JP6658173B2 - 劣化検出装置および劣化検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、機器等の動作状態を計測する技術であり、特に、劣化や異常の予兆を検出する技術に関するものである。

機器や設備を安定した状態で使用するためには、機器や設備の劣化状態や異常を早期に検出し、適切なタイミングで保守作業等を行うことが重要である。そのため、劣化や異常の発生の初期段階において、将来、起こり得る障害等を判断し適切に保守作業等を行うことができることが望ましい。

機器や設備の異常の検知は、機器や設備に取り付けられたセンサを用いて動作時の振動等の変化を計測することによって非破壊で行われる。機器等の異常を検知する方法としては、例えば、センサが計測した振動の大きさのデータを閾値と比較し、閾値を超えた場合に異常と判断する方法がある。そのような方法では、異常の有無を検出することはできるが、異常の内容について作業者が把握することは困難である。また、閾値を超えた際には、既に異常が発生しているため機器の動作等に不具合が生じている恐れがある。

一方で、閾値を超えたときに既に異常が発生しているような状態を防ぐために、閾値を低めに設定すると計測データの揺らぎ等で頻繁に閾値を超える場合や、まだ、十分に使用できる部材の交換が必要になる場合が生じ、効率性が大きく低下する恐れがある。そのため、異常が発生する前に予兆を確実に検知して、適切に保守作業等を行うことができる異常の検出技術があることが望ましく、関連する技術の開発が行われている。そのような、異常が発生する前に予兆を検知し、適切に保守作業等を行うための検出技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、機器の劣化を音響の計測に基づいて評価する評価装置に関するものである。特許文献１の評価装置は、音響レベルを示す周波数スペクトルのうち、所定の音響レベルを超えた部分を予兆パターンとして計数している。特許文献１の評価装置は、予兆パターンの出現頻度の時間変化を記録し、所定の基準を超えたときに、修理が必要な状態と判断する。特許文献１は、そのような構成とすることで、機器の異常を早期に発見することができるとしている。

特開２０１１−１７４７６５号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の評価装置は、音響レベルが閾値を超えた予兆パターンの出現頻度が所定の基準を超えたときに機器の修理が必要と判断している。そのため、特許文献１の評価装置では、修理の要否は判断できるが、実際に計測対象の機器がどのような状態であるかの情報を得ることはできない。そのため、特許文献１の評価装置では、機器等の劣化状態や起こり得る異常を把握して保守作業等を行うことができないため、適切な保守作業を行えない可能性がある。そのような、場合には不要な部品交換が生じることや、保守作業で想定した異常とは異なる異常の発生によって機器等の動作の障害が生じる恐れがある。よって、特許文献１の技術は、異常が発生する前に予兆を確実に検知しつつ、効率的に保守作業等を行うことができる異常の検出技術としては十分ではない。

本発明は、上記の課題を解決するため、劣化状態や異常の予兆を検知し、適切に保守作業等を行うことができる劣化検出装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の劣化検出装置は、データ入力手段と、データ処理手段と、判定手段と、出力手段を備えている。データ入力手段は、劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、対象部を計測したデータが計測データとして入力される。データ処理手段は、計測データの時間変化を示すデータを劣化データとして生成する。判定手段は、劣化データと、劣化の類型ごとに設定された基準データと比較し、劣化データがいずれの基準データに最も近いかを判定する。出力手段は、判定手段が劣化データに最も近いと判定した基準データと、劣化データとを基にした情報を出力する。

本発明の劣化検出方法は、劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、対象部を計測したデータを計測データとして入力する。本発明の劣化検出方法は、計測データの時間変化を示すデータを劣化データとして生成する。本発明の劣化検出方法は、劣化データと、劣化の類型ごとに設定された基準データと比較し、劣化データがいずれの基準データに最も近いかを判定する。本発明の劣化検出方法は、劣化データに最も近いと判定した基準データと、劣化データとを基にした情報を出力する。

本発明によると、劣化状態や異常の予兆を検知し、適切に保守作業等を行うことができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における動作フローの概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における劣化曲線の基準データの例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における基準データと計測データの比較の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態における動作フローの概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における基準データの例を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の劣化検出装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の劣化検出装置は、データ入力手段１と、データ処理手段２と、判定手段３と、出力手段４を備えている。データ入力手段１は、劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、対象部を計測したデータが計測データとして入力される。データ処理手段２は、計測データの時間変化を示すデータを劣化データとして生成する。判定手段３は、劣化データと、劣化の類型ごとに設定された基準データと比較し、劣化データがいずれの基準データに最も近いかを判定する。出力手段４は、判定手段３が劣化データに最も近いと判定した基準データと、劣化データとを基にした情報を出力する。

