JP6540962B2 - 診断装置、診断システムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、診断装置、診断システムおよびプログラムに関する。

特許文献１には、画像形成装置の正常時の動作音を記憶しているＲＡＭまたはＲＯＭと、画像形成装置から発生する動作音を検知するマイクロフォンとを有し、ＲＡＭまたはＲＯＭに記憶されている第１の音情報と、マイクロフォンにより検知された第２の音情報と、画像形成装置の動作情報とに基づいて、画像形成装置の異常箇所を特定するようなシステムが開示されている。

特許文献２には、印刷用紙上に画像を形成する画像形成部と前記印刷用紙を搬送する搬送部とを有する画像処理装置において、装置内部の音を電気信号に変換する音変換部と、この音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求める音解析部と、この音解析部が求めた周波数ごとの成分を出力する出力部とを備えた画像処理装置が開示されている。

特開２００７−０７９２６３号公報 特開２００８−２９０２８８号公報

本発明の目的は、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置、診断システムおよびプログラムを提供することである。

［診断装置］
請求項１に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析手段と、
前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段とを備えた診断装置である。

請求項２に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
特定された異音の周波数を表示する表示手段と、
特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対し解析する第２解析手段と、
前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段とを備えた診断装置である。

請求項３に係る本発明は、前記特定手段が、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出することにより異音の周波数を特定する請求項１または２記載の診断装置である。

請求項４に係る本発明は、前記特定手段が、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出し、当該極大値と隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する請求項１または２記載の診断装置である。

請求項５に係る本発明は、前記特定手段が、予め設定された周波数の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しない請求項３または４記載の診断装置である。

請求項６に係る本発明は、前記予め設定された周波数の領域が、装置の種類毎に設定できることを特徴とする請求項５記載の診断装置である。

請求項７に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置である。

請求項８に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置である。

請求項９に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置である。

請求項１０に係る本発明は、前記特定手段が異音の周波数を特定することできない場合、前記第２解析手段は、予め設定された１つ、または複数の周波数成分に対し解析する請求項１から９のいずれか１項記載の診断装置である。

請求項１１に係る本発明は、外部装置との間で通信を行う通信手段と、
前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する送信手段と、
前記第１解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とをさらに備え、
前記表示手段は、前記第１解析手段により生成された周波数解析結果と、前記受信手段により受信された周波数解析結果とを表示する請求項１から１０のいずれか１項記載の診断装置である。

[診断システム]
請求項１２に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析手段と、前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、外部装置との間で通信を行う通信手段と、前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する第１の送信手段と、前記第１解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とを備えた診断装置と、
異音の音情報の周波数解析を行って得た複数の周波数解析結果のデータを格納する格納手段と、前記診断装置から音の周期および周波数の情報を受信した場合、前記格納手段に格納されている前記複数の周波数解析結果のデータの中から、受信した音の周期および周波数の情報に合致したものを選択して前記診断装置に送信する第２の送信手段とを備えたサーバ装置とを備えた診断システムである。

[プログラム]
請求項１３に係る本発明は、音情報を取得する取得ステップと、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析ステップと、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定ステップと、
特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析ステップと、
前記第２解析ステップにおける解析結果から前記周波数成分の周期情報を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

請求項１に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定して表示して、選択された音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項３に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項４に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項５に係る本発明によれば、通常動作音を異音として検出してしまうことを防ぐことが可能な診断装置を提供することができる。

請求項６に係る本発明によれば、予め設定された周波数の領域を装置の種類毎に設定できない場合に比較して通常動作音を異音として検出してしまうことを防ぐことが可能な診断装置を提供することができる。

請求項７に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項８に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項９に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果から異音の周波数を特定することができない場合でも、異音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

請求項１１に係る本発明によれば、使用者は、取得した音情報の周波数解析結果と、解析対象の装置と同等の装置において外部装置に記録されている音情報の周波数解析結果とを比較して、発生した異音の原因を推定することができる診断装置を提供することができる。

