JP3915684B2 - Vibration wave determination device - Google Patents

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JP3915684B2 JP2002354220A JP2002354220A JP3915684B2 JP 3915684 B2 JP3915684 B2 JP 3915684B2 JP 2002354220 A JP2002354220 A JP 2002354220A JP 2002354220 A JP2002354220 A JP 2002354220A JP 3915684 B2 JP3915684 B2 JP 3915684B2
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば組付作動など対象物の作動時に生ずる振動波に基いて、対象物の状態、例えば嵌合状態を判定する振動波判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献1に記載されるように、対象物をハンマーなどで軽くたたき、そのとき発生する音または振動を検出し、この振動波の判定に基いて、対象物の内容の判定、構造物の割れの検査などを行う技術が知られている。なお、本明細書では、音と振動を総称して振動波という。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−300730号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、対象物が同一形状、同一性質であれば発生する振動波は略同一特性を有するが、対象物として例えば樹脂成形品では、成形型により僅かにその形状が異なる場合があり、その場合には、例えば組付作動など対象物の作動時に生ずる振動波のレベルが変化し、対象物の内容の判定精度に影響を与えることが分かってきた。
【0005】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、複数の異なる対象物を判定する場合でも、対象物の作動時に生ずる振動波に基いて対象物の状態を精度良く判定することが可能な振動波判定装置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】
上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項6に記載の技術的手段を採用する。
【0007】
請求項1記載の発明によれば、対象物の作動時に、複数の箇所で同時にもしくは連続して生じる振動波を検出入力する振動波入力手段と、入力された振動波を周波数分離して、対象物の所定作動状態を示す目的作動音が生じる予め定めた周波数帯域毎の第1の時系列信号を取出す信号処理手段と、複数の異なる前記対象物毎に設定されると共に、第1の時系列信号のレベルを補正する補正係数を設定した複数の個別補正テーブルを有し、対象物に対応する選択指令信号に応じて個別補正テーブルを選択可能な補正テーブル手段と、選択された個別補正テーブルの補正係数に基いて、予め定めた周波数帯域毎の前記第1の時系列信号のレベルを補正して第2の時系列信号を生じる補正手段と、補正手段より生じる周波数帯域毎の第2の時系列信号から、その音圧信号レベルとその発生期間との積による面積相当値を求め、複数の周波数帯域における面積相当値の合計値を所定の閾値と比較することにより、対象物の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
それにより、複数の異なる対象物を判定する場合でも、異なる対象物に対応した補正係数を選択して第1の時系列信号のレベルを補正するため、各対象物の作動状態を精度良く判定することが可能となる。
【0009】
請求項2記載の発明によれば、信号処理手段は、入力された振動波を周波数分離して予め定めた周波数帯域毎の第1の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段を有することで、予め定めた周波数帯域の第1の時系列信号を効果的に周波数分離することが可能になる。
【0010】
請求項3記載の発明によれば、信号処理手段は、入力された振動波を周波数分離して予め定めた周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、この時系列信号から、対象物の所定作動状態を示す目的作動音が生じる予め定めた周波数帯域毎の第1の時系列信号を取出すフィルタ手段とを有することで、予め定めた周波数帯域の第1の時系列信号を効果的に周波数分離すると共に、必要とする周波数帯域の信号を抽出することが可能になる。
【0011】
請求項4記載の発明によれば、外部より選択操作可能な入力装置を備え、補正テーブル手段は、この入力装置にて指示された選択指令信号に応じて選択された個別補正テーブルより、予め定めた周波数帯域毎に設定されて補正係数を読出し、補正手段に与えることで、外部からの選択指令に応じて補正係数を連続的に選択可能となり、異なる対象物を連続して判定することが可能となる。
【0012】
請求項5記載の発明によれば、対象物が所定作動状態にあると判定手段が判定した場合には、予め定めた周波数帯域毎の第2の時系列信号のレベルが基準範囲内にあるか否かに基いて、個別補正テーブル内の補正係数を修正する補正係数修正手段を備えたことにより、時間経過する中で対象物の状態が僅かずつ変化し当初想定していたばらつきの分布が変化することがあるが、それを第2の時系列信号のレベル変化からそのような変化を検出して補正係数を修正可能となり、判定精度を安定的に維持可能になる。
【0013】
請求項6記載の発明によれば、補正係数修正手段は、第2の時系列信号のレベルが基準範囲より大きいときは補正係数を小さくし、他方、第2の時系列信号のレベルが基準範囲より小さいときは補正係数を大きくすることで、対象物の変化に応じた補正係数に設定可能になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
【0015】
以下の説明では、対象物として部品(もしくは製品)の組付作業時に発生する組付音(嵌合音)を検出することにより部品の組付(嵌合)不良を判定する例について説明する。しかしながら、本発明の振動波判定装置100は、この用途に限定されず、対象物の状態が振動波に反映するものであれば、その他の用途にも適用可能である。また、音の代わりに振動の検出にも適用できる。
【0016】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態におけるシステム構成を示す。
【0017】
