JP3788297B2 - FREQUENCY ANALYZING APPARATUS, ABNORMALITY DETERMINING APPARATUS AND ABNORMALITY DETERMINING SYSTEM APPLYING FFT AFFECT - Google Patents

FREQUENCY ANALYZING APPARATUS, ABNORMALITY DETERMINING APPARATUS AND ABNORMALITY DETERMINING SYSTEM APPLYING FFT AFFECT Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、振動・音などセンサからのアナログ信号を計測し、FFT(高速フーリエ変換)アルゴリズムによって周波数成分を監視するFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置及び異常判定装置並びに異常判定システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車や家電製品などには、モータが組み込まれた回転機器が非常に多く用いられている。例えば自動車を例にとってみると、パワーステアリング,パワーシートその他の至る所に回転機器が実装されている。そして、係る回転機器が実際に稼働すると、モータ等の回転に伴って音が発生する。
【0003】
係る音は、正常な動作に伴い必然的に発生するものもあれば、不良に伴い発生する音もある。その不良に伴う異常音の一例としては、ベアリングの異常,内部の異常接触,アンバランス,異物混入などがある。より具体的には、ギヤ1回転について1度の頻度で発生するギヤ欠け,異物かみ込み,スポット傷,モータ内部の回転部と固定部が回転中の一瞬だけこすれ合うような異常音がある。また、人が不快と感じる音としては、例えば人間が聞こえる20Hzから20kHzの中で様々な音があり、例えば約15kHz程度のものがある。そして、係る所定の周波数成分の音が発生している場合も異常音となる。もちろん、異常音はこの周波数に限られない。
【0004】
係る不良に伴う音は、不快であるばかりでなく、さらなる故障を発生させるおそれもあるので、生産工場においては、通常検査員による官能検査を行い、異常音の有無の判断をし、品質保証を行っている。具体的には、耳で聞いたり、手で触って振動を確認したりすることにより、行っている。なお、官能検査は、官能検査用語 JIS Z8144により定義されている。
【0005】
ところで、係る検査員の五感に頼った官能検査では、熟練した技術を要するばかりでなく、判定結果に個人差や時間による変化などのばらつきが大きく、さらには、判定結果のデータ化,数値化が難しく管理も困難となるという問題があった。そこで、係る問題を解決するため、本発明者は、「官能検査」工程の自動化を目的とした装置として、製品駆動部の振動や音をセンサで測定し、そのアナログ信号をFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置を使って周波数成分を調べて検査する方法を開発した(特開平11−173956号,特開平11−173909号,特開2001−91414号)。
【0006】
簡単に説明すると、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置は、時間領域信号を高速フーリエ変換アルゴリズムにより、周波数領域の分析をすることができる。一方、異常音の周波数領域もある程度決まっている。従って、分析により抽出された周波数成分のうち、異常音の発生領域に該当する成分を抽出することができるので、係る抽出した成分の特徴量を求める。そして、特徴量から異常の有無やその原因などをファジィ推論などを用いて推定するようにしている。
【0007】
さらに、FA業界,プロセス工業における生産ラインの設備・装置は、ますます高速化,複雑化してきている。一方で、この設備・装置が異常や故障が発生すると、生産・品質に大きな影響を与えてしまう。それを予防するための簡易診断や精密診断の技術の一つとして、上記したFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置を使用した周波数解析も必須技術となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記した発明によれは、自動的に異常判定するための装置の基本構成はできた。そして、ある程度の自動判定並びにそれに基づくデータ管理等をすることはできた。しかし、不良に基づく異常音が瞬間的,比較的短時間だけ発生しているような場合等には、それを検知して正確に異常音であることを認識・判定することが困難であった。
【0009】
これは、以下の理由による。すなわち、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置及び高速フーリエ変換アルゴリズムは、「入力信号は、どの時間を切り取っても同じような複数のSIN・COS波形の合成波である。」という前提に立ち解析を行うのに対し、「官能検査」で対象となる「人が不快に感じる異音」には、極めて短い時間帯にだけ発生するような不連続音や断続音がある。従って、上記前提が当てはまらなくなってしまうため、正確な判定ができなくなる。
【0010】
さらに、高速化,複雑化した装置は、メカトロニクスの発展により、個々の駆動部動作時間がごく短時間だけ駆動したり、内部の媒体が移動することによって、前述した前提からはずれてしまうため、適切な結果が得られない。
【0011】
具体的な例をあげて説明すると、FFTアルゴリズムは、まずデータメモリに格納された時間信号を読み出し、タイムレコード処理をする。すなわち、FFTでは、2のn乗のN点のデータのかたまり(タイムレコード)毎に処理をし、「(N/2)+1」点の周波数スペクトルを生成する。
【0012】
そして、このタイムレコードは、図1に示すように、隣接するタイムレコードが連続するように設定される。実際には、読み出したデータの所定位置から、予め設定されたサンプリングタイムに応じてN点分のデータを抽出し、それを1番目のタイムレコードのデータ群(フレーム1)とする。同様に、N+1番目からN点分のデータを抽出し、それを2番目のタイムレコードのデータ群(フレーム2)とする。
【0013】
また、上記したようにFFTアルゴリズムは、切り取られた時間レコードは、前後に同じデータが無限に連続しているという前提としている。しかし、実際には、全てのタイムレコードの境界部分(1番目とN番目のデータ)で位相を0(振幅が0)にすることはできないので、現実に測定した信号を任意に切り取って前後につなげると不連続点が生じてしまう。
【0014】
従って、図1に示すSIN波形に対して、そのままFFT処理をすると図2,図3に示すように漏洩現象が生じてしまう。つまり、図2(a)で表示した波形は、処理対象の時間軸波形であり、この例では図1のものと同じである。そして、図2(b)で表示した波形が、FFTによるパワースペクトルである(縦軸はリニア表示)。本来であれば、1つのSIN波形であるので、そのSIN波形の周波数成分のみにスペクトルが生成されるところ、パワースペクトルをデシベル表示した図3から明らかなように、他の周波数成分も生成されてしまう。
【0015】
そこで、通常は、処理対象の信号波形に対してウインドウ処理をする。すなわち、信号波形に対してタイムレコードの両端をゼロにするような山形の関数を掛けて、タイムレコードの中央部だけを処理するようにする。ウインドウ関数の種類としては、ハニング窓,ハミング窓,フラットトップ窓,三角窓など様々な窓関数が開発されている。一例を示すと、ハニング窓は、図4(a)に示すような関数となる。そして、いずれの窓も、両端に行くに従って小さい係数を掛けるようにしているので、そのままでは1つのタイムレコード内全体での出力が低下するのを抑制するため、中央部分は逆に基の信号波形に対して増幅するようにしている。なお、各窓関数では、両端のデータの削られ方と中心の増幅量が異なっているが、中心が増幅される点では共通する。
【0016】
図1に示すSIN波形に対し、ハニング窓を用いてFFTを行うと、係る窓関数を掛けた時間軸波形は図4(a)に示すようになり、係る波形のパワースペクトルをリニア表示すると図4(b)に示すようになる。そして、このパワースペクトルをデシベル表示すると、図5に示すようになる。この図5から明らかなように、サイド成分がほとんど0dB以下になりリニアに近いスペクトルが生成されることが確認できる。
【0017】
更に、パワースペクトルを生成した後で、アベレージング処理(平均化)を行う。すなわち、複数のタイムレコードに対してこのように周波数軸配列を得た後、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置では、アベレージング処理により統計的処理を施し、安定した結果を求める。なお、アベレージングの種類としては、RMSアベレージング,リニアアベレージング(ベクトルアベレージング)等各種のものがあるが、いずれも、複数のタイムレコードから計算された周波数スペクトルデータを、数学的な処理により平均化し、再現性のない信号成分やノイズを減少させる処理をする。
【0018】
このように、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置では、ウインドウ処理やアベレージング処理などにより、より安定した結果を得られるような工夫がされている。これは,あくまでも対象データが、SIN波・COS波を合成したような連続波形を前提としている。
【0019】
ところで、検出したい信号成分が、人の耳としては、「キッ」というような一瞬のみ発生する信号(タイムレコードの時間幅に対してその数分の1しか持続しないような信号)である場合は、検出精度が悪い。
【0020】
すなわち、上記した検出したい一瞬のみ発生する信号の一例としては、図6に示すような自動車用モータ駆動時の異常音(単発信号)がある。図示した例は、人が不快と感じる音を実際にマイクロホンにて測定した時間軸波形(図6(a))とFFTによるパワースペクトル(図6(b))である。異常部Aの主な発生周波数は約15kHzであり、人の耳には「キッ!」という金属が一瞬だけ激しくこすれたような音が不快感を伴って感じるものである。
【0021】
図から明らかなように、1つのタイムレコードが約0.1秒間とすると、異常音が発生している継続時間は約15m秒間である。このように、タイムレコードに対する異常部の発生時間がはるかに短い場合、図6(a)に示すように、異常部Aが増幅されるタイムレコードの中央部に位置する場合には、図6(b)に示すようにパワースペクトルも15kHz付近にスペクトルが生成されるので、検出することができる。しかし、図7(a)に示すように、異常部の発生位置が、タイムレコードの両端に位置する場合には、ウインドウ処理によって0に近くなるので、検出されるべき周波数(15kHz付近)のスペクトルが消失してしまう。(図7(b)参照)
