JP7083293B2 - Status monitoring method and status monitoring device - Google Patents

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本発明は、回転機械等の被試験装置の状態監視方法および状態監視装置に関する。 The present invention relates to a condition monitoring method and a condition monitoring device for a device under test such as a rotary machine.

従来、回転機械等の被試験対象物では、各種センサが測定した物理量の測定データに基づいて、被試験対象物の状態を監視している。具体的には、測定データによって示される波形の特徴を示す特徴量が算出され、算出された特徴量を用いて被試験対象物の異常の有無が判定される。 Conventionally, in a test object such as a rotary machine, the state of the test object is monitored based on the measurement data of physical quantities measured by various sensors. Specifically, a feature amount indicating the characteristic of the waveform shown by the measurement data is calculated, and the presence or absence of abnormality of the test object is determined using the calculated feature amount.

異常の有無の判定精度は、特徴量の異常に対する感度に依存する。そのため、様々な特徴量を用いた状態監視方法が開発されている。たとえば、特開平10-274558号公報(特許文献1)には、波形データのスペクトルの時間変化から求めたピークが生じる周波数と、当該ピークが生じる時間間隔との組を用いて異常の有無を判定する異常診断方法が開示されている。特開2006-300895号公報(特許文献2)には、クラスタリングマップの各ニューロンと設備の運転時の信号から抽出した周波数成分に対応するニューロンとの最小距離を用いて設備の異常の有無を判定する設備監視方法が開示されている。 The accuracy of determining the presence or absence of an abnormality depends on the sensitivity of the feature amount to the abnormality. Therefore, condition monitoring methods using various features have been developed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-274558 (Patent Document 1), the presence or absence of an abnormality is determined by using a set of a frequency at which a peak occurs and a time interval at which the peak occurs, which is obtained from a time change in the spectrum of waveform data. The method of diagnosing abnormalities is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-300895 (Patent Document 2) determines the presence or absence of equipment abnormality by using the minimum distance between each neuron in the clustering map and the neuron corresponding to the frequency component extracted from the signal during operation of the equipment. The equipment monitoring method to be performed is disclosed.

特開平10-274558号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-274558 特開2006-300895号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-300895

しかしながら、被試験対象物の異常の有無の判定の精度をさらに向上させることが望まれている。 However, it is desired to further improve the accuracy of determining the presence or absence of abnormality of the object to be tested.

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、被試験対象物の異常の有無の判定精度の高い状態監視方法および状態監視装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a condition monitoring method and a condition monitoring device with high accuracy in determining the presence or absence of an abnormality in a test object.

この発明は、被試験対象物に設置したセンサから取得した測定データを用いて被試験対象物の状態を監視する状態監視方法である。状態監視方法は、第1~第4工程を備える。第1工程では、測定データに対して、互いに異なる中心周波数を有する複数のバンドパスフィルタの各々を用いたフィルタ処理を行なうことにより、複数のバンドパスフィルタにそれぞれ対応する複数の第1波形を生成する。第2工程では、複数の第1波形の各々に対して第1特徴量を算出する。第3工程では、中心周波数を横軸とし、第1特徴量を縦軸とするグラフに、複数のバンドパスフィルタの各々について、当該バンドパスフィルタの中心周波数と、当該バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形に対して算出された第1特徴量とをプロットすることにより得られる第2波形の特徴を示す第2特徴量を算出する。第4工程では、測定データのうち被試験対象物の診断時にセンサから得られたテストデータに対して第1~第3工程を行なうことにより算出された第2特徴量に基づいて、被試験対象物が異常か否かを判定する。 The present invention is a condition monitoring method for monitoring the condition of an object to be tested by using measurement data acquired from a sensor installed on the object to be tested. The condition monitoring method includes first to fourth steps. In the first step, the measurement data is filtered using each of a plurality of bandpass filters having different center frequencies, thereby generating a plurality of first waveforms corresponding to the plurality of bandpass filters. do. In the second step, the first feature amount is calculated for each of the plurality of first waveforms. In the third step, a graph having the center frequency as the horizontal axis and the first feature amount as the vertical axis is generated for each of the plurality of bandpass filters by using the center frequency of the bandpass filter and the bandpass filter. The second feature amount indicating the feature of the second waveform obtained by plotting the calculated first feature amount with respect to the calculated time waveform is calculated. In the fourth step, the test object is tested based on the second feature amount calculated by performing the first to third steps on the test data obtained from the sensor at the time of diagnosing the test object among the measurement data. Determine if an object is abnormal.

好ましくは、複数の第1波形は時間波形である。第1特徴量は、複数の第1波形の中の当該第1特徴量に対応する第1波形と、対応する第1波形をフーリエ変換して得られる第3波形と、第3波形をフーリエ変換して得られる第4波形とのいずれか1つの波形の特徴を示す。 Preferably, the plurality of first waveforms is a time waveform. The first feature amount is a first waveform corresponding to the first feature amount among a plurality of first waveforms, a third waveform obtained by Fourier transforming the corresponding first waveform, and a Fourier transform of the third waveform. The characteristics of any one of the waveforms with the fourth waveform obtained in the above are shown.

好ましくは、複数の第1波形は時間波形である。第2工程は、複数の第1波形の中の第1特徴量に対応する第1波形と、対応する第1波形をフーリエ変換して得られる第3波形と、第3波形をフーリエ変換して得られる第4波形との少なくとも2つの波形の各々に対して、当該波形の特徴を示す第3特徴量を算出する工程と、少なくとも2つの波形の各々に対して算出した第3特徴量から第1特徴量を算出する工程とを含む。 Preferably, the plurality of first waveforms is a time waveform. In the second step, the first waveform corresponding to the first feature amount in the plurality of first waveforms, the third waveform obtained by Fourier transforming the corresponding first waveform, and the third waveform are Fourier transformed. A step of calculating a third feature amount indicating the characteristics of the waveform for each of at least two waveforms of the obtained fourth waveform, and a third feature amount calculated for each of the at least two waveforms. 1 Includes a step of calculating a feature amount.

好ましくは、状態監視方法は、測定データのうち被試験対象物の正常時にセンサから得られた正常データに対して第1~第3工程を行なうことにより得られた第2特徴量を学習データとして機械学習を行なうことにより、被試験対象物が異常か否かを判定するためのアルゴリズムを決定する第5工程をさらに備える。第4工程では、アルゴリズムに従って前記被試験対象物が異常か否かを判定する。 Preferably, the state monitoring method uses the second feature amount obtained by performing the first to third steps on the normal data obtained from the sensor when the test object is normal among the measurement data as the learning data. By performing machine learning, a fifth step of determining an algorithm for determining whether or not the object to be tested is abnormal is further provided. In the fourth step, it is determined whether or not the test object is abnormal according to an algorithm.

好ましくは、第2特徴量は、第2波形の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、変動係数および寄与率のいずれかである。 Preferably, the second feature amount is any one of the effective value, the maximum value, the crest rate, the kurtosis, the skewness, the coefficient of variation and the contribution rate of the second waveform.

この発明は、他の局面においては、上記のいずれかの方法を用いて、被試験対象物を診断する、状態監視装置である。 The present invention is a condition monitoring device that, in other aspects, diagnoses an object under test using any of the above methods.

本発明の状態監視方法は、被試験装置の異常の有無の判定精度を高めることができる。 The condition monitoring method of the present invention can improve the accuracy of determining the presence or absence of abnormality in the device under test.

本実施の形態に係る状態監視装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the state monitoring apparatus which concerns on this embodiment. データ演算部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of a data calculation part. 図1のデータ取得部が行なう処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process performed by the data acquisition part of FIG. 図1のデータ取得部が取得した測定データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement data acquired by the data acquisition part of FIG. 図1のデータ取得部が取得した測定データの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the measurement data acquired by the data acquisition part of FIG. 図2のフィルタ処理部および特徴量算出部が行なう処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing performed by the filter processing unit and the feature amount calculation unit of FIG. 図4の測定データから生成された3つの時間波形を示す。The three time waveforms generated from the measurement data of FIG. 4 are shown. 図5の測定データから生成された3つの時間波形を示す。The three time waveforms generated from the measurement data of FIG. 5 are shown. 中心周波数波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the center frequency waveform. 図2の学習部が行なう処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process performed by the learning part of FIG. 図2の判定部が行なう処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process performed by the determination part of FIG. 実施例と比較例との異常度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the degree of abnormality between an Example and a comparative example. 検証実験2における、実施例のデータ演算方法により算出された第2特徴量のt検定結果を示す図である。It is a figure which shows the t-test result of the 2nd feature quantity calculated by the data calculation method of an Example in the verification experiment 2. 比較例のデータ演算方法により算出された比較用特徴量のt検討結果を示す図である。It is a figure which shows the t-examination result of the comparative feature quantity calculated by the data calculation method of the comparative example. 変形例の第1特徴量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the 1st feature amount of the modification. 検証実験3における第2特徴量のt検定結果を示す図である。It is a figure which shows the t-test result of the 2nd feature amount in the verification experiment 3. 検証実験4における第2特徴量のt検定結果を示す図である。It is a figure which shows the t-test result of the 2nd feature quantity in the verification experiment 4.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be given the same reference number, and the explanation will not be repeated.

