JP6644342B1 - 振動評価装置、及び振動評価システム - Google Patents
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Abstract
Description
第2発明に係る振動評価装置は、構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価装置であって、前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得部と、予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成部と、前記評価データに基づく評価結果を出力する出力部と、を備え、前記参照情報は、前記構造体の内部に発生するひびの形状に関する形状情報を含み、前記評価結果は、前記形状情報のうち、前記評価対象情報に紐づく第1形状情報を含み、前記形状情報は、前記構造体内におけるひび割れの深さ、構造体の厚さ方向に対する角度、幅、テーパー角、空隙率、含水率、及び枝分かれ数の少なくとも何れかを含み、前記連関性は、機械学習により構築されることを特徴とする。
第7発明に係る振動評価システムは、構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価システムであって、前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得手段と、予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成手段と、前記評価データに基づく評価結果を出力する出力手段と、を備え、前記参照情報は、前記構造体の内部に発生するひびの形状に関する形状情報を含み、前記評価結果は、前記形状情報のうち、前記評価対象情報に紐づく第1形状情報を含み、前記形状情報は、前記構造体内におけるひび割れの深さ、構造体の厚さ方向に対する角度、幅、テーパー角、空隙率、含水率、及び枝分かれ数の少なくとも何れかを含み、前記連関性は、機械学習により構築されることを特徴とする。
振動評価システム100は、構造体9を対象としたレーザーリモートセンシング法により計測された振動データに基づき、構造体9の状態を評価するために用いられる。振動評価システム100を用いることで、構造体9におけるひび割れ91の深さや形状等の内部状態を評価することができる。
振動データは、例えば図3(a)に示すように、時間(Time(s))に対する速度(Velocity(m/s))で表される時間波形の信号パターンを含む。振動データは、公知の振動計測結果を用いることができる。振動データは、例えば振動発生のタイミングから10〜50msec程度後までの信号パターンを含み、状況に応じて任意に設定することができる。
評価対象情報は、例えば時間波形の信号パターンをフーリエ変換したデータ(例えば図3(b))から取得する。フーリエ変換したデータは、例えば周波数(Frequency(Hz))に対する強度(Magnitude)で示すことができる。この場合、フーリエ変換したデータから、例えば特徴的な値を複数抽出し、評価対象情報として取得する。このため、時間波形の信号パターンを直接評価する場合に比べて、重ね合わさった振動全体の特徴を評価対象とすることができる。これにより、構造体9における状態の差異に伴う僅かな振動データの違いに対しても、評価結果を出力することができる。
参照データベースには、予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における連関性が記憶される。連関性は、例えば過去の評価対象情報、及び参照情報を一組の学習データとして、複数の学習データを用いた公知の機械学習により構築される。機械学習として、畳み込みニューラルネットワーク等の深層学習が用いられるほか、例えばランダムフォレストや、SVM(Support Vector Machine)等のような公知の技術が用いられてもよい。
次に、図7を参照して、本実施形態における振動評価装置1の一例を説明する。図7(a)は、本実施形態における振動評価装置1の構成の一例を示す模式図であり、図7(b)は、本実施形態における振動評価装置1の機能の一例を示す模式図である。
取得部11は、振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する。取得部11は、例えば計測装置2により計測された振動データを取得し、振動データに含まれる信号パターンをフーリエ変換等の処理を行い、評価対象情報を取得する。取得部11は、例えば予め計測者等によって入力された打音情報を、評価対象情報の一部として取得してもよい。また、取得部11は、例えば振動装置3から送信された打音条件等を含む打音情報を、評価対象情報の一部として取得してもよい。
生成部12は、参照データベースを参照し、評価対象情報に対する評価データを生成する。生成部12は、例えば連関性(分類器)を介して、評価対象情報に紐づく1以上の参照情報を選択し、選択した参照情報を反映した評価データを生成する。