請求項１２に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断システムを提供することができる。

請求項１３に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能なプログラムを提供することができる。

本発明の一実施形態の異音診断システムの構成を示すシステム図である。 本発明の一実施形態における異音診断装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における異音診断装置１０の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるサーバ装置５０の機能構成を示すブロック図である。 図４中の波形データ格納部５３に格納される情報の一例を示す図である。 本発明の一実施形態の異音診断システムの動作を説明するためのシーケンスチャートである。 機種名、シリアル番号、動作状態等の各種情報を入力する際の異音診断装置１０の表示画面例を示す図である。 ＳＴＦＴの概念を説明するための図である。 ＳＴＦＴにより得られた解析結果に基づく周波数スペクトラム波形の画像例を示す図である。 異音周波数の特定処理を説明するための周波数スペクトル波形の一例を示す図である。 異音を含まない音の周波数スペクトル波形データにおいて、周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出した場合の一例を示す図である。 周波数毎の音強度の総和からピークを検出する具体的な方法を説明するための図である。 図１２に示した周波数毎の音強度の総和のグラフから周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３という３つの周波数を異音の周波数であると特定する様子を説明するための図である。 高速フーリエ変換の解析結果例を示す図である。 周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の一例を示す図である。 周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の他の例を示す図である。 周波数毎の音強度の総和のグラフにおいて総和値の大きさを説明するための図である。 周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の他の例を示す図である。 ２つの周波数スペクトル波形が表示された異音診断装置１０の画面例を示す図である。 図１３に示した画面例に対して、異音原因が異なる別の周波数スペクトル波形が表示された場合の画像例を示す図である。 異音が含まれているのに周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出したとしても、総和値にピークが発生しない場合の一例を示す図である。 異音の周波数が特定された場合と特定されなかった場合で、高速フーリエ変換を行う周波数を切替える際の動作を説明するためのフローチャートである。 異音の候補周波数を周波数スペクトル波形上に点線で表示して、ユーザが高速フーリエ変換する周波数を選択することができるようにした様子を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態の異音診断システムの構成を示すシステム図である。

本発明の一実施形態の異音診断システムは、図１に示されるように、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末装置等の携帯可能な異音診断装置１０と、サーバ装置５０とから構成されている。

なお、異音診断装置１０は、通信ネットワークを介してサーバ装置５０に接続可能な装置であればどのような装置であっても本発明は適用可能である。ただし、本実施形態では、異音診断装置１０が、音信号を取得可能なマイク等の装置および、タッチ入力が可能なタッチパネルを備えたタブレット端末装置の場合を用いて説明する。

異音診断装置１０は、エンドユーザが使用しているプリンタ等の画像形成装置２０の保守管理、修理等を行うサービスエンジニア（保守要員）により携帯され、画像形成装置２０において発生した異音（異常音）信号を取得して、取得した異音信号を周波数解析したり、サーバ装置５０から取得した過去の異音信号の周波数解析結果の波形と取得した異音信号の周波数解析結果波形とを表示するために使用される。

異音診断装置１０と、サーバ装置５０とは、Ｗｉ−Ｆｉルータ等の無線ＬＡＮターミナル３０や、インターネット通信網４０を介して接続され情報の送受信を行っている。

なお、異音診断装置１０が携帯電話装置やスマートフォン等の場合には、異音診断装置１０とサーバ装置５０とを携帯電話回線網を介して接続して、周波数解析結果波形データの送受信を行うようにすることも可能である。

本実施形態の異音診断システムでは、エンドユーザの場所に設置された対象電子機器である画像形成装置２０に異音が発生した場合、サービスエンジニアが異音診断装置１０を携帯して画像形成装置２０の場所に出向く。そして、このサービスエンジニアが、異音診断装置１０を用いて発生している異音を録音することにより異音信号を取得して、異音の原因を特定する異音診断を行う。

なお、画像形成装置２０にマイク等を設けて録音機能を持たせて、異音が発生した場合にその録音機能により異音を録音させることも技術的には可能であるが、画像形成装置２０がエンドユーザのオフィス等に設置される場合、この画像形成装置２０に音を録音する機能を設けることはセキュリティ上の理由により実現することができない。

次に、本実施形態の異音診断システムにおける異音診断装置１０のハードウェア構成を図２に示す。

異音診断装置１０は、図２に示されるように、ＣＰＵ１１、一時的にデータを保存可能なメモリ１２、フラッシュメモリ等の記憶装置１３、無線ＬＡＮターミナル３０との間で無線通信を行ってデータの送信及び受信を行う無線ＬＡＮインタフェース（ＩＦ）１４、タッチセンサ等の入力装置１５、表示装置１６、マイク１７を有する。これらの構成要素は、制御バス１８を介して互いに接続されている。