本実施形態の劣化検出装置は、計測データの時間変化を基にした劣化データと、基準データを判定手段３において比較し、劣化データと最も近い基準データを判定している。また、本実施形態の劣化検出装置は、出力手段４において判定した基準データと、劣化データとを基にした情報を出力している。このように、本実施形態の劣化検出装置では計測データの時間変化と基準データの情報を出力することで、出力された情報を基に劣化状態や異常の予兆を的確に判断することができる。その結果、本実施形態の劣化検出装置を用いることで、劣化状態や異常の予兆を確実に検知し、適切に保守作業等を行うことができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の劣化検出システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の劣化検出システムは、劣化検出装置１０と、センサ２０を備えている。センサ２０は、１つのみでもよく、また、劣化を検出する計測対象に応じて複数、備えられていてもよい。

本実施形態の劣化検出システムは、劣化状態や異常の予兆を検出する対象となる機器３０の検出対象部３１に取り付けられたセンサ２０によって、検出対象部３１の劣化状態や異常の予兆を検出するシステムである。機器３０には、例えば、回転や往復などの動作部を有する機器が該当する。本実施形態の劣化検出システムは、機器３０の検出対象部３１の物理現象を計測することで劣化状態や異常の予兆を検出する。本実施形態の劣化検出システムでは、センサ２０には振動センサが用いられ、機器３０の検出対象部３１の振動が計測される。センサ２０には振動以外の物理現象を計測するセンサが用いられてもよい。また、本実施形態では、機器３０の２つの検出対象部３１に、それぞれ２つのセンサ２０が取り付けられている場合を例にして説明を行う。

劣化検出装置１０は、データ入力部１１と、演算部１２と、演算結果保存部１３と、判定部１４と、表示部１５と、基準データ保存部１６を備えている。

データ入力部１１は、各センサ２０から送られてくる信号が劣化検出装置１０に入力される際の入力ポートとしての機能を有する。データ入力部１１は、センサ２０から送られてくる計測データに基づく信号を、デジタル信号に変換して演算部１２に送る。また、本実施形態のデータ入力部１１は、第１の実施形態のデータ入力手段１に相当する。

演算部１２は、データ入力部１１を介して各センサ２０から入力される計測データの信号を基に、所定の演算処理を行い、劣化曲線を生成する機能を有する。劣化曲線とは、計測データまたは計測データに基づいた演算処理結果の時間変化を示すグラフのことをいう。演算部１２は、計測データの演算処理を行う演算処理部と、計測データおよび演算結果を一時保存する記憶部を備えている。演算部１２は、中央演算装置や半導体メモリ等の半導体装置を用いて構成されている。

本実施形態ではセンサ２０に、振動センサ、すなわち、振動の計測センサが用いられている。そのため、演算部１２には周波数成分を含む振動の計測データが、データ入力部１１を介してセンサ２０から入力される。演算部１２は、入力された計測データを基に、所定の演算処理として高速フーリエ変換処理を行い振動の周波数および振幅を算出する。

演算部１２は、計測データを基に振動の周波数および振幅を算出すると、所定の周波数帯の振幅と初期値の差を差分値として算出し、計測した時間のデータと関連づけて保存する。計測した時間とは、初期値を計測した時刻、すなわち、計測を開始した時刻と、計測データを取得した時刻との差のことをいう。演算部１２は、計測した時間に代えて、計測した時刻を保存するようにしてもよい。また、計測した時間と、計測した時刻を差分値と関連づけて保存するようにしてもよい。所定の周波数帯は、検出対象部３１の特性に基づいてあらかじめ設定されている。所定の周波数帯は、例えば、機器３０の検出対象部３１が劣化したときに生じる振動の特徴的な周波数帯として設定される。所定の周波数帯は、複数、設定されていてもよい。

