う際にはその保持機構による保持状態を解除することによって自重によって図３の反時計方向に回動し、カムシャフトＣＳを打撃するようになっている。ここで、各ハンマー部材２５１は各々個別に保持状態を解除することができる、つまり各々のハンマー部材２５１を個別に回動させることができるようになっている。本実施形態では、検査装置３００から信号ケーブルを介して供給される打撃開始指示に基づいて各ハンマー部材２５１の保持状態が解除され、解除されたハンマー部材２５１が自重によって回動することによりカムシャフトＣＳを打撃するようになっている。
【００２２】
この部品検査用打撃装置２００においては、図２に示すように、検査対象となるカムシャフトＣＳは、その両端が受け台２６０によって支持された状態で打撃されるようになっている。図３に示すように、受け台２６０は、設置面上に配置される基部２６２と、基部２６２上に配置され、その上面に円柱状のカムシャフトＣＳを載置するための円弧状の凹部が形成された受け部２６１とを有している。受け部２６１の凹部にはウレタンゴム等の断面凹面状の衝撃吸収部材２６１ａが貼り付けられており、当該衝撃吸収部材２６１ａ上にカムシャフトＣＳが載置され、図２および図３に示すようにカムシャフトＣＳが所定の検査位置にセットされるようになっている。
【００２３】
図３に示すように、所定の位置にセットされたカムシャフトＣＳのハンマー部材２５１と反対側の位置には、図の紙面垂直方向であるカムシャフトＣＳの長手方向に沿って分散配置されるマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４（図示はマイクロホン２１１のみ）を保持するマイクロホン保持部２７０がカムシャフトＣＳの長手方向にわたって配置されている。
【００２４】
マイクロホン保持部２７０は、カムシャフトＣＳの長手方向に延在する断面Ｌ字状の鉄板２７１と、鉄板２７１のカムシャフトＣＳ側に取り付けられた断面Ｌ字状の吸音部材２７２とを有している。グラスウール等の吸音部材２７２は、設置面に立設される垂直部２７２ａと、垂直部２７２ａの上端からカムシャフトＣＳ側に延びる水平部２７２ｂとを有しており、垂直部２７２ａのカムシャフトＣＳ側の面と接する位置に第２の吸音部材２７３が配設されている。ここで、第２の吸音部材２７３は、その上面と水平部２７２ｂの下面とが接する寸法の部材であるが、部分的にその上面と水平部２７２ｂの下面との間に隙間Ｓが形成されるよう切り欠き２７３ａが形成されている。この切り欠き部２７３ａによって形成される隙間Ｓにマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４が配置されている。すなわち、マイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４は、カムシャフトＣＳ側以外の方向が吸音部材によって覆われるよう位置に設けられており、これによりマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４はカムシャフトＣＳ側以外で発生する音をほとんど収音しないようになっている。つまり、カムシャフトＣＳをハンマー部材２５１が打撃した際の打音をノイズ等をほとんど含まない環境下で収音することができるのである。
【００２５】
次に、図４は検査装置３００の構成を示す。同図に示すように、検査装置３００は、同図に示すように、この検査装置３００は、互いにバス３１４を介して接続されるＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１２と、外部記憶装置３１３と、操作部３１５と、表示部３１６と、インターフェース３１７とを備えており、例えばパーソナルコンピュータ等で構成することができる。
【００２６】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３１１もしくは外部記憶装置３１３に格納されているカムシャフト検査アプリケーションを起動することにより、部品検査用打撃装置２００から供給される収音信号を解析し、その解析結果と予め用意された良品の解析結果とを比較することでカムシャフトＣＳの良否を判定するといった検査処理を実行する（詳細は後述する）。ＲＡＭ３１２は、上記検査処理の際にワーキングエリアとして用いられる。操作部３１５は、キーボードやマウス等の入力手段を有しており、ユーザの操作に応じた指示をＣＰＵ３１０に供給する。ユーザは操作部３１５を介して、検査処理の開始指示、各種設定情報等を入力することができるようになっている。表示部３１６は、ＣＲＴ（Cathode-ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を有しており、検査結果や収音結果などの各種情報を表示する。インターフェース３１７は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインターフェースであり、当該インターフェース３１７の端子にケーブルを介して接続された部品検査用打撃装置２００との間で収音信号等の各種信号の授受を行う。
【００２７】
外部記憶装置３１３は、ハードディスクドライブ装置等であり、上述した検査アプリケーションなどが格納されるとともに、当該検査アプリケーションにしたがった検査処理に用いられる条件データテーブルや、検査部品の良否を判定するための判定基準データテーブル等が格納されている。検査処理においては、部品検査用打撃装置２００から供給される収音信号、すなわち検査対象であるカムシャフトＣＳを打撃機構部２１０（図２、図３参照）で打撃した際の打音の内容を解析し、当該解析結果が予め設定された良品の解析結果と比較して良否の判定を行う。したがって、図５に示すように、外部記憶装置３１３には、当該判定を行う際に参照するデータとして、検査対象部品の種類と、その部品の検査の判定に用いられる判定基準データとを対応付けた判定基準データテーブルが格納されている。ここで、判定基準データは、当該部品検査装置１００が対応する部品の種類の全てについて予め良品のカムシャフトＣＳについて部品検査用打撃装置２００による打撃を行い、当該打撃時にマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４によって収音された収音信号の解析結果が格納されている。なお、判定基準データとして格納される解析結果の詳細については後述する。
【００２８】
また、図６に示すように、外部記憶装置３１３には、検査対象部品の種類と、部品検査用打撃装置２００による打撃を行った際の条件データとを対応付けた条件データテーブルが格納されている。格納される条件データとしては、例えばカムシャフトＣＳのどの位置（複数箇所の場合もあるし、１箇所の場合もある）を打撃したかといったデータが格納されている。
以上が部品検査用打撃装置２００および検査装置３００を備えた部品検査装置１００の構成である。
【００２９】
Ｂ．部品検査方法
以上のような構成の部品検査用打撃装置２００および検査装置３００からなる部品検査装置１００を用いて、カムシャフトＣＳが良品であるか否かの検査を行う方法について、当該検査時の検査装置３００の動作を中心に説明する。
【００３０】
まず、検査員は、検査対象となるカムシャフトＣＳの両端を受け台２６０に載置し、カムシャフトＣＳを所定の検査位置にセットする（図２、図３参照）。
【００３１】
このようにカムシャフトＣＳをセットすると、検査員は検査を開始するために、検査装置３００の操作部３１５を介して検査処理アプリケーションを起動させるよう指示する。検査アプリケーションが起動されると、図７に示すように、ＣＰＵ３１０は、表示部３１６に「検査する部品の種類を入力してください」といったメッセージを表示する。該メッセージに応じて検査員が検査対象部品の種類を例えばプルダウンメニュー等を利用して入力して「ＯＫ」をクリック等すると、ＣＰＵ３１０は外部記憶装置３１３に格納された条件データテーブルを参照し（図６参照）、入力された検査対象部品の種類に対応する条件データを読み出し、その条件データに応じた内容を表示部３１６に表示させる。例えば、「カムシャフトＣ」が検査対象部品の種類として入力された場合には、「条件データＣ」を読み出してその内容を表示部３１６に表示させる。条件データには、検査対象部品のどの位置を打撃したかといった内容を含む検査を行うべき条件に関する情報が記述されており、例えばカムシャフトの一端側からＸmmの位置、Ｙmmの位置、Ｚmmの位置といった３箇所をどのハンマー部材２５１で打撃すべきといった検査を行うための条件が表示部３１６に表示される。
【００３２】
なお、ここで表示される条件データに基づく打撃位置は、判定基準データを取得した際と同じ打撃位置であれば原則としてどのような位置であってもよい。本実施形態では、検査対象部品がカムシャフトＣＳであり、図８に示すシャフトＳの部分またはカムＣＭの部分のいずれを打撃してもよいが、実験結果等から、カムＣＭにおけるカムの頂点部分ＣＭＴ以外の部分（例えば矢印で示す部分等）を打撃することが好ましいことがわかったので、検査員を当該部分が打撃されるようにカムシャフトＣＳをセットすればよい。これは、カムＣＭの頂点部分ＣＭＴは一般的な他の部分と異なる材質（硬い材質）のものが使用されており、この部分を打撃した際とこれ以外の部分を打撃した際の音の伝達系が、当該材質の相違によって異なると考えられるからである。
【００３３】
以上のような表示部３１６の表示内容を参照し、検査員は部品検査用打撃装置２００の各ハンマー部材２５１の位置をハンマー軸２５０の軸方向に沿って適宜移動させ、セットされたカムシャフトＣＳに対する打撃位置が表示部３１６に表示された位置となるよう調整作業を行う。例えばカムシャフトの一端側からＸmmの位置、Ｙmmの位置、Ｚmmの位置といった３箇所を打撃箇所が表示されている場合には、打撃機構部２１０（図２、図３参照）の４つのハンマー部材２５１のうちの３つのハンマー部材２５１が各々カムシャフトの一端側からＸmmの位置、Ｙmmの位置、Ｚmmの位置を打撃できる位置に移動させるといった調整作業を行う。
【００３４】
なお、同一種類の検査対象部品について続けて検査を行う際には、このような調整作業は不要であり、既に調整された状態で打撃等を実施させればよい。また、上記のような調整作業は手作業で行うようにしてもよいし、部品検査用打撃装置２００が自動的にハンマー部材２５１の位置をハンマー軸２５０の軸方向に調整できる機能を有している場合には、当該自動調整機能を利用して調整するようにすればよい。また、このような自動調整機能を有している場合には、検査装置３００から信号ケーブルを介して部品検査用打撃装置２００に各ハンマー部材２５１の目標位置情報を含む調整指示信号を送出し、当該信号を受信した部品検査用打撃装置２００が自動的に位置調整するような構成を採用するようにしてもよい。
【００３５】
以上がカムシャフトＣＳに対する検査を行うための初期設定作業等であり、この作業が終了すると、検査員は検査を開始する旨の指示を操作部３１５を介してＣＰＵ３１０に指示する。なお、上記のような初期設定作業が既に行われている場合、例えばある種類の検査対象部品について検査を終えた後、同種の検査対象部品について続けて検査を行う場合には、各ハンマー部材２５１の位置調整等は不要であるため、所定の位置に新たな検査対象部品をセットした後、検査員は調整等を行わずに検査開始指示を入力すればよい。
【００３６】
以上のように検査開始指示を受けると、検査装置３００は図９に示す手順にしたがって検査処理を進める。同図に示すように、検査開始指示を受けたＣＰＵ３１０は、検査員によって入力された検査対象部品の種類に対応した条件データ（図６参照）を読み出し、当該条件データにしたがってインターフェース３１７および信号ケーブルを介して部品検査用打撃装置２００に対して打撃開始指示信号を送出する（ステップＳａ１）。ここで、条件データには、上述したように検査対象部品のどの位置をどのハンマー部材２５１で打撃するかが記述されており、この記述内容に基づいた打撃開始信号を送出する。例えば、条件データとして、図２の右側から順番に３つのハンマー部材２５１を利用し、カムシャフトＣＳを打撃する旨が記述されている場合には、まずＣＰＵ３１０は一番右側のハンマー部材２５１の保持状態を解除して当該ハンマー部材２５１を回動させてカムシャフトＣＳを打撃するよう指示する。