【0022】
従って、図7に示すような場合には、本来異常音が発生しているのにも関わらず、FFT処理をした結果では異常なしと判定されてしまう。或いは、15kHz付近にわずかにスペクトルが生成されているので、異常と判定するしきい値を小さくすることにより、確実に異常を検出することができるようにすると、正常なものまで異常と判断されてしまい、無駄に廃棄処分されることになる。よって、コスト高を招くばかりでなく、資源の無駄遣いを招き、好ましくない。
【0023】
さらに、たとえ異常部が消失しない場合でも、タイムレコード内での異常部の発生位置によって、FFTの結果であるスペクトル量はばらつきが発生してしまう。これは、ハミング窓などは、図4(a)に示すように中央に行くほど増幅率が大きくなる。従って、異常部の発生位置がタイムレコードの中心位置にあると、スペクトル量が最も大きくなり、中心から離れていく(端部に近づいていく)程スペクトル量が小さくなる。一例を示すと、図8のようになる。図8は、同一の信号波形(単発の異常音の発生有り)に対し、タイムレコードの開始位置を10msecずつずらしていった場合に、それぞれハニング窓によるウインドウ処理をしたもの,ハミング窓によるウインドウ処理をしたもの,ウインドウ処理をしないもののスペクトル量を求めた。
【0024】
この図が示すように、同じ信号成分をFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置によりその周波数スペクトルを求めようとしても、窓関数の影響により、スペクトルは同一の異常音成分に対し、発生タイミングのずれに依存して大きく変化してしまう。すなわち、FFT演算結果の特定周波数スペクトル量によって異音の大きさをとらえることはできない。ということは、従来のFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置で、短い時間発生する音を安定して検出することはできないことになる。
【0025】
なお、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置は、上記したように異常判定に限られずに、振動,音,熱伝導など波信号の解析に広く使用されているが、同様の理由から短時間だけ発生する過渡特性をとらえるものには適切ではない。
【0026】
この発明は、短時間や不連続に発生する信号成分,過渡特性をFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置でもって確実に検出することができ、官能検査による異常判定を自動的に行うことのできるFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置及び異常判定装置並びに異常判定システムを提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
この発明によるFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置は、与えられた波形データを記憶する記憶手段と、その記憶手段に格納された前記波形データから所望のフレームサイズ分のデータを抽出してフレームを作成するフレーム作成手段と、前記フレームを構成するフレームデータに対して、窓関数を掛けて補正されたデータに基づいて、FFT処理を実行するFFT処理手段とを備えた。そして、前記フレーム作成手段は、時間軸上で前後のフレームの一部が重なるようにデータを抽出する機能を持ち、前記窓関数は、前記フレームの両端の振幅が0になるような減衰部を両サイドに有するとともに、中央の安定検出部の領域は、フラットに構成されるようにした。記憶手段は実施の形態ではデータメモリ3に対応する。フレーム作成手段並びにFFT処理手段は、実施の形態ではCPU4により実現される。そして、前者はステップ3を実行する機能に対応し、後者はステップ4を実行する機能に対応する。
【0028】
フレームの両サイドに減衰部を設けたため、従来からある各種の窓関数と同様に、フレーム分割により切り出されたフレームデータを前後につなげたときの不連続性によるスペクトルの漏洩現象の発生が抑制される。
【0029】
また、安定検出部の領域をフラットにしたため、係る安定検出部のどの位置に短時間の信号が出現したとしても、そのフレームで生成されるスペクトル量は一定の値を取ることができる。
【0030】
さらに、短時間の信号が、あるフレームの減衰部に出現した場合には、そのフレームに対するFFT処理をするとスペクトル量は減衰されてしまい、検出できないこともある。しかし、その場合でも前後のフレームの一部を重なるようにしたため、隣接する他のフレームの安定検出部に位置する可能性が高く、係る他のフレームに基づくFFT処理によって検出することができる。
【0031】
そして、前記重なる量は、フレームサイズの1/2とし、前記安定検出部の領域は、フレームサイズの1/2とするとともに、前記減衰部は両サイドにそれぞれフレームサイズの1/4とすると、効率良く安定した検出をすることができる。もちろん、本発明はこれに限ることはなく、重なる量をフレームサイズの1/2よりも大きくしても良いし、小さくしても良い。また、同様に安定検出部のサイズも、フレームサイズの1/2よりも大きくしても良いし、小さくしても良い。さらに、前後のフレームの安定検出部同士が重ならず、しかも、減衰部が、隣接する安定検出部に位置するようにすると、効率が良いので好ましい。
【0032】
すなわち、係る条件(安定検出部が必ず、減衰部が安定検出部に位置する)になるようにシフト量を設定すると、本発明の窓(窓関数)による安定部に、全ての一瞬を入れることができる。換言すると、波形の全ての瞬間は、いずれかのフレームの安定検出部に入ることができると言うメリットを有するためである。しかも、安定検出部が重ならないので、無駄が無い。つまり、FFT処理するフレーム数が増加することを抑制し、処理時間がかかってしまう。もちろん、要求される使用によっては、上記した条件を具備しない設定でも本発明は含まれる。
【0033】
本発明に係る異常判定装置は、計測手段により計測された計測データに基づき製品の異常を判定する異常判定装置であって、上記したFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置と、そのFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置で求めた各フレームの周波数スペクトル情報に基づき特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、その特徴量抽出手段によって抽出された前記特徴量に基づいて前記異常判定を行う判定手段とを備えて構成した。そして、前記記憶手段には前記計測データを記憶させるようにした。
【0034】
ここで、計測手段は、マイクロフォンや加速度センサ(ピックアップ)その他のセンサ類により実現できる。また、特徴量抽出手段は、実施の形態で言うとステップ5の各フレームの特徴量を求める機能と、ステップ7の代表特徴量を求める機能を含むようにとらえても良い。この場合には、特徴量は周波数特徴量と代表特徴量の2種類を含む概念となる。また、代表特徴量を求める機能は、判定手段側に含ませるようにとらえても良い。さらに、代表特徴量と言う概念を無くし、各フレーム毎に求めた特徴量に基づき判定処理を行うようにしても良い。
【0035】
さらに、本発明の異常判定システムでは、上記した異常判定装置と、PLCとを備え、前記PLCは、前記製品を生産する生産システムに連係可能となり、前記異常判定装置は、前記PLCからの信号に基づいて動作するようにした。
【0036】
係る発明によれば、FFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置が、短時間の単発に発生する信号や、不連続に発生する信号であっても確実に検出することができ、しかも、求められるスペクトル量のばらつきも小さいので、FFT処理をしたスペクトル量に基づく異常判定を確実に行うことができる。もちろん、実際の異常判定には、スペクトル量以外の特徴量を加味して行うのは妨げない。
【0037】
この発明の以上説明した構成要素は可能な限り組み合わせることができる。この発明による装置を構成する各手段を専用のハードウエア回路によって実現することができるし、プログラムされたコンピュータによって実現することもできる。
【0038】
【発明の実施の形態】
図9は、本発明の好適な一実施の形態を示している。同図に示すように、処理対象の波形信号(アナログ)がアナログフィルタ1を介してA/Dボード2に与えられ、そこにおいてデジタル変換された後、データメモリ3に格納される。そして、データメモリ3に格納された所望のデータをCPU4が、読み出してFFT処理を行うとともに、その結果から異常診断・判定を行うようにしている。
【0039】
データメモリ3とCPU4は、パソコン5の本体に内蔵されているものが用いられる。また、A/Dボード2は、パソコン5の拡張ボードとして装着する。また、処理対象となる波形信号は、振動センサやマイクロフォンの出力であったり、電流,電力などであったりする。そして、アナログフィルタ1は、これら入力される波形信号(アナログ)からノイズその他の不要信号成分を除去するもので、別途パソコン5に実装しても良いし、上記したセンサ側に実装しておいても良い。
【0040】
本発明におけるCPU4の機能は、図10に示すフローチャートを実行するようになっている。すなわち、A/Dボード2でデジタルデータに変換された波形信号がデータメモリ3に格納されているので、そのデータメモリ3にアクセスし、所望のサンプリング周期でデータを抽出する。なお、実際には、A/Dボード2におけるサンプリング周期を適宜の値に設定することにより、データメモリ3へデータを格納する際に既に所望の周期でのサンプリングをすることになる。この場合、ステップ1の処理は、CPU4では行わないことになる。
【0041】
次に、データメモリ3に格納されたデータの中から、分析対象となるデータを抽出する(ST2)。すなわち、図11(a)に示すように、一連の波形データ(デジタル)を読み出し、先頭のデータから順にバッファ(先頭アドレス0)に格納する。
【0042】
そして、その抽出した分析対象データに対し、FFTの処理対象となるタイムレコード分のデータ、つまり、N点のデータのかたまり(以下、「フレーム」と称する)毎に分割する(ST3)。これにより、n個のフレームが生成される。このとき、図11(b)に示すように、フレームサイズをN個(例えば、1024個)とすると、シフトパラメータをN/2(例えば、512個)としている。つまり、従来は、シフトパラメータはNとなり、i番目のフレームとi+1番目のフレームが重なることなく連続しているが、本実施の形態では、半分が重なるように前後のフレームのデータを取るようにしている。
