JP3861849B2

JP3861849B2 - 異音検査方法

Info

Publication number: JP3861849B2
Application number: JP2003119904A
Authority: JP
Inventors: 隆史安面; 隆室崎; 浩二山口; 禎樹近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP2004325229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は異音検査方法に関し、特に往復動作時に検査対象物から発生する異音が、傷又は付着物等による異音であるか否かを判定することが可能な異音検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルムシャッタのように、往復動作を行い、傷又は付着物によって動作時に異音が出現する製品の検査では、異音の出現するタイミングが検出できないため、異音による不良品検査を自動化することが困難であった。そこで、検査担当者がヘッドフォン等を用いて検査対象物の動作音を聞いて、人間の耳によって傷又は付着物による異音か否かを判断せざるを得なかった。
【０００３】
また、周波数毎のパワースペクトルを用いて異音の検査を行う方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検査対象物は多品種少量生産のものが多く、品種ごとの異音に対応する周波数毎のパワースペクトルを特定することも容易ではなかった。さらに、検査対象物から検出した全ての異音について、詳細な検査を行うことは、演算処理による負担が大きく実用的ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、往復動作時に検査対象物から発生する異音が、傷又は付着物等による異音であるか否かを判定することが可能な異音検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、傷又は付着物等による異音である判然性が高いデータについてのみ周波数解析を行うことが可能な異音検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、往復動作時に検査対象物から発生する異音によって、検査対象物が良品か不良品かを判断することが可能な異音検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る異音検出方法では、検査対象物を往復動作させ、検査対象物からの動作音を測定して時系列音圧データを求め、時系列音圧データから異音の発生している異音領域を検出し、異音領域が往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現しているか否かを判定して、往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現している異音領域における音圧データを用いて周波数解析を行うことを特徴とする。傷又は付着物等による異音は、往復動作の折り返し点を中心に対称に出現するという原理を用いて、ランダムに発生するノイズによる異音を排除し、傷又は付着物等による異音である判然性が高いデータについてのみ周波数解析を行うので、高精度な異音検出を行うことが可能となった。
【０００９】
また、本発明に係る異音検出方法では、異音領域が往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現しているか否かの判定は、検査対象物の往路動作中でのみ行うことが好ましい。検査対象物の往復動作開始から折り返し点までについて判定すれば十分であるので、処理データ量及び検査時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明に係る異音検出方法では、出現した異音領域の個数を計数し、出現した異音領域の個数が２より少ない場合は、異音なしと判定することが好ましい。異音領域が１又は０の場合には、異音領域が往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現していることは無いので、処理データ量及び検査時間を短縮することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る異音検出方法を添付図面を用いて詳述する。
【００１２】