【００３７】
このように所定のハンマー部材２５１による打撃を指示すると、ＣＰＵ３１０は、その後予め決められた一定の期間中に部品検査用打撃装置２００のマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４によって収音され、インターフェース３１７を介して供給される収音信号をＲＡＭ３１２等に記憶させる（ステップＳａ２）。この際、後に判定基準データと比較できるよう、当該収音信号をカムシャフトＣＳのどの位置を打撃した際の収音信号であるかを識別できるよう識別情報等を付して記憶させる。
【００３８】
上記一定期間が経過すると、ＣＰＵ３１０は条件データに示される全てのハンマー部材２５１による打撃およびその際の打音の収音信号の記憶が終了したか否かを判別し（ステップＳａ３）、終了していないと判別した場合には、条件データに示される残りのハンマー部材２５１による打撃開始を指示する信号を部品検査用打撃装置２００に送出する（ステップＳａ１）。上記のような条件データが記述されている場合に、図２の最も右側のハンマー部材２５１による打撃のみが終了している場合には、右から２番目のハンマー部材２５１を回動させるよう指示し、右から１番目、２番目のハンマー部材２５１による打撃が終了している場合には３番目のハンマー部材２５１を回動させるよう指示することになる。このようにハンマー部材２５１を回動させるよう指示すると、上記のように一定期間中、部品検査用打撃装置２００から供給される収音信号をＲＡＭ３１２に記憶させる（ステップＳａ２）。
【００３９】
一方、条件データに示される全てのハンマー部材２５１による打撃およびその際の打音の収音信号の記憶が終了した場合には（ステップＳａ３の判別「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ３１０は各打撃位置毎にＲＡＭ３１２に記憶されている収音信号を解析し、該解析結果に基づいて第１の判定処理を行い、検査対象のカムシャフトＣＳが当該判定処理の結果が合格であるか否かを判定する（ステップＳａ４）。第１の判定処理では、ＣＰＵ３１０は、各打撃位置毎の収音信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、図１０に示すように各打撃位置毎の収音信号の周波数スペクトラムを求める。なお、同図において、縦軸はパワーレベル、横軸は周波数である。
【００４０】
このように各打撃位置毎の収音信号の周波数スペクトラムを導出すると、ＣＰＵ３１０は、判定基準データテーブル（図５参照）を参照し、当該検査対象部品の種類に対応する判定基準データに示される情報と、求めた収音信号の周波数スペクトラムとを比較し、検査した部品が合格であるか否かを判定する。本実施形態では、判定基準データとして、３つの周波数帯域を示す周波数情報と、これらの各周波数帯域に含まれるスペクトラムのピーク値を所定の重み付けを行った後に加算した値を示すスペクトラムピーク加算値情報とが記憶されている。そして、ＣＰＵ３１０は、まず各打撃位置（図１０では３箇所を示している）毎の収音信号の周波数スペクトラムのうち、判定基準データに含まれる周波数情報によって特定される３つの各周波数帯域Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ３１，Ｆ３２，Ｆ３３におけるスペクトラムのピーク値Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３を求める。
【００４１】
以上のように各打撃位置毎の収音信号の３つの周波数帯域におけるスペクトラムピーク値を求めると、ＣＰＵ３１０は各打撃位置毎のスペクトラムピーク値を所定の重み付け係数を乗算した後、加算して各打撃位置の収音信号毎のスペクトラムピーク加算値（信号特性）を求める。例えば、周波数帯域Ｆ１１の重み付け係数が０．９、周波数帯域Ｆ１２の重み付け係数が１．０、周波数帯域Ｆ１３の重み付け係数が１．１である場合には、Ｐ１１×０．９＋Ｐ１２×１．０＋Ｐ１３×１．１により打撃位置○○mmのスペクトラムピーク加算値ＫＰ１を求める。ここで、各周波数帯域毎の重み付け係数は判定基準データに含まれており、予め良品に対して検査した際に得られた収音信号を解析等することにより得られた値である。
【００４２】
他の打撃位置の収音信号のスペクトラムピーク加算値ＫＰ２，ＫＰ３も上記スペクトラムピーク加算値と同様の手法により求めると、ＣＰＵ３１０は、求めた各スペクトラムピーク値ＫＰ１，ＫＰ２，ＫＰ３と、判定基準データに含まれる各打撃位置毎の基準スペクトラムピーク加算値ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３とを比較し、その比較結果から合格であるか否かの判定を行う。より具体的には、各打撃位置毎に導出したスペクトラムピーク加算値とそれに対応する基準スペクトラムピーク加算値とのいずれが大きいかを求め、ＫＰ１＞ＤＰ１、ＫＰ２＞ＤＰ２、ＫＰ３＞ＤＰ３となるか否かを判定する。そして、この条件を全て満たした場合には、当該検査対象部品は合格であると判定し、導出したスペクトラムピーク加算値のいずれかが、それに対応する基準スペクトラムピーク加算値よりも小さい場合には当該検査対象部品が不合格であると判定する。
【００４３】
以上のように本実施形態における第１の判定処理では、判定基準データに含まれる３つの周波数情報によって特定される周波数帯域の成分のみに着目して判定を行っている。本実施形態において、上記３つの周波数帯域は、予め良品に対して打撃した際に得られる音の音色に着目して決定されたものである。すなわち、良品を打撃した時に収音された音の倍音成分を含む３つの周波数帯域を周波数情報として格納しておく。このような周波数帯域の信号特性の１つであるスペクトラムピーク加算値に着目して判定することにより、検査時の打撃の際に発生した音の倍音成分が、当該周波数帯域に含まれない場合には音色が異なることが分かり、不合格であるといった判定を下すことができる。特に、カムシャフトＣＳの長尺の部品の一部を打撃した際には、亀裂等がある場合とない場合とでは発生する打音の音色に大きな違いがあり、上記のような周波数帯域に着目して判定を行うことにより、より精度のよい判定を行うことができる。
【００４４】
また、上記のように特定の周波数帯域に着目点を絞って判定を行うことにより、収音結果から求められる全周波数帯域の成分と、判定基準データ等に示される全周波数帯域の成分に関する情報とを比較する際と比較して、必要となる演算処理等も低減されることになる。さらに、収音信号の全周波数帯域の成分を利用して判定を行う場合には、打音以外の音、つまりノイズ等の影響を受けやすくなり、その結果判定精度が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、検査対象部品が良品であれば倍音成分が当然に含まれるであろう周波数帯域のピーク値のみに着目し、他の周波数帯域の成分については判定の要素としていないので、ノイズ等の影響を受けにくくなる。特に、部品製造工場内等において、部品検査を行う際には周囲の騒音等が大きい場合があるが、本実施形態では、周囲の騒音に対してもあまり影響を受けず、より正確な判定を行うことができる。
【００４５】
以上のような第１の判定処理を終了すると、ＣＰＵ３１０は、その判定結果が「ＯＫ」であるか否か、つまり合格判定がなされたか否かを判別する（ステップＳａ５）。そして、判定結果が不合格である場合には、ＣＰＵ３１０は、この検査対象部品はＮＧ（No Good）部品であると判定し（ステップＳａ９）、その判定結果を表示部に出力する（ステップＳａ１０）。
【００４６】
一方、第１の判定処理の結果、合格判定を得た場合にはＣＰＵ３１０は、より精度の高い判定を行うため、第２の判定処理を行う（ステップＳａ６）。第２の判定処理においては、ＣＰＵ３１０は各打撃位置の収音信号の減衰過程に着目し、合格であるか否かの判定を行う。このような減衰過程に着目した判定処理を行うため、各々の打撃時に収音された収音信号に対してフィルタリングを行い、当該減衰過程の導出に適した帯域の信号成分のみを抽出する。ここでは約１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯域の信号成分を通過させるといったフィルタリング処理を行い、カムシャフトＣＳのほぼ中央部分を打撃した際に得られる収音信号に対しては特別に約２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯域の信号成分を通過させるといったフィルタリングを行う。このように中央部分を打撃した際に得られる信号に対してのみ低周波領域をより多くカットするのは、長尺部材のほぼ中央部分を打撃した時に当該部材に生じる振動モードが、他のアンバランスな位置を打撃した時の振動モードと異なり、これにより収音される信号が異なる周波数特性となることを考慮したものであり、得られる収音信号の成分に応じてその通過範囲を異ならせている。
【００４７】
ここで、音信号の減衰過程による判定では、図１１に示すように、得られた収音信号（ａ）を二乗し、その結果（ｂ）の対数よって表される波形（ｃ）を、最小二乗法によって関数化して減衰過程を求めるといった公知の手法を用いるようにしてもよいが、本実施形態では、収音信号から得た減衰過程に基づいてより精度の高い判定を行うため、図１２に示すような手法を用いて収音信号の減衰過程を導出することとしている。なお、上記図１１および図１２に示されるグラフの横軸は時間を示し、縦軸はパワーレベル（ｄＢ）を示す。
【００４８】
図１２に示すように、まず、得られた収音信号（ａ）を二乗し、その結果（ｂ）をシュレッダーの二乗積分法により得られた波形（ｃ）を対数で表した波形（ｄ）から減衰過程についての所定のパラメータを取得する。本実施形態において取得される所定のパラメータは、打音発生時（時間＝０）におけるスタートレベルＳＬ（ｄＢ）と、当該スタートレベルＳＬよりも所定レベル（本実施形態では５ｄＢ）小さいレベル値ＳＳＬからさらに所定レベル（本実施形態では１５ｄＢ）だけパワーが下がるのに要する減衰時間ＧＴといった２つのパラメータが取得され、合否判定に用いられる。
【００４９】
なお、シュレッダーの二乗積分法とは、時間をｔ、収音信号（ａ）を関数化したものをｐ（τ）とした場合、以下の式によって時間波形ｓ（ｔ）を算出する方法である。
【数１】

Figure 0003685139
【００５０】
シュレッダーの二乗積分法では、その原理により残響波形をサンプル数Ｎ回の平均により平均化したものと同等の滑らかな減衰曲線が得られるので、減衰過程のより正確な評価ができるのである。
【００５１】
また、本実施形態では、上記の減衰時間ＧＴを導出する際に、スタートレベルＳＬではなく、スタートレベルＳＬよりも所定レベル減衰したレベルＳＳＬとなった時点を基準として減衰時間ＧＴを計測している。これは、打音が発生した瞬間時点で収音される音は安定性を欠くことが多いと考えられ、例えば環境などの種々の要因によって打撃した瞬間に得られるレベル値が大きく変動することが考えられるからである。したがって、本実施形態では、当該発生時点のレベル値ではなく、ある程度打音が安定した時点（この例では５ｄＢ低下後の時点）から減衰時間ＧＴの計測を開始しているのである。
【００５２】
このように各打撃位置毎の収音信号を解析してスタートレベルＳＬと減衰時間ＧＴを導出すると、ＣＰＵ３１０は、判定基準データテーブル（図５参照）を参照し、当該検査対象部品の種類に対応する判定基準データに示される情報と、収音信号から導出したスタートレベルＳＬおよび減衰時間ＧＴとを比較し、検査した部品が合格であるか否かを判定する。本実施形態では、判定基準データとして、当該種類の良品の検査対象部品について、所定の打撃箇所を打撃した際に各々得られた収音信号を解析することにより導出した基準スタートレベルＳＬＫおよび基準減衰時間ＧＴＫとが記憶されている。
【００５３】
ＣＰＵ３１０は、以上のような判定基準データに含まれるスタートレベルＳＬＫおよび減衰時間ＧＴＫと、導出したスタートレベルＳＬおよび減衰時間ＧＴを各打撃位置毎に比較し、合否判定を行う。本実施形態においては、各打撃位置毎に「ＳＬ＞ＳＬＫおよびＧＴ＞ＧＴＫ」といった条件を満たすか否かを判別し、全ての打撃位置において上記の条件を満たした場合に、当該検査対象部品は良品であると判定し、いずれか１つの打撃位置の収音信号の解析結果が上記条件を満たさない場合には不合格であると判定する。