【0043】
なお、重ならせる量(シフトパラメータ)は、本実施の形態ではN/2として半分が重なるようにしているが、本発明はこれに限ることはなく、フレームサイズの半分以上でも良いし、半分以下でも良い。
【0044】
上記のようにしてデータが抽出されて構成される各フレームに対し、i=1から順番にi番目のフレームに対してFFT処理をする(ST4,5)。このFFT処理は、基本的には従来から一般に行われているアルゴリズムにより実行されるが、処理対象のフレームのデータに対して行う窓処理の際に使用する窓関数を替えている。
【0045】
つまり、フレームの両端の振幅が0になるように、徐々に減衰させている点では従来と同様であるが、中央部分はフラット(従来のものは中央部分でも中心に行くほど振幅が大きくなるような関数にしている)にした窓関数(「Stable Window関数」と称する)を用いている。
【0046】
具体的には、フレームの両端側の1/4の領域をそれぞれ減衰部とし、中央の1/2の領域を安定検出部としている。そして、左サイドの減衰部は、位相0〜90°COS波形,右サイドの減衰部は、位相90°〜180°のCOS波形としている。そして、安定検出部の領域では、フラットにすることは上記したとおりであるが、さらに、増幅もしない(処理対象の信号に掛ける係数が1)ようにしている。つまり、フレームを構成するデータのうち、安定検出部に位置するデータは、抽出されたデータの値をそのまま使用することになる。換言すると、窓無しと同様と見ることができる。
【0047】
そして、処理対象のフレームを構成するデータに対し、上記のように規定されるStable Window関数を掛けることにより、時間レコードは次式の関数で重みづけされる。
対象データ数をNとすると、次の3式の合成になる。

Figure 0003788297
更に、SIN波形にこのStable Window関数を掛けると、図12に示すようになる。そして、このように窓関数を掛けた信号に対して、FFT処理を行うことにより、周波数成分毎のパワースペクトルが生成できる。なお、FFTアルゴリズムは、既存の高速フーリエアルゴリズムを使用することができる。
【0048】
本形態では、両端に減衰部を設けることにより、フレーム分割により切り出されたフレームデータを前後につなげたときの不連続性によるスペクトルの漏洩現象を防止する。
【0049】
これにより、単発信号の発生タイミングのずれに伴う窓関数によりFFTの周波数毎のスペクトル量が変化しない。つまり、安定検出部の範囲内で有れば、どの位置に瞬間的に単発の信号が発生したとしても、FFT処理されて得られるスペクトル量は一定の値をとる。
【0050】
さらに、本形態では、前後のフレームがフレームサイズの1/2分のデータ(時間軸領域)をオーバーラップさせたため、処理対象のフレームiの両端の減衰部は、フレーム(i−1)或いはフレーム(i+1)の安定検出部の領域とオーバーラップする。従って、単発信号が処理対象のフレームiの減衰部の領域で発生した場合には、当該フレームiに基づくFFT処理をすると、減衰されてしまいスペクトル量は小さくなり、消失してしまうおそれが高いが、前後いずれかのフレームの安定検出部に位置するので、係るフレームに対するFFT処理により所望のスペクトル量が生成される。
【0051】
つまり、本形態によれば、たとえ短時間,瞬間的な単発信号がどこで発生しても、いずれかのフレームのFFT結果により検出でき、しかも、安定検出部のどの位置であっても生成されるスペクトル量でのばらつきはほとんどないので、安定したスペクトルを得ることができる。すなわち、検出対象となる単発信号の度合いを特定周波数帯のスペクトルとして安定して獲得することができる。
【0052】
次に、FFT処理をして得られたフレームiについての周波数スペクトルデータから、周波数特徴量を演算する(ST6)。すなわち、抽出する特徴量としては、各種のものが用いることができるが、例えば、一定の周波数範囲単位毎のスペクトル量(平均,最大値など)を求めることができる。
【0053】
そして、上記した処理対象のフレームiに対するFFT処理並びにそれに基づく周波数特徴量演算を、フレーム1〜nまで順に実行する(ST7,8)。これにより、例えば特徴量を求める周波数単位を10Hzとすると、図13に示すような結果が得られ、このデータがコンピュータプログラムメモリ上の2次元配列として保持される。
【0054】
さらに、抽出する特徴量であるが、必ずしも全ての周波数帯に対して行う必要はなく、通常は検出対象の周波数帯域が分かっている場合が多いので、下限と上限で規定される所定の周波数範囲内について行う。そして、本実施の形態では、異常判定を行うものであるので、異常音の周波数15kHz程度を含む所定範囲(例えば、14kHzから16kHzや、10kHzから20kHzの範囲内など)について実行する。
【0055】
上記した各処理を実行し、全てのフレームに対してFFT処理並びに周波数特徴量が求められたならば(ST7でYes)、次に代表特徴量を求める(ST9)。つまり、上記周波数特徴量の中から、次工程での判定に使用する代表特徴量を抽出する。
【0056】
具体的には、例えば、各周波数単位毎にn個のフレームの平均値を求めたり、ピーク値(スペクトル量の大きい物からx個分のデータの平均値)や、ボトム値(スペクトル量の小さい物からy個分のデータの平均値)や、変化量(前データとの差の絶対値を求め、大きい物からz個分のデータの平均値)などがある。もちろん、これに限るものではなく、他の数学・統計処理を使用して代表特徴量を求めても良い。
【0057】
次いで、上記のようにして求めた代表特徴量に基づき異常の有無(良品/不良品)の判定を行う(ST10)。この判定は、例えば代表特徴量を入力条件としてファジィ推論を実行することにより求めることができる。この判定結果は、良品/不良品の2種類を弁別するものでも良いし、判別がつかない(グレイ)という結果を含めた3種類とすることもできる。さらには、不良品(異常)の場合には、その種類まで特定する機能を備えても良い。
【0058】
具体的な、ルールやメンバシップ関数などの記載は省略するが、例えば、特開平11−173909号公報や、特開平11−173956号公報並びに特開2001−91414号公報などに開示された技術を利用できる。
【0059】
また、本発明は、短時間,単発に発生する信号でもFFT処理により検出可能とするものであるので、FFT処理を中心に説明したが、上記した公報にも開示されているように、判定部における判定処理(ファジィ推論)は、FFT処理にて生成されたスペクトルに基づく特徴量以外のものを用いてももちろん良い。
【0060】
一例をあげると、データメモリ3に格納されている時間軸信号波形データを読み出し、FFTと同様にフレーム処理をし、所定の時間軸のデータを取得する。そして、前処理として、バンドパスフィルタを通過させて所望周波数(異常判定処理の場合には、例えば10kHzから20kHz)の信号成分を抽出する。次いで、ピーク値演算や、RMS演算などをし、フレーム毎の特徴量を求め、更に、全てのフレームに対する特徴量が求められたならば、そこから代表特徴量を求め、それをファジィ推論部に与える。
【0061】
次に、本発明の効果を実証する実験結果について説明する。まず、極短時間に発生する異音のFFT演算結果による検証を行う。図14に示すように検出対象となる短時間の異音(単発)を含む信号波形に対し、FFT処理を行った。そして、フレームサイズは0.1024秒に対し、その中央部の約1/2の範囲(図中両方向矢印で示す領域)のデータに基づいて演算を行った(0.05秒間を11分割)。さらに、処理対象の信号波形は、図外の領域では、異音は発生せず、図示する振幅の小さい波形が続いている。
【0062】
この状態において、FFT処理するフレームの開始点をずらしていき、それぞれに対してハミング窓,ハニング窓,Stable Windowによる窓処理をしたものと、窓なしでFFT処理を行い、生成されたスペクトル量(最大値)を求めた。すなわち、処理対象の分析フレームに対する異音波形の位置ずれによる周波数成分(パワースペクトル:リニア)の影響を調べた。具体的には、図14に示す状態(横軸フルスケール:0.1秒)を起点とし、そこから10m秒ずつずらした結果(中央の安定検出部となる1/2部分を10分割した位置にずらした結果)、図15に示すような実験結果が得られた。
【0063】
この図から明らかなように、ハニング窓やハミング窓では、信号の発生位置のずれによりスペクトル量が大きく変化しているのに比べ、本発明のStableWindowを用いた窓処理を実行後のFFT結果では、安定したスペクトルが得られている。また、窓処理なしのものに比較すると、大きなスペクトル量が得られ、容易に検出できることが分かる。
【0064】
次に、SIN波形をFFT演算した結果でのStable Windowの検証を行う。つまり、連続的に発生している信号をより安定して演算できるかを検証した。具体的には、5kHzのSIN波形を用い、上記と同様にハミング窓,ハニング窓,Stable Windowによる窓処理並びに窓処理なしのものに対し、フレームの開始位置をずらしながらFFT処理を実行した。
【0065】
ここでは、図15に示すSIN波形(5kHz)のタイムレコード(フレーム)の開始位置を微妙にずらしたときの影響を検証するため、ずらす時間の単位は非常に短い時間に設定している。その結果、図16に示すようになった。そして、偏差を見ると、図17に示すような結果が得られた。また、SIN波形に対するフレームの開始位置の位相(角度)ずれに対するパワースペクトル(リニア)の影響を示すと、図18のようになる。
【0066】
これらの図から明らかなように、連続周期的に発生しているSIN波形に関してみても、窓なしでは演算結果の偏差が大きく、漏えいによる影響があると判断できるが、本発明のStable Windowでは、偏差が小さく、従来の窓関数に比べてもその精度は問題無いものと言える。
【0067】
この検証結果から、本発明による処理を用いれば、極小時間のみ発生するような非周期的な信号と、SIN波形のように周期的に発生する信号のいずれの場合も安定して検出できると言える。
【0068】
次に、時間軸波形のシフト量をフレームサイズの1/2にしたことの効果の検証を行う。異常音のない信号波形と、約1秒間に一瞬だけ異常音成分(16kHz)が含まれている波形に対し、従来と同様に均等にフレームサイズに分割してFFTを行ったところ、図19に示す結果が得られた。これに対し、フレームサイズの1/2ずつずらしながら取得したフレームに対し、FFTを行ったところ、図20に示す結果が得られた。各グラフは、異常音の成分である16kHzのパワースペクトル量を表したものである。