最初に、異音検査方法の原理について説明する。往復動作を行う検査対象物に傷又は付着物による異音が出現する場合、傷又は付着物の位置は変化しないため、往復動作の折り返し点を中心にして対称に異音が出現することとなる。したがって、折り返し点を中心に対称に出現している異音のみを傷又は付着物等による異音と判定することができる。逆に、折り返し点を中心に対称に出現していない異音は、ランダムに発生するノイズ等によるものと判断することができる。
【００１３】
しかしながら、たまたま、折り返し点を中心に対称にノイズによる異音が発生する場合もあるので、折り返し点を中心に対称に発生した異音の周波数解析を行って、傷又は付着物等による異音かノイズによる異音かをさらに判定する。なお、周波数解析を測定した全ての音圧データについて行うこともできるが、演算処理による負担が大きくなるので、折り返し点を中心に対称に出現している異音領域のみについて周波数解析を行うことが実用的である。
【００１４】
そこで、本発明に係る異音検査方法では、最初に、異音と考えることができる音圧レベルを閾値と定め、検査対象物を往復動作させて時系列的に音圧レベルを測定し、その閾値を超える異音が出現している異音領域を検出する。次に、異音領域が検査対象物の往復動作における折り返し点を中心にして対称に出現しているかどうかを判定する。次に、折り返し点を中心に対称に出現している異音領域についてのみ周波数解析を行い、周波数解析の結果を利用して、傷又は付着物等による異音か否かの判定をさらに行う。
【００１５】
図１は、異音検査方法を実施するためのシステムの概要を示す図である。検査対象物であるフィルムシャッタ１の近傍に音圧検出用のマイク１０が配置され、マイク１０からの音圧信号は、アンプ２０、所定のアナログフィルタ３０を経てＡ／Ｄ変換回路４０でサンプリングされて音圧レベルを示すデジタル信号である音圧データとしてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５０に入力される。
【００１６】
ＰＣ５０は、ＣＰＵ等から構成される制御部５１、Ｉ／Ｏ５２、音圧データ等を記憶するためのメモリ５３、表示部５４及びキーボード及びマウス等の操作部５５等から構成される。ここで、音圧レベルを示すデジタル信号としてＰＣ５０に入力された音圧データは、所定のメモリ５３に記憶され、後述する異音検査方法に従って、解析される。
【００１７】
フィルムシャッタ１は、サーボモータ（図示せず）によって往復動作可能に取り付けられており、ＰＣ５０からのスタート信号（時刻Ｔ_Ｓ）によってサーボモータが動作して、フィルムシャッタ１は往路動作（速度Ｖ_１）を開始し、ＰＣ５０からの所定の反転信号（時刻Ｔ_Ｃ）で復路動作（速度Ｖ_２）に移行して、所定時間経過後にフィルムシャッタ１の移動が停止される（時刻Ｔ_Ｆ）。
【００１８】
図２に、異音検査方法の手順を示す。図２に示す手順は、ＰＣ５０の制御部５１又はメモリ５３に記憶された所定のプログラムにしたがって、ＰＣ５０の制御部５１等によって実行される。
【００１９】
最初に、ＰＣ５０のメモリ５３に記憶されている音圧データから、予め定められた閾値Ｓ_Ｒを用いて異音領域を検出して、ＰＣ５０のメモリ５３に記憶する（ステップ２０１）。図３（ａ）にＰＣ５０に記憶されている音声データ３００と、閾値Ｓ_Ｒ３０１の例を示す。図３（ａ）の縦軸Ｓは音圧レベル（電圧）、横軸Ｔはスタート時（Ｔ_Ｓ）からのサーボモータの動作時間を示している。異音領域は、閾値Ｓ_Ｒを越える連続した時間領域を言う。
【００２０】
次に、検出された各異音領域の動作時間を検出して、ＰＣ５０のメモリ５３に記憶する（ステップ２０２）。図３（ａ）の場合における、検出された異音領域Ｓ_１〜Ｓ_３及びそれぞれの動作時間Ｔ_１〜Ｔ_３を図３（ｂ）に示す。動作時間Ｔ_１〜Ｔ_３は、各異音領域Ｓ_１〜Ｓ_３の中心値とする。動作時間Ｔ_１〜Ｔ_３は、サーボモータのスタート時間（Ｔ_Ｓ）を基準にして求められる。したがって、Ｔ_１は、Ｔ_１ａとＴ_１ｂとの中心値、Ｔ_２は、Ｔ_２ａとＴ_２ｂとの中心値、及びＴ_３はＴ_３ａとＴ_３ｂとの中心値となる。
【００２１】
次に、異音領域の個数（ｎ）が計数される（ステップ２０３）。図３の場合、ｎ＝３となる。
【００２２】
次に、異音領域の個数（ｎ）が２以上か否かが判断され（ステップ２０４）、２以上の場合には、Ｘ＝１とされる（ステップ２０５）。ｎが１又は０の場合は、ステップ２１１へ進み、検査対象物は良品であると判断されて、検査を終了する。ｎ＝０の時は、異音領域が出現していないということであるから、検査対象物は良品であると判断できる。また、ｎ＝１の時は、少なくとも折り返し点を中心にして対称に出現している異音領域は無いので、検査対象物は良品であると判断できる。