ここで、対象物1として本例では樹脂成形部品の自動組付、特に組付時に大きな音が生じる例として、図2、3に示すようなスナップフィット機構を用い、図示しない組付設備等により両部品110、120を組付ける作業工程からの音発生例を挙げている。図2は、有底筒状上蓋部品110における複数の嵌合部101に開けた各孔部102に、有底筒状下蓋部品120における複数の嵌合部103に設けた各突部104を嵌合させる状態を示している。この場合、下蓋部品120が上蓋部品110内に挿入されると共に、各突部104が各孔部102内に略同時に嵌合し、スナップフィット機構により固定されることになる。
【0018】
図3(a)、(b)、(c)は、両部品110、120の組付け時に発生する振動波の一例であり、(a)が組付け動作状態を示し、(b)が組付け良好時、(c)が組付け不良時の振動波を示す。図3(b)、(c)中の組付け音レベルから分かるように組付け良否に応じて嵌合音の音圧レベルが変化する。
【0019】
組付時の音発生の特徴として、組付設備等の動きに伴なう機械作動音と嵌合状況を伝える嵌合音(つまり判定したい目的作動音)とが発生し、両音は部品の組付スピード等の大きさに応じた音圧レベルを有すると共に、両音の音圧レベルは互いに相関して変化することである。
【0020】
マイクロホン2は、振動波判定の対象物1に発生した振動を音波として検出して電気信号に変換する。マイクロホン2から入力された音圧の電気信号は、振動波判定装置100の増幅器3に入力されて、A/D変換器4に出力される。このA/D変換器4では音圧信号をデジタル信号に変換して、後段の記憶装置5に出力され記憶処理される。
【0021】
ウエーブレット変換(Wavelet Transform)演算器6は、信号処理手段を構成し、所定のタイミングにて記憶装置5に記憶されたデジタル音圧信号S0を取込み、このデジタル音圧信号S0を、予め設定された周波数帯域毎に分離し、時系列信号S1に変換する。一般にウエーブレット変換演算器6は、基底関数(ウエーブレット関数)を拡大あるいは縮小することにより、デジタル音圧信号S0を各周波数帯域毎の時系列信号に分離する演算器である。本例では、組付音として1つ以上のスナップフィット機構より発生する目的作動音である嵌合音に合わせた周波数帯域が設定されている。なお、この周波数帯域は、対象とする嵌合音の特性に応じてそれぞれ1つまたは複数の周波数帯域の集合帯域からなる。
【0022】
フィルタ処理器7は、信号処理手段を構成し、予め定めた周波数帯域毎の時系列信号から嵌合音以外の周波数帯域の信号を縮小もしくはカットし、時系列信号S2として出力する。なお、このフィルタ処理器7を省略し、ウエーブレット変換演算器6の時系列信号S1を後述する補正器10に与えるようにし、この補正器10に与える予め定めた周波数帯域毎の補正係数を工夫することで、嵌合音以外の周波数帯域の信号を縮小もしくはカットすることも可能である。
【0023】
補正テーブル装置8は、補正テーブル手段を構成し、組付け嵌合される樹脂成形部品の形状や性質に応じて、後述する補正器10に与える補正係数(もしくは補正量か、ゲイン)を選択するものであり、テーブル選択手段81と、図4(a)、(b)に示す複数の個別補正テーブル82から構成される。このテーブル選択手段81に接続される入力装置9は、例えば図2に示す部品110、120の樹脂成形型の種類を選択指令として入力する装置であり、両部品110,120の内外径、真円度、寸法、形状、材質などによって複数種類に分けられている。これは、両部品110、120のばらつきが主に樹脂成形型毎に異なる分布をもつことが分かったためである。
【0024】
補正テーブル装置8は、図4(a)に示すように振動波の判定に使用される樹脂成形型の組合せ種類だけ個別補正テーブル(Da1、Da2、・・・)82が設定してあり、その1つ(例えばDa1)が図4(b)に示す個別補正テーブルを構成している。なお、図4(a)中のA、B、C、Dが部品110の種類を示し、1、2、3、4が部品120の種類を示す。そこでテーブル選択手段81は、入力装置9の選択指令信号に応じて選択された個別補正テーブル82から、予め定めた周波数帯域毎に設定された補正係数a11、b11、・・・を読出し、フィルタ処理器7より時系列信号S2が入力される毎に各補正器10a、10b、・・・に与える。
【0025】
補正器10は、補正手段を構成し、嵌合音信号S1を入力とする通常1つ以上の補正器10a、10b、・・・の集合体である。各補正器10a、10bは、個別補正テーブル82から予め定めた周波数帯域毎の補正係数a11、b11、・・・を受けて、周波数帯域毎の時系列信号S2の重み付けを行い、時系列信号S3を形成する。これは予め想定した嵌合音以外の周波数帯域の時系列信号S2はノイズと見なしてレベルを下げるかもしくはカットし、他方、嵌合音の中でもノイズの少ない周波数帯域を増幅してS/N比を向上させている。
【0026】
判定器11は、対象物1内の複数の嵌合個所から生じる各嵌合音(目的作動音)が時間軸上で重なったり、あるいは連続したりした場合にも、全ての嵌合個所から嵌合音が生じているか否かを判定する必要がある。そのために、全嵌合個所が重なった場合の嵌合作動音の音圧信号レベルによって定まる音圧信号の基準値、もしくはこの音圧信号レベルとその発生期間によって定まる音圧信号の基準値(これは音圧信号レベルと発生期間との積による面積相当値を予め定めた周波数毎に加算した値、いわゆる音量相当値)を予め求め、閾値テーブル12に閾値Lとして設定してある。複数箇所の嵌合状態を判定するには、発生期間を考慮した面積相当値、より望ましくは複数の周波数帯域の嵌合音量も考慮した体積相当値を使用する方が、判定精度を向上できる。
【0027】
判定器11の一例としては、補正器10より生じる周波数帯域毎の時系列信号S3部分の面積相当値、もしくは複数の周波数帯域に嵌合音が存在する場合には、各時系列信号S3部分の面積相当値の合計値(音量相当値)を求め、その値と閾値Lとを比較することで部品の組付(嵌合)良否の判定が行われる。判定器11は、判定結果に基き、表示器13に結果を表示させ、不合格の場合は警報器14にも出力し警報を発生させる。
【0028】
次に、上記構成からなる振動波判定装置100の判定フローをまとめると、図5のとおりである。図6は振動波の信号波形図である。
【0029】
装置100に判定開始が指示されると、対象物1から発生する振動波(図6(a))を、マイクロホン2〜記憶装置5によりデジタル音圧信号S0として録音する(ステップ201)。ウエーブレット変換演算器6では、このデジタル音圧信号S0を目的作動音である嵌合音に合わせた周波数帯域(図6(b))をもつ周波数の時系列信号S1に分離、抽出する(ステップ202)。図6の例では、デジタル音圧信号S0のサンプリング周波数を44KHzとし、第1の周波数帯域のうち周波数帯域11が11〜22KHz、周波数帯域10が5.5〜11KHz、周波数帯域9が2.8〜5.5KHzで嵌合音が顕著に表れている。また機械作動音は2.8KHzから下の周波数帯域8〜6で現れており、この場合周波数帯域毎のデータを区別することで分離が可能なことが分かる。次にフィルタ処理器7で、これらの時系列信号S1から嵌合音以外の周波数帯域の信号を縮小もしくはカットし、嵌合音を抽出する(ステップ203)。図6(c)は嵌合音に合わせた時系列信号S1をフィルタリングした時系列信号(嵌合音信号)S2を示す。