本実施形態の異音診断装置１０では、表示装置１６上にタッチ位置を検出するためのタッチセンサが入力装置１５として設けられたタッチパネルが備えられていて、このタッチパネルを用いて表示が行われるとともにユーザからの入力が行われる。

ＣＰＵ１１は、メモリ１２または記憶装置１３に格納された制御プログラムに基づいて所定の処理を実行して、異音診断装置１０の動作を制御する。なお、この制御プログラムは、インターネット通信網４０や携帯電話回線網を介してダウンロードすることにより入手してＣＰＵ１１に提供することも可能であるし、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してＣＰＵ１１に提供することも可能である。

本実施形態の異音診断装置１０は、上記の制御プログラムが実行されることにより以下に説明するような動作を行って、サービスエンジニアが異音の原因を特定する業務の手助けを行う。

図３は、上記の制御プログラムが実行されることにより実現される異音診断装置１０の機能構成を示すブロック図である。

本実施形態の異音診断装置１０は、図３に示されるように、音取得部３１と、周波数解析部３２と、制御部３３と、音データ格納部３４と、表示部３５と、通信部３６と、音再生部３７とを備えている。

表示部３５は、制御部３３による制御に基づいて各種データの表示を行う。通信部３６は、外部装置であるサーバ装置５０との間で通信を行う。音再生部３７は制御部３３による制御に基づいて、録音された音データ等を再生して音信号に変換する。

音取得部３１は、解析対象の装置である画像形成装置２０において発生した異音を入力して音信号を取得する。

なお、本実施形態では、音取得部３１が、画像形成装置２０において発生した異音を入力して音信号を取得するものとして説明しているが、音信号は音情報の一例である。

周波数解析部３２は、音取得部３１により取得された音信号の時間周波数解析（時間依存周波数解析）を行って、取得された異音信号の周波数毎の信号強度分布の時間変化を表す周波数スペクトル波形（周波数解析結果）データを生成する。

具体的には、周波数解析部３２は、音取得部３１により取得された音信号に対してＳＴＦＴ（Short time Fourier transform：短時間フーリエ変換）を行うことにより周波数スペクトル波形データを生成する。このＳＴＦＴの説明については後述する。

制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データを音データとともに音データ格納部３４に格納する。そして、制御部３３は、ＳＴＦＴの結果により得られた周波数スペクトル波形をタッチパネルである表示部３５上に表示する。

また、制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データにおける異音の周波数を特定する。

具体的には、制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピーク（極大値）を検出することにより異音の周波数を特定する。

なお、周波数スペクトル波形データには複数のピークが存在する場合もあるため、本実施形態においては、制御部３３は、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出し、このピークと隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する。

また、所定の周波数以下の低周波の信号成分については通常動作音と区別が付かないため、制御部３３は、予め設定された周波数の領域、例えば２ｋＨｚ以下の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しないようにしても良い。なお、この場合には、この予め設定された周波数の領域は、装置の種類毎に設定できるようにしても良い。

このようにして異音の周波数が特定されると、制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データのうち、特定した異音の周波数を含む周波数成分に対して時間軸方向に周波数解析を行う高速フーリエ変換（１Ｄ−ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)）の実行を周波数解析部３２に指示する。そのため、周波数解析部３２は、制御部３３により特定された異音の周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行う。

なお、周波数解析部３２は、制御部３３が異音の周波数を特定することできない場合には、例えば４ｋＨｚ、８ｋＨｚ等の予め設定された周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行う。

そして、制御部３３は、周波数解析部３２における高速フーリエ変換の解析結果から異音の周期および周波数の情報を抽出する。

なお、制御部３３は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部３２の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

また、制御部３３は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部３２の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

さらに、制御部３３は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部３２の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

また、制御部３３は、取得した異音の周期および周波数の情報を、画像形成装置２０の機種名、シリアル番号等の機種情報、画像形成装置２０の動作状態を示す動作状態情報とともに通信部３６を介してサーバ装置５０に送信する。具体的には、この動作状態情報には、カラー印刷なのか白黒印刷なのか、両面印刷なのか片面印刷なのか、動作モードはスキャン、プリント、複写のいずれなのか、使用用紙の種類等の情報を含めるようにすることができる。このようにして、制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データから得られた情報を、通信部３６を介してサーバ装置５０に送信する。