【００５４】
以上のように本実施形態では、検査対象部品に亀裂等がある場合とない場合とで打音の減衰過程が相違する傾向が見られることに着目し、より精度の高い判定を行うために上述した第１の判定処理に加え、減衰過程に着目した第２の判定処理を行うようにしている。
【００５５】
第２の判定処理が終了すると、ＣＰＵ３１０は当該第２の判定処理の判定結果が合格（ＯＫ）であるか否かを判別し（ステップＳａ７）、判定結果が不合格の場合には最終判定結果をＮＧと決定し（ステップＳａ９）、その判定結果を表示部３１６に出力表示させる（ステップＳａ１０）。一方、第２の判定処理で合格であるといった判定結果が得られた場合、つまり第１の判定結果および第２の判定結果がともに合格である場合には、最終判定結果を良品と決定し、（ステップＳａ８）、その結果を表示部３１６に出力表示させる（ステップＳａ１０）。
【００５６】
以上説明したのが本実施形態に係る部品検査装置１００を利用した部品検査方法であり、当該部品検査方法によれば、部品検査用打撃装置２００がカムシャフトＣＳを打撃した際に発生する打音の解析結果を、予め用意された判定基準データと比較して良否判定を行うので、検査員の経験や勘に頼ることなく、画一的な判定を行うことができる。また、打音に基づいて判定を行っているので、部品の表面にない亀裂等の有無を判別することができる。
【００５７】
また、検査対象部品であるカムシャフトＣＳを所定の位置にセットし、適宜必要な調整をした後、検査装置３００に対して検査開始指示を行うことにより判定が行われるので、検査員は容易に検査を行うことができ、また検査時間に長時間を要することもない。
【００５８】
また、本実施形態では、検査対象部品がカムシャフトＣＳといった長手方向を有する部材であり、このような長手方向を有する部材の検査をより正確に行うため、部品検査用打撃装置２００がカムシャフトＣＳの長手方向の複数箇所を打撃した際に得られる収音信号の各々を解析し、その結果に基づいて良否判定を行っている。このように打撃箇所を複数とすることによってより正確な良否判定を行えるとともに、打撃回数が複数回となるのでさらに判定精度が向上する。
【００５９】
さらに、本実施形態では、部品検査用打撃装置２００におけるカムシャフトＣＳの長手方向に沿って分散配置された４つのマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４の収音信号をミキシングした収音信号を解析し、良否判定に用いるようにしている。このようなカムシャフトＣＳの長手方向に分散配置した複数のマイクロホンによって収音することにより、より正確な判定を行うことができるが、その理由は以下の通りである。
【００６０】
図１３に示すように、カムシャフトＣＳの右側の端部ＲＰ近傍を打撃すると、打撃した瞬間にその打撃位置において発する音は、カムシャフトＣＳとハンマー部材２５１（図２，図３参照）の衝突係数等によってほぼ定まるものであり、亀裂の有無等によってはほとんど変動しない。したがって、打撃した瞬間に発生する音そのものよりも、その直後から継続して発生する音、つまり当該打撃による振動が１つの振動系を構成するカムシャフトＣＳを伝達し、当該カムシャフトＣＳ全体が振動することにより発生する音（例えば「キーン」といった減衰音）が良否判定を決める重要な要素となる。
【００６１】
このため、上記のような端部ＲＰ近傍を打撃した時に収音信号を得る際に、カムシャフトＣＳの端部ＲＰ近傍に配置されたマイクロホン２１４のみの収音結果を判定に利用すれば、打撃した瞬間に発生する音（良否判定にほとんど関係のない音）が判定の際に大きく反映されてしまうことになる。本実施形態では、カムシャフトＣＳのどの位置を打撃する際にも、その長手方向に沿って分散配置された４つのマイクロホン２１１，２１２，２１３，２１４がその打撃によって発生する音を収音し、これらをミキシングした収音信号を部品の良否判定に利用しているので、上記のようなある一部分で発生する打撃した瞬間に発生する音の影響を平均化することができ、より正確な判定を行うことができる。
【００６２】
Ｃ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００６３】
（変形例１）
上述した実施形態においては、部品検査用打撃装置２００は４つのハンマー部材２５１を備えていたが、５つ以上のハンマー部材２５１を備えるようにしてもよいし、３つ以下であってもよい。また、上述した実施形態において説明した部品検査では、カムシャフトＣＳの３箇所を打撃することとしていたが、２箇所であってもよいし、４箇所以上であってもよい。要するに判定基準データ（図５参照）を作成するために、良品に対して行った打撃検査と、同じ回数および同じ打撃箇所を打撃するようにすればよく、これらの打撃条件は条件データに記述されているので、部品種類に応じて表示部３１６に表示される打撃条件にしたがって適宜設定すればよい。
【００６４】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、第１の判定処理において、打撃時に得られた収音信号の３つの周波数帯域のピークレベル値を判定要素として利用していたが、利用する周波数帯域は３つに限定されるものではなく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。要するに良品を打撃した際に得られた収音信号の複数の倍音成分の各々を含む周波数帯域のピークレベル値を利用すれば、上記実施形態と同様、効率がよく、かつノイズ等の影響を受けにくい判定を行うことができる。
【００６５】
（変形例３）
また、上述した実施形態においては、第１の判定処理、第２の判定処理を経て導出された最終の判定結果を表示部３１６に表示させるようにしているが、ＣＰＵ３１０によって実行される判定処理の際に、図１４に示すように、上述した第１の判定処理に用いられる各打撃時の収音信号の周波数特性や、第２の判定処理に用いられる各打撃時の収音信号の減衰曲線等を表示部３１６に表示させるようにしてもよい。同図に示す画面例では、５回分の打撃に応じた収音信号の周波数特性および減衰曲線を表示する信号成分表示欄５４０や、当該信号成分表示欄５４０の右隣上側に表示される良否結果表示欄５４１などが表示されている。
【００６６】
（変形例４）
また、上述した実施形態では、第１の判定処理および第２の判定処理の際に、各打撃時の収音信号の解析結果から得られる判断用のパラメータ（スペクトラムピーク加算値ＫＰ１、スタートレベルＳＬ、減衰時間ＧＴ等）が予め用意されている判定基準データの条件を満たした場合に良品であるといった判定が行われるようになっていたが、判断基準はこれに限定されるものではない。例えば、３箇所を打撃した場合に、２箇所についての収音信号の解析結果から得られたパラメータが判定基準データに示される条件を満たしていれば良品判定を行うといったような判断基準を採用するようにしてもよく、判定基準データとしてどのような条件（比較するパラメータ値）を設定するか等に応じて、判断基準を適宜設定するようにすればよい。
【００６７】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、部品検査用打撃装置２００から供給される収音信号に基づいて検査対象部品の良否を判定する検査処理を、検査装置３００のＣＰＵ３１０が外部記憶装置３１３等に格納されたプログラムを実行することにより行うようにしていたが、専用のハードウェア回路を構成し、当該ハードウェア回路によって上記と同様の検査処理を実行するようにしてもよい。また、ソフトウェアで上記処理を行う場合には、上記処理をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）やフロッピーディスク等の様々な記録媒体をユーザに提供するようにしてもよいし、インターネット等の通信回線を介してユーザに提供するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的短時間で、より正確な部材の良否についての検査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る部品検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 前記部品検査装置の構成要素である部品検査用打撃装置の打撃機構部の機械的構成を示す正面図である。
【図３】 前記部品検査用打撃装置の機械的構成の主要部を示す側断面図である。
【図４】 部品検査装置の構成要素である検査装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】 前記検査装置による検査処理に用いられるテーブルであって、外部記憶装置等に格納される判定基準データテーブルの内容を説明するための図である。
【図６】 前記検査装置による検査処理に用いられるテーブルであって、外部記憶装置等に格納される条件データテーブルの内容を説明するための図である。
【図７】 前記検査装置において検査処理アプリケーションが起動されたときの表示画面例を示す図である。
【図８】 部品検査を行う際に、前記部品検査用打撃装置が打撃するカムシャフトの位置を説明するための図である。
【図９】 前記検査装置のＣＰＵ３１０によって実行される検査処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】 前記検査処理において、部品の良否判定に用いるために部品検査用打撃装置２００によって得られた収音信号の周波数特性の一例を示す図である。
【図１１】 収音信号の減衰過程を導出する過程の一般的な手法を説明するための図である。
【図１２】 前記検査処理において、部品の良否判定に用いるために前記収音信号の減衰過程を導出する手法を説明するための図である。
【図１３】 前記部品検査装置による検査結果の精度が向上する理由を説明するための図である。
【図１４】 前記検査処理において、その処理に用いられる信号成分等を前記検査装置の表示部に表示する際の表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００……部品検査装置、２００……部品検査用打撃装置、２１０……打撃機構部、２１１，２１２，２１３，２１４……マイクロホン、２１５……ミキシング部、２１６……Ａ／Ｄ変換器、２５０……ハンマー軸、２５１……ハンマー部材、２５１ａ……回動支持部、２５１ｂ……シャフト部、２５１ｃ……ハンマー部、２６０……受け台、２７０……マイクロホン保持部、３００……検査装置、３１０……ＣＰＵ、３１１……ＲＯＭ、３１２……ＲＡＭ、３１３……外部記憶装置、３１４……バス、３１５……操作部、３１６……表示部、ＣＳ……カムシャフト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a member inspection device, a member inspection impact device, a member inspection method, a program, and a recording medium for inspecting whether or not a manufactured component has a crack or the like in a manufacturing process of a component such as a camshaft.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of cast parts such as camshafts, it is common to inspect the manufactured parts for cracks and the like. Conventionally, the following methods have been used as such component inspection methods.
