JP4796304B2 - 音源位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象の音源の位置を検出する音源位置検出装置に関する。

従来より、鉄鋼、自動車、石油、化学工場等の製造設備に使用されるポンプ、タービン、モーター、コンプレッサ等の機械設備の診断方法としてこれら機械設備から発せられる音を収集し分析することにより異常の有無を判断する音響法が広く知られている。

この音響法における集音については、マイクロフォンを診断対象の表面をなぞるように走査させる手法や、音響インテンシティを測定するための特殊なマイクロフォンと装置とで以って測定空間内の測定点のデータを採取する手法が知られている。

しかし、前者には、大型対象物への適用が困難という欠点があり、また、後者には、測定に手間が掛かる上に装置が高価という欠点がある。

そこで、簡易かつ安価な手法として、フードで囲まれたマイクロフォンで検査対象から発せられる音を集音する手法が本件発明者によって提案されている（特許文献１参照）。

この手法では、検査対象上を走査するようにフードの向きを変えながらの集音が行われる。
特許第３２２３２３７号公報

このようにフードの向きを変えながら集音を行うと、音源の位置がある程度は感覚的に解るものの、その位置を正確に把握するには限界がある。

本発明は、上記事情に鑑み、音源の位置を正確に検出することができる音源位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の音源位置検出装置は、
前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を有し内部空間が形成されたフードと、
前記フード内に前方に向けて配置された振動面と、
外部からの入射音による前記振動面の振動圧を繰り返し検出する受音回路と、
前記フードの前方を撮影する撮影部と、
前記フードの、基準時点からの向きの変化を繰り返し検出するジャイロセンサと、
前記基準時点を通知するための第１のボタンと、
前記受音回路による振動圧と前記ジャイロセンサによる前記フードの向きの記録の開始を指示する第２のボタンと、
前記受音回路による振動圧と前記ジャイロセンサによる前記フードの向きの記録の終了を指示する第３のボタンと、
前記第１のボタンが操作された基準時点における、前記撮影部により撮影された画像を記録し、前記第２のボタンが操作された振動圧記録開始時点から前記第３のボタンが操作される振動圧記録終了時点までの間の、前記受音回路により繰り返し検出された振動圧を、前記ジャイロセンサにより検出された該振動圧検出時点における前記フードの向きに対応づけて繰り返し記録する記録部と、
前記記録部により記録された画像を、該記録部で記録された振動圧と前記フードの向きとの対応情報を重畳させた画像に加工する画像加工部と、
前記画像加工部によって加工された画像を表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする。

本発明の音源位置検出装置では、検査対象上の音源の位置が特定され、撮影部によってその検査対象を撮影した画像上に音源の位置が表示される。したがって、本発明の音源位置検出装置によれば、音源の位置を正確に把握することができる。

ここで、上記画像加工部が、上記撮影部で撮影された画像を、上記振動面の振動圧に基づく等圧線を示した画像に加工するものであることが好ましい。

このようにすると、音源の位置をより正確に把握することができる。

また、本発明の音源位置検出装置が、前記開口が向く方向に光ビームを出射する光ビーム出射部を備えたものであることも好ましい態様である。

このようにすると、検査対象を走査させる際の目安となり便利である。

本発明の音源位置検出装置によれば、音源の位置を正確に把握することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の音源位置検出装置の一実施形態の外観斜視図である。

図１（ａ）には、音源位置検出装置１の斜め前方からの外観が示されており、図１（ｂ）には、音源位置検出装置の斜め後方からの外観が示されている。

図１に示す音源位置検出装置１は、フード１１と本体部１２と取っ手部１３とで構成されている。

また、図１に示す音源位置検出装置１には、本体部１２の背面側に画像を表示する液晶表示画面１２１ｆが備えられており、撮影して得た画像がこの液晶表示画面１２１ｆに表示されるようになっている。

また、図１に示す音源位置検出装置１には、本体部１２の背面側に、集音した音を放音するスピーカ１２２ｃ、および、フード１１の向いている方向をオペレータが認識できるようにするための光ビームを出射する際に操作するスイッチ１２３ｃが備えられている。