サーバ装置５０では、画像形成装置２０の装置と同等の装置において過去に発生した異音の音信号の周波数解析を行って得られるスペクトル波形データを、元の音データ、その音データが取得された際の装置の動作状態、異音原因、異音への対処方法等の情報とともに格納している。

そしてサーバ装置５０は、異音診断装置１０から送信されてきた異音の周期および周波数の情報から、周波数解析部３２による周波数解析の結果得られた周波数スペクトル波形データに対応する周波数スペクトル波形データを検索して、見つかった周波数スペクトル波形データを異音のサンプル波形データとして格納している音データ等の情報等とともに異音診断装置１０に送信する。

この結果、制御部３３は、周波数解析部３２による周波数解析の結果得られた周波数スペクトル波形データに対応する周波数スペクトル波形データを通信部３６を介してサーバ装置５０から受信する。

制御部３３は、音取得部３１により取得された音信号の周波数解析を行って得られた周波数スペクトル波形と、サーバ装置５０から受信したスペクトル波形とを表示部３５に並列に表示する。

なお、制御部３３は、サーバ装置５０から送信されてきた周波数スペクトル波形データが複数存在する場合、複数の周波数スペクトル波形データのうち、周波数解析部３２の周波数解析によって得られた周波数スペクトル波形データとの類似度が高いものを優先して表示部３３に表示する。

次に、本実施形態の異音解析システムにおけるサーバ装置５０の機能構成を図４のブロック図を参照して説明する。

本実施形態のサーバ装置５０は、図４に示されるように、通信部５１と、制御部５２と、波形データ格納部５３とを備えている。

波形データ格納部５３は、解析対象の装置である画像形成装置２０と同等の装置において過去に発生した異音の音信号の周波数解析を行って得られる複数の周波数スペクトル波形データを格納する。

具体的には、波形データ格納部５３は、図５に示されるように、予め取得された異音の音データを時間周波数解析することにより得られた周波数スペクトル波形データと、元となった音データと、異音の原因と、その対処方法等の情報が機種毎に格納されている。

そして、制御部５２は、異音診断装置１０から異音の周期や周波数の情報を受信した場合、波形データ格納部５３に格納されている複数の周波数スペクトルの波形データの中から、受信した異音周期や周波数の情報に基づいて、異音診断装置１０において取得された異音に基づく周波数スペクトルの波形データに類似するものを選択して、通信部５１を介して異音診断装置１０に送信する

次に、本実施形態の異音診断システムの動作を図６のシーケンスチャートを参照して説明する。

異音診断装置１０において異音の原因を特定するための異音診断を行おうとする場合、図７に示すような画像が表示されて機種名、シリアル番号、動作状態等の各種情報が入力される(ステップＳ１０１)。

そして、異音診断装置１０では、動作モードを音録音モードにして、マイク１７を画像形成装置２０の異音発生個所に近づけて異音の録音を行って音データを取得する(ステップＳ１０２)。

すると、異音診断装置１０では、取得された音データが周波数解析部３２においてＳＴＦＴが行われることにより周波数毎の信号強度分布の時間変化を表した周波数スペクトル波形が生成される(ステップＳ１０３)。

このＳＴＦＴとは、図８に示されるように、短時間毎にフーリエ変換を行って周波数成分毎の信号強度を時間変化に応じて演算したものである。そして、このＳＴＦＴにより得られた解析結果を１つの周波数スペクトル波形の画像とした場合の波形例を図９に示す。

図９に示した周波数スペクトル波形例では、横軸が時間、縦軸が周波数を表していて、周波数毎の強度は色によって表現されている。なお、図９では、この色の違いをハッチングパターンにより表現している。また、図９では周波数毎の強度が色によって表現される場合を例示しているが、この強度を階調により表現することも可能である。

この図９の周波数スペクトル波形例では、異音の周波数成分６１が特定の周波数に周期的に発生しているのが表示されているのが分かる。なお、この図９に示した周波数スペクトル波形例において、低い周波数成分は通常の動作音であり異音の周波数成分ではない。

この図９に示したような周波数スペクトル波形が得られると、制御部３３は、この周波数スペクトル波形を表示部３５に表示する。

また、制御部３３は、周波数スペクトル波形から異音の周波数を特定して、高速フーリエ変換する周波数を特定する処理を実行する(ステップＳ１０４)。この異音周波数の特定処理を図１０に示す別の周波数スペクトル波形を用いて説明する。