【0030】
次に補正テーブル装置8において、入力装置9からの選択指令信号に応じて個別補正テーブル82を選択し周波数帯域毎の補正係数a11、b11、・・・を補正器10に与える(ステップ204)。そこで補正器10では、この補正係数a11、b11、・・・に基いて時系列信号S2の嵌合音レベルを補正する(ステップ205)。
【0031】
次に判定器11では、補正器10より生じる周波数帯域毎の時系列信号S3に基いて音量相当値を求め、その値と閾値Lとを比較することにより、製品の組付(嵌合)良否を判定する(ステップ206)。閾値L以上であれば合格表示(嵌合良好)、閾値Lより小であれば不合格表示(嵌合不良あり)かつ警報出力を行う(ステップ207、208)ことになる。
【0032】
ここで、上述した補正テーブル装置8の各個別補正テーブル82の作成要領について、図7、8を用いて説明する。
【0033】
図7は、各個別補正テーブル82の補正係数a11、b11、・・・を作成するための試験システムであり、上述した嵌合音判定装置100と同様の装置100Aを用意し、かつ各個別補正テーブル82はフラッシュメモリやEEPROMなどの書換え可能な不揮発性記憶手段で構成しておく。また、図4(a)に示すような樹脂成形型A〜Dと1〜4の各組合せ毎に順番に、初期値を設定した個別補正テーブル82を指定すると共に、指定された樹脂成形型の部品110、120の組合せとなるように、自動的に部品交換可能に組付設備1Aを設定し、また入力装置9から生じる選択指令信号の発生順序を設定しておく。
【0034】
図8は、この試験システムの処理フローを示す。まず、組付設備1Aに部品110、120をセットすると共に、入力装置9から選択指令信号を入力して個別補正テーブル82を選択する(ステップ301、302)。組付設備1A内の対象物1から発生する振動波を、マイクロホン2より入力してデジタル音圧信号として録音する(ステップ303)。この音圧信号をウエーブレット変換して(さらにフィルタ処理して)予め定めた周波数帯域毎の時系列信号に分離し(ステップ304)、予め定めた周波数帯域毎に時系列信号(嵌合音信号)を抽出する(ステップ305)。
【0035】
ここで、補正係数の修正作業は、各時系列信号の音圧信号レベルが許容範囲内にある場合のみに行うようにし、異常な修正作業を防止している。そのため、各時系列信号の音圧信号レベルを判定し(ステップ306)、許容範囲内にある場合には、各時系列信号を個別補正ケーブル82の初期値に基いて補正器で補正し、予め定めた周波数帯域毎の補正時系列信号を形成する(ステップ307)。
【0036】
各補正時系列信号に基いて後段の判定器で判定するのに最適な音圧信号の大きさが得られるようにするため、周波数帯域f1、f2、・・・毎の時系列信号に対する各補正係数について、初期値から所定値ずつ増減し、最適な補正係数に修正、記憶する(ステップ308〜310)。なお、基準範囲とは、各補正時系列信号に基いて後段の判定器で判定するのに最適な音圧信号の大きさが得られるようにするための、各補正時系列信号毎の音圧信号レベルの範囲を意味する。
【0037】
(第2の実施形態)
本例は、振動波の判定処理中において、個別補正テーブル82に予め設定された周波数帯域毎の補正係数a11、b11、・・・を、補正器10からの各補正時系列信号のレベルに応じて修正可能にする、いわゆる学習機能を追加した例である。
【0038】
各個別補正テーブル82の補正係数a11、b11、・・・は、図7、8に示すようなプロセスを得て予め設定されているが、長期流動中に樹脂成形型の僅かな磨耗や変形等に起因して樹脂成形された部品110、120の形状や表面状態等が変化し、当初想定していたばらつきの分布が変化することがある。それによって、部品110、120の嵌合時に発生する嵌合音の音圧信号レベルも変化し、判定器11での判定精度に影響する恐れがある。そこで、本例ではそのような変化を検出して補正係数a11、b11、・・・を修正するものであり、図9、10を用いて説明する。
【0039】
図9は、第2の実施形態におけるシステム構成を示し、図1とは補正係数修正手段15を設けた点と、個別補正テーブル82としてフラッシュメモリやEEPROMなどの書換え可能な不揮発性記憶手段で構成する点が異なる。図10は、振動波判定装置100の判定フローを示し、図5とは補正係数の修正フロー250を追加した点が異なる。
【0040】
本例では、ステップ207にて合格判定した場合において、補正器10からの予め定めた周波数帯域毎の各補正時系列信号S3の音圧信号レベルをチェックし、各音圧信号レベルが予め定めた周波数帯域毎に設けた基準範囲内に入るようにするために、設定された補正係数値から所定値ずつ増減し、最適な補正係数に修正し、該当する個別補正テーブル82に更新、記憶する(ステップ209〜211)。
【0041】
なお、ステップ209における基準範囲とは、図8の場合と同様で、補正器10からの各補正時系列信号に基いて後段の判定器11で判定するのに最適な音圧信号の大きさが得られるようにするための、各補正時系列信号毎の音圧信号レベルの範囲を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のシステム構成を示す構成図である。
【図2】図1の部品の組付工程の一部を示す説明図である。
【図3】(a)は図2の部品の組付工程の要部を示す説明図、(b)、(c)は部品の組付工程において検出される音圧波形を示す図である。
【図4】(a)は図1の補正テーブル全体を示す図、(b)は図1の個別補正テーブル82を示す図である。
【図5】図1に示す振動波判定装置100の処理フローを示すフローチャートである。
【図6】図1に示す振動波判定装置100の信号波形図である。
【図7】補正テーブルの補正係数を設定するための試験システムを示す構成図である。
【図8】図7に示す試験システムの処理フローを示すフローチャートである。
【図9】本発明の第2の実施形態のシステム構成を示す構成図である。
【図10】図9に示す振動波判定装置100の処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 対象物
2 マイクロホン(振動波入力手段)
5 記憶装置
6 ウエーブレット変換演算器(信号処理手段)
7 フィルタ処理器(信号処理手段)
8 補正テーブル装置(補正テーブル手段)
9 入力装置
10 補正器(補正手段)
11 判定器(判定手段)
15 補正係数修正手段
81 テーブル選択手段