ここで、液晶表示画面１２１ｆの周囲には、液晶表示画面１２１ｆに表示する画面を決定するロックオンボタン１２１ｋ、表示画像のズームを調整するためのズームスイッチ１２１ｑ、検査対象からの音の集音を開始する時に押下する走査開始ボタン１２１ｍ、集音終了時に押下する走査終了ボタン１２１ｎ、ロックオンボタン１２１ｋで決定した画面表示上の対応する位置に、その位置に対応して検出した振動圧を等圧線で示すために押下する結果表示ボタン１２１ｐが配備されている。

図２は、本発明の音源位置検出装置の一実施形態の概略断面図である。

図２には、音源位置検出装置１を構成する、音反射内壁１１ａを有するフード１１および本体部１２が示されており、本体部１２は、撮像装置１２１と音処理部１２２と光源装置１２３と角速度センサ部１２４とで構成されている。

撮像装置１２１は、撮像レンズ１２１ａと、ズームレンズ１２１ｂと、フォーカスレンズ１２１ｃと、ＣＣＤ１２１ｄと、液晶表示パネル１２１ｆと、これらズームレンズ１２１ｂおよびフォーカスレンズ１２１ｃの移動等を制御するＣＰＵ１２１ｅとで構成されている。

音処理部１２２は、振動面１２２１ａを有するマイクロフォン１２２ａと増幅器１２２ｂとスピーカ１２２ｃとで構成されており、マイクロフォン１２２ａは、外部からの入射音による振動面１２２１ａの、振動圧情報としての振動圧を検出している。

光源装置１２３は、光ビームを出射する光源１２３ａと電源１２３ｂとスイッチ１２３ｃとで構成されており、スイッチ１２３ｃを操作することによりフード１１の音反射内壁１１ａの回転軸と略一致する光ビームが出射されるようになっている。

角速度センサ部１２４には、互いに直交する方向への角速度を検出する、２つの圧電振動ジャイロが備えられており、これら圧電振動ジャイロからの方向情報としての出力信号はＣＰＵ１２１ｅに送信されるようになっている。

図３は、本体部の撮像装置の構成ブロック図である。

ここで、図３には、図２にも示す部材の他、メモリ１２１ｇ、画像処理部１２１ｈ、ＬＣＤコントローラ１２１ｉ、垂直方向の角速度を検出する第１圧電振動ジャイロ１２４ａ、水平方向の角速度を検出する第２圧電振動ジャイロ１２４ｂ、上述した、ロックオンボタン１２１ｋ、ズームボタン１２１ｒ、走査開始ボタン１２１ｍ、走査終了ボタン１２１ｎ、結果表示ボタン１２１ｐ、および、これらボタンへの操作をＣＰＵ１２１ｅに送信するＩ／Ｆ１２１ｊが示されている。尚、図１に示す取っ手部１３に供えられた電源スイッチ１３１も示されている。

図４は、この音源位置検出装置による検出動作の一部を示す図である。

以下、この音源位置検出装置１における音源位置の検出動作を説明しながら、併せて図３および図４について説明する。

まず、電源スイッチ１３１を操作した後、図１に示すスイッチ１２３ｃを操作して、光ビームを出射させる。この光ビームは、フード１１の音反射内壁面１１ａの回転軸と略平行に出射されるようになっており、検査対象にこの光ビームを照射することにより、フードの開口の向きが認識しやすくなっている。また、電源が投入されたと同時に、液晶表示画面１２１ｆでは、光ビームが照射された部分を中心とするスルー画像が表示されるようになっている。

次に、検査対象を表示画面上に捉え、ズームボタン１２１ｑによって画角を決定する。画角を決めたら、ロックオンボタン１２１ｋを押下し、現在表示中の表示画像をメモリ１２１ｇに記憶する。このロックオンボタン１２１ｋが押下されると同時に、ＣＰＵ１２１ｅでは、角速度を検出する基準が設定されたこととなりロックオンがされた時点でのフードの向きを基準とするフードの向きの変化が認識できるようになる。

図４に示す、音源位置検出装置１から検査対象に延びる点線は光ビームを表しており、図４（ａ）には、ロックオンボタン１２１ｋを操作する際の、走査検査対象１００の中心部１００ａに光ビームが照射された様子が示されている。