先ず、制御部３３は、図１０に示すように、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出する。このように音強度の総和を周波数毎に行うことにより、異音が含まれる周波数については他の周波数よりも総和の値が大きくなる。なお、この図１０に示す音強度の総和のグラフは実際の総和値ではなく総和値を模式的に示したものである。

比較のために、図１１に異音を含まない音の周波数スペクトル波形データにおいて、周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出した場合の一例を示す。図１１に示す例では、異音が含まれていないことにより、音強度の総和値についても極大値となるピークが発生していないのが分かる。

そして、制御部３３は、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出し、このピークと隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する。

この周波数毎の音強度の総和からピークを検出する具体的な方法について図１２を参照して説明する。このピーク検出の一例としては、図１２に示すような音強度の総和のグラフデータに対して、微分処理を行ってその傾きが正から負に変化する点をピークとして検出するような方法を用いることができる。そして、図１２では、検出されたピークの値と隣接するピークではない周波数との値との差Ｈが例えば、予め設定されたしきい値Ｔｈ以上の場合に、そのピークの周波数を異音の周波数であると特定している。

なお、このピークの値と隣接するピークではない周波数との値との差Ｈを算出する際には、ピーク値と、そのピークに隣接する他のピークとの間の最小値との差をＨの値として算出するようにしても良い。

そして、制御部３３は、図１３に示すように、検出したピークの周波数を異音の周波数であると特定している。図１３では、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３という３つの周波数が異音の周波数であると特定されている。ここで、異音を周波数解析した場合、その異音の基底音以外にも、その異音の２倍音、３倍音等の倍音成分が検出される場合がある。図１３に示した例では、周波数ｆ１が異音の基底音となっており、周波数ｆ２がその異音の２倍音、周波数ｆ３がその異音の３倍音となっている。

そして、高速フーリエ変換する周波数が特定されると、この周波数成分に対する高速フーリエ変換（１Ｄ−ＦＦＴ）が周波数解析部３２により実行される(ステップＳ１０５)。このようにして実行された高速フーリエ変換の解析結果例を図１４に示す。

図１４に示されるように、所定の周期以上の長周期の信号成分は通常動作音や不定周期雑音であると考えられるため、このような長周期の信号成分の領域は判定除外領域６３として、この判定除外領域６３における解析結果は無視される。

さらに、所定の周波数以下の低周波の信号成分についても通常動作音と区別が付かないため、このような低周波の信号成分の領域は判定除外領域６４として、この判定除外領域６４における解析結果は無視される。

なお、この図１４では、高速フーリエ変換を行った周波数成分の信号の周期および周波数が検出されることにより異音の周期および周波数が特定されることになる。なお、上述したように異音には倍音成分等が含まれるため、複数の周期が検出される場合がある。

例えば、上記の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の例を図１５、図１６に示す。この図１５では、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３について全て５．２秒という周期が得られているため、異音の周期情報は５．２秒であると判定される。

しかし、図１６に示した例では、周波数ｆ１については５．２秒、周波数ｆ２については７．８秒、周波数ｆ３については１０．５秒と異なった値になっている。

このような場合、制御部３３は、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

具体的には、図１７に示すように、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のピークにおける総和値の大きさのうち、値が最も大きな周波数ｆ１についての周期５．２秒を異音の周期情報とする。

また、２倍音、３倍音は基底音と比較して音強度が小さい場合があり、高速フーリエ変換を行った場合検出されない成分が発生して、実際の周期よりも長い周期として検出される場合がある。例えば、図１８に示すように、基底音の周波数ｆ１については周期が５．２秒と検出されているのに対して、倍音成分である周波数ｆ２、ｆ３については周期が１０、４秒であると検出されるような場合がある。

そのため、制御部３３は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部３２の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期５．２秒を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

そして、異音診断装置１０では、この高速フーリエ変換の解析結果により、異音の周波数および周期の情報を機種情報や動作状態の情報とともにサーバ装置５０に送信する(ステップＳ１０６)。例えば、異音周波数はｆ１（ｋHz）、異音周期は５．２秒というような情報がサーバ装置５０に送信される。

すると、サーバ装置５０では、受信した情報に基づいて、波形データ格納部５３を検索することにより、受信した情報に対応する周波数スペクトル波形のデータを抽出する（ステップＳ１０７）。