【0069】
図19から明らかなように、従来の方法では、上記異常音成分が、4番目と5番目のフレームの境界部分で発生し、それぞれのフレームの両端のみに出現している。従って、異常があってもスペクトル量は小さく、検出するのは困難である。これに対し、図20から明らかなように、1/2ずつずらした方法によれば、確実に異常成分を検出することができる。つまり、従来はフレームの両端部分にのみ現れるような成分はいかに大きな振幅成分であっても、十分な検出をすることができなかったが、本考案による処理により、より安定して検出することができると言える。
【0070】
上記した実施の形態では、窓関数の安全検出部を1/2にし、シフト量をフレームサイズの1/2としたが、本発明はこれに限ることは無く、フレームサイズの半分以上でも良いし、半分以下でもよい。
【0071】
つまり、シフト量をPとすると、各フレームを構成するデータは、図21に示すように、定義することができる。これにより、対象データとして分割する位置を任意に重複して取得することができる。
【0072】
そして、シフト量を半分以上にする場合は、分析対象フレーム数が少なくなるのでCPUによる合計処理時間は短くなるという利点を持つ。但し、安定検出部を1/2のままにすると、安定検出部に入らない時間帯が発生するため、対象データ中一瞬のみ発生する信号を安定検出することが困難になる。この場合でも、前後のフレームが一部重複する(フレームサイズよりもシフト量を短くする)ようにすれば、安定検出部に入らない時間帯の割合が少なくなるので、従来のものよりも性能は良い。
【0073】
但し、好ましくは、窓関数の減衰量(安定検出部)の割合を適宜調整することである。一例を示すと、例えば、安定検出部:減衰部=3:1、つまり、安定検出部がフレームサイズの3/4で、フレームサイズをNにした場合の上記した窓関数を規定する式は、以下のようになる。
Figure 0003788297
そして、SIN波形に上記窓関数をかけた波形の一例を示すと、図22のようになる。
【0074】
そして、前述したようにシフトパラメータによるシフト量をN/2より大きくとる場合は、図23に示すように、シフト量=安定検出部のサイズとすることで、安定した検出を可能にする。なお、シフト量を大きく(安定検出部のサイズを大きく)すると、FFT処理回数が削減されるので、全体の処理時間が短くなるので好ましいが、一定以上シフト量を大きくすると、それに伴ない減衰部が小さくなるので、窓無しの状態に近くなり、本来の窓関数の目的が損なわれてしまう。また、シフト量を1/2以下にすると、処理時間が長くなりすぎる。従って、N/2<シフト量<3N/4の範囲が実用的となる。
【0075】
図24は、上記した装置を実際のシステムに適用した一例を示している。同図に示すように、筐体10内に図1に示すパソコン5(データメモリ3,CPU4)が内蔵され、筐体10の前面には、パソコン5のモニタ画面11が位置される。また、筐体10の下方には、PLC12が内蔵され、FA等の生産工場内に設置された装置制御盤13と接続され、通信するようになっている。PLC12とパソコン5も接続されており、情報の送受ができるようになっている。つまり、PLC12は、生産工場内でのシステムの稼働状況が分かるので、例えば、測定対象の製品15が所定位置に搬送されてきたことをパソコン5に通知し、パソコン5は係る通知をトリガとしてデータの取り込みや、FFT処理等を行うことができる。
【0076】
また、パソコン5には、マイクロフォン16や加速度ピックアップ17が接続されており、測定対象の製品15から発生する音や振動を検出し、アナログ信号情報としてパソコン5に与える。
【0077】
そして、パソコン5では、取得した波形信号に基づき、上記した処理を実行することにより良品/不良品の判定を行い、その結果を表示装置であるPT19に出力表示する。図に示すように、不良品の場合には、その原因まで表示するようにしている。
【0078】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、記憶部に格納された波形データに対してフレーム分割をしてフレームを生成するに際し、前後のフレームの一部をオーバーラップするようにし、さらに、FFT処理をするに先立ち使用する窓関数を、両サイドに減衰部を設けるとともに、中央部分をフラットにしたため、短時間や不連続に発生する信号成分,過渡特性をFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置でもって確実に検出することができる。よって、官能検査による異常判定を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のFFT処理をする際に実行するフレーム分割の一例を示す図である。
【図2】窓を用いないでFFT処理をした場合の一例を示す図である。
【図3】窓を用いないでFFT処理をして得られたパワースペクトルをデシベル表示した例を示す図である。
【図4】窓関数を用いてFFT処理をした場合の一例を示す図である。
【図5】窓関数を用いてFFT処理をして得られたパワースペクトルをデシベル表示した例を示す図である。
【図6】単発の異常音が発生した場合の波形信号に対し、窓関数を用いてFFT処理をした場合の一例を示す図である。
【図7】単発の異常音が発生した場合の波形信号に対し、窓関数を用いてFFT処理をした場合の一例を示す図である。
【図8】単発信号の発生タイミングのずれによるスペクトルの影響を示す実験結果である。
【図9】本発明の好適な一実施の形態を示すブロック図である。
【図10】CPUの機能を説明するフローチャートである。
【図11】フレーム分割処理を説明する図である。
【図12】窓関数を説明する図である。
【図13】各フレーム毎の周波数特徴量を求めた結果の一例を示す図である。
【図14】本発明の効果を実証するために用いたサンプル波形信号の一例を示す図である。
【図15】単発信号(短時間異音)の測定時間ずれに対するスペクトルの影響を示す実験結果である。
【図16】SIN波形の開始位置ずれによるパワースペクトルの影響を示す実験結果である。
【図17】SIN波形の開始位置ずれによるパワースペクトルの影響(偏差)を示す実験結果である。
【図18】SIN波形の位相ずれ(角度)によるパワースペクトルの影響を示す実験結果である。
【図19】正常な音のみからなるサンプル波形と、瞬間的に発生した異常音を含むサンプル波形に対し従来方法によりスペクトルを求めた結果を示す図である。
【図20】正常な音のみからなるサンプル波形と、瞬間的に発生した異常音を含むサンプル波形に対し、フレームを1/2シフトしながらスペクトルを求めた結果を示す図である。
【図21】シフト量Pに対するフレームを構成するデータの関係を示す図である。
【図22】SIN波形に別の窓関数を掛けて得られた波形例を示す図である。
【図23】シフト量と安定検出部(安定部)の適切な関係を示す図である。
【図24】本発明に係る異常判定システムの好適な一実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 アナログフィルタ
2 A/Dボード
3 データメモリ
4 CPU
5 パソコン
10 筐体
11 モニタ画面
12 PLC
13 装置制御盤
15 製品
16 マイクロフォン
17 加速度ピックアップ
19 PT[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency analysis apparatus, an abnormality determination apparatus, and an abnormality determination system that apply an FFT algorithm that measures an analog signal from a sensor such as vibration and sound and monitors a frequency component by an FFT (Fast Fourier Transform) algorithm. .
[0002]
[Prior art]
In automobiles and home appliances, a rotating device incorporating a motor is very often used. For example, taking an automobile as an example, rotating devices are mounted everywhere, such as power steering, power seats, and the like. When the rotating device is actually operated, a sound is generated with the rotation of the motor or the like.
[0003]
Some of these sounds are inevitably generated along with normal operations, and other sounds are generated due to defects. Examples of abnormal sounds associated with the failure include bearing abnormalities, internal abnormal contact, imbalance, and foreign matter contamination. More specifically, there are gear chipping, foreign object biting, spot flaws, and abnormal noise such that the rotating part and the fixed part inside the motor rub for a moment during rotation. Further, as sounds that people feel uncomfortable, for example, there are various sounds from 20 Hz to 20 kHz that humans can hear, for example, about 15 kHz. And when the sound of the predetermined frequency component is generated, it becomes an abnormal sound. Of course, abnormal sounds are not limited to this frequency.