[状態監視装置の基本構成]
図1は、本実施の形態に係る状態監視装置の構成を示すブロック図である。図1を参照して、状態監視装置100は、被試験装置10に設置された振動センサ20から振動加速度信号を受けて、被試験装置10の状態を監視し、異常の有無を判定する。被試験装置10は、例えば工場や発電所などに設置された回転機械を含む設備であり、振動センサ20は、回転時に生じる異常振動を検出することができる。なお、本実施の形態では、振動加速度信号を出力する振動センサ20を例示するが、設備の運転状況を確認できる出力信号であれば振動センサ以外の検出信号であっても良い。たとえば、速度、変位、音、AE(Acoustic Emission)、温度、負荷トルク、モータ電力等の物理量を示す信号を出力するセンサを振動センサ20に代えて使用してもよい。
[Basic configuration of condition monitoring device]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a condition monitoring device according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the condition monitoring device 100 receives a vibration acceleration signal from the vibration sensor 20 installed in the test device 10, monitors the state of the test device 10, and determines the presence or absence of an abnormality. The device under test 10 is equipment including a rotating machine installed in, for example, a factory or a power plant, and the vibration sensor 20 can detect abnormal vibration generated during rotation. In this embodiment, the vibration sensor 20 that outputs the vibration acceleration signal is exemplified, but a detection signal other than the vibration sensor may be used as long as it is an output signal that can confirm the operating status of the equipment. For example, a sensor that outputs signals indicating physical quantities such as speed, displacement, sound, AE (Acoustic Emission), temperature, load torque, and motor power may be used instead of the vibration sensor 20.

状態監視装置100は、A/Dコンバータ110と、データ取得部120と、記憶装置130と、データ演算部140と、表示部150とを含む。 The condition monitoring device 100 includes an A / D converter 110, a data acquisition unit 120, a storage device 130, a data calculation unit 140, and a display unit 150.

A/Dコンバータ110は、振動センサ20の振動加速度信号を受け、デジタル形式の信号に変換して出力する。データ取得部120は、A/Dコンバータ110からデジタル形式の振動加速度信号を受け、ノイズ除去処理を行なって、所定時間(たとえば20秒)の振動加速度の変化を示す測定データを生成する。データ取得部120は、生成した測定データを記憶装置130に記録する。データ演算部140は、記憶装置130から正常時に測定しておいた測定データ(正常データ)を読み出して、異常の有無を判定するためのアルゴリズムを決定したり、当該アルゴリズムを用いてテスト時に測定した測定データ(テストデータ)から被試験装置10の異常の有無を判定したりする。データ演算部140は、異常の有無を判定した場合、表示部150に判定結果を表示させる。 The A / D converter 110 receives the vibration acceleration signal of the vibration sensor 20, converts it into a digital format signal, and outputs the signal. The data acquisition unit 120 receives a digital vibration acceleration signal from the A / D converter 110, performs noise removal processing, and generates measurement data indicating a change in vibration acceleration for a predetermined time (for example, 20 seconds). The data acquisition unit 120 records the generated measurement data in the storage device 130. The data calculation unit 140 reads the measurement data (normal data) measured at the normal time from the storage device 130, determines an algorithm for determining the presence / absence of an abnormality, and measures at the time of the test using the algorithm. From the measurement data (test data), it is determined whether or not there is an abnormality in the device under test 10. When the data calculation unit 140 determines the presence or absence of an abnormality, the data calculation unit 140 causes the display unit 150 to display the determination result.

図2は、データ演算部の詳細を示すブロック図である。データ演算部140は、フィルタ処理部141と、特徴量算出部142と、学習部143と、しきい値記憶部144と、判定部146とを含む。 FIG. 2 is a block diagram showing details of the data calculation unit. The data calculation unit 140 includes a filter processing unit 141, a feature amount calculation unit 142, a learning unit 143, a threshold value storage unit 144, and a determination unit 146.

フィルタ処理部141は、記憶装置130に格納された測定データに対して、互いに異なる中心周波数を有する複数のバンドパスフィルタ(BPF(Band-pass Filter))の各々を用いたフィルタ処理を行なうことにより、複数のバンドパスフィルタにそれぞれ対応する複数の時間波形(第1波形)を生成する。 The filter processing unit 141 performs filter processing on the measurement data stored in the storage device 130 using each of a plurality of bandpass filters (BPF (Band-pass Filter)) having different center frequencies. , Generates a plurality of time waveforms (first waveform) corresponding to each of the plurality of bandpass filters.

特徴量算出部142は、フィルタ処理部141により生成された複数の時間波形の各々に対して第1特徴量を算出する。さらに、特徴量算出部142は、測定データごとに、バンドパスフィルタの中心周波数の低い順に第1特徴量を並べることによって得られる波形(以下、「中心周波数波形」という)(第2波形)を生成する。特徴量算出部142は、測定データごとに、当該測定データに対応する中心周波数波形の特徴を示す第2特徴量を算出する。 The feature amount calculation unit 142 calculates the first feature amount for each of the plurality of time waveforms generated by the filter processing unit 141. Further, the feature amount calculation unit 142 obtains a waveform (hereinafter referred to as “center frequency waveform”) (second waveform) obtained by arranging the first feature amount in ascending order of the center frequency of the bandpass filter for each measurement data. Generate. The feature amount calculation unit 142 calculates a second feature amount indicating the feature of the center frequency waveform corresponding to the measurement data for each measurement data.

学習部143は、被試験装置10が正常時(初期状態など)に取得された複数の測定データ(正常データ)に対してそれぞれ算出された複数の第2特徴量を学習データとして機械学習を行なうことにより、被試験装置10が異常か否かを判定するためのアルゴリズムを決定する。学習部143は、決定したアルゴリズムをしきい値記憶部144に記憶させる。 The learning unit 143 performs machine learning using a plurality of second feature quantities calculated for each of the plurality of measurement data (normal data) acquired when the device 10 under test is normal (initial state, etc.) as learning data. Thereby, an algorithm for determining whether or not the device under test 10 is abnormal is determined. The learning unit 143 stores the determined algorithm in the threshold value storage unit 144.

判定部146は、しきい値記憶部144が記憶するアルゴリズムに従って、被試験装置10の診断時に得られた測定データ(テストデータ)に対して算出された第2特徴量を用いて被試験装置10の異常の有無を判定する。 The determination unit 146 uses the second feature amount calculated for the measurement data (test data) obtained at the time of diagnosis of the test device 10 according to the algorithm stored in the threshold storage unit 144, and the test device 10 is used. Judge the presence or absence of an abnormality.

[データ取得部の処理]
図3は、図1のデータ取得部が行なう処理を説明するためのフローチャートである。データ取得部120は、ステップS1において、デジタル形式の振動加速度信号を受信し、所定時間(たとえば20秒)の振動加速度の変化を示すデータを生成する。ステップS2において、データ取得部120は、生成したデータに対して、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のうち適切なフィルタ処理を施して、基本的なノイズを除去した測定データを生成する。ステップS3において、データ取得部120は、生成した測定データを記憶装置130に記憶する。
[Processing of data acquisition unit]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the process performed by the data acquisition unit of FIG. In step S1, the data acquisition unit 120 receives the vibration acceleration signal in the digital format and generates data indicating the change in the vibration acceleration for a predetermined time (for example, 20 seconds). In step S2, the data acquisition unit 120 applies an appropriate filter process among the low-pass filter, band-pass filter, high-pass filter, and the like to the generated data to generate measurement data from which basic noise is removed. In step S3, the data acquisition unit 120 stores the generated measurement data in the storage device 130.

なお、データ取得部120は、被試験装置10の初期状態、修理完了時などの正常動作することが分かっている時に取得した測定データを正常データとして記憶装置130に記憶する。データ取得部120は、被試験装置10の使用中に診断を行ないたい時に取得した測定データをテストデータとして記憶装置130に記憶する。データ取得部120は、タイマーなどで指定された時間(たとえば2時間ごと)に自動的にテストデータを取得する。 The data acquisition unit 120 stores the measurement data acquired when it is known to operate normally, such as the initial state of the test device 10 and the completion of repair, as normal data in the storage device 130. The data acquisition unit 120 stores the measurement data acquired when it is desired to perform a diagnosis while the test apparatus 10 is in use as test data in the storage apparatus 130. The data acquisition unit 120 automatically acquires test data at a time (for example, every 2 hours) specified by a timer or the like.