[0003]
(1) A method in which an inspector visually checks each part and determines whether there is a crack on the surface.
(2) Method of judging the presence or absence of cracks by immersing parts in water containing magnetic powder and how much magnetic powder adheres to the part
(3) A method in which an inspector hits a part with a hammer, etc., and the inspector determines the presence or absence of a crack by listening to the hitting sound.
(4) A method for determining the presence or absence of cracks from changes in the transmission characteristics of ultrasonic waves inside a part
(5) A method of X-raying a cross section of a part and determining the presence or absence of a crack from the result
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above inspection methods (1) to (5) have the following problems.
The method {circle around (1)} can only search for cracks on the surface of the part, cannot determine the presence or absence of internal cracks, and has a problem that the determination results vary by the inspector.
In the method (2), only the presence or absence of cracks on the surface or a portion close to the surface can be determined, and the time required for inspection is increased.
In the method (3), there is a problem that the determination result by the inspector varies, and the determination result may vary even when the same inspector inspects due to the surrounding noise environment.
In the method (4), the presence or absence of an internal crack or the like can be accurately detected, but the inspection takes a long time.
In the method (5), since only cracks near the cross section taken by X-ray photography can be detected, there may be a problem in determination accuracy when the number of photographing locations is small. It will take time.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and includes a member inspection device, a member inspection striking device, a member inspection method, a program, and a recording medium that can obtain a more accurate inspection result in a relatively short time. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a member inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus that inspects an inspection target member having a longitudinal direction, and the position of the inspection target member set at a predetermined position in the longitudinal direction. A striking means for striking, a plurality of microphones distributed along the longitudinal direction of the inspection target member set at the predetermined position, and a plurality of microphones when the inspection target member is hit by the striking means Sound pickup signal picked up by the microphone The mixed signal Analyzing and determining the level at the time of hitting and the decay time required for the power to drop by a predetermined level from a level that is lower than the level at the time of hitting by a predetermined level. And inspection means for comparing the preset reference information of the inspection target member and obtaining the inspection result of the inspection target member.
[0007]
In this configuration, when any position of the inspection target member having the longitudinal direction is hit by the hitting means, the hitting sound is collected by a plurality of microphones dispersedly arranged along the longitudinal direction of the inspection target member. The Since the inspection is performed by comparing the analysis result of the collected sound signal with preset reference information, it is possible to perform the quality determination of the parts uniformly and in a relatively short time. In addition, the sound pickup signal of the microphone used for the inspection reflects the sound at the moment of impact more as the microphone is closer to the hitting position. However, the inspection means is picked up by a plurality of dispersed microphones. Since the inspection is performed using the collected sound signal, the influence of the sound at the moment of the impact can be averaged, and the inspection with higher accuracy can be performed.
[0008]
Moreover, the member inspection apparatus according to another aspect of the present invention is as follows. An inspection apparatus for inspecting an inspection object member having a longitudinal direction, the striking means for striking the longitudinal position of the inspection object member set at a predetermined position, and the inspection set at the predetermined position A plurality of microphones arranged in a distributed manner along the longitudinal direction of the target member, and the striking means When a member to be inspected is hit Multiple said Pickup signal picked up by microphone Mixed signal The first analysis means for determining the level at the time of the impact and the decay time required for the power to further decrease by a predetermined level from the level that is a predetermined level lower than the level at the time of the impact, Mixed signal A second analysis means for obtaining signal characteristics of a plurality of frequency bands set in advance for the member to be inspected, a level at the time of hitting and a decay time obtained by the first analysis means, and presetting The first reference means for obtaining the inspection result for the inspection target member, and the signal characteristics of the plurality of frequency bands obtained by the first analysis means And a second inspection means for comparing a reference signal characteristic set in advance for the inspection target member and obtaining an inspection result for the inspection target member.
[0009]
In this configuration, since the inspection is performed by comparing the analysis result of the collected sound signal obtained when the member to be inspected is hit with preset reference information, the quality determination of the parts is uniform and relatively short. Can be done in time. In addition, since the hitting sound when the inspection target member is hit is picked up, the signal characteristics of a plurality of frequency bands set in advance for the inspection target member in the collected sound signal are used as inspection determination elements. Compared to the case of comparison for all frequency bands, the processing becomes simple and the influence of noise and the like included in unnecessary frequency bands can be reduced. For example, a more accurate inspection can be performed by using the signal characteristics of a frequency band (such as a band including overtone components) including characteristic signal characteristics as a determination factor.
[0011]
The member inspection method according to the present invention is an inspection method for inspecting an inspection target member having a longitudinal direction, and strikes one or more positions in the longitudinal direction of the inspection target member set at a predetermined position. A striking step, and a sound collecting step for picking up sound when the inspection target member is hit by a plurality of microphones distributed along the longitudinal direction of the inspection target member set at the predetermined position; , plural Sound pickup signal picked up by the microphone The mixed signal Analyzing and determining the level at the time of hitting and the decay time required for the power to drop by a predetermined level from a level that is lower than the level at the time of hitting by a predetermined level. And a reference step for comparing the preset reference information of the inspection target member to obtain an inspection result for the inspection target member.
[0012]
Moreover, the member inspection method according to another aspect of the present invention provides a sound when the inspection target member is hit. plural A sound pickup step for picking up sound by a microphone; plural Sound pickup signal picked up by the microphone Mixed signal A first analysis step for determining a level at the time of the hitting and a decay time required for the power to further decrease by a predetermined level from a level lower than the level at the time of hitting by a predetermined level; Mixed A second analysis step for obtaining signal characteristics of a plurality of frequency bands set in advance for the member to be inspected in the signal, the level at the time of hitting and the decay time obtained by the first analysis step, The first reference step for comparing the set reference information of the inspection target member and obtaining the inspection result for the inspection target member, and the signal characteristics of the plurality of frequency bands obtained in the second analysis step And a reference signal characteristic set in advance for the inspection target member to obtain an inspection result for the inspection target member, and based on the inspection results of the first and second inspection steps. And a determination step of determining whether the inspection target member is good or bad.
[0013]
Further, the program according to the present invention causes a computer to be inspected when an inspection target member is hit. plural Pickup signal picked up by microphone Mixed signal Analyzing means for determining the level at the time of hitting and the decay time required for the power to drop further by a predetermined level from a level lower than the level at the time of hitting by the predetermined level, and the hitting obtained by the analyzing means The level of time and the decay time are compared with reference signal characteristics set in advance for the inspection target member, and function as inspection means for obtaining an inspection result for the inspection target member.
[0014]
In addition, the recording medium according to the present invention allows a computer to be inspected when a member to be inspected is hit. plural Pickup signal picked up by microphone Mixed signal Analyzing means for determining the level at the time of hitting and the decay time required for the power to drop further by a predetermined level from a level lower than the level at the time of hitting by the predetermined level, and the hitting obtained by the analyzing means A program for functioning as an inspection unit that compares the time level and the decay time with the reference signal characteristics set in advance for the inspection target member and obtains the inspection result for the inspection target member is recorded.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A. Configuration of the embodiment
First, FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the component inspection apparatus 100 includes a component inspection hitting device 200 that picks up a hitting sound when a test target component is hit with a microphone and outputs a sound pickup signal, and a component inspection hitting device. And an inspection apparatus 300 that determines the quality of the part to be inspected based on a sound collection signal supplied from the apparatus 200. In this embodiment, the component inspection striking device 200 and the inspection device 300 are configured as separate bodies and connected by a signal cable. However, both are configured as an integrated device. Also good.
[0016]
The component inspection striking device 200 is a device for striking a camshaft CS having a longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 1) that is a component to be inspected. The striking mechanism unit 210 and microphones 211, 212, 213, 214 are included. A mixing unit 215 and an A / D converter 216.