82 個別補正テーブル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration wave determination device that determines a state of an object, for example, a fitting state, based on a vibration wave generated during the operation of the object such as an assembly operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, a target is tapped with a hammer or the like, and a sound or vibration generated at that time is detected. Based on the determination of the vibration wave, the content of the target is determined. A technique for inspecting a crack of an object is known. In this specification, sound and vibration are collectively referred to as vibration waves.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-300730
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the object has the same shape and the same properties, the generated vibration waves have substantially the same characteristics, but for example, in the case of a resin molded product, the shape may be slightly different depending on the mold, and in that case It has been found that, for example, the level of vibration waves generated during the operation of an object such as an assembling operation changes and affects the determination accuracy of the content of the object.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and even when a plurality of different objects are determined, it is possible to accurately determine the state of the object based on vibration waves generated during operation of the object. An object of the present invention is to provide a simple vibration wave determination device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 6 are employed.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the vibration wave input means for detecting and inputting the vibration wave generated simultaneously or continuously at a plurality of locations at the time of operation of the object, and the frequency of the input vibration wave are separated, and the object A signal processing means for extracting a first time-series signal for each predetermined frequency band in which a target operation sound indicating a predetermined operation state of the object is generated; and a first time-series set for each of the plurality of different objects A plurality of individual correction tables in which correction coefficients for correcting the signal level are set, a correction table means capable of selecting the individual correction table in accordance with a selection command signal corresponding to the object, and the selected individual correction table Based on the correction coefficient, correction means for correcting the level of the first time series signal for each predetermined frequency band to generate a second time series signal, and second time for each frequency band generated by the correction means Series From by comparing the sound pressure signal level and obtains the area equivalent value by product of the generation period, the total value of the area equivalent value in a plurality of frequency bands with a predetermined threshold, determination determines the state of the object Means.