図4は、データ取得部120が取得した測定データの一例を示す図である。図5は、データ取得部120が取得した測定データの別の例を示す図である。図4および図5には、被試験装置10が軸受であるときの振動加速度の時間変化が示される。図4には、軸受の軌道面に、直径1.35mmの円筒状の損傷を人工的に設けたときの測定データが示され、図5には、軸受の軌道面にさらに大きい損傷を人工的に設けたときの測定データが示される。 FIG. 4 is a diagram showing an example of measurement data acquired by the data acquisition unit 120. FIG. 5 is a diagram showing another example of the measurement data acquired by the data acquisition unit 120. 4 and 5 show changes in vibration acceleration over time when the device under test 10 is a bearing. FIG. 4 shows measurement data when a cylindrical damage having a diameter of 1.35 mm is artificially provided on the raceway surface of the bearing, and FIG. 5 shows artificially larger damage on the raceway surface of the bearing. The measurement data when it is provided in the above is shown.

[フィルタ処理部および特徴量算出部の処理]
図6は、図2のフィルタ処理部141および特徴量算出部142が行なう処理を説明するためのフローチャートである。
[Processing of filter processing unit and feature amount calculation unit]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing performed by the filter processing unit 141 and the feature amount calculation unit 142 of FIG.

フィルタ処理部141は、ステップS11において、測定データに対して、互いに中心周波数の異なる複数のバンドパスフィルタの各々を用いたフィルタ処理を行なう。複数のバンドパスフィルタのバンド幅は特に限定されるものではなく、一定(たとえば1kHz)であってもよいし、互いに異なっていてもよい。複数のバンドパスフィルタの中心周波数は、一定間隔(たとえば1kHz)であってもよいし、変則的な間隔であってもよい。さらに、複数のバンドパスフィルタの中の1つのバンドパスフィルタの帯域は、残りのいずれのバンドパスフィルタの帯域とも重なっていなくてもよいし、残りのいずれかのバンドパスフィルタの帯域と重なっていてもよい。フィルタ処理部141は、複数のバンドパスフィルタにそれぞれ対応する複数の時間波形を生成する。 In step S11, the filter processing unit 141 performs filter processing on the measurement data using each of the plurality of bandpass filters having different center frequencies. The bandwidth of the plurality of bandpass filters is not particularly limited, and may be constant (for example, 1 kHz) or may be different from each other. The center frequencies of the plurality of bandpass filters may be fixed intervals (for example, 1 kHz) or irregular intervals. Further, the band of one bandpass filter in the plurality of bandpass filters does not have to overlap with the band of any of the remaining bandpass filters, and overlaps with the band of any of the remaining bandpass filters. You may. The filter processing unit 141 generates a plurality of time waveforms corresponding to the plurality of bandpass filters.

図7は、図4の測定データから生成された3つの時間波形を示す。図8は、図5の測定データから生成された3つの時間波形を示す。図7および図8の(a)は、0~1kHzを通過帯域とするバンドパスフィルタを用いて生成された時間波形を示す。図7および図8の(b)は、1~2kHzを通過帯域とするバンドパスフィルタを用いて生成された時間波形を示す。図7および図8の(c)は、9~10kHzを通過帯域とするバンドパスフィルタを用いて生成された時間波形を示す。図7および図8に示されるように、周波数帯域によって時間波形が異なる。 FIG. 7 shows three time waveforms generated from the measurement data of FIG. FIG. 8 shows three time waveforms generated from the measurement data of FIG. 7 and 8 (a) show time waveforms generated by using a bandpass filter having a pass band of 0 to 1 kHz. 7 and 8 (b) show time waveforms generated by using a bandpass filter having a pass band of 1 to 2 kHz. 7 and 8 (c) show time waveforms generated by using a bandpass filter having a pass band of 9 to 10 kHz. As shown in FIGS. 7 and 8, the time waveform differs depending on the frequency band.

図6に戻って、次にステップS12において、特徴量算出部142は、複数の時間波形の各々に対して第1特徴量を算出する。具体的には、第1特徴量は、対応する時間波形の特徴を示す時間領域特徴量と、当該時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形(第3波形)の特徴を示す周波数領域特徴量と、当該周波数波形を時間波形と見なしてフーリエ変換して得られるケフレンシ波形(第4波形)の特徴を示すケフレンシ領域特徴量とのいずれかである。第1特徴量は、たとえば、波形の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、ピークトゥピーク値、変動係数、標準偏差、分散、相関係数、寄与率、エンベロープ処理後の波形の実効値である。もしくは、第1特徴量は、これらパラメータのいずれかの値の常用対数であってもよい。相関係数とは、2つの確率変数(ここでは、時間、周波数またはケフレンシと加速度)の分布法則の関係(たとえば線形関係)の程度を示す係数である。寄与率は、相関係数の二乗値である。 Returning to FIG. 6, next, in step S12, the feature amount calculation unit 142 calculates the first feature amount for each of the plurality of time waveforms. Specifically, the first feature amount is a time region feature amount showing the characteristics of the corresponding time waveform and a frequency region feature amount showing the characteristics of the frequency waveform (third waveform) obtained by Fourier transforming the time waveform. And the Kefrensi region feature amount which shows the characteristics of the Kefrenshi waveform (fourth waveform) obtained by Fourier transforming the frequency waveform as a time waveform. The first feature amount is, for example, the effective value, maximum value, crest factor, kurtosis, skewness, peak-to-peak value, coefficient of variation, standard deviation, variance, correlation coefficient, contribution rate, and waveform after envelope processing. Is the effective value of. Alternatively, the first feature quantity may be a common logarithm of any of these parameters. The correlation coefficient is a coefficient indicating the degree of the relationship (for example, a linear relationship) of the distribution law of two random variables (here, time, frequency or kefrency and acceleration). The contribution rate is the squared value of the correlation coefficient.

特徴量算出部142は、1つの時間波形に対して、1種類の第1特徴量を算出してもよいし、複数種類の第1特徴量を算出してもよい。たとえば、特徴量算出部142は、時間波形、周波数波形およびケフレンシ波形の3つの波形の各々に対して、実効値および尖度を算出してもよい。この場合、特徴量算出部142は、1つの時間波形に対して、3×2=6種類の第1特徴量を算出することになる。 The feature amount calculation unit 142 may calculate one type of first feature amount or a plurality of types of first feature amount for one time waveform. For example, the feature amount calculation unit 142 may calculate the effective value and the kurtosis for each of the three waveforms of the time waveform, the frequency waveform, and the kurtosis waveform. In this case, the feature amount calculation unit 142 calculates 3 × 2 = 6 types of first feature amounts for one time waveform.

次にステップS13において、特徴量算出部142は、バンドパスフィルタの中心周波数を変数とする中心周波数波形を生成する。つまり、特徴量算出部142は、バンドパスフィルタの中心周波数を横軸とし、第1特徴量を縦軸とするグラフに、複数のバンドパスフィルタの各々について、当該バンドパスフィルタの中心周波数と、当該バンドパスフィルタに対応する時間波形に対して算出された第1特徴量とを示す点をプロットすることにより中心周波数波形を生成する。 Next, in step S13, the feature amount calculation unit 142 generates a center frequency waveform having the center frequency of the bandpass filter as a variable. That is, the feature amount calculation unit 142 displays, for each of the plurality of bandpass filters, the center frequency of the bandpass filter and the center frequency of the bandpass filter in a graph having the center frequency of the bandpass filter as the horizontal axis and the first feature amount as the vertical axis. A center frequency waveform is generated by plotting points indicating the calculated first feature amount with respect to the time waveform corresponding to the bandpass filter.

図9は、中心周波数波形の例を示す図である。図9には、第1特徴量が周波数波形の最大値であるときの中心周波数波形が示される。図9において、「損傷サイズ1.35mm」と記載された中心周波数波形は、図4の測定データから生成された波形を示し、「損傷なし」と記載された中心周波数波形は、被試験装置10である軸受に損傷が見られないときの測定データから生成された波形を示す。図9に示されるように、損傷がないときの中心周波数波形の形状と、損傷があるときの中心周波数波形の形状とが異なる。このことは、中心周波数波形の形状が損傷の有無に影響されることを意味している。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a center frequency waveform. FIG. 9 shows a center frequency waveform when the first feature amount is the maximum value of the frequency waveform. In FIG. 9, the center frequency waveform described as “damage size 1.35 mm” indicates a waveform generated from the measurement data of FIG. 4, and the center frequency waveform described as “no damage” is the device under test 10. The waveform generated from the measurement data when the bearing is not damaged is shown. As shown in FIG. 9, the shape of the center frequency waveform when there is no damage and the shape of the center frequency waveform when there is damage are different. This means that the shape of the center frequency waveform is affected by the presence or absence of damage.