[0017]
The striking mechanism 210 has hammers that strike a plurality of locations in the longitudinal direction of the camshaft CS (details will be described later), and the sound when the camshaft CS is struck by the hammers is emitted from the microphones 211, 212, Collected by 213 and 214. The four microphones 211, 212, 213, and 214 are arranged in a distributed manner along the longitudinal direction of the camshaft CS, and pick up sounds at the arranged positions, via a head amplifier (not shown) or the like. The data is output to the mixing unit 215. The collected signals collected by the microphones 211, 212, 213, and 214 are mixed by the mixing unit 215, converted into a digital signal by the A / D converter 216, and then supplied to the inspection apparatus 300 via the signal cable. Is done.
[0018]
Next, referring to FIG. 2 and FIG. 3, the mechanical configuration of the component inspection striking device 200 such as the configuration of the striking mechanism 210 of the component inspection striking device 200 and the installation positions of the microphones 211, 212, 213, 214, etc. Will be described. As shown in FIG. 2, the striking mechanism part 210 of the component inspection striking device 200 has a hammer shaft 250 extending along the longitudinal direction of the camshaft CS set at a predetermined position for inspection, The hammer shaft 250 is attached to and supported by a housing (not shown) at both ends.
[0019]
Four hammer members 251 are supported on the hammer shaft 250, and these hammer members 251 are rotatable about the hammer shaft 250 as shown in FIG. 3. Each hammer member 251 includes a rotation support portion 251a that is rotatably supported by the hammer shaft 250, a shaft portion 251b that extends downward from the rotation support portion 251a, and a hammer portion 251c that is attached to the lower end of the shaft portion 251b. It consists of and. Under this configuration, the rotation support portion 251 a rotates with respect to the hammer shaft 250, so that the entire hammer member 251 can rotate about the hammer shaft 250.
[0020]
The position of the rotation support portion 251a of each hammer member 251 is movable along the axial direction of the hammer shaft 250 (the left-right direction in FIG. 2), and the position of the rotation support portion 251a is adjusted. Thus, the position at which each hammer member 251 strikes the camshaft CS can be adjusted in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 2).
[0021]
Under this configuration, each hammer member 251 is held at the position shown in FIG. 3 by a holding mechanism (not shown), and when the inspection is performed, the holding state by the holding mechanism is released and the weight of FIG. It rotates counterclockwise and strikes the camshaft CS. Here, each hammer member 251 can be individually released from the holding state, that is, each hammer member 251 can be individually rotated. In the present embodiment, the holding state of each hammer member 251 is released based on a hitting start instruction supplied from the inspection apparatus 300 via a signal cable, and the released hammer member 251 is rotated by its own weight, thereby causing the camshaft. CS is hit.
[0022]
In this component inspection hitting device 200, as shown in FIG. 2, the camshaft CS to be inspected is hit with both ends supported by the cradle 260. As shown in FIG. 3, the cradle 260 has a base 262 disposed on the installation surface, and an arc-shaped recess for placing the columnar camshaft CS on the top surface of the base 262. And a receiving portion 261 formed. A shock absorbing member 261a having a concave cross section such as urethane rubber is attached to the concave portion of the receiving portion 261, and the camshaft CS is placed on the shock absorbing member 261a. As shown in FIGS. The camshaft CS is set at a predetermined inspection position.
[0023]
As shown in FIG. 3, microphones distributed in the longitudinal direction of the camshaft CS, which is the direction perpendicular to the paper surface of the drawing, are arranged at positions opposite to the hammer member 251 of the camshaft CS set at a predetermined position. A microphone holding portion 270 that holds 211, 212, 213, 214 (only the microphone 211 shown in the figure) is disposed over the longitudinal direction of the camshaft CS.
[0024]
The microphone holding portion 270 has an L-shaped iron plate 271 extending in the longitudinal direction of the camshaft CS, and an L-shaped sound absorbing member 272 attached to the iron plate 271 on the camshaft CS side. . The sound absorbing member 272 such as glass wool has a vertical portion 272a erected on the installation surface and a horizontal portion 272b extending from the upper end of the vertical portion 272a to the camshaft CS side, and the camshaft CS side of the vertical portion 272a. A second sound absorbing member 273 is disposed at a position in contact with the surface. Here, the second sound absorbing member 273 is a member having a size such that the upper surface thereof is in contact with the lower surface of the horizontal portion 272b, but a gap S is partially formed between the upper surface and the lower surface of the horizontal portion 272b. A notch 273a is formed. Microphones 211, 212, 213, and 214 are arranged in the gap S formed by the notch 273a. That is, the microphones 211, 212, 213, and 214 are provided at positions so that directions other than the camshaft CS side are covered with the sound absorbing member, so that the microphones 211, 212, 213, and 214 are outside the camshaft CS side. The generated sound is hardly picked up. In other words, it is possible to pick up the hitting sound when the hammer member 251 hits the camshaft CS in an environment containing almost no noise.
[0025]
Next, FIG. 4 shows the configuration of the inspection apparatus 300. As shown in the figure, the inspection apparatus 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 310 and a ROM (Read Only Memory) 311 that are connected to each other via a bus 314 as shown in the figure. A RAM (Random Access Memory) 312, an external storage device 313, an operation unit 315, a display unit 316, and an interface 317, which can be configured by, for example, a personal computer.
[0026]
The CPU 310 activates a camshaft inspection application stored in the ROM 311 or the external storage device 313, thereby analyzing the sound collection signal supplied from the component inspection hitting device 200, and the analysis result and a good product prepared in advance. An inspection process is performed in which the quality of the camshaft CS is determined by comparing with the analysis result (details will be described later). The RAM 312 is used as a working area during the inspection process. The operation unit 315 has input means such as a keyboard and a mouse, and supplies instructions to the CPU 310 according to user operations. The user can input an inspection process start instruction, various setting information, and the like via the operation unit 315. The display unit 316 includes a CRT (Cathode-ray Tube), an LCD (Liquid Crystal Display), and the like, and displays various types of information such as inspection results and sound collection results. The interface 317 is an interface such as a USB (Universal Serial Bus), and exchanges various signals such as a sound collection signal with the component inspection striking device 200 connected to a terminal of the interface 317 via a cable. .
[0027]
The external storage device 313 is a hard disk drive or the like, and stores the above-described inspection application and the like, a condition data table used for inspection processing according to the inspection application, and a determination for determining pass / fail of the inspection component A reference data table and the like are stored. In the inspection process, the collected sound signal supplied from the component inspection hitting device 200, that is, the content of the hitting sound when hitting the camshaft CS to be inspected by the hitting mechanism portion 210 (see FIGS. 2 and 3). Analysis is performed, and the result of the analysis is compared with an analysis result of a good product set in advance to determine whether the product is good or bad. Therefore, as shown in FIG. 5, in the external storage device 313, as the data to be referred to when making the determination, the type of the inspection target part is associated with the determination reference data used for the determination of the inspection of the part. The determination criteria data table is stored. Here, the determination reference data is obtained by previously hitting a non-defective camshaft CS by the component inspection striking device 200 for all types of components supported by the component inspection device 100, and the microphones 211, 212, 213, at the time of the impact. The analysis result of the collected sound signal collected by 214 is stored. Details of the analysis result stored as the determination reference data will be described later.
[0028]
As shown in FIG. 6, the external storage device 313 stores a condition data table in which the type of the inspection target component is associated with the condition data when the component inspection hitting device 200 is hit. Yes. As the stored condition data, for example, data such as which position of the camshaft CS (there may be a plurality of positions or a single position) is stored.
The above is the configuration of the component inspection device 100 including the component inspection impact device 200 and the inspection device 300.
[0029]
B. Parts inspection method
Regarding a method for inspecting whether the camshaft CS is a non-defective product using the component inspection device 100 including the component inspection hitting device 200 and the inspection device 300 having the above-described configuration, the inspection device 300 at the time of the inspection. The operation will be mainly described.
[0030]
First, the inspector places both ends of the camshaft CS to be inspected on the receiving table 260, and sets the camshaft CS at a predetermined inspection position (see FIGS. 2 and 3).
[0031]
When the camshaft CS is set in this way, the inspector instructs to start the inspection processing application via the operation unit 315 of the inspection apparatus 300 in order to start the inspection. When the inspection application is activated, as shown in FIG. 7, the CPU 310 displays a message such as “Please input the type of component to be inspected” on the display unit 316. In response to the message, when the inspector inputs the type of part to be inspected using, for example, a pull-down menu and clicks “OK”, the CPU 310 refers to the condition data table stored in the external storage device 313 ( 6), the condition data corresponding to the type of the input inspection target component is read, and the contents corresponding to the condition data are displayed on the display unit 316. For example, when “camshaft C” is input as the type of component to be inspected, “condition data C” is read and the content is displayed on the display unit 316. In the condition data, information on conditions to be inspected including contents such as which position of the inspection target part was struck is described. For example, the Xmm position, the Ymm position, and the Zmm position from one end side of the camshaft. The display unit 316 displays a condition for performing an inspection such that the hammer member 251 should hit the three places.
[0032]
It should be noted that the hitting position based on the condition data displayed here may in principle be any position as long as it is the same hitting position as when the determination reference data was acquired. In this embodiment, the part to be inspected is the camshaft CS, and either the portion of the shaft S or the portion of the cam CM shown in FIG. 8 may be hit. Since it has been found that it is preferable to hit a portion other than the CMT (for example, a portion indicated by an arrow), the camshaft CS may be set so that the inspector is hit. This is because the apex portion CMT of the cam CM is made of a material (hard material) different from that of other general portions, and sound is transmitted when this portion is hit and other portions are hit. This is because the system is considered to differ depending on the difference in the material.
[0033]
With reference to the display content of the display unit 316 as described above, the inspector appropriately moves the position of each hammer member 251 of the component inspection hitting device 200 along the axial direction of the hammer shaft 250 and sets the camshaft CS set. The adjustment work is performed so that the hitting position is the position displayed on the display unit 316. For example, in the case where the hitting positions are displayed at three positions such as the Xmm position, the Ymm position, and the Zmm position from one end of the camshaft, the four hammer members of the hitting mechanism portion 210 (see FIGS. 2 and 3) The three hammer members 251 of 251 perform adjustment work such as moving the Xmm position, the Ymm position, and the Zmm position from the one end side of the camshaft to positions where they can be struck.