演算部１２は、時間と各時間における差分値を基に劣化曲線を生成する。本実施形態おける劣化曲線は、横軸にデータを計測した時間、縦軸に各時間における振幅と初期値の差分値を記録したグラフとなる。本実施形態では、演算部１２は、各時間における振幅と初期値との差分値と、各時間を基に多項式近似を行って劣化曲線のデータを生成する。演算部１２は、劣化曲線のデータを生成すると、生成したデータを演算結果保存部１３に保存する。また、本実施形態の演算部１２は、第１の実施形態のデータ処理手段２に相当する。

演算結果保存部１３は、計測データおよび劣化曲線のデータを保存する機能を有する。演算結果保存部１３は、不揮発性の半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置によって構成されている。

判定部１４は、基準データ保存部１６に保存されている劣化曲線の基準データを参照して、計測データに基づく劣化曲線がいずれの基準データに合致するかを判定する機能を有する。判定部１４は、半導体装置によって構成されている。判定部１４は、基準データ保存部１６に保存されている劣化曲線の基準データを参照し、計測データを基にした劣化曲線がどの基準データに最も合致するかを判定する。判定部１４は、例えば、計測データを基に劣化曲線のデータを生成する際に算出する多項式近似の各係数を基に、計測データを基にした劣化曲線に最も合致する基準データを判定する。

判定部１４は、計測データに基づく劣化曲線と、最も合致する基準データを判定すると、判定した基準データの劣化曲線と、計測データに基づく劣化曲線の表示データを表示部１５に出力する。判定部１４は、基準データの劣化曲線と、計測データに基づく劣化曲線を重ねて、１つのグラフとなるように表示部１５に表示する画像データを生成する。また、本実施形態の判定部１４は、第１の実施形態の、判定手段３に相当する。

表示部１５は、計測データに基づく劣化曲線と、判定部１４が最も合致すると判定した基準データに基づく劣化曲線のグラフを表示する機能を有する。表示部１５は、判定部１４が生成した、計測データに基づく劣化曲線と、最も合致すると判定した基準データのグラフの画像データに基づいて、ディスプレイ等に表示するための画像信号を生成する。表示部１５は、生成した画像信号を基に、計測データに基づく劣化曲線と、判定部１４が最も合致すると判定した基準データに基づく劣化曲線のグラフを表示する。

表示部１５は、画像信号の生成用の半導体装置と、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等によって構成されている。また、本実施形態の表示部１５は、第１の実施形態の出力手段４の機能に相当する。

基準データ保存部１６は、劣化曲線の基準データを保存する機能を有する。基準データ保存部１６は、機器３０に生じる不良モードごと、すなわち、劣化の類型ごとの劣化曲線の基準データをあらかじめ保存している。基準データ保存部１６に保存されている基準データは、過去に不良が発生した際に計測された劣化曲線に基づいたものであってもよく、不良モードから想定される劣化曲線のデータをあらかじめ作成したものであってもよい。また、基準データ保存部１６は、不揮発性の半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置によって構成されている。

センサ２０は、検出対象部３１の物理現象を検出する素子として備えられている。センサ２０は、複数、備えられていてもよい。センサ２０の数は、計測の対象となる機器の種類、大きさおよび設置環境等に基づいて設定される。センサ２０は、計測したデータを劣化検出装置１０のデータ入力部１１に送る。

センサ２０には、機器に不良が生じた際の物理現象の変化を最も感度良く検出できるセンサが用いられる。本実施形態のセンサ２０には、振動センサが用いられている。振動センサは、例えば、機器に不良が生じたときに特定の周波帯の振動が大きくなるような場合に適する。振動を検出するセンサには、レーザ光による振動の検出センサが用いられてもよい。また、本実施形態の劣化検出システムでは、演算部１２において所定の周波数帯の振幅の時間変化を基に劣化曲線のデータを生成しているが、振幅が最大となる周波数の時間変化を基に劣化曲線のデータが生成されてもよい。

センサ２０には、電圧、熱、速度およびその他の物理現象を計測するセンサが用いられてもよい。例えば、センサ２０に温度を計測するセンサを用いた場合には、演算部１２は、温度の初期値と各時間における温度の差を差分値として算出し、劣化曲線を生成する。温度のように周波数成分を有しないような物理現象を計測する場合には、高速フーリエ変換処理等の演算処理は、行われなくてもよい。

本実施形態の劣化検出システムの動作について説明する。図３は、本実施形態の劣化検出システムにおいて、機器３０の検出対象部３１の劣化状態や異常の予兆を検出する際の動作フローの概要を示したものである。