特徴量算出部142は、複数種類の第1特徴量を算出した場合、当該複数種類の第1特徴量のそれぞれに対応する複数の中心周波数波形を生成する。 When the feature amount calculation unit 142 calculates a plurality of types of first feature amounts, the feature amount calculation unit 142 generates a plurality of center frequency waveforms corresponding to each of the plurality of types of first feature amounts.

図6に戻って、次にステップS14において、特徴量算出部142は、中心周波数波形の特徴を示す第2特徴量を算出する。第2特徴量は、たとえば、中心周波数波形の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、ピークトゥピーク値、変動係数、標準偏差、分散、相関係数および寄与率、ならびにエンベロープ処理後の中心周波数波形の実効値のいずれかである。 Returning to FIG. 6, next, in step S14, the feature amount calculation unit 142 calculates the second feature amount indicating the feature of the center frequency waveform. The second feature amount is, for example, the effective value, maximum value, crest factor, kurtosis, skewness, peak-to-peak value, coefficient of variation, standard deviation, variance, correlation coefficient and contribution rate, and envelope processing of the central frequency waveform. It is one of the effective values of the later center frequency waveform.

相関係数とは、2つの確率変数(ここでは、中心周波数と第1特徴量)の分布法則の関係(たとえば線形関係)の程度を示す係数である。寄与率は、相関係数の二乗値である。相関係数として標本相関係数を用いることができる。標本相関係数ρは、バンドパスフィルタの中心周波数の値をx(i=1、2、・・・、n)、当該バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形に対応する第1特徴量の値をy(i=1、2、・・・、n)とするとき、以下の式1で算出される。式1において、xaveは、x(i=1、2、・・・、n)の平均値であり、yaveは、y(i=1、2、・・・、n)の平均値である。 The correlation coefficient is a coefficient indicating the degree of the relationship (for example, a linear relationship) of the distribution law of two random variables (here, the center frequency and the first feature amount). The contribution rate is the squared value of the correlation coefficient. A sample correlation coefficient can be used as the correlation coefficient. The sample correlation coefficient ρ is the first feature corresponding to the time waveform generated by using the bandpass filter by setting the value of the center frequency of the bandpass filter to xi (i = 1, 2, ..., N). When the value of the quantity is y i (i = 1, 2, ..., N), it is calculated by the following equation 1. In Equation 1, x ave is the average value of x i (i = 1, 2, ..., N), and y ave is the average of y i (i = 1, 2, ..., N). The value.

Figure 0007083293000001
Figure 0007083293000001

なお、第1特徴量が中心周波数の特定範囲において大きく変化しやすことが予めわかっている場合には、中心周波数が当該特定範囲内の第1特徴量の値を用いて、相関係数が算出されてもよい。 If it is known in advance that the first feature amount is likely to change significantly in a specific range of the center frequency, the correlation coefficient is calculated using the value of the first feature amount in which the center frequency is within the specific range. May be done.

特徴量算出部142は、1つの中心周波数波形に対して、1種類の第2特徴量を算出してもよいし、複数種類の第2特徴量を算出してもよい。たとえば、特徴量算出部142は、中心周波数波形に対して、実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、変動係数および寄与率の7種類の第2特徴量を算出してもよい。 The feature amount calculation unit 142 may calculate one type of second feature amount or a plurality of types of second feature amount for one center frequency waveform. For example, the feature amount calculation unit 142 may calculate seven types of second feature amounts of the effective value, the maximum value, the crest rate, the kurtosis, the skewness, the coefficient of variation, and the contribution rate with respect to the center frequency waveform. ..

[学習部の処理]
図10は、図2の学習部143が行なう処理を説明するためのフローチャートである。学習部143は、まずステップS21において、被試験装置10が正常である第1正常期間に測定された複数の正常データからそれぞれ算出された第2特徴量を取得する。
[Processing of learning department]
FIG. 10 is a flowchart for explaining the process performed by the learning unit 143 of FIG. First, in step S21, the learning unit 143 acquires the second feature amount calculated from each of the plurality of normal data measured during the first normal period in which the device under test 10 is normal.

次にステップS22において、学習部143は、ステップS21で取得した第2特徴量を学習データとして機械学習を行ない、異常の有無を判定するための異常度を算出するための演算式を決定する。具体的には、学習部143は、既知の機械学習手法(One Class Support Vector Machine:OC-SVM)を用いて、学習データから異常と正常との分類境界を決定する。そして、学習部143は、決定した分類境界からの距離を異常度とし、当該異常度を算出するための演算式を決定する。 Next, in step S22, the learning unit 143 performs machine learning using the second feature amount acquired in step S21 as learning data, and determines an arithmetic expression for calculating the degree of abnormality for determining the presence or absence of an abnormality. Specifically, the learning unit 143 uses a known machine learning method (One Class Support Vector Machine: OC-SVM) to determine the classification boundary between abnormal and normal from the learning data. Then, the learning unit 143 sets the distance from the determined classification boundary as the degree of abnormality, and determines the arithmetic expression for calculating the degree of abnormality.

上述したように、特徴量算出部142は、1つの測定データに対してm種類(mは1以上の整数)の第1特徴量を算出可能であり、かつ、1種類の第1特徴量に対してn種類(nは1以上の整数)の第2特徴量を算出可能である。そのため、1つの測定データに対して特徴量算出部142から出力される第2特徴量の種類は、m×n種類となる。学習部143は、1つの正常データに対して算出されるm×n種類の第2特徴量の各々の成分とする特徴量ベクトルを生成する。学習部143は、OC-SVMを用いて、正常データの個数と同じ個数の特徴量ベクトルから分類境界を決定し、決定した分類境界からの距離である異常度を算出するための演算式を決定する。 As described above, the feature amount calculation unit 142 can calculate the first feature amount of m types (m is an integer of 1 or more) for one measurement data, and can be used as one type of first feature amount. On the other hand, it is possible to calculate the second feature amount of n types (n is an integer of 1 or more). Therefore, the type of the second feature amount output from the feature amount calculation unit 142 for one measurement data is m × n types. The learning unit 143 generates a feature amount vector which is a component of each of m × n kinds of second feature amounts calculated for one normal data. Using OC-SVM, the learning unit 143 determines the classification boundary from the same number of feature quantity vectors as the number of normal data, and determines the arithmetic expression for calculating the degree of abnormality, which is the distance from the determined classification boundary. do.

次にステップS23において、学習部143は、被試験装置10が正常である第2正常期間に測定された複数の正常データからそれぞれ算出された第2特徴量を取得する。第2正常期間は、第1正常期間の後の期間である。ステップS24において、学習部143は、ステップS22で決定された演算式に従って、正常データごとに、ステップS23で取得した第2特徴量を用いて異常度を算出する。ステップS25において、学習部143は、正常データごとに算出された異常度のばらつきに基づいて、異常判定しきい値を決定する。たとえば、学習部143は、異常度の平均値に異常度の標準偏差の定数倍(たとえば3倍)の値を加算した値を異常判定しきい値として決定する。ステップS26において、学習部143は、ステップS22で決定した異常度の演算式と、ステップS25で決定した異常判定しきい値とを、被試験装置10が異常か否かを判定するためのアルゴリズムとしてしきい値記憶部144に記憶させる。 Next, in step S23, the learning unit 143 acquires the second feature amount calculated from each of the plurality of normal data measured during the second normal period in which the device under test 10 is normal. The second normal period is the period after the first normal period. In step S24, the learning unit 143 calculates the degree of abnormality for each normal data using the second feature amount acquired in step S23 according to the arithmetic expression determined in step S22. In step S25, the learning unit 143 determines the abnormality determination threshold value based on the variation in the degree of abnormality calculated for each normal data. For example, the learning unit 143 determines a value obtained by adding a value that is a constant multiple (for example, 3 times) of the standard deviation of the abnormality degree to the average value of the abnormality degree as an abnormality determination threshold value. In step S26, the learning unit 143 uses the calculation formula of the degree of abnormality determined in step S22 and the abnormality determination threshold value determined in step S25 as an algorithm for determining whether or not the device under test 10 is abnormal. It is stored in the threshold value storage unit 144.