[0008]
Accordingly, even when a plurality of different objects are determined, the correction state corresponding to the different objects is selected and the level of the first time series signal is corrected, so that the operating state of each object is accurately determined. It becomes possible.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the signal processing means includes the wavelet transform calculating means for frequency-separating the input vibration wave to form a first time-series signal for each predetermined frequency band. It becomes possible to effectively frequency-separate the first time-series signal in a predetermined frequency band.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the signal processing means includes a wavelet transform operation means for frequency-separating the input vibration wave to form a time-series signal for each predetermined frequency band, and the time-series signal. And a filter means for taking out a first time-series signal for each predetermined frequency band in which a target operation sound indicating a predetermined operation state of the object is generated, so that a first time-series signal in a predetermined frequency band is obtained. It is possible to effectively separate the frequencies and extract a signal in a required frequency band.
[0011]
According to the fourth aspect of the present invention, an input device that can be selected and operated from the outside is provided, and the correction table means is determined in advance from an individual correction table selected according to a selection command signal instructed by the input device. By reading out the correction coefficient set for each frequency band and giving it to the correction means, it is possible to select the correction coefficient continuously according to the selection command from the outside, and it is possible to continuously determine different objects It becomes.
[0012]
According to the fifth aspect of the present invention, if the determination means determines that the object is in the predetermined operating state, is the second time-series signal level for each predetermined frequency band within the reference range? Based on whether or not the correction coefficient correction means for correcting the correction coefficient in the individual correction table is provided, the state of the object changes little by little over time, and the initially assumed distribution of variation changes However, the correction coefficient can be corrected by detecting such a change from the level change of the second time-series signal, and the determination accuracy can be stably maintained.
[0013]
According to the sixth aspect of the present invention, the correction coefficient correcting means reduces the correction coefficient when the level of the second time series signal is greater than the reference range, while the level of the second time series signal is within the reference range. When the value is smaller, the correction coefficient can be set to a correction coefficient corresponding to the change of the object by increasing the correction coefficient.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
In the following description, an example will be described in which an assembly (fitting) failure of a component is determined by detecting an assembly sound (fitting sound) generated during assembly of the component (or product) as an object. However, the vibration wave determination device 100 of the present invention is not limited to this application, and can be applied to other applications as long as the state of the object reflects the vibration wave. It can also be applied to detection of vibration instead of sound.
[0016]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a system configuration in the first embodiment of the present invention.
[0017]
Here, as an object 1, in this example, automatic assembly of resin molded parts, particularly as an example in which a loud noise is generated during assembly, a snap fit mechanism as shown in FIGS. An example of sound generation from the work process for assembling both parts 110 and 120 is given. FIG. 2 shows the projections 104 provided in the plurality of fitting portions 103 in the bottomed cylindrical lower lid component 120 in the holes 102 opened in the plurality of fitting portions 101 in the bottomed cylindrical upper lid component 110. The state to make it fit is shown. In this case, the lower lid part 120 is inserted into the upper lid part 110, and the protrusions 104 are fitted into the hole parts 102 almost simultaneously and are fixed by the snap-fit mechanism.
[0018]
FIGS. 3A, 3B, and 3C are examples of vibration waves generated when the two parts 110 and 120 are assembled. FIG. 3A shows the assembly operation state, and FIG. When it is good, (c) shows the vibration wave at the time of poor assembly. As can be seen from the assembled sound level in FIGS. 3B and 3C, the sound pressure level of the fitting sound changes according to the quality of the assembly.
[0019]
As a feature of sound generation at the time of assembly, a mechanical operation sound accompanying the movement of the assembly equipment and a fitting sound that conveys the fitting status (that is, a target operation sound to be judged) are generated. It has a sound pressure level corresponding to the magnitude of the assembly speed and the like, and the sound pressure levels of both sounds change in correlation with each other.
[0020]
The microphone 2 detects the vibration generated in the object 1 for vibration wave determination as a sound wave and converts it into an electric signal. The sound pressure electrical signal input from the microphone 2 is input to the amplifier 3 of the vibration wave determination device 100 and output to the A / D converter 4. The A / D converter 4 converts the sound pressure signal into a digital signal, which is output to the storage device 5 at the subsequent stage for storage processing.
[0021]
The wavelet transform computing unit 6 constitutes a signal processing means, takes in the digital sound pressure signal S0 stored in the storage device 5 at a predetermined timing, and this digital sound pressure signal S0 is set in advance. Are separated for each frequency band and converted to a time-series signal S1. In general, the wavelet transform computing unit 6 is a computing unit that separates the digital sound pressure signal S0 into time-series signals for each frequency band by enlarging or reducing the basis function (wavelet function). In this example, a frequency band is set as an assembly sound in accordance with a fitting sound that is a target operation sound generated from one or more snap-fit mechanisms. This frequency band is composed of a set band of one or a plurality of frequency bands, depending on the characteristics of the target fitting sound.