[0034]
It should be noted that when the inspection is continued for the same type of inspection target component, such adjustment work is not necessary, and it is only necessary to perform impact or the like in an already adjusted state. Further, the adjustment operation as described above may be performed manually, or the component inspection hitting device 200 has a function of automatically adjusting the position of the hammer member 251 in the axial direction of the hammer shaft 250. If so, the adjustment may be performed using the automatic adjustment function. When such an automatic adjustment function is provided, an adjustment instruction signal including target position information of each hammer member 251 is sent from the inspection device 300 to the component inspection impact device 200 via a signal cable. A configuration may be adopted in which the component inspection striking device 200 that has received the signal automatically adjusts the position.
[0035]
The above is the initial setting work for inspecting the camshaft CS. When this work is completed, the inspector instructs the CPU 310 via the operation unit 315 to start the inspection. If the initial setting work as described above has already been performed, for example, when the inspection is continued for the same kind of inspection target part after the inspection of a certain type of inspection target part, each hammer member 251 is performed. Therefore, after setting a new part to be inspected at a predetermined position, the inspector may input an inspection start instruction without performing adjustment or the like.
[0036]
When the inspection start instruction is received as described above, the inspection apparatus 300 proceeds with the inspection process according to the procedure shown in FIG. As shown in the figure, upon receiving the inspection start instruction, the CPU 310 reads out the condition data (see FIG. 6) corresponding to the type of the inspection target part input by the inspector, and the interface 317 and the signal cable according to the condition data. Then, an impact start instruction signal is sent to the component inspection impact device 200 (step Sa1). Here, as described above, the condition data describes which position of the inspection target part is to be hit by which hammer member 251, and a hitting start signal based on the description content is transmitted. For example, when it is described as condition data that three hammer members 251 are used in order from the right side in FIG. 2 and the camshaft CS is hit, the CPU 310 first holds the rightmost hammer member 251. The state is released and the hammer member 251 is rotated to instruct to hit the camshaft CS.
[0037]
In this way, when instructed to hit by the predetermined hammer member 251, the CPU 310 then picks up the sound by the microphones 211, 212, 213, and 214 of the component inspection hitting device 200 during a predetermined period, and causes the interface 317 to enter. The collected sound signal supplied via the RAM 312 is stored in the RAM 312 or the like (step Sa2). At this time, identification information or the like is added and stored so that it is possible to identify which position on the camshaft CS the sound pickup signal is when the sound pickup signal is hit so that it can be compared with the determination reference data later.
[0038]
When the certain period of time has elapsed, the CPU 310 determines whether or not the hammering by all the hammer members 251 indicated in the condition data and the storage of the collected sound signal of the hitting sound have been completed (step Sa3). If it is determined that there is not, a signal instructing to start hitting by the remaining hammer member 251 indicated in the condition data is sent to the component inspection hitting device 200 (step Sa1). When the condition data as described above is described, if only the rightmost hammer member 251 in FIG. 2 has been hit, an instruction is given to rotate the second hammer member 251 from the right. When the first and second hammer members 251 from the right have been hit, the third hammer member 251 is instructed to rotate. When the hammer member 251 is instructed to rotate as described above, the sound collection signal supplied from the component inspection hitting device 200 is stored in the RAM 312 for a certain period as described above (step Sa2).
[0039]
On the other hand, when the hammering of all the hammer members 251 indicated in the condition data and the storage of the collected sound signal of the hitting sound have been completed (“YES” in step Sa3), the CPU 310 performs the RAM 312 for each hitting position. Is analyzed, and a first determination process is performed based on the analysis result to determine whether or not the camshaft CS to be inspected has passed the determination process result (step) Sa4). In the first determination process, the CPU 310 performs an FFT (Fast Fourier Transform) process on the collected sound signal at each hitting position, and obtains a frequency spectrum of the collected sound signal at each hitting position as shown in FIG. . In the figure, the vertical axis represents the power level and the horizontal axis represents the frequency.
[0040]
When the frequency spectrum of the collected sound signal is derived for each hitting position in this way, the CPU 310 refers to the determination reference data table (see FIG. 5), and information indicated in the determination reference data corresponding to the type of the inspection target part. And the obtained frequency spectrum of the collected sound signal are compared to determine whether the inspected part is acceptable. In the present embodiment, as the determination reference data, frequency information indicating the three frequency bands, and spectrum peak addition value information indicating a value obtained by performing a predetermined weighting on the peak values of the spectrum included in each frequency band. Is stored. Then, the CPU 310 first has three frequency bands F11, which are specified by the frequency information included in the determination reference data, of the frequency spectrum of the sound collection signal for each striking position (three positions are shown in FIG. 10). Spectrum peak values P11, P12, P13, P21, P22, P23, P31, P32, and P33 in F12, F13, F21, F22, F23, F31, F32, and F33 are obtained.
[0041]
As described above, when the spectrum peak values in the three frequency bands of the sound pickup signal for each hitting position are obtained, the CPU 310 multiplies the spectrum peak value for each hitting position by a predetermined weighting coefficient, and then adds them to each hitting hit. A spectrum peak addition value (signal characteristic) for each collected sound signal at the position is obtained. For example, when the weighting coefficient of the frequency band F11 is 0.9, the weighting coefficient of the frequency band F12 is 1.0, and the weighting coefficient of the frequency band F13 is 1.1, P11 × 0.9 + P12 × 1.0 + P13 × From 1.1, the spectrum peak addition value KP1 at the hitting position OOmm is obtained. Here, the weighting coefficient for each frequency band is included in the determination reference data, and is a value obtained by analyzing a collected sound signal obtained when a good product is inspected in advance.
[0042]
When the spectrum peak addition values KP2 and KP3 of the collected sound signals at the other striking positions are also obtained by the same method as the spectrum peak addition value, the CPU 310 uses the obtained spectrum peak values KP1, KP2 and KP3 as the determination reference data. The reference spectrum peak addition values DP1, DP2 and DP3 for each included impact position are compared, and it is determined whether or not the comparison results are acceptable. More specifically, it is determined which one of the spectrum peak addition value derived for each striking position and the corresponding reference spectrum peak addition value is larger, and whether or not KP1> DP1, KP2> DP2, KP3> DP3. Determine whether. Then, when all of these conditions are satisfied, it is determined that the part to be inspected is acceptable, and when any of the derived spectrum peak addition values is smaller than the corresponding reference spectrum peak addition value, It is determined that the inspection target part is rejected.
[0043]
As described above, in the first determination process according to the present embodiment, the determination is performed by paying attention to only the components in the frequency band specified by the three frequency information included in the determination reference data. In the present embodiment, the three frequency bands are determined by paying attention to the timbre of the sound obtained when the non-defective product is hit in advance. That is, three frequency bands including harmonic components of the sound collected when a good product is hit are stored as frequency information. When the determination is made by paying attention to the spectrum peak addition value which is one of the signal characteristics of such a frequency band, when the harmonic component of the sound generated at the time of hitting at the time of inspection is not included in the frequency band Can see that the timbre is different and can make a judgment that it is rejected. In particular, when a part of a long part of the camshaft CS is hit, there is a big difference in the tone of the hitting sound when there is a crack or the like, and attention is paid to the frequency band as described above. Thus, the determination can be performed with higher accuracy.
[0044]
In addition, by making a determination while focusing on a specific frequency band as described above, information on all frequency band components obtained from the sound collection result and information on all frequency band components indicated in the determination reference data, etc. Compared with the comparison of the above, the required arithmetic processing and the like are also reduced. Furthermore, when the determination is performed using the components of the entire frequency band of the collected sound signal, the determination is likely to be influenced by sounds other than the hitting sound, that is, noise, and as a result, the determination accuracy may decrease. On the other hand, in the present embodiment, if the component to be inspected is a non-defective product, attention is paid only to the peak value of the frequency band that would naturally contain the overtone component, and the other frequency band components are not used as determination elements. Therefore, it becomes difficult to be affected by noise and the like. In particular, in parts manufacturing factories and the like, ambient noise and the like may be large when performing part inspection. However, in this embodiment, the ambient noise is not significantly affected, and more accurate determination is performed. It can be carried out.
[0045]
When the first determination process as described above is completed, the CPU 310 determines whether or not the determination result is “OK”, that is, whether or not a pass determination has been made (step Sa5). If the determination result is unsuccessful, the CPU 310 determines that the part to be inspected is an NG (No Good) part (step Sa9), and outputs the determination result to the display unit (step Sa10). .
[0046]
On the other hand, when the acceptance determination is obtained as a result of the first determination process, the CPU 310 performs the second determination process in order to perform a determination with higher accuracy (step Sa6). In the second determination process, the CPU 310 pays attention to the attenuation process of the collected sound signal at each hitting position, and determines whether or not it is acceptable. In order to perform such a determination process focusing on the attenuation process, filtering is performed on the collected sound signal collected at the time of each hit, and only a signal component in a band suitable for derivation of the attenuation process is extracted. Here, a filtering process such as passing a signal component in a frequency band of about 1 kHz to 4 kHz is performed, and a frequency of about 2 kHz to 4 kHz is specially applied to a sound pickup signal obtained when the substantially central portion of the camshaft CS is hit. Filtering is performed such that the signal component of the band is passed. In this way, more low-frequency regions are cut only with respect to the signal obtained when the central portion is hit, because the vibration mode generated in the member when hitting the substantially central portion of the long member is another amp. Unlike the vibration mode when striking a balanced position, it takes into account that the collected signal has a different frequency characteristic, and the passing range varies depending on the component of the collected sound signal. ing.
[0047]
Here, in the determination based on the attenuation process of the sound signal, as shown in FIG. 11, the obtained sound pickup signal (a) is squared, and the waveform (c) represented by the logarithm of the result (b) is minimized. Although a known method of calculating the attenuation process by functioning by the square method may be used, in this embodiment, since a more accurate determination is performed based on the attenuation process obtained from the collected sound signal, FIG. The attenuation process of the collected sound signal is derived using the method as shown in FIG. In the graphs shown in FIGS. 11 and 12, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates power level (dB).