[0004]
The sound associated with such defects is not only unpleasant, but may cause further malfunctions.In production factories, sensory inspections are usually conducted by inspectors to determine the presence or absence of abnormal sounds and to ensure quality assurance. Is going. Specifically, it is done by listening with the ear or touching it with the hand to check the vibration. The sensory test is defined by the sensory test term JIS Z8144.
[0005]
By the way, sensory tests that rely on the five senses of such inspectors not only require skilled skills, but also the results of judgments vary widely, such as individual differences and changes due to time. There was a problem that it was difficult and difficult to manage. Therefore, in order to solve such a problem, the present inventor measured vibration and sound of a product driving unit with a sensor as an apparatus for the purpose of automating a “sensory test” process, and applied an FFT algorithm to the analog signal. A method for inspecting and inspecting frequency components using a frequency analyzer has been developed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-173906, 11-173909, 2001-91414).
[0006]
Briefly, a frequency analysis apparatus to which the FFT algorithm is applied can analyze a frequency domain of a time domain signal by a fast Fourier transform algorithm. On the other hand, the frequency range of abnormal sounds is also determined to some extent. Accordingly, since the component corresponding to the abnormal sound generation region can be extracted from the frequency components extracted by the analysis, the feature amount of the extracted component is obtained. Then, the presence / absence of the abnormality and the cause thereof are estimated from the feature amount using fuzzy inference.
[0007]
Furthermore, production line equipment and devices in the FA industry and the process industry are becoming faster and more complex. On the other hand, if an abnormality or failure occurs in this equipment / device, production and quality will be greatly affected. As one of the techniques of simple diagnosis and precise diagnosis for preventing this, frequency analysis using a frequency analysis apparatus to which the above-described FFT algorithm is applied has become an essential technique.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described invention, the basic configuration of an apparatus for automatically determining an abnormality has been made. And it was possible to perform some automatic judgment and data management based on it. However, when abnormal sound based on a defect is generated momentarily or only for a relatively short time, it is difficult to accurately recognize and determine that the abnormal sound is detected. .
[0009]
This is due to the following reason. That is, the frequency analysis apparatus and the fast Fourier transform algorithm applying the FFT algorithm perform the analysis based on the premise that “the input signal is a composite wave of a plurality of SIN / COS waveforms that are the same regardless of time”. On the other hand, “abnormal sounds that people feel unpleasant” as a target in the “sensory test” include discontinuous sounds and intermittent sounds that occur only in a very short time period. Therefore, the above assumption is not applicable, and accurate determination cannot be made.
[0010]
In addition, due to the development of mechatronics, devices that have become faster and more complex are not suitable for the above-mentioned assumptions because they are driven only for a very short time or the internal medium moves. Results are not obtained.
[0011]
To explain with a specific example, the FFT algorithm first reads a time signal stored in the data memory and performs time record processing. That is, in the FFT, processing is performed for each data block (time record) of N points of 2 n to generate a frequency spectrum of “(N / 2) +1” points.
[0012]
Then, as shown in FIG. 1, this time record is set so that adjacent time records are continuous. Actually, N points of data are extracted from a predetermined position of the read data in accordance with a preset sampling time, and set as a data group (frame 1) of the first time record. Similarly, data for N points from the (N + 1) th is extracted and set as a data group (frame 2) of the second time record.
[0013]
As described above, the FFT algorithm is based on the premise that the same data is continuously infinite before and after the cut time record. However, in reality, the phase cannot be set to 0 (amplitude is 0) at the boundary part (first and Nth data) of all time records. If connected, discontinuities will occur.
[0014]
Therefore, if the FFT processing is performed on the SIN waveform shown in FIG. 1 as it is, a leakage phenomenon occurs as shown in FIGS. That is, the waveform displayed in FIG. 2A is a time axis waveform to be processed, and is the same as that in FIG. 1 in this example. The waveform displayed in FIG. 2B is a power spectrum by FFT (the vertical axis is linear display). Originally, since it is a single SIN waveform, a spectrum is generated only for the frequency component of the SIN waveform. As is apparent from FIG. 3 in which the power spectrum is displayed in decibels, other frequency components are also generated. End up.
[0015]
Therefore, usually, window processing is performed on the signal waveform to be processed. That is, only the central part of the time record is processed by multiplying the signal waveform by a mountain-shaped function that makes both ends of the time record zero. As window function types, various window functions such as Hanning window, Hamming window, flat top window, and triangular window have been developed. As an example, the Hanning window is a function as shown in FIG. Since each window is multiplied by a small coefficient as it goes to both ends, the signal waveform of the central portion is conversely reversed in order to prevent the output in one time record from being lowered as it is. It is trying to amplify against. In each window function, the method of cutting the data at both ends differs from the amount of amplification at the center, but is common in that the center is amplified.
[0016]
When FFT is performed on the SIN waveform shown in FIG. 1 using a Hanning window, the time axis waveform multiplied by the window function is as shown in FIG. 4A, and the power spectrum of the waveform is linearly displayed. As shown in FIG. Then, when this power spectrum is displayed in decibels, it is as shown in FIG. As is apparent from FIG. 5, it can be confirmed that the side component is almost 0 dB or less and a near-linear spectrum is generated.
[0017]
Further, after generating the power spectrum, averaging processing (averaging) is performed. That is, after obtaining frequency axis arrangements for a plurality of time records in this way, a frequency analysis apparatus to which the FFT algorithm is applied performs statistical processing by averaging processing to obtain a stable result. Note that there are various types of averaging, such as RMS averaging and linear averaging (vector averaging). In any case, frequency spectrum data calculated from a plurality of time records can be obtained by mathematical processing. Averaging is performed to reduce non-reproducible signal components and noise.
[0018]
As described above, the frequency analysis apparatus using the FFT algorithm is devised so that a more stable result can be obtained by window processing or averaging processing. This is based on the premise that the target data is a continuous waveform in which SIN waves and COS waves are combined.
[0019]
By the way, when the signal component to be detected is a signal that occurs only for a moment such as “Kit” (a signal that lasts only a fraction of the time width of the time record) for the human ear. The detection accuracy is poor.
[0020]
That is, as an example of the signal that is generated only for a moment to be detected, there is an abnormal sound (single signal) when the automobile motor is driven as shown in FIG. The example shown in the figure is a time axis waveform (FIG. 6A) obtained by actually measuring a sound that a person feels uncomfortable with a microphone and a power spectrum by FFT (FIG. 6B). The main frequency of occurrence of the abnormal part A is about 15 kHz, and a person's ear feels a sound like a “ki!” Metal rubbed violently for a moment with discomfort.
[0021]
As can be seen from the figure, if one time record is about 0.1 seconds, the duration of abnormal sound generation is about 15 milliseconds. As described above, when the occurrence time of the abnormal portion with respect to the time record is much shorter, as shown in FIG. 6A, when the abnormal portion A is located at the center of the time record to be amplified, FIG. As shown in b), the power spectrum is also generated in the vicinity of 15 kHz and can be detected. However, as shown in FIG. 7A, when the occurrence position of the abnormal part is located at both ends of the time record, it is close to 0 by the window process, so the spectrum of the frequency to be detected (around 15 kHz). Disappears. (See Fig. 7 (b))
[0022]
Therefore, in the case as shown in FIG. 7, it is determined that there is no abnormality in the result of the FFT process, although the abnormal sound is originally generated. Alternatively, since a spectrum is generated slightly in the vicinity of 15 kHz, if the abnormality can be reliably detected by reducing the threshold value for determining the abnormality, it is determined that the normal one is abnormal. Therefore, it will be disposed of in vain. Therefore, not only the cost is increased but also waste of resources is caused, which is not preferable.
[0023]
Furthermore, even if the abnormal part does not disappear, the spectrum amount as a result of the FFT varies depending on the position where the abnormal part occurs in the time record. This is because, for a Hamming window or the like, the gain increases as it goes to the center as shown in FIG. Accordingly, when the occurrence position of the abnormal portion is at the center position of the time record, the spectrum amount becomes the largest, and the spectrum amount decreases as the distance from the center (approaching the end portion) increases. An example is shown in FIG. FIG. 8 shows a window process using a Hanning window when the start position of the time record is shifted by 10 msec for the same signal waveform (single abnormal sound is generated). Spectral quantities were obtained for those with and without window processing.
[0024]
As shown in this figure, even if an attempt is made to obtain the frequency spectrum of the same signal component using a frequency analysis device that applies the FFT algorithm, the spectrum is shifted from the generation timing of the same abnormal sound component due to the influence of the window function. It will change greatly depending on. That is, the size of the abnormal sound cannot be captured by the specific frequency spectrum amount of the FFT calculation result. This means that a frequency analysis device using a conventional FFT algorithm cannot stably detect a sound generated for a short time.