[0022]
The filter processor 7 constitutes signal processing means, and reduces or cuts a signal in a frequency band other than the fitting sound from a predetermined time-series signal for each frequency band, and outputs it as a time-series signal S2. Note that the filter processor 7 is omitted, and the time series signal S1 of the wavelet transform arithmetic unit 6 is supplied to the corrector 10 described later, and a correction coefficient for each predetermined frequency band applied to the corrector 10 is devised. By doing so, it is also possible to reduce or cut signals in a frequency band other than the fitting sound.
[0023]
The correction table device 8 constitutes correction table means, and selects a correction coefficient (or correction amount or gain) to be applied to the corrector 10 described later according to the shape and properties of the resin molded part to be assembled and fitted. It comprises a table selection means 81 and a plurality of individual correction tables 82 shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The input device 9 connected to the table selection means 81 is a device that inputs, for example, the types of resin molding dies of the parts 110 and 120 shown in FIG. 2 as selection commands. It is divided into multiple types according to the degree, size, shape, and material. This is because it has been found that the variation of both the parts 110 and 120 has a distribution that differs mainly for each resin mold.
[0024]
In the correction table device 8, as shown in FIG. 4A, individual correction tables (Da1, Da2,...) 82 are set for only combinations of resin molds used for vibration wave determination. One (for example, Da1) constitutes the individual correction table shown in FIG. In FIG. 4A, A, B, C, and D indicate the type of the component 110, and 1, 2, 3, and 4 indicate the type of the component 120. Therefore, the table selection unit 81 reads out the correction coefficients a11, b11,... Set for each predetermined frequency band from the individual correction table 82 selected according to the selection command signal of the input device 9, and performs a filter process. Every time the time-series signal S2 is input from the adjuster 7, the corrector 10a, 10b,.
[0025]
The corrector 10 is a collection of one or more correctors 10a, 10b,... That normally constitute correction means and receive the fitting sound signal S1. Each of the correctors 10a and 10b receives correction coefficients a11, b11,... For each frequency band determined in advance from the individual correction table 82, weights the time series signal S2 for each frequency band, and performs time series signal S3. Form. This is because the time series signal S2 in the frequency band other than the assumed fitting sound is regarded as noise and the level is lowered or cut, while the frequency band with less noise in the fitting sound is amplified and the S / N ratio is increased. Has improved.
[0026]
The determination device 11 can be fitted from all fitting locations even when each fitting sound (target operation sound) generated from a plurality of fitting locations in the object 1 overlaps or continues on the time axis. It is necessary to determine whether or not a sound is generated. Therefore, the reference value of the sound pressure signal determined by the sound pressure signal level of the fitting operation sound when all the fitting points overlap, or the reference value of the sound pressure signal determined by the sound pressure signal level and the generation period thereof (this Is a value obtained by adding an area equivalent value, which is a product of the sound pressure signal level and the generation period, for each predetermined frequency (so-called sound volume equivalent value), and is set as a threshold value L in the threshold value table 12. In order to determine the fitting state at a plurality of locations, it is possible to improve the determination accuracy by using an area equivalent value considering the occurrence period, more preferably a volume equivalent value considering the fitting sound volume in a plurality of frequency bands.
[0027]
As an example of the determiner 11, when the fitting sound exists in the time series signal S3 portion for each frequency band generated by the corrector 10 or in a plurality of frequency bands, each time series signal S3 portion By determining the total value of the area equivalent values (volume equivalent value) and comparing the value with the threshold value L, it is determined whether the parts are assembled (fitted). Based on the determination result, the determination unit 11 displays the result on the display unit 13, and outputs the alarm to the alarm unit 14 if it fails.
[0028]
Next, the determination flow of the vibration wave determination apparatus 100 configured as described above is summarized as shown in FIG. FIG. 6 is a signal waveform diagram of a vibration wave.
[0029]
When the apparatus 100 is instructed to start the determination, the vibration wave (FIG. 6A) generated from the object 1 is recorded as the digital sound pressure signal S0 by the microphone 2 to the storage device 5 (step 201). The wavelet transform computing unit 6 separates and extracts the digital sound pressure signal S0 into a time-series signal S1 having a frequency having a frequency band (FIG. 6B) that matches the fitting sound that is the target operation sound (step S1). 202). In the example of FIG. 6, the sampling frequency of the digital sound pressure signal S0 is 44 KHz, and among the first frequency bands, the frequency band 11 is 11 to 22 KHz, the frequency band 10 is 5.5 to 11 KHz, and the frequency band 9 is 2.8. The fitting sound is noticeable at ~ 5.5KHz. In addition, the mechanical operating sound appears in frequency bands 8 to 6 below 2.8 KHz, and in this case, it can be seen that separation is possible by distinguishing data for each frequency band. Next, the filter processor 7 reduces or cuts the signal in the frequency band other than the fitting sound from these time-series signals S1, and extracts the fitting sound (step 203). FIG. 6C shows a time series signal (fitting sound signal) S2 obtained by filtering the time series signal S1 in accordance with the fitting sound.
[0030]
Next, in the correction table device 8, the individual correction table 82 is selected according to the selection command signal from the input device 9, and the correction coefficients a11, b11,... For each frequency band are given to the corrector 10 (step 204). Therefore, the corrector 10 corrects the fitting sound level of the time-series signal S2 based on the correction coefficients a11, b11,... (Step 205).