次に、検査対象から発生する音の検出を開始するにあたり、光ビームを頼りに音検出のスタート地点にフードを向ける。図４（ｂ）では、スタート地点として検査対象の右上隅にフードが向けられた様子が示されている。

音源位置の検出をスタートする際には、走査開始ボタン１２１ｍが押下される。これにより、メモリ１２１ｇには、２つの圧電振動ジャイロ１２４ａ、１２４ｂにより得られた方向情報とマイクロフォン１２２ａで検出された振動圧情報とを対応させた記録が開始され、この記録は、１２１ｎが押下されるまで所定時間毎に行われる。

その後、検査対象全体への走査を終了すると、走査終了ボタン１２１ｎを押下する。これにより、方向情報と振動圧情報とを対応させた記録が中止される。

ここで、結果表示ボタン１２１ｐが押下されると、ＣＰＵ１２１ｅは、メモリ１２１ｇに記録した方向情報および対応する振動圧から音源の特定を行う、すなわち、同じ振動圧を有する方向情報の検出が行われる。その後、結果表示ボタン１２１ｐが押下されると、ＣＰＵ１２１ｅは、画像処理部１２１ｈに対して、ロックオンボタン１２１ｋの押下の際に記憶した画像と、この画像上の位置に対応する等圧線との合成を指示し、合成画像は、ＬＣＤコントローラ１２１ｉを通じてＬＣＤ１２１ｆにおいて画像表示される。

図５は、ロックオンボタンの押下の際に記憶した画像上に振動圧を表す等圧線が表示した図である。

図５には、検査対象１００の中心部１００ａ付近の等圧線が密集し、振動圧の高い箇所Ｐ１、Ｐ２が存在している様子が示されている。

以上に説明したように、本実施形態の音源位置検出装置１では、検出した、方向情報および振動圧とが対応づけられて記憶されると共に、方向情報に基づいて検査対象上の音源の位置が特定され、検査対象を撮影した画像上に音源の位置が振動圧に応じた等圧線で表示される。したがって、本実施形態の音源位置検出装置１によれば、音源の位置を正確に検出することができる。

ここで、図６は、図１に示す実施形態の別態様の外観斜視図である。

図６には、余裕を持ってフード１１の開口１１１を覆うことができる程度の大きさに裁断された塩化ビニールシート２００によって、開口１１１が覆われている様子が示されている。この塩化ビニールシート２００は、フード１１の開口周縁に嵌め込み可能な、開口１１１の直径よりも多少長い直径を有する枠２０１によって張りつめた状態でフード１１の開口１１１を覆うように取り付けられている。尚、ここでは、この塩化ビニールシート２００を用いた例を挙げて説明したが、この塩化ビニールシート２００が、振動面１２２１ａ（図７参照）よりも前方に配置されフード内の空間のうちのこの振動面１２２１ａを含む少なくとも後方の領域をこのフード外部から隔絶する、音透過性を有する隔壁であってもよい。

また、この態様では、振動面１２２１ａの周囲を取り巻く吸音材２０２（図７参照）が備えられている。塩化ビニールシート２００だけが備えられ、この吸音材２０２が備えられていない場合にフード１１の音反射内壁面１１ａ（図７参照）と塩化ビニールシート２００あるいは隔壁との間に音波の多重反射によって発生する定在波は、この態様のように吸音材２０２を備えることで抑制することができる。尚、上述の吸音材２０２の配備がなされていない従来の集音器などでは、上述した定在波の発生を抑えるためにフードの開口を覆うものとして、張りつめたシート状物や隔壁を採用することはできなかったのに対し、本態様によれば、吸音材２０２を備えていることで、これら張りつめたシート状物や隔壁を用いることができる。このため、ビニールシートなどが風ではためくことによる集音性能の低下が防止できると共に振動面１２２１ａの汚損も防止することができる。

さらに、この態様では、吸音材２０２が、フード内の振動面１２２１ａへの音の入射経路を取り巻く形状に形成されていると共に吸音材２０２の表面形状が凸凹状とされているので、直接振動面１２２１ａに届く音波を妨害することなく、また、吸音材２０２に吸収されたにも拘わらず減衰せず、フード１１の音反射内壁１１ａで反射して再び振動面１２２１ａに向かおうとする音波をこの吸収材２０２によって吸収することができる。このため、音波どうしの干渉を生じにくくさせることができる。したがって、本態様によれば、高精度な音響分析に寄与することもできる。