【００２３】
次に、異音領域の１つ（Ｓ_Ｘ）が折り返し点を中心にして対称に出現しているか否かを判断する（ステップ２０６）。折り返し点を中心にして対称に出現している場合には、ステップ２０７へ進み、周波数解析を行う。また、異音領域（Ｓ_Ｘ）が、折り返し点を中心にして対称に出現していない場合には、ステップ２０９に進んでＸ＝Ｘ＋１とされる。
【００２４】
ステップ２０７の周波数解析の結果、異音領域の周波数が所定範囲内か否かの判定がなされ（ステップ２０８）、所定範囲内であると判定されると、該等する異音領域は傷又は付着物による異音であると判定され、ステップ２１２へ進んで、検査対象物は不良品であると判断されて一連の検査を終了する。また、所定の範囲内ではないと判定されると、該等する異音領域は傷又は付着物による異音でないと判定されて、ステップ２０９へ進む。
【００２５】
次に、次の異音領域の動作時間（Ｔ_Ｘ）が折り返し点の時刻Ｔ_Ｃより大きいか否かが判断される（ステップ２１０）。異音領域が折り返し点を中心に対称に出現しているか否かは、Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｃの動作時間内で判断すれば十分であるので、Ｔ_Ｘ＞Ｔ_Ｃと判断された場合には、検査手順を終了するようにしたものである。したがって、Ｔ_Ｘ＞Ｔ_Ｃの場合には、ステップ２１１へ進み、検査対象物は良品であると判断されて検査を終了する。そうでない場合には、再度ステップ２０６〜２１０を繰り返す。
【００２６】
ここで、ステップ２０６における異音領域が折り返し点を中心に対称に出現しているか否かの判定方法の一例について説明する。Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｃ間（往路動作）における検査対象物の速度をＶ_１、Ｔ_Ｃ〜Ｔ_Ｆ間（復路動作）における検査対象物の速度をＶ_２とする。Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｃ間の異音領域Ｓ_Ｘの動作時間をＴ_Ｘとして、折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称に異音領域Ｓ_Ｙが出現しているとするとその動作時間Ｔ_Ｙは、以下の式で表される。
【００２７】
Ｔ_Ｙ＝−Ｖ_１／Ｖ_２・Ｔ_Ｘ＋（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｖ_２・Ｔ_Ｃ
したがって、Ｔ_Ｙを計算で求め、Ｔ_Ｙに相当する動作時間を有する異音領域Ｓ_ＹがＴ_Ｃ〜Ｔ_Ｆ間（復路動作）に存在するか否かを、メモリ５３に記憶されているＴ_Ｃ〜Ｔ_Ｆ間の異音領域の動作時間とＴ_Ｙとを比較することにより判定すればよい。
【００２８】
次に、ステップ２０７及び２０８における周波数解析法の一例について説明する。ＰＣ５０のメモリ５３に記憶された音圧データの内、ステップ２０６で折り返し点Ｔ_Ｃを中心に対象に出現している異音領域内の音声データのみに関してパワースペクトルを求め、最大パワースペクトルを有する周波数を、その周波数とする。求められた周波数が所定の範囲（例えば、３００Ｈｚ〜１ＫＨｚ）に存在する場合には、傷又は付着物による異音と判定し、所定の範囲以外の周波数である場合には、ノイズによる異音であると判定する。
【００２９】
図２に示す手順を用いて検査した場合、図３（ａ）に示す音圧データ３００の場合、異音領域Ｓ_１は折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称の位置Ｓ_４に異音領域が無いと判定され、周波数解析は行われない。しかし、異音領域Ｓ_２は折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称の位置に異音領域Ｓ_３があるので、次の周波数解析のステップへ進む。周波数解析の結果図３（ｃ）のように、異音領域Ｓ_２及びＳ_３間の音圧データが有する周波数は、いずれも所定範囲（Ｈ_１〜Ｈ_２）内にあるので、異音領域Ｓ_２及びＳ_３は、傷又は付着物による異音であると判定され、音圧データ３００が測定された検査対象物は不良品と判断される。
【００３０】