なお、ステップS23を省略し、学習部143は、ステップS24において、ステップS22で決定された演算式に従って、正常データごとに、ステップS21で取得した第2特徴量を用いて異常度を算出してもよい。 Note that step S23 is omitted, and in step S24, the learning unit 143 calculates the degree of abnormality for each normal data using the second feature amount acquired in step S21 according to the arithmetic expression determined in step S22. May be good.

[判定部の処理]
図11は、図2の判定部146が行なう処理を説明するためのフローチャートである。判定部146は、まずステップS31において、被試験装置10の診断時に測定された測定データ(テストデータ)から算出された第2特徴量を取得する。ステップS32において、判定部146は、しきい値記憶部144が記憶する演算式に従って、ステップS31で取得した第2特徴量を用いて異常度を算出する。ステップS33において、判定部146は、ステップS32で算出した異常度と、しきい値記憶部144が記憶する異常判定しきい値とを比較し、比較結果に基づいて、被試験装置10の異常の有無を判定する。
[Processing of judgment unit]
FIG. 11 is a flowchart for explaining the process performed by the determination unit 146 of FIG. First, in step S31, the determination unit 146 acquires the second feature amount calculated from the measurement data (test data) measured at the time of diagnosis of the device under test 10. In step S32, the determination unit 146 calculates the degree of abnormality using the second feature amount acquired in step S31 according to the calculation formula stored in the threshold value storage unit 144. In step S33, the determination unit 146 compares the degree of abnormality calculated in step S32 with the abnormality determination threshold value stored in the threshold value storage unit 144, and based on the comparison result, the abnormality of the device under test 10 is found. Determine the presence or absence.

[本実施の形態の効果の検証実験1]
上記の状態監視方法によって算出される異常度が公知の方法によって算出される異常度に比べて優れていることの検証実験を行なった。
[Experiment 1 for verifying the effect of this embodiment]
A verification experiment was conducted to confirm that the degree of abnormality calculated by the above-mentioned condition monitoring method is superior to the degree of abnormality calculated by a known method.

被試験装置として損傷のない新品の軸受を用い、異常が生じて使用不可能となるまで当該軸受を連続運転させた。軸受に設置した振動センサによって測定された振動加速度の測定データを2時間ごとに取得した。運転条件および測定条件は以下の通りである。 A new bearing that was not damaged was used as the equipment to be tested, and the bearing was continuously operated until it became unusable due to an abnormality. The measurement data of the vibration acceleration measured by the vibration sensor installed on the bearing was acquired every two hours. The operating conditions and measurement conditions are as follows.

<運転条件>
軸受:アンギュラ玉軸受(型番7216:内径80mm、外径140mm、幅26mm)
ラジアル負荷:1.3kN
アキシアル負荷:1.3kN
回転速度:1500回転/分
潤滑方式:グリース
<測定条件>
測定データ:振動加速度
データ長さ:20秒
サンプリング速度:50kHz。
<Operating conditions>
Bearing: Angular contact ball bearing (model number 7216: inner diameter 80 mm, outer diameter 140 mm, width 26 mm)
Radial load: 1.3kN
Axial load: 1.3kN
Rotation speed: 1500 rpm Lubrication method: Grease <Measurement conditions>
Measurement data: Vibration acceleration data Length: 20 seconds Sampling speed: 50kHz.

このような運転条件および測定条件により取得された測定データ群に対して、実施例のデータ演算方法に従って算出された異常度の変化と、比較例のデータ演算方法に従って算出された異常度の変化とを比較した。 For the measurement data group acquired under such operating conditions and measurement conditions, the change in the degree of abnormality calculated according to the data calculation method of the embodiment and the change in the degree of abnormality calculated according to the data calculation method of the comparative example. Was compared.

実施例におけるデータ演算方法を以下のようにした。
・フィルタ処理部141による処理方法:各バンドパスフィルタのバンド幅1kHz、複数のバンドパスフィルタの中心周波数の間隔1kHz、周波数レンジ0~20kHzとし、1つの測定データから20個の時間波形を生成する。
・特徴量算出部142が1つの測定データに対して算出する第1特徴量:6種類(時間波形、周波数波形およびケフレンシ波形の各々の実効値および尖度)。
・特徴量算出部142が1つの中心周波数波形に対して算出する第2特徴量:7種類(実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、変動係数、寄与率)。寄与率は、中心周波数が1.5~9.5kHzの範囲における、中心周波数と第1特徴量との相関係数の二乗である。
・学習部143の機械学習の手法:OS-SVM。
The data calculation method in the examples is as follows.
Processing method by the filter processing unit 141: The bandwidth of each bandpass filter is 1 kHz, the interval between the center frequencies of a plurality of bandpass filters is 1 kHz, and the frequency range is 0 to 20 kHz, and 20 time waveforms are generated from one measurement data. ..
First feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one measurement data: 6 types (effective value and kurtosis of each of time waveform, frequency waveform and kurtosis waveform).
-Second feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one center frequency waveform: 7 types (effective value, maximum value, crest factor, kurtosis, skewness, coefficient of variation, contribution factor). The contribution rate is the square of the correlation coefficient between the center frequency and the first feature amount in the range of the center frequency of 1.5 to 9.5 kHz.
-Machine learning method of learning unit 143: OS-SVM.

実施例のデータ演算方法では、上記の測定データ群のうち1番目から所定番目までの初期の測定データ(正常データ)の各々から算出された6×7=42種類の第2特徴量を成分とする特徴量ベクトルを学習データとして機械学習を行なうことにより、異常度の演算式を決定した。 In the data calculation method of the embodiment, 6 × 7 = 42 types of second feature quantities calculated from each of the initial measurement data (normal data) from the first to the predetermined number in the above measurement data group are used as components. The calculation formula of the degree of anomaly was determined by performing machine learning using the feature quantity vector to be used as training data.

一方、比較例のデータ演算方法を以下のようにした。
・使用する特徴量:測定データで示される時間波形と、当該時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形と、当該周波数波形を時間波形と見なしてフーリエ変換して得られるケフレンシ波形との各々の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度の計15種類。
・機械学習の手法:OS-SVM。
On the other hand, the data calculation method of the comparative example is as follows.
-Characteristics to be used: Each of the time waveform shown in the measurement data, the frequency waveform obtained by Fourier transforming the time waveform, and the kefrency waveform obtained by Fourier transforming the frequency waveform as a time waveform. A total of 15 types of effective value, maximum value, wave height rate, sharpness, and distortion.
-Machine learning method: OS-SVM.

比較例のデータ演算方法は、上記の測定データ群のうち1番目から所定番目までの初期の測定データ(正常データ)の各々から算出された上記15種類の特徴量を成分とする特徴量ベクトルを学習データとして機械学習を行なうことにより、異常度の演算式を決定した。 In the data calculation method of the comparative example, a feature quantity vector having the above 15 types of feature quantities calculated from each of the initial measurement data (normal data) from the first to the predetermined th in the above measurement data group is used as a component. By performing machine learning as training data, the calculation formula of the degree of abnormality was determined.

図12は、実施例と比較例との異常度の変化を示す図である。図12に示されるように、同一の測定データ群から算出した異常度であるにもかかわらず、実施例の異常度が上昇し始める時点は、比較例の異常度が上昇し始める時点に比べて約3ケ月早い。つまり、実施例によって算出された異常度は、軸受のわずかな異常を反映した値であることがわかる。このように、実施例によって算出された異常度を用いることにより、軸受の異常の有無を精度良く判定できることが確認された。 FIG. 12 is a diagram showing changes in the degree of abnormality between the examples and the comparative examples. As shown in FIG. 12, although the degree of abnormality is calculated from the same measurement data group, the time point at which the degree of abnormality of the examples begins to increase is higher than the time point at which the degree of abnormality of the comparative example begins to increase. About 3 months early. That is, it can be seen that the degree of abnormality calculated by the embodiment is a value that reflects a slight abnormality of the bearing. As described above, it was confirmed that the presence or absence of an abnormality in the bearing can be accurately determined by using the degree of abnormality calculated in the examples.

[本実施の形態の効果の検証実験2]
次に、被試験装置の異常に対する上記の状態監視方法で用いた第2特徴量の感度が優れていることの検証実験を行なった。
[Verification experiment 2 of the effect of this embodiment]
Next, a verification experiment was conducted to verify that the sensitivity of the second feature amount used in the above-mentioned condition monitoring method to the abnormality of the device under test is excellent.