図７は、図１に示す実施形態の、図６に示す態様とは異なる態様の概略断面図である。

図７には、図１に示す音源位置検出装置１の、図６に示す態様に対し、さらにフード１１の開口１１１の周縁部に沿って吸音材２０３が配置されている態様が示されている。

このような態様にすると、フード１１の側方もしくは後方から到来してフードの開口の縁で回折されてフード内に侵入してくる音波を減衰したものとすることができ、高精度な音響分析にさらに寄与することができる。

尚、以上に示した実施形態では、角速度センサ部１２４により方向情報を得たが、角度センサ部１２４を特に設けないで、例えば、撮影部で撮影される画像に基づいて方向情報を得ることももちろん可能である。

また、以上の実施形態では、音源を等圧線で表す例を挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、また、光ビームを目安に検査対象上の音源検出を行う場合を例に挙げたが、本発明ではこれが備えられていなくても基本的な効果は減却されない。

本発明の音源位置検出装置の一実施形態の外観斜視図である。 本発明の音源位置検出装置の一実施形態の概略断面図である。 本体部の撮像装置の構成ブロック図である。 この音源位置検出装置による検出動作の一部を示す図である。 ロックオンボタンの押下の際に記憶した画像上に振動圧を表す等圧線が表示した図である。 図１に示す実施形態の別態様の外観斜視図である。 図１に示す実施形態の、図６に示す態様とは異なる態様の概略断面図である。

符号の説明

１ 音源位置検出装置
１１ フード
１２ 本体部
１２１ａ 撮像レンズ
１２１ｂズームレンズ
１２１ｃ フォーカスレンズ
１２１ｄ ＣＣＤ
１２１ｆ 液晶表示画面
１２１ｅ ＣＰＵ
１２１ｇ メモリ
１２１ｈ 画像処理部
１２１ｉ ＬＣＤコントローラ
１２１ｋ ロックオンボタン
１２１ｑ ズームスイッチ
１２１ｍ 走査開始ボタン
１２１ｎ 走査終了ボタン
１２１ｐ 結果表示ボタン
１２２ 音処理部
１２３ 光源装置
１２４ 角速度センサ部
２００ 塩化ビニールシート
２０１ 枠
２０２、２０３ 吸音材

Claims (3)

1. 前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を有し内部空間が形成されたフードと、
   前記フード内に前方に向けて配置された振動面と、
   外部からの入射音による前記振動面の振動圧を繰り返し検出する受音回路と、
   前記フードの前方を撮影する撮影部と、
   前記フードの、基準時点からの向きの変化を繰り返し検出するジャイロセンサと、
   前記基準時点を通知するための第１のボタンと、
   前記受音回路による振動圧と前記ジャイロセンサによる前記フードの向きの記録の開始を指示する第２のボタンと、
   前記受音回路による振動圧と前記ジャイロセンサによる前記フードの向きの記録の終了を指示する第３のボタンと、
   前記第１のボタンが操作された基準時点における、前記撮影部により撮影された画像を記録し、前記第２のボタンが操作された振動圧記録開始時点から前記第３のボタンが操作される振動圧記録終了時点までの間の、前記受音回路により繰り返し検出された振動圧を、前記ジャイロセンサにより検出された該振動圧検出時点における前記フードの向きに対応づけて繰り返し記録する記録部と、
   前記記録部により記録された画像を、該記録部で記録された振動圧と前記フードの向きとの対応情報を重畳させた画像に加工する画像加工部と、
   前記画像加工部によって加工された画像を表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする音源位置検出装置。
2. 前記画像加工部が、前記撮影部で撮影された画像を、前記振動面の振動圧に基づく等圧線を示した画像に加工するものであることを特徴とする請求項１記載の音源位置検出装置。
3. 前記開口が向く方向に光ビームを出射する光ビーム出射部を備えたことを特徴とする請求項１記載の音源位置検出装置。
   

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