[0048]
As shown in FIG. 12, first, the obtained sound pickup signal (a) is squared, and the result (b) is a logarithm of the waveform (c) obtained by the shredder square integration method (d). To obtain predetermined parameters for the decay process. The predetermined parameter acquired in the present embodiment includes a start level SL (dB) at the time of occurrence of a hitting sound (time = 0) and a level value SSL smaller than the start level SL by a predetermined level (5 dB in the present embodiment). Furthermore, two parameters such as the decay time GT required for the power to decrease by a predetermined level (15 dB in the present embodiment) are acquired and used for pass / fail determination.
[0049]
The shredder square integration method is a method of calculating a time waveform s (t) by the following equation, where t is time and p (τ) is a function of the collected sound signal (a). .
[Expression 1]
Figure 0003685139
[0050]
According to the shredder square integration method, a smooth attenuation curve equivalent to that obtained by averaging the reverberation waveform by averaging the number of samples N can be obtained by the principle, so that the attenuation process can be more accurately evaluated.
[0051]
In the present embodiment, when the above-described decay time GT is derived, the decay time GT is measured not based on the start level SL but based on the point when the level SSL is attenuated by a predetermined level from the start level SL. . This is because the sound picked up at the moment when the sound hits often lacks stability, and the level value obtained at the time of hitting may vary greatly due to various factors such as the environment. It is possible. Therefore, in this embodiment, the measurement of the decay time GT is started not from the level value at the time of the occurrence but from the time when the sound hit is stabilized to some extent (in this example, the time after 5 dB reduction).
[0052]
When the sound pickup signal at each hitting position is analyzed in this way and the start level SL and the decay time GT are derived, the CPU 310 refers to the determination reference data table (see FIG. 5) and corresponds to the type of the inspection target part. The information shown in the determination reference data is compared with the start level SL and the decay time GT derived from the collected sound signal to determine whether the inspected part is acceptable. In the present embodiment, the reference start level SLK and the reference attenuation that are derived by analyzing the collected sound signals obtained when each predetermined hitting point is hit for the non-defective product of this type as the determination reference data. Time GTK is stored.
[0053]
The CPU 310 compares the start level SLK and the decay time GTK included in the determination criterion data as described above with the derived start level SL and the decay time GT for each hitting position, and makes a pass / fail judgment. In the present embodiment, it is determined whether or not the conditions “SL> SLK and GT> GTK” are satisfied for each hitting position, and when the above conditions are satisfied at all hitting positions, the inspection target component is It is determined that the product is a non-defective product, and is determined to be unacceptable when the analysis result of the collected sound signal at any one of the striking positions does not satisfy the above condition.
[0054]
As described above, in the present embodiment, paying attention to the tendency that the attenuation process of the hitting sound is different depending on whether the inspection target part has a crack or the like, the above-mentioned is performed in order to make a more accurate determination. In addition to the first determination process, the second determination process focusing on the attenuation process is performed.
[0055]
When the second determination process ends, the CPU 310 determines whether or not the determination result of the second determination process is acceptable (OK) (step Sa7). If the determination result is unacceptable, the final determination result is obtained. Is determined to be NG (step Sa9), and the determination result is output and displayed on the display unit 316 (step Sa10). On the other hand, when a determination result such as “pass” is obtained in the second determination process, that is, when both the first determination result and the second determination result are “pass”, the final determination result is determined as non-defective, (Step Sa8), the result is output and displayed on the display unit 316 (Step Sa10).
[0056]
What has been described above is the part inspection method using the part inspection apparatus 100 according to the present embodiment. According to the part inspection method, the sound generated when the part inspection hitting device 200 hits the camshaft CS. Therefore, it is possible to make a uniform determination without depending on the experience and intuition of the inspector. Further, since the determination is performed based on the hitting sound, it is possible to determine whether there is a crack or the like not on the surface of the component.
[0057]
In addition, since the camshaft CS, which is the inspection target part, is set at a predetermined position, and necessary adjustments are made as appropriate, a determination is made by instructing the inspection device 300 to start an inspection. The inspection can be performed, and the inspection time does not take a long time.
[0058]
In the present embodiment, the inspection target component is a member having a longitudinal direction such as a camshaft CS. In order to more accurately inspect a member having such a longitudinal direction, the component inspection striking device 200 is provided with the camshaft CS. Each of the collected sound signals obtained when hitting a plurality of portions in the longitudinal direction is analyzed, and quality determination is performed based on the result. In this way, by making a plurality of hitting points, it is possible to perform a more accurate pass / fail judgment, and since the number of hits becomes a plurality of times, the determination accuracy is further improved.
[0059]
Furthermore, in the present embodiment, the sound collection signal obtained by mixing the sound collection signals of the four microphones 211, 212, 213, and 214 distributed along the longitudinal direction of the camshaft CS in the component inspection hitting device 200 is analyzed. It is used for pass / fail judgment. A more accurate determination can be made by collecting sound with a plurality of microphones distributed in the longitudinal direction of the camshaft CS for the following reason.
[0060]
As shown in FIG. 13, when the vicinity of the right end RP of the camshaft CS is hit, the sound generated at the hitting position at the moment of hitting is a collision between the camshaft CS and the hammer member 251 (see FIGS. 2 and 3). It is almost determined by the coefficient, etc., and hardly varies depending on the presence or absence of cracks. Therefore, rather than the sound itself generated at the moment of striking, the sound continuously generated immediately after that, that is, the vibration caused by the impact is transmitted to the camshaft CS constituting one vibration system, and the camshaft CS as a whole vibrates. The sound generated by doing so (for example, a decaying sound such as “Kean”) is an important factor that determines pass / fail judgment.
[0061]
For this reason, when the sound collection signal is obtained when the vicinity of the end RP is hit as described above, if the sound collection result of only the microphone 214 arranged in the vicinity of the end RP of the camshaft CS is used for the determination, The sound generated at the moment (the sound that is almost unrelated to the pass / fail determination) is greatly reflected in the determination. In this embodiment, when hitting any position of the camshaft CS, the four microphones 211, 212, 213, and 214 dispersedly arranged along the longitudinal direction collect sound generated by the hitting, Since the sound collection signal that mixes these is used to determine the quality of parts, the effects of the sound that occurs at the moment of hitting that occurs in a certain part as described above can be averaged, and more accurate determination can be made. It can be carried out.
[0062]
C. Modified example
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various deformation | transformation which is illustrated below is possible.
[0063]
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the component inspection hitting device 200 includes the four hammer members 251, but may include five or more hammer members 251, or may include three or less hammer members 251. Moreover, in the component inspection demonstrated in embodiment mentioned above, it was supposed that three places of the camshaft CS were hit, but two places may be sufficient and four places or more may be sufficient. In short, in order to create the criterion data (see FIG. 5), it is only necessary to hit the same number of times and the same hit location as the hit inspection performed on the non-defective product, and these hit conditions are described in the condition data. Therefore, it may be set as appropriate according to the impact condition displayed on the display unit 316 according to the component type.
[0064]
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the peak level values of the three frequency bands of the collected sound signal obtained at the time of hitting are used as determination elements in the first determination process, but the frequency bands to be used are three. It is not limited, Two may be sufficient and 4 or more may be sufficient. In short, if the peak level value of the frequency band including each of the multiple harmonic components of the collected sound signal obtained when hitting a non-defective product is used, it is efficient and affected by noise and the like as in the above embodiment. Difficult judgments can be made.
[0065]
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the final determination result derived through the first determination process and the second determination process is displayed on the display unit 316. However, the determination process executed by the CPU 310 is the same. In this case, as shown in FIG. 14, the frequency characteristic of the sound collection signal at the time of each hit used in the first determination process described above, and the attenuation curve of the sound collection signal at the time of each hit used in the second determination process. Etc. may be displayed on the display unit 316. In the example of the screen shown in the figure, the signal component display field 540 for displaying the frequency characteristic and attenuation curve of the collected sound signal corresponding to five hits, and the pass / fail result displayed on the upper right side of the signal component display field 540. A display column 541 and the like are displayed.
[0066]
(Modification 4)
Further, in the above-described embodiment, in the first determination process and the second determination process, determination parameters (spectrum peak addition value KP1, start level SL obtained from the analysis result of the collected sound signal at each impact). However, the determination criteria are not limited to this. However, the determination criteria are not limited to this. For example, when hitting three places, a judgment standard is adopted such that a non-defective product judgment is performed if the parameters obtained from the analysis results of the sound pickup signals at two places satisfy the conditions indicated in the judgment standard data. The determination criterion may be appropriately set according to what condition (parameter value to be compared) is set as the determination criterion data.
[0067]
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the CPU 310 of the inspection apparatus 300 stores the inspection process for determining the quality of the inspection target part based on the sound collection signal supplied from the part inspection hitting apparatus 200 in the external storage device 313 or the like. However, it is also possible to configure a dedicated hardware circuit and execute the same inspection process as described above by using the hardware circuit. Further, when the above processing is performed by software, various recording media such as a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) and a floppy disk in which a program for causing the computer to realize the above processing is recorded are provided to the user. Alternatively, it may be provided to the user via a communication line such as the Internet.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a more accurate inspection result about the quality of a member in a relatively short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a mechanical configuration of a striking mechanism section of a striking device for component inspection, which is a component of the component testing device.
FIG. 3 is a side sectional view showing a main part of the mechanical configuration of the component inspection striking device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a hardware configuration of an inspection apparatus that is a component of the component inspection apparatus.
FIG. 5 is a table used for inspection processing by the inspection apparatus, for explaining the contents of a determination reference data table stored in an external storage device or the like.
FIG. 6 is a table used for inspection processing by the inspection device, for explaining the contents of a condition data table stored in an external storage device or the like.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a display screen when an inspection processing application is activated in the inspection apparatus.
FIG. 8 is a diagram for explaining a position of a camshaft that is hit by the hitting device for part inspection when performing part inspection.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of inspection processing executed by a CPU 310 of the inspection device.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of a collected sound signal obtained by the component inspection striking device 200 for use in determining whether a component is good or bad in the inspection process.
FIG. 11 is a diagram for explaining a general technique of a process for deriving an attenuation process of a collected sound signal.
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of deriving the attenuation process of the collected sound signal for use in determining whether parts are good or bad in the inspection process.