そして、サーバ装置５０は、抽出した周波数スペクトル波形データを、元の音データ、異音原因、その対処方法等の情報とともに異音診断装置１０に送信する（ステップＳ１０８）。

すると、異音診断装置１０では、サーバ装置５０から送信されてきた周波数スペクトル波形データを受信する（ステップＳ１０９）。そして、異音診断装置１０の制御部３３は、受信した周波数スペクトル波形と、ＳＴＦＴで得られた周波数スペクトル波形を表示部３５に表示させる（ステップＳ１１０）。

このようにして２つの周波数スペクトル波形が表示された異音診断装置１０の画面例を図１９に示す。

図１９に示した画面例では、周波数解析部３２におけるＳＴＦＴにより得られた周波数スペクトル波形が、「今回録音した異音の解析結果波形」として表示され、サーバ装置５０から送信されてきた周波数スペクトル波形が、「過去の異音データ」として「感光体ドラムの摩耗」という異音原因とともに表示されているのが分かる。

異音診断を行おうとするサービスエンジニアは、この２つの周波数スペクトル波形を比較して、波形中の異音成分が類似しているか否かを判定することにより異音の原因を特定する。

また、サーバ装置５０から複数の周波数スペクトル波形が送信されてきた場合には、例えば、「過去の異音データ」として表示されている周波数スペクトル波形の画像を指７０でタッチ操作により横方向になぞることにより、図２０のように別の周波数スペクトル波形が表示される。

図２０は、異音原因が「駆動系モータの不良」である場合の異音の周波数スペクトル波形が表示された場合の画像例を示している。

このように複数の周波数スペクトル波形が送信されてきた場合には、サービスエンジニアは、今回取得した異音の周波数スペクトル波形が、いずれの周波数スペクトル波形とより類似しているかを判定することにより異音の原因を特定する。なお、この異音の原因の特定の際には、単に周波数スペクトル波形の形状や異音成分の周期や周波数等を比較するだけでなく、元の音データを音再生部３７により再生して今回取得した異音とサーバ装置５０から送信されてきた周波数スペクトル波形に対応した音とを聴き比べて異音の原因を特定する。

なお、本実施形態の異音診断装置１０では、制御部３３は、周波数解析部３２により得られた周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出することにより異音の周波数を特定するものであった。

しかし、図２１に示すように、異音が広範な周波数成分を含むような場合には、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出したとしても、総和値にピークが発生しない場合もある。

そのため、周波数解析部３２は、制御部３３が異音の周波数を特定することできない場合には、例えば４ｋＨｚ、８ｋＨｚ等の予め設定された１つ、または複数の周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行うようにしても良い。

このように制御部３３により異音の周波数が特定された場合と特定されなかった場合で、高速フーリエ変換を行う周波数を切替える際の動作を図２２のフローチャートを参照して説明する。

まず、制御部３３では、周波数解析部３２におけるＳＴＦＴ解析結果における各周波数の総和値を算出する(ステップＳ２０１)。そして、制御部３３は、算出した周波数毎の総和値におけるピークを検出して、異音の周波数を特定する(ステップＳ２０２)。

ここで、制御部３３が異音の周波数を特定することができた場合(ステップＳ２０３においてｙｅｓ)、周波数解析部３２は、制御部３３により特定された異音の周波数を高速フーリエ変換する周波数と決定して、高速フーリエ変換を実行する(ステップＳ２０４)。

そして、制御部３３が異音の周波数を特定することができなかった場合(ステップＳ２０３においてｎｏ)、周波数解析部３２は、予め設定された周波数、例えば、４ｋＨｚ、６ｋＨｚ、８ｋＨｚ等の異音が含まれる可能性が高そうな周波数を高速フーリエ変換する周波数と決定して、高速フーリエ変換を実行する(ステップＳ２０５)。

なお、上記では、制御部３３が異音の含まれる周波数を特定して、周波数解析部３２では、特定された周波数の高速フーリエ変換を実行していたが、制御部３３が異音でない周波数を誤って異音の周波数であると誤判定する可能性もある。

そのため、制御部３３は、周波数スペクトル波形におけるピークを検出して、異音の周波数を特定すると、図２３に示すように、特定した異音の周波数を候補周波数として、ユーザに対して表示するように、ユーザが選択した周波数についてのみ高速フーリエ変換するようにしても良い。