[0025]
As described above, the frequency analysis device applying the FFT algorithm is widely used for analyzing wave signals such as vibration, sound, heat conduction, etc. without being limited to abnormality determination. This is not appropriate for capturing transient characteristics.
[0026]
The present invention can reliably detect signal components and transient characteristics that occur in a short time or discontinuously with a frequency analysis apparatus applying an FFT algorithm, and can automatically perform abnormality determination by sensory inspection. An object of the present invention is to provide a frequency analysis device, an abnormality determination device, and an abnormality determination system to which an algorithm is applied.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The frequency analysis apparatus applying the FFT algorithm according to the present invention creates a frame by storing storage means for storing given waveform data and extracting data for a desired frame size from the waveform data stored in the storage means Frame generating means for performing the FFT processing on the basis of the data corrected by applying the window function to the frame data constituting the frame. The frame creation means has a function of extracting data so that a part of the preceding and succeeding frames overlaps on the time axis, and the window function includes an attenuation unit such that the amplitudes at both ends of the frame become zero. While having on both sides, the region of the center stability detecting portion is configured to be flat. The storage means corresponds to the data memory 3 in the embodiment. The frame creation means and the FFT processing means are realized by the CPU 4 in the embodiment. The former corresponds to the function of executing step 3, and the latter corresponds to the function of executing step 4.
[0028]
Since the attenuation parts are provided on both sides of the frame, the occurrence of spectrum leakage due to discontinuity when the frame data cut out by frame division is connected back and forth is suppressed, as with various conventional window functions. The
[0029]
Further, since the region of the stability detection unit is flattened, the amount of spectrum generated in the frame can take a constant value no matter where the signal of the stability detection unit appears for a short time.
[0030]
Furthermore, when a short-time signal appears in the attenuation part of a certain frame, if the FFT process is performed on that frame, the spectrum amount is attenuated and may not be detected. However, even in such a case, since a part of the preceding and succeeding frames is overlapped, it is highly likely that the frame is located in the stability detection unit of another adjacent frame, and can be detected by FFT processing based on the other frame.
[0031]
Then, the amount of overlap is ½ of the frame size, the region of the stability detection unit is ½ of the frame size, and the attenuation unit is ¼ of the frame size on both sides, respectively. Efficient and stable detection can be performed. Of course, the present invention is not limited to this, and the overlapping amount may be larger or smaller than ½ of the frame size. Similarly, the size of the stability detector may be larger or smaller than ½ of the frame size. Furthermore, it is preferable that the stability detectors of the front and rear frames do not overlap with each other, and that the attenuation unit is positioned at the adjacent stability detector, since this is efficient.
[0032]
That is, when the shift amount is set so as to satisfy such a condition (the stability detection unit is always located in the stability detection unit), all moments are put into the stabilization unit by the window (window function) of the present invention. Can do. In other words, it is because all the instants of the waveform have the merit that they can enter the stability detection unit of any frame. Moreover, since the stability detectors do not overlap, there is no waste. That is, an increase in the number of frames to be subjected to FFT processing is suppressed, and processing time is required. Of course, depending on the required use, the present invention is included even in a setting that does not satisfy the above-described conditions.
[0033]
An abnormality determination apparatus according to the present invention is an abnormality determination apparatus that determines an abnormality of a product based on measurement data measured by a measuring unit, and applies a frequency analysis apparatus to which the above FFT algorithm is applied and the FFT algorithm. A feature amount extraction unit that extracts a feature amount based on frequency spectrum information of each frame obtained by the frequency analysis device, and a determination unit that performs the abnormality determination based on the feature amount extracted by the feature amount extraction unit. Configured. The storage means stores the measurement data.
[0034]
Here, the measuring means can be realized by a microphone, an acceleration sensor (pickup), or other sensors. In addition, in the embodiment, the feature quantity extraction unit may be understood to include a function for obtaining the feature quantity of each frame in step 5 and a function for obtaining the representative feature quantity in step 7. In this case, the feature amount is a concept including two types of frequency feature amount and representative feature amount. Further, the function for obtaining the representative feature value may be included in the determination means side. Further, the concept of the representative feature value may be eliminated, and the determination process may be performed based on the feature value obtained for each frame.
[0035]
Furthermore, the abnormality determination system of the present invention includes the above-described abnormality determination device and a PLC, and the PLC can be linked to a production system that produces the product, and the abnormality determination device receives a signal from the PLC. Made to work based.
[0036]
According to this invention, the frequency analysis device applying the FFT algorithm can reliably detect even a short-time single-shot signal or a discontinuous signal, and the required spectral amount. Therefore, it is possible to reliably perform the abnormality determination based on the spectrum amount subjected to the FFT processing. Of course, it is not impeded that the actual abnormality determination is performed in consideration of the feature amount other than the spectrum amount.
[0037]
The above-described components of the present invention can be combined as much as possible. Each means constituting the apparatus according to the present invention can be realized by a dedicated hardware circuit, or can be realized by a programmed computer.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 9 shows a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, a waveform signal (analog) to be processed is given to an A / D board 2 through an analog filter 1, converted into a digital signal therein, and stored in a data memory 3. Then, the CPU 4 reads out desired data stored in the data memory 3 and performs FFT processing, and performs abnormality diagnosis / determination from the result.
[0039]
As the data memory 3 and the CPU 4, those built in the main body of the personal computer 5 are used. The A / D board 2 is mounted as an expansion board for the personal computer 5. Further, the waveform signal to be processed may be an output of a vibration sensor or a microphone, current, power, or the like. The analog filter 1 removes noise and other unnecessary signal components from these input waveform signals (analog), and may be mounted separately on the personal computer 5 or on the sensor side described above. Also good.
[0040]
The function of the CPU 4 in the present invention is to execute the flowchart shown in FIG. That is, since the waveform signal converted into digital data by the A / D board 2 is stored in the data memory 3, the data memory 3 is accessed and data is extracted at a desired sampling period. Actually, by setting the sampling period in the A / D board 2 to an appropriate value, the data is already sampled at a desired period when data is stored in the data memory 3. In this case, the process of step 1 is not performed by the CPU 4.
[0041]
Next, data to be analyzed is extracted from the data stored in the data memory 3 (ST2). That is, as shown in FIG. 11A, a series of waveform data (digital) is read and stored in the buffer (start address 0) in order from the start data.
[0042]
Then, the extracted analysis target data is divided for each data of time records to be processed by FFT, that is, for each N points of data (hereinafter referred to as “frame”) (ST3). As a result, n frames are generated. At this time, as shown in FIG. 11B, assuming that the frame size is N (for example, 1024), the shift parameter is N / 2 (for example, 512). In other words, conventionally, the shift parameter is N, and the i-th frame and the (i + 1) -th frame are continuous without overlapping, but in this embodiment, the data of the previous and subsequent frames are taken so that the halves overlap. ing.
[0043]
Note that the amount of overlap (shift parameter) is N / 2 in the present embodiment so that half overlap, but the present invention is not limited to this, and may be half or more of the frame size, or half. The following is also acceptable.
[0044]
For each frame constituted by extracting data as described above, the FFT processing is performed on the i-th frame in order from i = 1 (ST4, 5). This FFT processing is basically executed by an algorithm generally performed conventionally, but the window function used in the window processing performed on the data of the frame to be processed is changed.
[0045]
That is, it is the same as in the prior art in that it is gradually attenuated so that the amplitude at both ends of the frame becomes 0, but the central portion is flat (in the conventional case, the amplitude increases toward the center even in the central portion). Window function (referred to as “Stable Window function”).
[0046]
Specifically, a quarter region on both ends of the frame is an attenuation unit, and a central half region is a stability detection unit. The left-side attenuation portion has a phase 0 to 90 ° COS waveform, and the right-side attenuation portion has a phase 90 ° to 180 ° COS waveform. In the region of the stability detection unit, flattening is as described above, but further, amplification is not performed (a coefficient to be applied to a signal to be processed is 1). That is, among the data constituting the frame, the data located in the stability detection unit uses the extracted data value as it is. In other words, it can be viewed as if there is no window.
[0047]
Then, the time record is weighted by the function of the following expression by multiplying the data constituting the processing target frame by the stable window function defined as described above.
When the number of target data is N, the following three equations are combined.
Figure 0003788297
Further, when the sine waveform is multiplied by the stable window function, the result is as shown in FIG. A power spectrum for each frequency component can be generated by performing FFT processing on the signal thus multiplied by the window function. As the FFT algorithm, an existing fast Fourier algorithm can be used.
[0048]
In this embodiment, by providing attenuation portions at both ends, a spectrum leakage phenomenon due to discontinuity when frame data cut out by frame division is connected back and forth is prevented.
[0049]
As a result, the spectrum amount for each frequency of the FFT does not change due to the window function that accompanies the shift in the generation timing of the single signal. In other words, as long as it is within the range of the stability detection unit, the amount of spectrum obtained by the FFT processing takes a constant value regardless of where a single signal is instantaneously generated.