機器３０が動作を開始すると、検出対象部３１に取り付けられているセンサ２０は、検出対象部３１の物理現象を検出する。本実施形態では、センサ２０に振動センサを用いているので、センサ２０は、検出対象部３１の振動を検出する。センサ２０は、振動の計測データの信号を劣化検出装置１０に送る。センサ２０から劣化検出装置１０に送られた振動の計測データの信号は、データ入力部１１に入力される（ステップ１０１）。

センサ２０からデータ入力部１１に計測データの信号が入力されると、データ入力部１１は受け取った信号をデジタル信号に変換して演算部１２に送る。データ入力部１１から信号を受け取ると演算部１２は、受け取った信号に含まれる計測データを基に所定の演算処理を実施する（ステップ１０２）。本実施形態では、演算部１２は、データ入力部１１を介してセンサ２０から受け取った計測データに高速フーリエ変換処理を施す。高速フーリエ変換処理を施すと、演算部１２は、高速フーリエ変換後のデータから所定の周波数帯の振幅を抽出する。

所定の周波数帯の振幅を抽出すると、演算部１２は、抽出した振幅、すなわち、各時間の計測値である振幅と振幅の初期値の差を差分値として算出する（ステップ１０３）。所定の周波数帯から抽出した振幅が計測の開始後、最初の値であったときには、演算部１２は、所定の周波数帯から抽出した振幅を初期値として保存する。

演算部１２は、差分値を算出すると、計測が行われた時間と関連づけて差分値を保存する。本実施形態では、計測が行われた時間は、機器３０が動作を開始してからの時間として設定されている。

演算部１２は、差分値等を保存すると、保存したデータの多項式近似を行って劣化曲線のデータを生成する（ステップ１０４）。演算部１２は、劣化曲線のデータを生成すると生成したデータを演算結果保存部１３に保存する。また、演算部１２は、多項式近似によって劣化曲線を生成できる数の差分値のデータが保存されているときに劣化曲線の生成を行う。すなわち、演算部１２は、計測が開始されてから所定の時間後から劣化曲線の生成を行う。所定の時間は、センサ２０の測定頻度に基づいてあらかじめ設定されている。所定の時間の経過前は、演算部１２は劣化曲線の生成は行わない。また、演算部１２は、所定の時間ではなく、保存した差分値のデータ数が多項式近似を行うことができる数以上になったときに、劣化曲線の生成を行うようにしてもよい。

劣化曲線のデータが保存されると、判定部１４は、基準データ保存部１６に保存されている劣化曲線の基準データと、演算部１２が生成した計測データに基づく劣化曲線のデータを比較し、最も合致する基準データを判定する（ステップ１０５）。判定部１４は、基準データ保存部１６に保存されている劣化曲線の基準データから、演算部１２が生成した計測データに基づく劣化曲線に最も合致する基準データを判定する。

判定部１４は、最も合致する基準データを判断すると、基準データの劣化曲線と、演算部１２が生成した計測データに基づく劣化曲線を１つのグラフにした画像データ生成し、生成した画像データを表示部１５に出力する。すなわち、判定部１４は、基準データの劣化曲線と、演算部１２が生成した劣化曲線を１つのグラフの同じ時間軸上に表示した画像データを表示部１５に出力する。

表示部１５は、判定部１４から画像データを受け取ると、受け取った画像データに基づいて、基準データと、計測データに基づく劣化曲線のグラフを表示する（ステップ１０６）。また、劣化曲線の基準データに対応する不良モードの情報を基準データ保存部１６に保存しておき、合致すると判定された基準データに対応する不良モードが表示部１５にグラフとともに表示されるようにしてもよい。

表示部１５に劣化曲線が表示されると、センサ２０による検出対象部３１の計測の動作が行われ、計測データに劣化曲線のデータの生成、合致する基準データの判定および判定結果の表示が繰り返し行われる。作業者は、表示部１５に表示された劣化曲線の基準データと、計測データに基づく劣化曲線を比較して、機器３０の劣化状態や異常の予兆を判断することができる。また、作業者は、表示部１５に表示された劣化曲線の基準データと、計測データに基づく劣化曲線を比較して、機器３０の劣化状態や異常の予兆を判断することで、適切なタイミングで部材の交換等の保守作業を行うことができる。