出力部13は、評価データに基づく評価結果を出力する。出力部13は、例えば保存部104に予め記憶された表示用のフォーマットを用いて、評価データを計測者等が理解できる文字列等に変換した評価結果を生成し、出力する。出力部13は、I/F107を介して出力部分109に評価結果を送信するほか、例えばI/F105を介して、端末5等に評価結果を送信する。
記憶部14は、保存部104に保存された参照データベース等の各種データを必要に応じて取出す。記憶部14は、各構成11〜13、15により取得又は生成された各種データを、必要に応じて保存部104に保存する。
更新部15は、例えば参照データベースを更新する。更新部15は、過去の評価対象情報と、参照情報との間の関係を新たに取得した場合には、関係を連関性に反映させる。例えば出力部13により出力された評価結果を踏まえて、計測者等が評価結果の精度を検討し、検討結果を振動評価装置1が取得した場合、更新部15は、検討結果に基づき参照データベースに含まれる連関性を更新する。連関性の更新は、例えば機械学習を用いる。
計測装置2は、構造体9に発生した振動を計測するために用いられる。計測装置2は、例えば干渉レーザー光を用いて、構造体9に発生した振動から振動データを生成する。計測装置2は、生成した振動データを振動評価装置1に送信する。計測装置2は、例えば生成した振動データに含まれる信号パターンをフーリエ変換する機能を有してもよい。
振動装置3は、構造体9に振動を発生させる。振動装置3は、例えばパルスレーザー光を用いて、構造体9の表面に衝撃を与える。振動装置3として、公知のパルスレーザー発生装置が用いられる。この場合、例えば振動評価装置1と接続され、振動評価装置1によって制御されてもよい。
通信網4は、例えば振動評価装置1が通信回路を介して接続されるインターネット網等である。通信網4は、いわゆる光ファイバ通信網で構成されてもよい。また、通信網4は、有線通信網のほか、無線通信網等の公知の通信網で実現してもよい。
端末5は、例えば計測場所から離れた場所に設けられ、通信網4を介して振動評価装置1と接続される。端末5は、例えばパーソナルコンピュータや、タブレット端末等の電子機器が用いられる。端末5は、例えば振動評価装置1の備える機能のうち、少なくとも一部の機能を備えてもよい。
サーバ6は、例えば計測場所から離れた場所に設けられ、通信網4を介して振動評価装置1と接続される。サーバ6は、過去の計測された各種データ等が記憶され、必要に応じて振動評価装置1から各種データが送信される。
撮像装置7は、構造体9の表面を撮像するために用いられる。撮像装置7は、撮像した画像を振動評価装置1に送信する。撮像装置7は、例えば振動評価装置1と直接接続されるほか、例えば通信網4を介して接続されてもよい。撮像装置7として、例えばデジタルカメラ等の公知の撮像装置が用いられる。
次に、本実施形態における振動評価システム100の動作の一例について説明する。図8は、本実施形態における振動評価システム100の動作の一例を示すフローチャートである。
取得手段S110は、信号パターンに基づく評価対象情報を取得する。取得部11は、計測装置2等により計測された振動データを取得し、振動データに含まれる信号パターンに基づき評価対象情報を取得する。取得部11は、例えば1つの信号パターンに基づく1つの評価対象情報を取得するほか、例えば複数の信号パターンに基づく1つの評価対象情報を取得してもよい。取得部11は、例えば記憶部14を介して、取得した評価対象情報等を保存部104に保存する。
生成手段S120は、参照データベースを参照し、評価対象情報に対する評価データを生成する。生成部12は、例えば参照データベースに記憶された連関性を介し、価対象情報との関係の度合いが高い参照情報(第1参照データ)を抽出する。生成部12は、抽出した第1参照データを含む評価データを生成する。生成部12は、例えば記憶部14を介して、生成した評価データを保存部104に保存する。
出力手段S130は、評価データに基づく評価結果を出力する。出力部13は、評価データを計測者等が理解できる文字列等に変換した評価結果を生成し、出力する。
なお、例えば過去の評価対象情報と、参照情報との間の関係を新たに取得した場合には、関係を連関性に反映させてもよい(更新手段S140)。更新部15は、評価結果に対する計測者等の検討結果に基づき、参照データベースに含まれる連関性を更新する。なお、更新部15を実施するタイミングや頻度は、任意である。
2 :計測装置
3 :振動装置
4 :通信網
5 :端末
6 :サーバ
7 :撮像装置
9 :構造体
10 :筐体
11 :取得部
12 :生成部
13 :出力部
14 :記憶部
15 :更新部
100 :振動評価システム
101 :CPU
102 :ROM
103 :RAM
104 :保存部
105 :I/F
106 :I/F
107 :I/F
108 :入力部分
109 :出力部分
110 :内部バス
S110 :取得手段
S120 :生成手段
S130 :出力手段
Claims (7)