被試験装置として、損傷のない軸受と、人工の損傷を設けた軸受とを準備した。人工の損傷は、軸受の外輪軌道に放電加工で設けた微細な円筒穴である。これらの軸受を、ラジアル負荷およびアキシアル負荷のかかる状態で、一定の回転速度で運転した時の振動加速度を測定した。回転速度は3条件とした。放電穴直径(以下、損傷サイズ)は以下に示す5種類(損傷サイズ0.00mmは損傷のない軸受を示す)である。各損傷サイズで36回振動加速度を測定した。運転条件および測定条件は次の通りである。 As the test device, a bearing without damage and a bearing with artificial damage were prepared. The artificial damage is a minute cylindrical hole provided by electric discharge machining in the outer ring raceway of the bearing. The vibration acceleration when these bearings were operated at a constant rotational speed under a radial load and an axial load was measured. The rotation speed was set to 3 conditions. There are five types of discharge hole diameters (hereinafter, damage size) shown below (damage size 0.00 mm indicates undamaged bearings). Vibration acceleration was measured 36 times for each damage size. The operating conditions and measurement conditions are as follows.

<運転条件>
軸受:アンギュラ玉軸受(型番7216:内径80mm、外径140mm、幅26mm)
ラジアル負荷:1.3kN
アキシアル負荷:1.3kN
回転速度:1000回転/分、1500回転/分、2000回転/分
潤滑方式:循環給油
損傷サイズ:0.00mm(損傷なし)、φ0.34mm、φ0.68mm、φ1.02mm、φ1.35mm
<測定条件>
測定データ:振動加速度
データ長さ:20秒
サンプリング速度:50kHz
測定回数:36回。
<Operating conditions>
Bearing: Angular contact ball bearing (model number 7216: inner diameter 80 mm, outer diameter 140 mm, width 26 mm)
Radial load: 1.3kN
Axial load: 1.3kN
Rotation speed: 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm Lubrication method: Circulation lubrication Damage size: 0.00 mm (no damage), φ0.34 mm, φ0.68 mm, φ1.02 mm, φ1.35 mm
<Measurement conditions>
Measurement data: Vibration acceleration data Length: 20 seconds Sampling speed: 50kHz
Number of measurements: 36 times.

実施例におけるデータ演算方法を以下のようにした。
・フィルタ処理部141による処理方法:各バンドパスフィルタのバンド幅1kHz、複数のバンドパスフィルタの中心周波数の間隔1kHz、周波数レンジ0~20kHzとし、1つの測定データから20個の時間波形を生成する。
・特徴量算出部142が1つの測定データに対して算出する第1特徴量:6種類(時間波形、周波数波形およびケフレンシ波形の各々の実効値および尖度)。
・特徴量算出部142が1つの中心周波数波形に対して算出する第2特徴量:7種類(実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、変動係数、寄与率)。寄与率は、中心周波数が1.5~9.5kHzの範囲における、中心周波数と第1特徴量との相関係数の二乗とした。
The data calculation method in the examples is as follows.
Processing method by the filter processing unit 141: The bandwidth of each bandpass filter is 1 kHz, the interval between the center frequencies of a plurality of bandpass filters is 1 kHz, and the frequency range is 0 to 20 kHz, and 20 time waveforms are generated from one measurement data. ..
First feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one measurement data: 6 types (effective value and kurtosis of each of time waveform, frequency waveform and kurtosis waveform).
-Second feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one center frequency waveform: 7 types (effective value, maximum value, crest factor, kurtosis, skewness, coefficient of variation, contribution factor). The contribution rate was the square of the correlation coefficient between the center frequency and the first feature amount in the range of the center frequency of 1.5 to 9.5 kHz.

一方、比較例のデータ演算方法を以下のようにした。
・使用する特徴量(以下、「比較用特徴量」という):測定データで示される時間波形と、当該時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形と、当該周波数波形を時間波形と見なしてフーリエ変換して得られるケフレンシ波形との各々の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度の計15種類。
On the other hand, the data calculation method of the comparative example is as follows.
-Characteristic amount to be used (hereinafter referred to as "comparative feature amount"): The time waveform shown in the measurement data, the frequency waveform obtained by Fourier transforming the time waveform, and the frequency waveform are regarded as the time waveform and Fourier. A total of 15 types of effective value, maximum value, crest factor, sharpness, and distortion of each of the converted Kefrenshi waveforms.

損傷なしの軸受に対応する測定データから算出した特徴量(実施例では第2特徴量、比較例では比較用特徴量)と、損傷ありの軸受に対応する測定データから算出した特徴量(実施例では第2特徴量、比較例では比較用特徴量)との差をt検定を用いて評価した。 Feature amount calculated from the measurement data corresponding to the bearing without damage (second feature amount in the example, comparative feature amount in the comparative example) and the feature amount calculated from the measurement data corresponding to the bearing with damage (example). Then, the difference from the second feature amount and the comparative feature amount in the comparative example) was evaluated using the t-test.

図13は、実施例のデータ演算方法により算出された第2特徴量のt検定結果を示す図である。図14は、比較例のデータ演算方法により算出された比較用特徴量のt検討結果を示す図である。図13および図14において、検定結果は常用対数化した値の絶対値である。ここでは、10以上の数値である場合に、損傷なしの軸受に対応する測定データから算出した特徴量と、損傷ありの軸受に対応する測定データから算出した特徴量とに明らかな差があると言える。すなわち、10以上の数値を示す特徴量は、軸受の異常に対して良好な感度を有する。そのため、10以上の数値を示す特徴量を用いることにより、軸受の異常の有無の判定精度が向上する。 FIG. 13 is a diagram showing the t-test result of the second feature amount calculated by the data calculation method of the embodiment. FIG. 14 is a diagram showing t-test results of comparative feature quantities calculated by the data calculation method of the comparative example. In FIGS. 13 and 14, the test result is an absolute value of the common logarithmized value. Here, when the value is 10 or more, there is a clear difference between the feature amount calculated from the measurement data corresponding to the bearing without damage and the feature amount calculated from the measurement data corresponding to the bearing with damage. I can say. That is, the feature quantity showing a numerical value of 10 or more has good sensitivity to the abnormality of the bearing. Therefore, by using a feature amount showing a numerical value of 10 or more, the accuracy of determining the presence or absence of an abnormality in the bearing is improved.

図13および図14に示されるように、実施例のt検定結果は、全般的に、比較例のt検定結果よりも優れている。 As shown in FIGS. 13 and 14, the t-test results of the examples are generally superior to the t-test results of the comparative examples.

たとえば、回転速度1000回/分、損傷サイズφ1.35mmの条件において、t検定結果が30以上である特徴量は、比較例のデータ演算方法では1種類であるのに対し、実施のデータ演算方法では7種類であった。具体的には、周波数波形の尖度を第1特徴量とする中心周波数波形の「波高率」、「尖度」、「歪度」および「変動係数」と、時間波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」と、周波数波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」と、ケフレンシ波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」とである。この中でも、周波数波形の尖度を第1特徴量とする中心周波数波形の「尖度」および「変動係数」と、周波数波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」と、ケフレンシ波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」とは、40以上のt検討結果を示し、軸受の異常に対して優れた感度を有した。 For example, under the conditions of a rotation speed of 1000 times / minute and a damage size of φ1.35 mm, the feature quantity having a t-test result of 30 or more is one type in the data calculation method of the comparative example, whereas the data calculation method of the implementation is carried out. Then there were 7 types. Specifically, the "wave height factor", "sharpness", "distortion degree" and "variation coefficient" of the central frequency waveform having the sharpness of the frequency waveform as the first feature amount, and the effective value of the time waveform are the first. The "contribution rate" of the central frequency waveform used as the feature amount, the "contribution rate" of the central frequency waveform using the effective value of the frequency waveform as the first feature amount, and the central frequency using the effective value of the kefrency waveform as the first feature amount. It is the "contribution rate" of the waveform. Among these, the "sharpness" and "variation coefficient" of the central frequency waveform whose first feature amount is the sharpness of the frequency waveform, and the "contribution rate" of the central frequency waveform whose first feature amount is the effective value of the frequency waveform. And, the "contribution rate" of the central frequency waveform having the effective value of the Kefrensi waveform as the first feature amount showed the result of t examination of 40 or more, and had excellent sensitivity to the abnormality of the bearing.