図４は、本実施形態における劣化曲線の基準データの例を示したものである。図４では、不良Ａ、不良Ｂ、不良Ｃ、不良Ｄおよび不良Ｅの５種類の不良モードに対応する劣化曲線の基準データの例が示されている。不良Ａ、不良Ｂ、不良Ｃ、不良Ｄおよび不良Ｅでは、それぞれ不良モード、すなわち、不良の発生の原因や発生状態が異なるので、振幅の差分値である計測データは、それぞれ異なる経時変化を示す。

図５は、センサ２０における計測データと、基準データの比較の例を示したものである。図５の例では、判定部１４は、計測データと不良Ｅの基準データの劣化曲線が最も合致すると判定している。図５のように、計測データと、計測データと最も合致すると判定された基準データの劣化曲線を表示部１５に示すことで、作業者は、判定された不良モードに計測データが合致しているかを判断することができる。また、計測データと基準データの劣化曲線を表示部１５に示すことで、作業者は、計測データが、今後、どのように変化するかを知ることができるので、保守作業等のタイミングを容易に判断することができる。保守作業等のタイミングの判断が容易になることで、機器３０の異常を、異常が発生する前に早期に発見し、突発故障の発生を防ぐことができる。また、異常の内容が明確に判別できるようになるため、修理内容が明確になり作業者等による調査時間を短縮することができる。

本実施形態の劣化検出システムでは、計測データと基準データの劣化曲線を表示部１５に表示しているが、初期値との差分値が所定の基準を超えたときに作業者等に通知が行われるにようにしてもよい。そのような構成とする場合には、所定の基準は、例えば、部品の交換や保守作業等が必要なタイミングに基づいて設定される。所定の基準を超えたときに作業者等に通知が行われるにようにすることで、作業者等は、部品の交換等のタイミングを確実に把握することができる。また、作業者等への通知は、複数段階で行われてもよい。例えば、劣化の初期段階で通知することで、部品の手配や保守の準備を行うことが可能になる。また、同一の基準データの劣化曲線と計測データの劣化曲線が一致する状態が、所定の時間以上、継続したときに、表示部１５に劣化モードの情報が表示されるようにしてもよい。そのような構成とする場合には、所定の時間は、劣化モードを確定するために十分な長さの時間として設定される。

本実施形態の劣化検出システムは、計測データの時間変化を基にした劣化曲線のデータと、劣化曲線の基準データを判定部１４において比較し、劣化曲線のデータと最も近い基準データを判定している。また、本実施形態の劣化検出システムは、表示部１５において、判定した基準データと、計測データに基づく劣化曲線のデータとを基にしたグラフを表示している。このように、本実施形態の劣化検出システムでは、計測データの時間変化と基準データの情報が表示されるので、作業者は、機器３０の劣化状態や異常の予兆を的確に判断することができる。その結果、本実施形態の劣化検出システムでは、劣化状態や異常の予兆を確実に検知し、適切に保守作業等を行うことができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図６は、本実施形態の劣化検出システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の劣化検出システムは、劣化検出装置４０と、センサ２０を備えている。センサ２０は、１つのみでもよく、また、劣化を検出する計測対象に応じて複数、備えられていてもよい。

第２の実施形態の劣化検出システムは、センサ２０が検出対象部３１において計測した計測データと、計測データの初期値との差を差分値とし、差分値の時間変化に基づいて機器３０の劣化状態等を判断していた。そのような構成に代えて、本実施形態の劣化検出システムは、計測データの時間と周波数の関係を基に、機器３０の劣化状態等の判断を行うことを特徴とする。

劣化検出装置４０は、データ入力部４１と、演算部４２と、演算結果保存部４３と、判定部４４と、表示部４５と、基準データ保存部４６を備えている。

データ入力部４１は、各センサ２０から送られてくる計測データの信号が劣化検出装置１０に入力される際の入力ポートとしての機能を有する。データ入力部４１は、センサ２０から送られてくる計測データの信号を、デジタル信号に変換して演算部４２に送る。

演算部４２は、データ入力部４１を介して各センサ２０から入力された計測データの信号の処理を行う機能を有する。演算部４２は、センサ２０からデータ入力部４１を介して入力された計測データを基に時間周波数演算処理を行う。演算部４２は、時間周波数演算処理を行った結果を演算結果保存部４３に保存する。演算部４２は、中央演算装置や半導体メモリ等の半導体装置を用いて構成されている。