- 構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価装置であって、
前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得部と、
予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、
前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成部と、
前記評価データに基づく評価結果を出力する出力部と、
を備え、
前記評価対象情報及び前記過去の評価対象情報は、前記振動データを計測するために、前記構造体に振動を与えた方法に関する打音情報を含み、
前記連関性は、前記信号パターンに基づくデータと、前記打音情報とを一組の入力データとした機械学習により構築されること
を特徴とする振動評価装置。 - 構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価装置であって、
前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得部と、
予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、
前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成部と、
前記評価データに基づく評価結果を出力する出力部と、
を備え、
前記参照情報は、前記構造体の内部に発生するひびの形状に関する形状情報を含み、
前記評価結果は、前記形状情報のうち、前記評価対象情報に紐づく第1形状情報を含み、
前記形状情報は、前記構造体内におけるひび割れの深さ、構造体の厚さ方向に対する角度、幅、テーパー角、空隙率、含水率、及び枝分かれ数の少なくとも何れかを含み、
前記連関性は、機械学習により構築されること
を特徴とする振動評価装置。 - 前記取得部は、前記信号パターンをフーリエ変換したデータから、前記評価対象情報を取得すること
を特徴とする請求項1又は2記載の振動評価装置。 - 前記参照データベースには、前記評価データを評価するための基準として取得された基準評価データが予め記憶され、
前記出力部は、前記評価データと、前記基準評価データとを比較した結果を含む前記評価結果を出力すること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の振動評価装置。 - 前記参照データベースには、前記構造体の表面を撮像した画像情報が予め記憶され、
前記出力部は、
前記画像情報における前記振動データの計測位置、及び
前記画像情報における前記振動データを計測するために前記構造体に振動を与えた振動位置
の少なくとも何れかに紐づけられた前記評価結果を出力すること
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載の振動評価装置。 - 構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価システムであって、
前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得手段と、
予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、
前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成手段と、
前記評価データに基づく評価結果を出力する出力手段と、
を備え、
前記評価対象情報及び前記過去の評価対象情報は、前記振動データを計測するために、前記構造体に振動を与えた方法に関する打音情報を含み、
前記連関性は、前記信号パターンに基づくデータと、前記打音情報とを一組の入力データとした機械学習により構築されること
を特徴とする振動評価システム。 - 構造体に発生した振動を、レーザー干渉計を用いて計測された振動データに基づき、前記構造体の状態を評価する振動評価システムであって、
前記振動データに含まれる信号パターンに基づく評価対象情報を取得する取得手段と、
予め取得された複数の過去の評価対象情報と、複数の前記過去の評価対象情報にそれぞれ紐づけられた複数の参照情報と、の間における3段階以上の連関度を有する連関性が記憶された参照データベースと、
前記参照データベースを参照し、前記評価対象情報に対する評価データを生成する生成手段と、
前記評価データに基づく評価結果を出力する出力手段と、
を備え、
前記参照情報は、前記構造体の内部に発生するひびの形状に関する形状情報を含み、
前記評価結果は、前記形状情報のうち、前記評価対象情報に紐づく第1形状情報を含み、
前記形状情報は、前記構造体内におけるひび割れの深さ、構造体の厚さ方向に対する角度、幅、テーパー角、空隙率、含水率、及び枝分かれ数の少なくとも何れかを含み、
前記連関性は、機械学習により構築されること
を特徴とする振動評価システム。
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