FIG. 13 is a diagram for explaining the reason why the accuracy of the inspection result by the component inspection apparatus is improved.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a display screen when displaying signal components and the like used in the inspection process on the display unit of the inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Component inspection apparatus, 200 ... Component inspection impact device, 210 ... Impact mechanism part, 211, 212, 213, 214 ... Microphone, 215 ... Mixing part, 216 ... A / D converter, 250 …… Hammer shaft, 251 …… Hammer member, 251a …… Rotation support portion, 251b …… Shaft portion, 251c …… Hammer portion, 260 …… Reception stand, 270 …… Microphone holding portion, 300 …… Inspection device, 310 ... CPU, 311 ... ROM, 312 ... RAM, 313 ... external storage device, 314 ... bus, 315 ... operation unit, 316 ... display unit, CS ... camshaft.

Claims (13)

長手方向を有する検査対象部材を検査する検査装置であって、
所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向の位置を打撃する打撃手段と、
前記所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンと、
前記打撃手段によって前記検査対象部材が打撃された際に複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号を解析し、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求め、該求めた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された当該検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段と
を具備することを特徴とする部材検査装置。An inspection apparatus for inspecting an inspection target member having a longitudinal direction,
A striking means for striking the longitudinal position of the inspection target member set at a predetermined position;
A plurality of microphones arranged in a distributed manner along the longitudinal direction of the inspection target member set at the predetermined position;
Analyzing a signal obtained by mixing the collected sound signals picked up by the plurality of microphones when the member to be inspected is hit by the hitting means, the level at the time of hitting, and a predetermined level from the level at the time of hitting A decay time required for the power to further decrease from a small level by a predetermined level is determined, and the determined level and the decay time at the time of the hit are compared with preset reference information of the inspection target member. A member inspection apparatus comprising: inspection means for obtaining an inspection result for a member to be inspected. 前記検査手段は、前記検査対象部材における前記長手方向の異なる複数の位置が前記打撃手段によって打撃された際に、前記ミキシングした信号に基づいて当該検査対象部材についての検査結果を求めることを特徴とする請求項１に記載の部材検査装置。The inspection means obtains an inspection result for the inspection target member based on the mixed signal when a plurality of different positions in the longitudinal direction of the inspection target member are hit by the hitting means. The member inspection apparatus according to claim 1. 前記検査手段は、前記ミキシングした信号の所定の周波数帯域のピークレベル値および収音信号の減衰過程とを求め、該ピークレベル値および減衰過程と、予め設定された当該検査対象部材の基準ピークレベル値および基準減衰過程とを比較して検査結果を求める
ことを特徴とする請求項１または２に記載の部材検査装置。The inspection means obtains a peak level value of a predetermined frequency band of the mixed signal and an attenuation process of the collected sound signal, the peak level value and the attenuation process, and a preset reference peak level of the inspection target member The member inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection result is obtained by comparing the value and the reference attenuation process. 前記検査手段は、予め当該検査対象部材について設定されている複数の周波数帯域のピークレベル値を求める
ことを特徴とする請求項３に記載の部材検査装置。The member inspection apparatus according to claim 3, wherein the inspection unit obtains peak level values of a plurality of frequency bands set in advance for the inspection target member. 前記検査手段は、前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材と同種の検査対象部材を打撃した際に得られる収音信号の複数の倍音成分を各々含む周波数帯域のピークレベル値を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の部材検査装置。The inspection means obtains a peak level value of a frequency band each including a plurality of harmonic components of a collected sound signal obtained when the inspection target member of the same type as the inspection target member is hit in advance in the mixed signal . 5. The member inspection apparatus according to claim 4, wherein 長手方向を有する検査対象部材を検査する検査装置であって、
所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向の位置を打撃する打撃手段と、
前記所定の位置にセットされた前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンと、
前記打撃手段によって前記検査対象部材が打撃された際に複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める第１の解析手段と、
前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材について設定された複数の周波数帯域の信号特性を求める第２の解析手段と、
前記第１の解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された前記検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第１の検査手段と、
前記第１の解析手段によって求められた前記複数の周波数帯域の信号特性と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第２の検査手段と
を具備することを特徴とする部材検査装置。 An inspection apparatus for inspecting an inspection target member having a longitudinal direction,
A striking means for striking the longitudinal position of the inspection target member set at a predetermined position;
A plurality of microphones arranged in a distributed manner along the longitudinal direction of the inspection target member set at the predetermined position;
In the signal obtained by mixing the collected sound signals picked up by the plurality of microphones when the member to be inspected is hit by the hitting means, the level at the time of hitting and a level smaller than the level at the time of hitting by a predetermined level A first analysis means for determining a decay time required for the power to further decrease by a predetermined level,
Second analysis means for obtaining signal characteristics of a plurality of frequency bands set in advance for the inspection target member in the mixed signal ;
A first level for obtaining an inspection result for the inspection target member by comparing the level at the time of hitting and the decay time obtained by the first analysis means with reference information of the inspection target member set in advance. Inspection means;
A second characteristic for comparing the signal characteristics of the plurality of frequency bands obtained by the first analysis means with a reference signal characteristic set in advance for the inspection target member to obtain an inspection result for the inspection target member. A member inspection apparatus comprising: inspection means. 前記第２の解析手段は、前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材と同種の検査対象部材を打撃した際に得られる収音信号の複数の倍音成分を各々含む周波数帯域の信号特性を求める
ことを特徴とする請求項６に記載の部材検査装置。The second analysis means obtains signal characteristics of frequency bands each including a plurality of harmonic components of a collected sound signal obtained when the same type of inspection target member as the inspection target member is hit in advance in the mixed signal . The member inspection apparatus according to claim 6. 前記検査対象部材は、カムシャフトである
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の部材検査装置。The member inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection target member is a camshaft. 長手方向を有する検査対象部材を検査する検査方法であって、
所定の位置にセットした前記検査対象部材の前記長手方向の１または複数の位置を打撃する打撃ステップと、
前記所定の位置にセットした前記検査対象部材の前記長手方向に沿って分散配置される複数のマイクロホンによって、前記検査対象部材が打撃された際に音を収音する収音ステップと、
複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号を解析し、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求め、該求めた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された当該検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査ステップと
を具備することを特徴とする部材検査方法。An inspection method for inspecting an inspection target member having a longitudinal direction,
A striking step of striking one or more positions in the longitudinal direction of the inspection target member set at a predetermined position;
A sound collecting step of collecting sound when the inspection object member is struck by a plurality of microphones distributed along the longitudinal direction of the inspection object member set at the predetermined position;
Analyzing the signal obtained by mixing the collected sound signals picked up by the plurality of microphones, and the attenuation required to reduce the power further by a predetermined level from the level at the time of hitting and a level lower than the level at the time of hitting An inspection step for obtaining a time, comparing the obtained level at the time of hitting and the decay time with reference information set in advance for the member to be inspected, and obtaining an inspection result for the member to be inspected. A member inspection method characterized by: 検査対象部材が打撃された際の音を複数のマイクロホンによって収音する収音ステップと、
複数の前記マイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める第１の解析ステップと、
前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材について設定された複数の周波数帯域の信号特性を求める第２の解析ステップと、
前記第１の解析ステップによって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め設定された前記検査対象部材の基準情報とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第１の検査ステップと、
前記第２の解析ステップで求められた前記複数の周波数帯域の信号特性と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める第２の検査ステップと、
前記第１および第２の検査ステップの検査結果に基づいて前記検査対象部材の良否を判定する判定ステップと
を具備することを特徴とする部材検査方法。A sound collection step for collecting sound when the member to be inspected is hit by a plurality of microphones;
In the signal obtained by mixing the collected sound signals collected by the plurality of microphones, the level at the time of hitting, and the decay time required for the power to drop further by a predetermined level from the level smaller than the level at the time of hitting A first analysis step for determining
A second analysis step of obtaining signal characteristics of a plurality of frequency bands set in advance for the inspection target member in the mixed signal;
A first level for obtaining an inspection result for the inspection target member by comparing the level at the time of striking and the decay time determined by the first analysis step with reference information of the inspection target member set in advance. An inspection step;
A second characteristic for comparing the signal characteristics of the plurality of frequency bands obtained in the second analysis step with a reference signal characteristic set in advance for the inspection target member to obtain an inspection result for the inspection target member. An inspection step;
A member inspection method comprising: a determination step of determining pass / fail of the inspection target member based on inspection results of the first and second inspection steps. 前記第２の解析ステップでは、前記ミキシングした信号における、予め当該検査対象部材と同種の検査対象部材を打撃した際に得られる収音信号の複数の倍音成分を各々含む周波数帯域の信号特性を求める
ことを特徴とする請求項１０に記載の部材検査方法。In the second analysis step, signal characteristics of frequency bands each including a plurality of overtone components of a collected sound signal obtained when a test target member of the same type as the test target member is hit in advance in the mixed signal are obtained. The member inspection method according to claim 10. コンピュータを、検査対象部材が打撃された際に複数のマイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める解析手段、並びに、
前記解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段
として機能させるためのプログラム。The computer further determines a predetermined level from the level at the time of hitting and a level smaller than the level at the time of hitting in the signal obtained by mixing the sound pickup signals picked up by the plurality of microphones when the member to be inspected is hit. An analysis means for obtaining the decay time required for the power to drop by the level, and
The level at the time of impact and the decay time obtained by the analysis means are compared with reference signal characteristics set in advance for the inspection target member, and function as inspection means for obtaining an inspection result for the inspection target member. Program for. コンピュータを、検査対象部材が打撃された際に複数のマイクロホンによって収音された収音信号をミキシングした信号における、該打撃時のレベルと、該打撃時のレベルより所定のレベル小さいレベルからさらに所定レベルだけパワーが下がるのに要する減衰時間とを求める解析手段、並びに、
前記解析手段によって求められた前記打撃時のレベルおよび前記減衰時間と、予め当該検査対象部材について設定された基準信号特性とを比較し、当該検査対象部材についての検査結果を求める検査手段
として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。The computer further determines a predetermined level from the level at the time of hitting and a level smaller than the level at the time of hitting in the signal obtained by mixing the sound pickup signals picked up by the plurality of microphones when the member to be inspected is hit. An analysis means for obtaining the decay time required for the power to drop by the level, and
The level at the time of impact and the decay time obtained by the analysis means are compared with reference signal characteristics set in advance for the inspection target member, and function as inspection means for obtaining an inspection result for the inspection target member. A recording medium on which a program for recording is recorded.
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