演算結果保存部４３は、演算部４２が行った時間周波数演算処理の結果を保存する機能を有する。演算結果保存部４３は、不揮発性の半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置によって構成されている。

判定部４４は、基準データ保存部４６に保存されている基準データに基づいて、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果が、いずれの基準データに合致するかを判定する機能を有する。判定部４４は、基準データ保存部４６に保存されている基準データを参照し、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果がどの基準データに最も合致するかを判定する。

判定部４４は、計測データを基にした演算処理結果と、最も合致する基準データを判定すると、判定した基準データの劣化曲線と、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果を表示部４５に表示する画像データを生成する。判定部４４は、基準データと、計測データに基づく演算処理の結果を重ねて１つのグラフとなるように画像データを生成する。判定部４４は、生成した画像データを基に基準データと、計測データに基づく演算処理の結果を示すグラフを表示部４５に表示する。判定部４４は、基準データと、計測データに基づいた時間周波数演算処理の結果を重ねずに並べて表示するようにしてもよい。また、判定部４４は、半導体装置によって構成されている。

表示部４５は、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果と、判定部４４が最も合致すると判定した基準データのグラフを表示する機能を有する。表示部４５は、判定部４４が生成した画像データを基に、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果と、判定部４４が最も合致すると判定した基準データのグラフを表示する。表示部４５は、画像表示用の半導体装置と、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等によって構成されている。

基準データ保存部４６は、基準データを保存する機能を有する。基準データ保存部４６は、不良モードごとの基準データを保存している。基準データ保存部４６に保存されている基準データは、過去に不良が発生した際に計測された計測に基づいたものであってもよく、不良モードから想定される計測結果のデータをあらかじめ作成したものであってもよい。また、基準データ保存部４６は、不揮発性の半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置によって構成されている。

センサ２０の構成と機能は、第２の実施形態と同様である。センサ２０には、振動を計測するセンサの他に、電圧、速度およびその他の周波数成分を有する物理現象を計測するセンサが用いられてもよい。

本実施形態の劣化検出システムの動作について説明する。図７は、本実施形態の劣化検出システムにおいて、機器３０の検出対象部３１の劣化を検出する際の動作フローの概要を示したものである。

機器３０が動作を開始すると、検出対象部３１に取り付けられているセンサ２０は、検出対象部３１の物理現象を検出する。本実施形態では、センサ２０に振動センサを用いているので、センサ２０は、検出対象部３１の振動を検出する。センサ２０は、振動の計測データの信号を劣化検出装置４０に送る。センサ２０から劣化検出装置４０に送られた振動の計測データの信号は、データ入力部４１に入力される（ステップ１１１）。

センサ２０からデータ入力部４１に計測データの信号が入力されると、データ入力部４１は受け取った信号をデジタル信号に変換して演算部４２に送る。データ入力部４１から信号を受け取ると演算部４２は、受け取った計測データを保存する。演算部４２は、データ入力部４１を介してセンサ２０から受け取る計測データを所定の時間以上、保存する（ステップ１１２）。所定の時間は、センサ２０における計測の頻度等に基づいて、時間周波数演算処理を施すために十分なデータ数となるようにあらかじめ設定されている。

演算部４２は、受け取った計測データを所定の時間以上、保存すると、保存したデータを基に時間周波数演算処理を実施する（ステップ１１３）。保存したデータに時間周波数演算処理を施すと、演算部４２は、時間周波数演算処理後のデータを演算結果保存部４３に保存する。

時間周波数演算処理の結果のデータが保存されると、判定部４４は、基準データ保存部４６に保存されている基準データと、演算部４２が時間周波数演算処理で算出した結果を比較する。判定部４４は、基準データ保存部４６に保存されている基準データから判定部４４が算出した処理結果に最も合致する基準データを判定する（ステップ１１４）。

図８は、本実施形態における基準データの例を示したものである。図８の例では、不良Ｆ、不良Ｇ、不良Ｈおよび不良Ｉの４つの不良モードに対応する基準データの例が示されている。図８は、時間周波数演算処理の結果を横軸に時間、縦軸に周波数を設定した際に、所定の基準値以上の振幅の領域を示したものである。所定の基準は、劣化状態や異常の兆候を判断する振幅としてあらかじめ設定されている。