また、図４に別の音圧データ４００の例を示す。図４（ａ）に示すように、最初に閾値Ｓ_Ｒを用いて、異音領域Ｓ_５〜Ｓ_７及びそれぞれの動作時間Ｔ_５〜Ｔ_７が検出される（図４（ｂ）参照）。しかしながら、異音領域Ｓ_５は、折り返し点Ｔ_Ｃを中心にして対称に出現していないので、異音領域Ｓ_５について周波数解析は行われない。しかしながら、異音領域Ｓ_６とＳ_７は、折り返し点Ｔ_Ｃを中心にして対称に出現しているので、異音領域Ｓ_６とＳ_７の音圧データについて周波数解析が行われる。周波数解析の結果、異音領域Ｓ_６とＳ_７間の音圧データが有する周波数は、いずれも所定範囲（Ｈ_１〜Ｈ_２）内には無いので（図４（ｃ）参照）、異音領域Ｓ_６及びＳ_７は、傷又は付着物による異音ではないと判定され、音圧データ４００が測定された検査対象物は良品と判断される。
【００３１】
なお、Ｔ_Ｃ、Ｖ_１及びＶ_２の値は、検査対象物を往復動作させるサーボモータの駆動信号等から得ることができる。また、記憶されている各異音領域の動作時間とＴ_Ｙを比較する場合には、多少の余裕度（例えば、±０．１ｓ等）を持たせることが好ましい。
【００３２】
また、図２の検査手順では、異音領域について順次判定を行い、最初に折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称の異音領域が出現していると判定されると、それ以降の異音領域に関する判定がなされずに、その時点で不良品と判断されてしまうが、Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｃ間に存在する全ての異音領域について折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称の異音領域が出現しているか否かを判定するようにしても良い。
【００３３】
さらに、図２の検査手順では、Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｃ間のみに存在する異音領域について折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称の異音領域があるか否かを判定しているが、全ての動作時間（Ｔ_Ｓ〜Ｔ_Ｆ間）に存在する全ての異音領域について同様の判定を行うようにしても良い。
【００３４】
さらに、図２の検査手順では、折り返し点時刻Ｔ_Ｃを中心にして対称に出現している異音領域の両方について周波数解析を行っているが、一方のみについて周波数解析を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる異音検査方法を実施するためのシステムの概要を示す図である。
【図２】本発明に係わる異音検査方法の手順を示す図である。
【図３】（ａ）は測定データの一例を示し、（ｂ）は（ａ）の場合の異音領域の例を示し、（ｃ）は（ｂ）に示す異音領域の周波数解析結果を示す図である。
【図４】（ａ）は測定データの他の例を示し、（ｂ）は（ａ）の場合の異音領域の例を示し、（ｃ）は（ｂ）に示す異音領域の周波数解析結果を示す図である。
【符号の説明】
１…検査対象物
２０…アンプ
３０…フィルタ
４０…Ａ／Ｄ変換器
５０…ＰＣ
Ｓ_１〜Ｓ_３…異音領域
Ｔ_１〜Ｔ_３…異音領域の動作時間

Claims

検査対象物を往復動作させ、前記検査対象物からの動作音を測定して時系列音圧データを求める工程と、
前記時系列音圧データから異音の発生している異音領域を検出する工程と、
前記異音領域が往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現しているか否かを判定する工程と、
往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現している異音領域における音圧データを用いて周波数解析を行う工程とを有することを特徴とする異音検査方法。
前記周波数解析工程は、往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現している異音領域における音圧データの周波数を求め、求められた周波数が所定の周波数範囲に入るか否かを判断する請求項１に記載の異音検査方法。
さらに、前記周波数解析工程の結果に応じて、前記検査対象物が不良品であるか否かを判断する請求項１又は２に記載の異音検査方法。
前記異音領域が往復動作の折り返し点を中心にして対称に出現しているか否かの判定工程は、前記検査対象物の往路動作中で検出された異音領域のみについて行われる請求項１〜３の何れか一項に記載の異音判定方法。
さらに、出現した異音領域の個数を計数する工程を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の異音判定方法。
さらに、前記出現した異音領域の個数が２より少ない場合、前記検査対象物は良品であると判断する工程とを有する請求項１〜５の何れか一項に記載の異音判定方法。