また、比較例のデータ演算方法では、損傷サイズが最大のφ1.35mmの軸受であっても、3つの回転速度の全てについてt検討結果10以上を示す比較用特徴量はなかった。これに対し、実施例のデータ演算方法では、損傷サイズが最大のφ1.35mmの軸受に対して、6種類の第2特徴量が、3つの回転速度の全てについてt検討結果10以上を示した。具体的には、周波数波形の尖度を第1特徴量とする中心周波数波形の「実効値」、「最大値」および「変動係数」と、時間波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」と、周波数波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」と、ケフレンシ波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」とである。これらの第2特徴量は、回転速度にかかわらず、軸受の異常に対して優れた感度を有する。この中でも、周波数波形の実効値を第1特徴量とする中心周波数波形の「寄与率」は、損傷サイズがφ0.6mm以上の軸受に対しても、3つの回転速度の全てについてt検討結果10以上を示した。 Further, in the data calculation method of the comparative example, even for a bearing having a maximum damage size of φ1.35 mm, there was no comparative feature quantity showing t-examination results of 10 or more for all three rotation speeds. On the other hand, in the data calculation method of the embodiment, for the bearing having the maximum damage size of φ1.35 mm, 6 kinds of second feature quantities showed t-examination result of 10 or more for all three rotation speeds. .. Specifically, the "effective value", "maximum value" and "variation coefficient" of the center frequency waveform having the sharpness of the frequency waveform as the first feature amount, and the center having the effective value of the time waveform as the first feature amount. The "contribution rate" of the frequency waveform, the "contribution rate" of the central frequency waveform whose first feature value is the effective value of the frequency waveform, and the "contribution rate" of the central frequency waveform whose first feature value is the effective value of the kefrency waveform. ". These second features have excellent sensitivity to bearing anomalies regardless of rotational speed. Among these, the "contribution rate" of the center frequency waveform with the effective value of the frequency waveform as the first feature is the examination result 10 for all three rotation speeds even for bearings with a damage size of φ0.6 mm or more. The above is shown.

このように、実施例のデータ演算方法により算出される第2特徴量の中には、軸受の異常に対して優れた感度を示す特徴量が含まれることが確認された。 As described above, it was confirmed that the second feature amount calculated by the data calculation method of the embodiment includes the feature amount showing excellent sensitivity to the abnormality of the bearing.

なお、42種類の第2特徴量の中には、損傷サイズおよび回転速度がいずれであっても、10未満のt検討結果を示すものが含まれる。しかしながら、上述したように、従来特徴量よりも優れたt検討結果を示す第2特徴量が複数存在している。そのため、42種類の第2特徴量を成分とする特徴量ベクトルを用いて異常度を演算することにより、軸受の異常の有無を精度良く判定することが可能となる。 In addition, among the 42 types of second feature quantities, those showing t-test results of less than 10 regardless of the damage size and the rotation speed are included. However, as described above, there are a plurality of second feature quantities that show better t-test results than the conventional feature quantities. Therefore, it is possible to accurately determine the presence or absence of an abnormality in the bearing by calculating the degree of abnormality using a feature amount vector having 42 types of second feature amounts as components.

[本実施の形態の効果の検証実験3]
以下の(a)に記す点のみを変更し、上記の検証実験2と同様の検証実験3を行なった。
(a)特徴量算出部142が1つの中心周波数波形に対して算出する第2特徴量:1種類(寄与率)。寄与率は、バンドパスフィルタの中心周波数(中心周波数の範囲は限定しない)と第1特徴量との相関係数の二乗とした。
[Verification experiment 3 of the effect of this embodiment]
The same verification experiment 3 as the above verification experiment 2 was performed by changing only the points described in the following (a).
(A) Second feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one center frequency waveform: 1 type (contribution rate). The contribution rate was the square of the correlation coefficient between the center frequency of the bandpass filter (the range of the center frequency is not limited) and the first feature amount.

図16は、検証実験3における第2特徴量のt検定結果を示す図である。図16に示す検定結果は、図13と同様に、常用対数化した値の絶対値である。図16に示されるように、検証実験3のt検定結果も、全般的に、比較例のt検定結果(図14参照)よりも優れている。すなわち、寄与率を求める際にバンドパスフィルタの中心周波数の範囲を限定しなくても、寄与率は、軸受の異常に対して優れた感度を有した。 FIG. 16 is a diagram showing the t-test result of the second feature amount in the verification experiment 3. The test result shown in FIG. 16 is an absolute value of the common logarithm value, as in FIG. 13. As shown in FIG. 16, the t-test result of the verification experiment 3 is also generally superior to the t-test result of the comparative example (see FIG. 14). That is, the contribution rate had excellent sensitivity to bearing abnormalities without limiting the range of the center frequency of the bandpass filter when determining the contribution rate.

[本実施の形態の効果の検証実験4]
以下の(b)(c)に記す点のみを変更し、上記の検証実験2と同様の検証実験4を行なった。
(b)特徴量算出部142が1つの測定データに対して算出する第1特徴量:6種類(時間波形、周波数波形およびケフレンシ波形の各々の実効値および尖度の常用対数)。なお、時間波形の尖度については負の値をとる場合があるため、全データの最小値を各データから差し引く処理を行なうことにより得られる値の常用対数を用いた。
(c)特徴量算出部142が1つの中心周波数波形に対して算出する第2特徴量:1種類(寄与率)。寄与率は、バンドパスフィルタの中心周波数(中心周波数の範囲は限定しない)と第1特徴量との相関係数の二乗とした。
[Verification experiment 4 of the effect of this embodiment]
The same verification experiment 4 as the above verification experiment 2 was performed by changing only the points described in the following (b) and (c).
(B) First feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one measurement data: 6 types (effective value and kurtosis common logarithm of each of time waveform, frequency waveform and kurtosis waveform). Since the kurtosis of the time waveform may take a negative value, the common logarithm of the value obtained by subtracting the minimum value of all the data from each data was used.
(C) Second feature amount calculated by the feature amount calculation unit 142 for one center frequency waveform: 1 type (contribution rate). The contribution rate was the square of the correlation coefficient between the center frequency of the bandpass filter (the range of the center frequency is not limited) and the first feature amount.

図17は、検証実験4における第2特徴量のt検定結果を示す図である。図17に示す検定結果は、図13と同様に、常用対数化した値の絶対値である。図17に示されるように、検証実験4のt検定結果も、全般的に、比較例のt検定結果(図14参照)よりも優れている。すなわち、第1特徴量としてパラメータの値の常用対数値を用いても、寄与率は、軸受の異常に対して優れた感度を有した。 FIG. 17 is a diagram showing the t-test result of the second feature amount in the verification experiment 4. The test result shown in FIG. 17 is an absolute value of the common logarithm value, as in FIG. 13. As shown in FIG. 17, the t-test result of the verification experiment 4 is also generally superior to the t-test result of the comparative example (see FIG. 14). That is, even when the common logarithmic value of the parameter value was used as the first feature quantity, the contribution rate had excellent sensitivity to the abnormality of the bearing.

[変形例]
上記の説明では、特徴量算出部142は、バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形の特徴を示す時間領域特徴量と、当該時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形の特徴を示す周波数領域特徴量と、当該周波数波形をフーリエ変換して得られるケフレンシ波形の特徴を示すケフレンシ領域特徴量とのいずれかを第1特徴量として算出した。しかしながら、ステップS12(図6参照)において、特徴量算出部142は、上記の時間領域特徴量、周波数領域特徴量およびケフレンシ領域特徴量の少なくとも2つの特徴量を算出する工程と、当該少なくとも2つの特徴量から第1特徴量を算出する工程とを行なってもよい。たとえば、特徴量算出部142は、上記の時間領域特徴量(第3特徴量)、周波数領域特徴量(第3特徴量)およびケフレンシ領域特徴量(第3特徴量)の少なくとも2つの相関関係を示す値(和、差、比、平均)などを第1特徴量として算出する。
[Modification example]
In the above description, the feature amount calculation unit 142 has a time domain feature amount indicating the characteristics of the time waveform generated by using the bandpass filter, and a frequency indicating the characteristics of the frequency waveform obtained by Fourier transforming the time waveform. Either the region feature quantity or the kefrency region feature quantity showing the characteristics of the kefrency waveform obtained by Fourier transforming the frequency waveform was calculated as the first feature quantity. However, in step S12 (see FIG. 6), the feature amount calculation unit 142 calculates at least two feature amounts of the time region feature amount, the frequency region feature amount, and the kefrance region feature amount, and at least two of the feature amounts. The step of calculating the first feature amount from the feature amount may be performed. For example, the feature amount calculation unit 142 establishes at least two correlations between the time region feature amount (third feature amount), the frequency region feature amount (third feature amount), and the kefrance region feature amount (third feature amount). The indicated values (sum, difference, ratio, average) and the like are calculated as the first feature quantity.