図８の例では、所定の基準値以上の振幅の領域のみを示しているが、基準を複数段階で設定し、色、階調輝度および等高線などによって振幅の値を表すようにグラフが生成されていてもよい。そのような構成とした場合には、振幅の値の範囲ごとに形状を比較することでより的確に不良モードの判定が可能になり得る。

時間周波数演算処理後のデータを保存すると、判定部４４は、計測データに基づくグラフの形状と、基準データに基づくグラフの形状が合致するかを判定する。判定部４４は、最も合致する基準データを判断すると、基準データと、演算部１２の処理結果を１つのグラフにした画像データを生成し、表示部４５に出力する。表示部４５は、判定部４４から画像データを受け取ると、受け取った画像データに基づいて画像を表示する（ステップ１１５）。また、基準データに対応する不良モードの情報を基準データ保存部４６に保存しておき、合致すると判定された基準データに対応する不良モードが表示部４５にグラフとともに表示されるようにしてもよい。

表示部４５に時間周波数演算処理の処理結果等が表示されると、センサ２０による計測の動作が行われ、時間周波数演算処理、合致する基準データの判定および判定結果の表示が繰り返し行われる。時間周波数演算処理等を実施する間隔は、計測データのデータ数または時間に基づいて設定されている。

作業者は、表示部４５に表示された基準データと、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果を比較して、機器３０の劣化状態や異常の予兆を判断することができる。また、作業者は、表示部４５に表示された基準データと、計測データに基づく時間周波数演算処理の結果を比較して、機器３０の劣化状態や異常の予兆を判断することで、適切なタイミングで部材の交換等を行うことができる。

本実施形態の劣化検出システムは、第２の実施形態の劣化検出システムと同様の効果を有する。また、本実施形態の劣化検出システムは、センサ２０で取得した計測データを基に、演算部４２が時間周波数演算処理を行っている。そのため、本実施形態の劣化検出システムでは、機器３０の劣化等によって生じる周波数特性の時間変化の情報を得ることができる。そのため、本実施形態の劣化検出システムは、周波数の強度分布が時間とともに変化する場合においても、劣化状態や異常の予兆を検出することができるので、より的確に劣化状態やどのような異常が生じ得るのかを判断することができる。

第２および第３の実施形態では、計測データと基準データに基づく劣化曲線や演算処理結果の表示を行っているが、最も合致すると判定された劣化モードの情報のみが表示部に表示されるようにしてもよい。また、表示部での表示を行わずに計測データと基準データに基づく劣化曲線等のデータを、ネットワーク等を介して他の情報装置等に送信することでデータが利用されるようにしてもよい。

第２および第３の実施形態では、計測データと基準データに基づく劣化曲線や演算処理結果の表示を行っているが、最も合致する基準データが変わった場合に、最も合致する基準データが変わったことを示す情報が作業者等に通知されるようにしてもよい。そのような構成とすることで、機器３０の劣化をより的確に対応できるようになる。

第２および第３の実施形態では、回転や往復などの動作を行う機器３０の劣化状態や異常の予兆を検出する場合について説明を行ったが、第２および第３の実施形態の劣化検出システムは、静止状態の設備の計測に用いることもできる。例えば、壁や柱などに所定の時間ごとに振動を印加し、振動や反響音を計測して劣化曲線のデータを生成することで内部の劣化状態を検出することができる。

第２の実施形態および第３の実施形態の劣化検出システムは、あらかじめ基準データ保存部に保存されている基準データと、計測データに基づく劣化曲線や演算処理結果との比較をおこなっている。そのような構成に代えて、作業者が基準データを劣化検出装置の基準データ保存部に保存できるようにしてもよい。例えば、計測データを基に劣化状態にあると作業者が判断したときに、計測データに基づく劣化曲線や演算処理結果が基準データとして基準データ保存部に保存される構成とすることができる。また、基準データとして保存されていない計測データに基づく劣化曲線や演算処理結果が得られたときに、新たな基準データとして自動で基準データ保存部に保存される構成とすることもできる。計測データを基にした基準データを保存できるようにすることで、新たに発生した異常などについても第２の実施形態および第３の実施形態の劣化検出システムで対応することが可能になる。