この図２３では、異音の候補周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が点線により周波数スペクトル波形上に示されており、ユーザは異音ではないと判定する周波数を選択して削除ボタンを操作することにより、異音ではないと判定した候補周波数を高速フーリエ変換の対象から外すようなことができるようになっている。

そして、異音ではないと判定した候補周波数を削除した後に決定ボタンが操作されると、周波数解析部３２は、制御部３３により特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対してのみ高速フーリエ変換を行う。

なお、異音の候補周波数を表示する場合には、図２３に示すように周波数スペクトル波形上に点線で表示する場合だけでなく、単に異音の候補周波数を文字によりリスト表示するようにしても良い。

[変形例]
上記実施形態では、異音診断装置１０がタブレット端末装置である場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の装置を異音診断装置とするような場合でも本発明を適用することができるものである。例えば、画像形成装置２０の操作パネルが本体から脱着可能な構成であって、サーバ装置５０と通信可能であり音信号の取得機能を内蔵しているような構成の場合、この操作パネルを異音診断装置とするようにしても良い。

また、上記実施形態では、異音診断装置１０がマイク１７を内蔵している場合を用いて説明しているが、異音診断装置１０に音録音機能が備えられていれば、マイク等の集音装置を外部に接続することにより音信号の取得手段を実現するようにしても良い。

さらに、上記実施形態では、異音解析の対象装置が画像形成装置である場合を用いて説明しているが、異音解析の対象となる装置は画像形成装置に限定されるものではなく、周期性を持った異音を発生させる可能性がある装置であれば他の装置である場合でも本発明は同様に適用可能である。

１０ 異音診断装置
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ 記憶装置
１４ 無線ＬＡＮインタフェース（ＩＦ）
１５ 入力装置
１６ 表示装置
１７ マイク
１８ 制御バス
２０ 画像形成装置
３０ 無線ＬＡＮターミナル
３１ 音取得部
３２ 周波数解析部
３３ 制御部
３４ 音データ格納部
３５ 表示部
３６ 通信部
３７ 音再生部
４０ インターネット通信網
５０ サーバ装置
５１ 通信部
５２ 制御部
５３ 波形データ格納部
６１ 異音の周波数成分
６２ 通常動作音の周波数成分
６３、６４ 判定除外領域
７０ 指

Claims (13)

1. 音情報を取得する取得手段と、
   前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、
   前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
   特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析手段と、
   前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、
   を備えた診断装置。
2. 音情報を取得する取得手段と、
   前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、
   前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
   特定された異音の周波数を表示する表示手段と、
   特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対し解析する第２解析手段と、
   前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、
   を備えた診断装置。
3. 前記特定手段は、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出することにより異音の周波数を特定する請求項１または２記載の診断装置。
4. 前記特定手段は、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出し、当該極大値と隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する請求項１または２記載の診断装置。
5. 前記特定手段は、予め設定された周波数の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しない請求項３または４記載の診断装置。
6. 前記予め設定された周波数の領域は、装置の種類毎に設定できることを特徴とする請求項５記載の診断装置。
7. 前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置。
8. 前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置。
9. 前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出する請求項３から６のいずれか１項記載の診断装置。
10. 前記特定手段が異音の周波数を特定することできない場合、前記第２解析手段は、予め設定された１つ、または複数の周波数成分に対し解析する請求項１から９のいずれか１項記載の診断装置。
11. 外部装置との間で通信を行う通信手段と、
    前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する送信手段と、
    前記第１解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とをさらに備え、
    前記表示手段は、前記第１解析手段により生成された周波数解析結果と、前記受信手段により受信された周波数解析結果とを表示する請求項１から１０のいずれか１項記載の診断装置。
12. 音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析手段と、前記第２解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、外部装置との間で通信を行う通信手段と、前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する第１の送信手段と、前記第１解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とを備えた診断装置と、
    異音の音情報の周波数解析を行って得た複数の周波数解析結果のデータを格納する格納手段と、前記診断装置から音の周期および周波数の情報を受信した場合、前記格納手段に格納されている前記複数の周波数解析結果のデータの中から、受信した音の周期および周波数の情報に合致したものを選択して前記診断装置に送信する第２の送信手段とを備えたサーバ装置と、
    を備えた診断システム。
13. 音情報を取得する取得ステップと、
    前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第１解析ステップと、
    前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定ステップと、
    特定された異音の周波数成分に対し解析する第２解析ステップと、
    前記第２解析ステップにおける解析結果から前記周波数成分の周期情報を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。