JP4029405B2 - 異常判定方法および装置 - Google Patents
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Description
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において、
上記計測データの断続成分を解析する断続成分解析手段を有し、
上記断続成分解析手段は、
断続成分を前処理する断続成分解析前処理手段と、
上記断続成分解析前処理手段によって前処理された断続成分を解析して特徴量を抽出する断続成分解析特徴量抽出手段とを有し、
上記断続成分解析前処理手段は、
上記計測データをヒルバート変換するヒルバート変換手段と、
上記ヒルバート変換手段の変換前のデータを実数部、変換後のデータを虚数部として複素数配列を生成する複素数配列生成手段と、
上記複素数配列生成手段で生成された複素数配列の自乗平均平方根の配列を演算する自乗平均平方根配列演算手段と、
上記自乗平均平方根配列演算手段で演算された自乗平均平方根の配列の移動平均などの平滑処理を行なう平滑処理手段と、
上記平滑処理手段の処理結果から低周波成分を抽出するローパスフィルタ手段と、
を具備することを特徴とする。
例えば、ベアリング不良等に代表される断続的に発生する高周波成分を含む波長(断続高調波)から正常、異常の区別を行う場合は、その断続高調波の波形の実行値や最大値を求める方式や、FFT(高速フーリエ変換)により元データを変換する方式があるが、これらの方式では正常、異常の区別が非常に困難となる場合でも、本発明によると、上記ローパスフィルタ手段による処理後の波形が異常部で振幅の高い波となるから、正常、異常の区別を容易に行うことができる。
1)元データをヒルバート変換する
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する
4)移動平均などの平滑処理をする
5)ローパスフィルタを通す
処理から構成される。
1)元データをローパスフィルタを通す
2)ローパスフィルタを通した元データを微小時間にて積分する
処理により行われる。この前処理3(低周波増幅処理)部30−3による前処理は、正常状態の元データにある程度の高周波成分が含まれており、検出すべき異常信号が低周波領域に存在する場合に有効である。
1)元データをハイパスフィルタを通す
2)ハイパスフィルタを通した元データを微小時間にて微分する
処理により行われる。この前処理4(高周波増幅処理)部30−4による前処理は、正常状態の元データにある程度の低周波成分が含まれており、検出すべき異常信号が高周波領域に存在する場合に有効である。
極値数を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列から波形の極値数を検出する演算を実行するものである。
a)|χm−χm−1|≦α
b)|χm+1−χm|≦α
c)(χm−χm−1)×(χm+1−χm)<0
の3つの条件が同時に成り立つとき、振動データχmを極値と判断する。但し、αは変数である。この変数αが“0”に近いほど微小な変化からも極値を検出することができ、この変数αをある程度大きな値にすれば、誤差的な変化を無視した極値を検出することができる。
極値差を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列から波形の極値数を検出する演算を実行するものである。
データブロック間の最大値最小値の差を求める特徴量演算関数は、元データ配列あるいは前処理後のデータ配列について、データブロック間の最大値最小値の差、すなわち、(最大値)−(最小値)の演算を実行するものである。
周波数帯ピーク値を求める特徴量演算関数は、FFTによる周波数変換部30−5の前処理で周波数軸信号に変換されたデータ配列から、設定された周波数に該当するデータのピーク値を求める演算を実行するものである。
1)元データをヒルバート変換する
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する移動平均などの平滑処理をする
4)ローパスフィルタを通す処理
から構成される前処理が行われる。
1)元データをヒルバート変換する(ヒルバート変換部452)
2)元データを実数部、ヒルバート変換後データを虚数部として複素数配列を作る(複素数計算部453)
3)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する(自乗平方根計算部454)
処理を実効する。
Ψ(t)=χ(t)+ζ(t)
となる。
w(t)=(χ2 (t)+ζ2 (t))1/2
1)複素数配列の自乗平方根の配列を演算する移動平均などの平滑処理をする(平滑処理部455)
2)ローパスフィルタを通す処理(ローパスフィルタ456)
により行われる。
1)元データをローパスフィルタを通す
2)ローパスフィルタを通した元データを微小時間にて積分する
処理により行われる。
3)元データをハイパスフィルタを通す
4)ハイパスフィルタを通した元データを微小時間にて微分する
処理により行われる。
X=AUBUC(Uは論理和を示す)
となる。
SA=μ1+3σ1
SB=μ2−3σ2
Ac*Bc*Cc(*は論理積を示す)
(ここで、Ac、Bc、Ccは、それぞれ、A、B、Cの補集合である。)
となるので、このルールNo.1は、すべての有効特徴量=SMLの条件がアンド条件で成立するときだけ明らかに良品であるというルールである。
y=(0×λ+1×μ)/(λ+μ)
同様に、結論1の「悪い」についてもグレードzを求める。
if y<m and z<n then 「OK」
if y≧m and z<n then 「GRAY」
if z≧n then 「NG」
この結果が最終的な判定結果となり、外部へ出力される。
20 メモリ
30−1 前処理部1(フィルタリング)部
30−2 前処理2(断続成分増幅処理)部
30−4 前処理4(高周波増幅処理)部
30−5 FFTによる周波数変換部
40−1 特徴量演算処理部
40−2 特徴量演算処理部
40−3 特徴量演算処理部
40−4 特徴量演算処理部
40−5 特徴量演算処理部
100 検査対象物
101 加速度センサ
200 アンプ
300 A/D変換ボード(アナログ/ディジタル変換ボード)
310 アナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)
400 パソコン(パーソナルコンピュータ)
410 メモリ
420 CPUによる内部処理部
421 前処理部
422 特徴量演算部
423 FUZZY判定部
430 FFT処理部
431 FFT演算処理部
432−1 特徴量1抽出部
432−2 特徴量2抽出部432−2
432−3 特徴量3抽出部432−3
440 周波数処理部
441 バンドパスフィルタ処理部
442−1 特徴量1抽出部
442−2 特徴量2抽出部
442−3 特徴量3抽出部
442−4 特徴量4抽出部
442−5 特徴量5抽出部
450 断続成分増幅処理部
451 断続成分増幅前処理部
452 ヒルバート変換部
453 複素数計算部
454 自乗平方根計算部
455 平滑処理部
456 ローパスフィルタ
457−1 特徴量1抽出部
457−2 特徴量2抽出部
457−3 特徴量3抽出部
460 低周波増幅処理部
461 低周波処理部
462−1 特徴量1抽出部
462−2 特徴量2抽出部
462−3 特徴量3抽出部
470 高周波増幅処理部
471 高周波処理部
472 特徴量1抽出部
Claims (1)
- 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において、
上記計測データの断続成分を解析する断続成分解析手段を有し、
上記断続成分解析手段は、
断続成分を前処理する断続成分解析前処理手段と、
上記断続成分解析前処理手段によって前処理された断続成分を解析して特徴量を抽出する断続成分解析特徴量抽出手段とを有し、
上記断続成分解析前処理手段は、
上記計測データをヒルバート変換するヒルバート変換手段と、
上記ヒルバート変換手段の変換前のデータを実数部、変換後のデータを虚数部として複素数配列を生成する複素数配列生成手段と、
上記複素数配列生成手段で生成された複素数配列の自乗平均平方根の配列を演算する自乗平均平方根配列演算手段と、
上記自乗平均平方根配列演算手段で演算された自乗平均平方根の配列の移動平均などの平滑処理を行なう平滑処理手段と、
上記平滑処理手段の処理結果から低周波成分を抽出するローパスフィルタ手段と、
を具備することを特徴とする異常判定装置。
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JP2003305207A JP4029405B2 (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 異常判定方法および装置 |
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