[0050]
Furthermore, in this embodiment, since the preceding and succeeding frames overlap the data (time axis region) corresponding to ½ of the frame size, the attenuation units at both ends of the frame i to be processed are the frame (i−1) or the frame It overlaps with the area of the stability detector (i + 1). Therefore, when a single signal is generated in the region of the attenuation part of the frame i to be processed, if FFT processing based on the frame i is performed, the signal is attenuated and the amount of spectrum becomes small, and there is a high possibility of disappearance. Since it is located in the stability detection part of either the previous or next frame, a desired spectral amount is generated by the FFT process for the frame.
[0051]
That is, according to the present embodiment, wherever a short-time, instantaneous single-shot signal occurs, it can be detected from the FFT result of any frame, and is generated at any position of the stability detection unit. Since there is almost no variation in the amount of spectrum, a stable spectrum can be obtained. That is, it is possible to stably acquire the degree of a single signal to be detected as a spectrum in a specific frequency band.
[0052]
Next, the frequency feature amount is calculated from the frequency spectrum data for the frame i obtained by the FFT process (ST6). That is, various types of feature quantities can be used, and for example, a spectrum quantity (average, maximum value, etc.) for each fixed frequency range unit can be obtained.
[0053]
Then, the FFT process for the frame i to be processed and the frequency feature amount calculation based on the FFT process are sequentially executed from the frames 1 to n (ST7, 8). Thus, for example, if the frequency unit for obtaining the feature value is 10 Hz, the result shown in FIG. 13 is obtained, and this data is held as a two-dimensional array on the computer program memory.
[0054]
Furthermore, although it is a feature quantity to be extracted, it is not always necessary to perform it for all frequency bands, and usually the frequency band to be detected is often known, so a predetermined frequency range defined by the lower and upper limits Do the inside. In this embodiment, since abnormality determination is performed, a predetermined range including an abnormal sound frequency of about 15 kHz (for example, within a range of 14 kHz to 16 kHz, 10 kHz to 20 kHz, etc.) is executed.
[0055]
If the above-described processes are executed and FFT processing and frequency feature amounts are obtained for all the frames (Yes in ST7), then representative feature amounts are obtained (ST9). That is, representative feature values used for determination in the next process are extracted from the frequency feature values.
[0056]
Specifically, for example, an average value of n frames is obtained for each frequency unit, a peak value (an average value of data for x pieces from a thing with a large spectral amount), or a bottom value (a small spectral amount). The average value of y data from an object) and the amount of change (the absolute value of the difference from the previous data is obtained, and the average value of z data from a large object). Of course, the present invention is not limited to this, and the representative feature amount may be obtained using other mathematical / statistical processing.
[0057]
Next, the presence / absence of an abnormality (non-defective product / defective product) is determined based on the representative feature value obtained as described above (ST10). This determination can be obtained, for example, by executing fuzzy inference using a representative feature amount as an input condition. The determination result may be a discrimination between two types of non-defective product / defective product, or may be three types including a result of being indistinguishable (gray). Furthermore, in the case of a defective product (abnormal), a function for specifying the type may be provided.
[0058]
Although specific descriptions of rules and membership functions are omitted, for example, the techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-173909, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-173906, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-91414 are disclosed. Available.
[0059]
In addition, since the present invention can detect even a single occurrence of a signal by FFT processing for a short time, the description has focused on the FFT processing. However, as disclosed in the above publication, the determination unit Of course, the determination processing (fuzzy inference) in may use a feature other than the feature amount based on the spectrum generated by the FFT processing.
[0060]
As an example, the time axis signal waveform data stored in the data memory 3 is read out, frame processing is performed in the same manner as FFT, and data on a predetermined time axis is acquired. Then, as preprocessing, a signal component of a desired frequency (for example, 10 kHz to 20 kHz in the case of abnormality determination processing) is extracted by passing through a band pass filter. Next, peak value calculation, RMS calculation, etc. are performed to determine the feature amount for each frame. If the feature amounts for all the frames are determined, the representative feature amount is determined therefrom, and this is used as the fuzzy inference unit. give.
[0061]
Next, experimental results that demonstrate the effects of the present invention will be described. First, verification is performed based on the FFT calculation result of abnormal noise generated in an extremely short time. As shown in FIG. 14, FFT processing was performed on a signal waveform including a short time abnormal sound (single sound) to be detected. Then, for the frame size of 0.1024 seconds, calculation was performed based on data in the range of about 1/2 of the central portion (the region indicated by the double-headed arrow in the figure) (11 divisions for 0.05 seconds). Further, the signal waveform to be processed does not generate abnormal noise in the region outside the figure, and the waveform having a small amplitude shown in the figure continues.
[0062]
In this state, the start point of the frame to be subjected to FFT processing is shifted, and each of them is subjected to window processing by a Hamming window, Hanning window, and stable window, and FFT processing without a window, and the generated spectrum amount ( The maximum value was determined. That is, the influence of the frequency component (power spectrum: linear) due to the displacement of the abnormal sound waveform on the analysis frame to be processed was examined. Specifically, the result shown in FIG. 14 (horizontal axis full scale: 0.1 second) as a starting point, and the result of shifting by 10 milliseconds from that (position where the half portion serving as the center stability detection unit is divided into 10 parts) The result of the experiment shown in FIG. 15 was obtained.
[0063]
As is clear from this figure, in the Hanning window and the Hamming window, the amount of spectrum changes greatly due to the deviation of the signal generation position, and in the FFT result after executing the window processing using the stable window of the present invention, A stable spectrum is obtained. In addition, it can be seen that a large amount of spectrum is obtained and can be easily detected as compared with the case without window processing.
[0064]
Next, the verification of the stable window based on the result of the FFT operation on the SIN waveform is performed. In other words, it was verified whether a continuously generated signal can be calculated more stably. Specifically, using a SIN waveform of 5 kHz, FFT processing was performed while shifting the start position of the frame with respect to the window processing by the Hamming window, the Hanning window, the stable window and the window processing without window processing in the same manner as described above.
[0065]
Here, in order to verify the influence when the start position of the time record (frame) of the SIN waveform (5 kHz) shown in FIG. 15 is slightly shifted, the unit of shifting time is set to a very short time. As a result, it became as shown in FIG. When the deviation was observed, the result as shown in FIG. 17 was obtained. FIG. 18 shows the influence of the power spectrum (linear) on the phase (angle) shift of the frame start position with respect to the SIN waveform.
[0066]
As is clear from these figures, even with regard to the SIN waveform that occurs continuously periodically, it can be determined that there is a large deviation of the calculation result without a window and there is an influence due to leakage, but in the stable window of the present invention, The deviation is small, and it can be said that the accuracy is not a problem compared with the conventional window function.
[0067]
From this verification result, it can be said that if the processing according to the present invention is used, it is possible to stably detect both a non-periodic signal generated only in a minimum time and a signal generated periodically such as a SIN waveform. .
[0068]
Next, the effect of setting the shift amount of the time axis waveform to ½ of the frame size is verified. When a signal waveform without abnormal sound and a waveform containing an abnormal sound component (16 kHz) for about one second for only one second are divided into equal frame sizes as in the prior art, FFT is performed. The results shown are obtained. On the other hand, when the FFT was performed on the frames acquired while shifting by half the frame size, the result shown in FIG. 20 was obtained. Each graph represents the amount of power spectrum at 16 kHz, which is a component of abnormal sound.
[0069]
As is apparent from FIG. 19, in the conventional method, the abnormal sound component is generated at the boundary between the fourth and fifth frames and appears only at both ends of each frame. Therefore, even if there is an abnormality, the amount of spectrum is small and it is difficult to detect. On the other hand, as is apparent from FIG. 20, according to the method shifted by ½, the abnormal component can be reliably detected. In other words, in the past, a component that appeared only at both ends of the frame could not be detected sufficiently, no matter how large the amplitude component, but it can be detected more stably by the process according to the present invention. I can say that.
[0070]
In the embodiment described above, the window function safety detection unit is halved and the shift amount is halved of the frame size. However, the present invention is not limited to this, and may be half or more of the frame size. It may be less than half.
[0071]
That is, if the shift amount is P, the data constituting each frame can be defined as shown in FIG. Thereby, the position divided | segmented as object data can be acquired arbitrarily overlappingly.
[0072]
When the shift amount is more than half, the total processing time by the CPU is shortened because the number of frames to be analyzed is reduced. However, if the stability detection unit is left at 1/2, a time zone that does not enter the stability detection unit occurs, so that it is difficult to stably detect a signal that occurs only for a moment in the target data. Even in this case, if the previous and subsequent frames are partially overlapped (the shift amount is shorter than the frame size), the ratio of the time zone that does not enter the stability detection unit decreases, so the performance is better than the conventional one. good.
[0073]
However, preferably, the ratio of the attenuation amount (stability detection unit) of the window function is appropriately adjusted. As an example, for example, the stability detection unit: attenuation unit = 3: 1, that is, the equation that defines the above window function when the stability detection unit is 3/4 of the frame size and the frame size is N is: It becomes as follows.
Figure 0003788297
An example of a waveform obtained by multiplying the SIN waveform by the window function is as shown in FIG.