[0031]
Next, the determiner 11 obtains a sound volume equivalent value based on the time-series signal S3 for each frequency band generated by the corrector 10, and compares the value with a threshold value L to determine whether the product is assembled (fitted). Is determined (step 206). If it is greater than or equal to the threshold value L, a pass display (good fitting) is obtained, and if it is less than the threshold value L, a fail display (with poor fitting) and alarm output are performed (steps 207 and 208).
[0032]
Here, how to create each individual correction table 82 of the above-described correction table device 8 will be described with reference to FIGS.
[0033]
7 is a test system for creating the correction coefficients a11, b11,... Of each individual correction table 82. An apparatus 100A similar to the fitting sound determination apparatus 100 described above is prepared, and each individual correction is performed. The table 82 is composed of rewritable nonvolatile storage means such as flash memory or EEPROM. In addition, in order for each combination of the resin molds A to D and 1 to 4 as shown in FIG. The assembly equipment 1 </ b> A is set so that the parts can be automatically replaced so that the parts 110 and 120 are combined, and the generation order of selection command signals generated from the input device 9 is set.
[0034]
FIG. 8 shows the processing flow of this test system. First, the parts 110 and 120 are set in the assembly facility 1A, and a selection command signal is input from the input device 9 to select the individual correction table 82 (steps 301 and 302). A vibration wave generated from the object 1 in the assembly facility 1A is input from the microphone 2 and recorded as a digital sound pressure signal (step 303). This sound pressure signal is wavelet transformed (further filtered) to be separated into time-series signals for each predetermined frequency band (step 304), and time-series signals (fitting sound signals) for each predetermined frequency band. ) Is extracted (step 305).
[0035]
Here, correction work of the correction coefficient is performed only when the sound pressure signal level of each time series signal is within the allowable range, thereby preventing abnormal correction work. Therefore, the sound pressure signal level of each time series signal is determined (step 306). If it is within the allowable range, each time series signal is corrected by a corrector based on the initial value of the individual correction cable 82, A corrected time-series signal for each predetermined frequency band is formed (step 307).
[0036]
In order to obtain the optimum sound pressure signal magnitude for determination by the determination device in the subsequent stage based on each corrected time series signal, each correction for the time series signal in each frequency band f1, f2,. The coefficient is incremented or decremented by a predetermined value from the initial value, corrected to an optimum correction coefficient, and stored (steps 308 to 310). The reference range is the sound pressure for each corrected time series signal so that the optimum sound pressure signal size can be obtained based on each corrected time series signal. It means the range of signal level.
[0037]
(Second Embodiment)
In this example, during the vibration wave determination process, the correction coefficients a11, b11,... For each frequency band preset in the individual correction table 82 are set in accordance with the levels of the respective correction time series signals from the corrector 10. This is an example in which a so-called learning function is added to enable correction.
[0038]
The correction coefficients a11, b11,... Of each individual correction table 82 are set in advance by obtaining a process as shown in FIGS. 7 and 8, but slight wear and deformation of the resin mold during long-term flow. Due to this, the shape, surface state, etc. of the resin-molded parts 110, 120 may change, and the distribution of variations originally assumed may change. As a result, the sound pressure signal level of the fitting sound generated when fitting the parts 110 and 120 also changes, which may affect the determination accuracy of the determiner 11. Therefore, in this example, such a change is detected to correct the correction coefficients a11, b11,... And will be described with reference to FIGS.
[0039]
FIG. 9 shows a system configuration in the second embodiment. FIG. 9 is different from FIG. 1 in that a correction coefficient correction unit 15 is provided and a rewritable nonvolatile storage unit such as a flash memory or an EEPROM is used as the individual correction table 82. The point to do is different. FIG. 10 shows a determination flow of the vibration wave determination apparatus 100, which is different from FIG. 5 in that a correction coefficient correction flow 250 is added.
[0040]
In this example, when the pass determination is made at step 207, the sound pressure signal level of each corrected time series signal S3 for each predetermined frequency band from the corrector 10 is checked, and each sound pressure signal level is determined in advance. In order to be within the reference range provided for each frequency band, the set correction coefficient value is increased or decreased by a predetermined value, corrected to an optimal correction coefficient, and updated and stored in the corresponding individual correction table 82 ( Steps 209-211).
[0041]
Note that the reference range in step 209 is the same as in FIG. 8, and the magnitude of the sound pressure signal optimal for determination by the determination unit 11 at the subsequent stage is based on each correction time series signal from the correction unit 10. It means the range of the sound pressure signal level for each corrected time series signal to be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a system configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a part of the part assembling step of FIG. 1;
3A is an explanatory diagram showing a main part of the part assembly process of FIG. 2, and FIGS. 3B and 3C are diagrams showing sound pressure waveforms detected in the part assembly process. FIG.
4A is a diagram illustrating the entire correction table of FIG. 1, and FIG. 4B is a diagram illustrating an individual correction table 82 of FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing flow of the vibration wave determination apparatus 100 shown in FIG. 1;
6 is a signal waveform diagram of the vibration wave determination apparatus 100 shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a test system for setting a correction coefficient of a correction table.