第２の実施形態および第３の実施形態の劣化検出システムは、計測データに基づく劣化曲線や演算処理結果と最も合致する基準データのみを表示部に表示しているが、合致する候補として複数の基準データを表示部に表示するようにしてもよい。例えば、最も合致する基準データに加え、２番目や３番目に合致する基準データが表示部に表示されるようにしてもよい。複数の候補を表示することで、作業者は、各基準データと計測データに基づく劣化曲線や演算処理結果と比較することができるので、劣化状態や異常の予兆をより的確に判断することが可能になる。

第２および第３の実施形態の劣化検出システムの劣化検出装置の各機能に相当する処理は、コンピュータプログラムとしてコンピュータで実行されるようにしてもよい。また、第２および第３の実施形態に示した各処理をコンピュータに実行させるできるプログラムは、記憶媒体格納して頒布することもできる。記憶媒体としては、例えば、データ記録用磁気テープや、ハードディスクなどの磁気ディスクを用いることができる。また、記憶媒体としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto Optical disk）を用いることもできる。半導体メモリを記憶媒体として用いてもよい。

１ データ入力手段
２ データ処理手段
３ 判定手段
４ 出力手段
１０ 劣化検出装置
１１ データ入力部
１２ 演算部
１３ 演算結果保存部
１４ 判定部
１５ 表示部
１６ 基準データ保存部
２０ センサ
３０ 機器
３１ 検出対象部
４０ 劣化検出装置
４１ データ入力部
４２ 演算部
４３ 演算結果保存部
４４ 判定部
４５ 表示部
４６ 基準データ保存部

Claims (9)

1. 劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、前記対象部を計測したデータが計測データとして入力されるデータ入力手段と、
   前記計測データの時間変化を基にした劣化曲線を生成するデータ処理手段と、
   前記劣化曲線と、劣化の類型ごとに設定された劣化曲線の基準データと比較し、前記劣化曲線がいずれの前記劣化の類型の基準データに最も近いかを判定する判定手段と、
   前記判定手段が前記劣化曲線に最も近いと判定した前記基準データと、前記劣化曲線とを基にした情報を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする劣化検出装置。
2. 前記出力手段は、前記判定手段が前記劣化曲線に最も近いと判定した前記基準データと、前記劣化曲線とを基にした情報を表示するための画像データを出力することを特徴とする請求項１に記載の劣化検出装置。
3. 前記データ処理手段は、各時間における前記計測データと、前記計測データの初期値との差を基に前記劣化曲線を生成することを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の劣化検出装置。
4. 前記計測データと、前記計測データの初期値との差が所定の基準を超えたときに、所定の基準を超えたことを示す情報を出力する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の劣化検出装置。
5. 前記データ処理手段は、前記計測データを基に時間周波数演算処理を行って前記劣化曲線を生成し、
   前記判定手段は、前記劣化曲線の所定の強度以上の範囲の形状を、前記基準データと比較して、前記劣化曲線がいずれの前記基準データに最も近いか判定することを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の劣化検出装置。
6. 劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサと、
   請求項１から５いずれかに記載の劣化検出装置と、
   を備え、
   前記センサが前記対象部を計測したデータが、前記劣化検出装置の前記データ入力手段に入力されることを特徴とする劣化検出システム。
7. 劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、前記対象部を計測したデータが計測データとして入力されるデータ入力処理と、
   前記計測データの時間変化を基にした劣化曲線を生成するデータ処理と、
   前記劣化曲線と、劣化の類型ごとに設定された劣化曲線の基準データと比較し、前記劣化曲線がいずれの前記劣化の類型の基準データに最も近いか判定する判定処理と、
   前記判定処理において前記劣化曲線に最も近いと判定した前記基準データと、前記劣化曲線とを基にした情報を表示するための画像データを出力する表示処理と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする劣化検出プログラム。
8. 劣化を検出する対象部に取り付けられた少なくとも１つのセンサから、前記対象部を計測したデータを計測データとして入力し、
   前記計測データの時間変化を基にした劣化曲線を生成し、
   前記劣化曲線と、劣化の類型ごとに設定された劣化曲線の基準データと比較し、前記劣化曲線がいずれの前記劣化の類型の基準データに最も近いかを判定し、
   前記劣化曲線に最も近いと判定した前記基準データと、前記劣化曲線とを基にした情報を出力することを特徴とする劣化検出方法。
9. 各時間における前記計測データと、前記計測データの初期値との差を基に前記劣化曲線を生成することを特徴とする請求項８に記載の劣化検出方法。

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