[0074]
As described above, when the shift amount based on the shift parameter is larger than N / 2, as shown in FIG. 23, the shift amount is equal to the size of the stability detection unit, thereby enabling stable detection. It should be noted that increasing the shift amount (increasing the size of the stability detecting unit) reduces the number of FFT processings, which is preferable because the entire processing time is shortened. However, if the shift amount is increased beyond a certain level, the attenuation unit is accordingly increased. Becomes smaller, it becomes close to the state without a window, and the purpose of the original window function is lost. Further, if the shift amount is ½ or less, the processing time becomes too long. Therefore, the range of N / 2 <shift amount <3N / 4 is practical.
[0075]
FIG. 24 shows an example in which the above-described apparatus is applied to an actual system. As shown in the figure, the personal computer 5 (data memory 3, CPU 4) shown in FIG. 1 is built in the housing 10, and the monitor screen 11 of the personal computer 5 is located on the front surface of the housing 10. Further, a PLC 12 is built below the housing 10 and is connected to and communicates with a device control panel 13 installed in a production factory such as an FA. The PLC 12 and the personal computer 5 are also connected so that information can be transmitted and received. That is, the PLC 12 knows the operating status of the system in the production factory. For example, the PLC 12 notifies the personal computer 5 that the product 15 to be measured has been transported to a predetermined position, and the personal computer 5 uses the notification as a trigger for data. Capture, FFT processing, and the like.
[0076]
Further, a microphone 16 and an acceleration pickup 17 are connected to the personal computer 5, and sound and vibration generated from the measurement target product 15 are detected and given to the personal computer 5 as analog signal information.
[0077]
Then, the personal computer 5 performs the above-described processing based on the acquired waveform signal, thereby determining the non-defective product / defective product, and outputs and displays the result on the display device PT 19. As shown in the figure, in the case of a defective product, the cause is also displayed.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when generating a frame by dividing the waveform data stored in the storage unit, a part of the preceding and succeeding frames are overlapped, and the FFT process is further performed. The window function to be used is provided with an attenuation part on both sides and the center part is flattened, so that signal components and transient characteristics that occur in a short time or discontinuity can be reliably detected with a frequency analyzer that applies the FFT algorithm. Can be detected. Therefore, abnormality determination by a sensory test can be performed automatically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of frame division executed when performing conventional FFT processing.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example when FFT processing is performed without using a window.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a power spectrum obtained by performing FFT processing without using a window is displayed in decibels.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example when FFT processing is performed using a window function.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a power spectrum obtained by performing FFT processing using a window function is displayed in decibels.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which FFT processing is performed on a waveform signal when a single abnormal sound occurs using a window function.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a case where FFT processing is performed on a waveform signal when a single abnormal sound occurs using a window function.
FIG. 8 is an experimental result showing an influence of a spectrum due to a shift in generation timing of a single signal.
FIG. 9 is a block diagram showing a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating functions of a CPU.
FIG. 11 is a diagram illustrating frame division processing.
FIG. 12 is a diagram illustrating a window function.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a result of obtaining a frequency feature amount for each frame.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a sample waveform signal used for demonstrating the effect of the present invention.
FIG. 15 is an experimental result showing an influence of a spectrum on a measurement time lag of a single signal (short-time abnormal sound).
FIG. 16 is an experimental result showing an influence of a power spectrum due to a start position shift of a SIN waveform.
FIG. 17 is an experimental result showing an influence (deviation) of a power spectrum due to a start position shift of a SIN waveform.
FIG. 18 is an experimental result showing an influence of a power spectrum due to a phase shift (angle) of a SIN waveform.
FIG. 19 is a diagram illustrating a result of obtaining a spectrum by a conventional method for a sample waveform including only normal sound and a sample waveform including instantaneously generated abnormal sound.
FIG. 20 is a diagram illustrating a result of obtaining a spectrum while shifting the frame by 1/2 for a sample waveform including only normal sound and a sample waveform including instantaneously generated abnormal sound.
FIG. 21 is a diagram illustrating a relationship of data constituting a frame with respect to a shift amount P;
FIG. 22 is a diagram illustrating a waveform example obtained by multiplying the SIN waveform by another window function.
FIG. 23 is a diagram illustrating an appropriate relationship between a shift amount and a stability detecting unit (stable unit).
FIG. 24 is a diagram showing a preferred embodiment of an abnormality determination system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Analog filter
2 A / D board
3 Data memory
4 CPU
5 PC
10 housing
11 Monitor screen
12 PLC
13 Device control panel
15 products
16 microphone
17 Accelerometer
19 PT

Claims (4)

与えられた波形データを記憶する記憶手段と、
その記憶手段に格納された前記波形データから所望のフレームサイズ分のデータを抽出してフレームを作成するフレーム作成手段と、
前記フレームを構成するフレームデータに対して、窓関数を掛けて補正されたデータに基づいて、FFT処理を実行するFFT処理手段とを備え、
前記フレーム作成手段は、時間軸上で前後のフレームの一部が重なるようにデータを抽出する機能を持ち、
前記窓関数は、前記フレームの両端の振幅が0になるような減衰部を両サイドに有するとともに、中央の安定検出部の領域は、フラットに構成されていることを特徴とするFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置。
Storage means for storing given waveform data;
Frame creating means for extracting data for a desired frame size from the waveform data stored in the storage means and creating a frame;
FFT processing means for executing FFT processing based on data corrected by applying a window function to the frame data constituting the frame,
The frame creation means has a function of extracting data so that a part of the preceding and following frames overlaps on the time axis,
Applying the FFT algorithm, wherein the window function has an attenuation part on both sides so that the amplitude at both ends of the frame is 0, and the center stability detection area is flat. Frequency analyzer.
前記重なる量は、フレームサイズの1/2とし、
前記安定検出部の領域は、フレームサイズの1/2とするとともに、前記減衰部は両サイドにそれぞれフレームサイズの1/4としたことを特徴とする請求項1に記載のFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置。
The amount of overlap is half the frame size,
2. The FFT algorithm according to claim 1, wherein the region of the stability detection unit is ½ of the frame size, and the attenuation unit is ¼ of the frame size on both sides, respectively. Frequency analysis device.
計測手段により計測された計測データに基づき製品の異常を判定する異常判定装置であって、
請求項1または2に記載のFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置と、
そのFFTアルゴリズムを応用した周波数解析装置で求めた各フレームの周波数スペクトル情報に基づき特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
その特徴量抽出手段によって抽出された前記特徴量に基づいて前記異常判定を行う判定手段とを備え、
前記記憶手段には前記計測データを記憶させるようにしたことを特徴とする異常判定装置。
An abnormality determination device that determines an abnormality of a product based on measurement data measured by a measurement means,
A frequency analysis apparatus to which the FFT algorithm according to claim 1 is applied;
A feature amount extracting means for extracting a feature amount based on the frequency spectrum information of each frame obtained by the frequency analysis device applying the FFT algorithm;
Determination means for performing the abnormality determination based on the feature amount extracted by the feature amount extraction means,
The abnormality determination device characterized in that the measurement data is stored in the storage means.
請求項3に記載の異常判定装置と、PLCとを備え、
前記PLCは、前記製品を生産する生産システムに連係可能となり、
前記異常判定装置は、前記PLCからの信号に基づいて動作するようにしたことを特徴とする異常判定システム。
An abnormality determination device according to claim 3 and a PLC,
The PLC can be linked to a production system for producing the product,
The abnormality determination system, wherein the abnormality determination device operates based on a signal from the PLC.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7251577B2 (en) * 2004-07-19 2007-07-31 Tektronix, Inc. Realtime power mask trigger
WO2006082681A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-10 Hitachi Kokusai Electric Inc. Spectrum analysis method, distortion detection device, and distortion compensation amplification device
JP2006300524A (en) * 2005-04-15 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Abnormal sound inspection method
JP4359777B2 (en) * 2005-09-30 2009-11-04 オムロン株式会社 Support device
JP2007101245A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Omron Corp Support device
US20080270440A1 (en) * 2005-11-04 2008-10-30 Tektronix, Inc. Data Compression for Producing Spectrum Traces
JP4521524B2 (en) * 2005-11-30 2010-08-11 学校法人日本大学 Track state analysis method, track state analysis apparatus, and track state analysis program
JP4251202B2 (en) * 2006-08-03 2009-04-08 株式会社 マーフィーシステムズ Evaluation method of period stability of vibration waveform
US8214104B2 (en) 2007-04-17 2012-07-03 Kabushiki Kako Co., Ltd. Abnormal noise inspection method for anti-vibration device for vehicle use
JP5297856B2 (en) * 2009-03-26 2013-09-25 Necパーソナルコンピュータ株式会社 Inspection apparatus, inspection method and program
JP5218614B2 (en) * 2011-08-31 2013-06-26 日本精工株式会社 Abnormality diagnosis device, rotating device, railway vehicle, automobile and abnormality diagnosis method
CN110095650A (en) * 2019-05-05 2019-08-06 三峡大学 The complicated harmonic detecting analysis method of four spectral line interpolation FFTs based on five Rife-Vincent (I) windows
JP7361919B2 (en) * 2020-06-19 2023-10-16 三菱電機株式会社 Failure sign identification device, in-vehicle equipment, and failure sign identification method

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