8 is a flowchart showing a processing flow of the test system shown in FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a system configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
10 is a flowchart showing a processing flow of the vibration wave determination apparatus 100 shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 Object 2 Microphone (vibration wave input means)
5 Storage device 6 Wavelet transform computing unit (signal processing means)
7 Filter processor (Signal processing means)
8 Correction table device (correction table means)
9 Input device 10 Corrector (correction means)
11 Judgment device (judgment means)
15 Correction coefficient correction means 81 Table selection means 82 Individual correction table

Claims (6)

対象物の作動時に、複数の箇所で同時にもしくは連続して生じる振動波を検出入力する振動波入力手段と、
入力された前記振動波を周波数分離して、前記対象物の所定作動状態を示す目的作動音が生じる予め定めた周波数帯域毎の第1の時系列信号を取出す信号処理手段と、
複数の異なる前記対象物毎に設定されると共に、前記第1の時系列信号のレベルを補正する補正係数を設定した複数の個別補正テーブルを有し、前記対象物に対応する選択指令信号に応じて前記個別補正テーブルを選択可能な補正テーブル手段と、
選択された前記個別補正テーブルの補正係数に基いて、予め定めた周波数帯域毎の前記第1の時系列信号のレベルを補正して第2の時系列信号を生じる補正手段と、
前記補正手段より生じる周波数帯域毎の前記第2の時系列信号から、その音圧信号レベルとその発生期間との積による面積相当値を求め、複数の周波数帯域における面積相当値の合計値を所定の閾値と比較することにより、前記対象物の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする振動波判定装置。
A vibration wave input means for detecting and inputting vibration waves generated simultaneously or continuously at a plurality of locations when the object is operated;
Signal processing means for frequency-separating the input vibration wave to extract a first time-series signal for each predetermined frequency band in which a target operation sound indicating a predetermined operation state of the object is generated;
A plurality of individual correction tables that are set for a plurality of different objects and set a correction coefficient for correcting the level of the first time-series signal, and according to a selection command signal corresponding to the object Correction table means capable of selecting the individual correction table;
Correction means for correcting a level of the first time series signal for each predetermined frequency band based on the selected correction coefficient of the individual correction table to generate a second time series signal;
From the second time-series signal for each frequency band generated by the correction means, an area equivalent value is obtained by the product of the sound pressure signal level and the generation period, and a total value of the area equivalent values in a plurality of frequency bands is predetermined. A vibration wave determination apparatus comprising: a determination unit that determines a state of the object by comparing with a threshold value .
前記信号処理手段は、入力された前記振動波を周波数分離して予め定めた周波数帯域毎の前記第1の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波判定装置。  The said signal processing means has a wavelet transformation calculation means which forms the said 1st time series signal for every predetermined frequency band by frequency-separating the said vibration wave input. The vibration wave determination apparatus described. 前記信号処理手段は、入力された前記振動波を周波数分離して予め定めた周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、この時系列信号から、前記対象物の所定作動状態を示す目的作動音が生じる予め定めた周波数帯域毎の前記第1の時系列信号を取出すフィルタ手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の振動波判定装置。  The signal processing means includes a wavelet transform computing means for frequency-separating the inputted vibration wave to form a time-series signal for each predetermined frequency band, and a predetermined operating state of the object from the time-series signal. The vibration wave determination device according to claim 1, further comprising: a filter unit that extracts the first time-series signal for each predetermined frequency band in which a target operation sound indicating the frequency is generated. 外部より選択操作可能な入力装置を備え、前記補正テーブル手段は、この入力装置にて指示された選択指令信号に応じて選択された前記個別補正テーブルより、予め定めた周波数帯域毎に設定されて補正係数を読出し、前記補正手段に与えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の振動波判定装置。  The correction table means is set for each predetermined frequency band from the individual correction table selected according to the selection command signal instructed by the input device. The vibration wave determination apparatus according to claim 1, wherein a correction coefficient is read and provided to the correction unit. 前記対象物が所定作動状態にあると前記判定手段が判定した場合には、予め定めた周波数帯域毎の前記第2の時系列信号のレベルが基準範囲内にあるか否かに基いて、前記個別補正テーブル内の補正係数を修正する補正係数修正手段を備えたことを特徴とする請求項1または4に記載の振動波判定装置。  If the determination means determines that the object is in a predetermined operating state, based on whether the level of the second time series signal for each predetermined frequency band is within a reference range, 5. The vibration wave determination apparatus according to claim 1, further comprising correction coefficient correction means for correcting a correction coefficient in the individual correction table. 前記補正係数修正手段は、前記第2の時系列信号のレベルが前記基準範囲より大きいときは補正係数を小さくし、他方、前記第2の時系列信号のレベルが前記基準範囲より小さいときは補正係数を大きくすることを特徴とする請求項5に記載の振動波判定装置。  The correction coefficient correction means reduces the correction coefficient when the level of the second time series signal is greater than the reference range, and corrects when the level of the second time series signal is less than the reference range. 6. The vibration wave determination apparatus according to claim 5, wherein the coefficient is increased.
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