図15は、変形例の第1特徴量の一例を示す図である。図15において、(a)は、周波数領域特徴量の1つである、周波数波形の最大値pを示し、(b)は、ケフレンシ領域特徴量の1つである、ケフレンシ波形の最大値qを示し、(c)は、第1特徴量を示す。図15に示されるように、特徴量算出部142は、複数のバンドパスフィルタの各々について、当該バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形から得られた周波数波形の最大値pと、当該周波数波形から得られたケフレンシ波形の最大値qとの比(q/p)を第1特徴量として算出する。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the first feature amount of the modified example. In FIG. 15, (a) shows the maximum value p of the frequency waveform, which is one of the frequency domain features, and (b) shows the maximum value q of the kefrency waveform, which is one of the kefrency region features. Shown, (c) shows the first feature quantity. As shown in FIG. 15, the feature amount calculation unit 142 has, for each of the plurality of bandpass filters, the maximum value p of the frequency waveform obtained from the time waveform generated by the bandpass filter, and the frequency. The ratio (q / p) of the Kefrensi waveform obtained from the waveform to the maximum value q is calculated as the first feature amount.

上記の説明では、学習部143は、OC-VSMを用いて機械学習を行なった。しかしながら、学習部143は、SVM以外にも、ランダムフォレスト、ロジスティック回帰、決定木、ニューラルネットワークを用いて機械学習を行なってもよい。 In the above description, the learning unit 143 performed machine learning using OC-VSM. However, the learning unit 143 may perform machine learning using a random forest, logistic regression, decision tree, or neural network in addition to SVM.

図13に示されるように、t検討結果が優れた特定の第2特徴量(図13では、第1特徴量を「周波数波形の実効値」とするときの寄与率)が予め分かっている場合には、特徴量算出部142は、当該特定の第2特徴量のみを算出してもよい。この場合、学習部143は、異常判定しきい値のみを決定する。判定部146は、テストデータに対して算出された第2特徴量と異常判定しきい値との比較結果に基づいて、被試験装置10の異常の有無を判定すればよい。 As shown in FIG. 13, when a specific second feature amount for which the t-test result is excellent (in FIG. 13, the contribution rate when the first feature amount is the “effective value of the frequency waveform”) is known in advance. The feature amount calculation unit 142 may calculate only the specific second feature amount. In this case, the learning unit 143 determines only the abnormality determination threshold value. The determination unit 146 may determine the presence or absence of an abnormality in the test device 10 based on the comparison result between the second feature amount calculated for the test data and the abnormality determination threshold value.

[作用・効果]
本実施の形態に係る状態監視方法は、被試験装置(被試験対象物)10に設置した振動センサ20から取得した測定データを用いて被試験装置10の状態を監視する方法であり、第1~第4工程を備える。第1工程(S11)では、測定データに対して、互いに異なる中心周波数を有する複数のバンドパスフィルタの各々を用いたフィルタ処理を行なうことにより、複数のバンドパスフィルタにそれぞれ対応する複数の時間波形(第1波形)を生成する。第2工程(S12)では、複数の時間波形の各々に対して第1特徴量を算出する。第3工程(S13,S14)では、中心周波数を横軸とし、第1特徴量を縦軸とするグラフに、複数のバンドパスフィルタの各々について、当該バンドパスフィルタの中心周波数と、当該バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形に対して算出された第1特徴量とをプロットすることにより得られる中心周波数波形(第2波形)の特徴を示す第2特徴量を算出する。第4工程(S32、S33)では、測定データのうち被試験装置10の診断時にセンサから得られたテストデータに対して第1~第3工程を行なうことにより算出された第2特徴量に基づいて、被試験装置10が異常か否かを判定する。
[Action / Effect]
The state monitoring method according to the present embodiment is a method of monitoring the state of the test device 10 by using the measurement data acquired from the vibration sensor 20 installed in the test device (object to be tested) 10. -Provides a fourth step. In the first step (S11), the measurement data is filtered using each of a plurality of bandpass filters having different center frequencies, so that a plurality of time waveforms corresponding to the plurality of bandpass filters are used. (First waveform) is generated. In the second step (S12), the first feature amount is calculated for each of the plurality of time waveforms. In the third step (S13, S14), the center frequency of the bandpass filter and the bandpass of each of the plurality of bandpass filters are shown in a graph having the center frequency as the horizontal axis and the first feature amount as the vertical axis. A second feature amount indicating the characteristics of the center frequency waveform (second waveform) obtained by plotting the first feature amount calculated with respect to the time waveform generated by using the filter is calculated. In the fourth step (S32, S33), among the measurement data, the test data obtained from the sensor at the time of diagnosis of the device under test 10 is based on the second feature amount calculated by performing the first to third steps. Then, it is determined whether or not the device under test 10 is abnormal.

上記の構成によれば、被試験装置10の異常に対する感度が良好な第2特徴量に基づいて被試験装置10が異常か否かを判定する。これにより、被試験装置10の異常の有無の判定精度を高めることができる。その結果、被試験装置10の異常を早期に発見することができる。 According to the above configuration, it is determined whether or not the test device 10 is abnormal based on the second feature amount having good sensitivity to the abnormality of the test device 10. This makes it possible to improve the accuracy of determining the presence or absence of abnormality in the device under test 10. As a result, the abnormality of the device under test 10 can be detected at an early stage.

被試験装置10に異常が生じた場合、測定データの特定の周波数帯域に変化が見られることが多い。そのため、当該特定の周波数帯域のみを抽出することにより、異常の有無を判定しやすくなる。そこで、従来の状態監視方法では、異常の有無の判定の精度を上げるために、異常の有無の判定に有効な周波数帯域を予め最適化していた。ただし、異常の内容によって、変化が見られる周波数帯域が異なるため、被試験装置10ごとに周波数帯域の最適化を行なう必要があった。 When an abnormality occurs in the device under test 10, a change is often seen in a specific frequency band of the measurement data. Therefore, by extracting only the specific frequency band, it becomes easy to determine the presence or absence of an abnormality. Therefore, in the conventional condition monitoring method, in order to improve the accuracy of determining the presence or absence of an abnormality, the frequency band effective for determining the presence or absence of an abnormality has been optimized in advance. However, since the frequency band in which the change is observed differs depending on the content of the abnormality, it is necessary to optimize the frequency band for each of the test devices 10.

上記の構成によれば、第2特徴量は、中心周波数波形の特徴を示す。中心周波数波形は、中心周波数を横軸とし、第1特徴量を縦軸とするグラフに、複数のバンドパスフィルタの各々の中心周波数と対応する第1特徴量とをプロットすることにより得られる。被試験装置10の異常によって変化が生じる特定の周波数帯域が不明であったとしても、中心周波数波形における当該特定の周波数帯域に含まれる中心周波数の箇所に、異常の程度に応じた変化が見られる。そのため、当該箇所の変化が反映された第2特徴量を確認することにより、被試験装置10の異常の有無を容易に判定することができる。 According to the above configuration, the second feature quantity indicates the feature of the center frequency waveform. The center frequency waveform is obtained by plotting the center frequency of each of the plurality of bandpass filters and the corresponding first feature amount on a graph having the center frequency as the horizontal axis and the first feature amount as the vertical axis. Even if the specific frequency band in which the change occurs due to the abnormality of the test device 10 is unknown, the change in the center frequency portion included in the specific frequency band in the center frequency waveform can be seen according to the degree of the abnormality. .. Therefore, it is possible to easily determine the presence or absence of an abnormality in the device under test 10 by confirming the second feature amount that reflects the change in the portion.

状態監視方法は、測定データのうち被試験装置10の正常時に振動センサ20から得られた正常データに対してステップS11~S14を行なうことにより得られた第2特徴量を学習データとして機械学習を行なうことにより、被試験装置10が異常か否かを判定するためのアルゴリズムを決定する第5工程(S22,S24,S25)をさらに備える。ステップS32、S33では、判定部146は、アルゴリズムに従って被試験装置10が異常か否かを判定する。 As the condition monitoring method, machine learning is performed using the second feature amount obtained by performing steps S11 to S14 on the normal data obtained from the vibration sensor 20 when the test device 10 is normal among the measurement data as learning data. By doing so, a fifth step (S22, S24, S25) for determining an algorithm for determining whether or not the device under test 10 is abnormal is further provided. In steps S32 and S33, the determination unit 146 determines whether or not the test device 10 is abnormal according to the algorithm.

これにより、第2特徴量の種類が複数であったとしても、これらを総合的に考慮したアルゴリズムに従って異常か否かを判定することができる。 As a result, even if there are a plurality of types of the second feature amount, it is possible to determine whether or not it is abnormal according to an algorithm that comprehensively considers these.

第1特徴量は、たとえば、対応する時間波形と、当該時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形(第3波形)と、周波数波形を時間波形と見なしてフーリエ変換して得られるケフレンシ波形(第4波形)とのいずれか1つの波形の特徴を示す。 The first feature amount is, for example, a corresponding time waveform, a frequency waveform obtained by Fourier transforming the time waveform (third waveform), and a kefrency waveform obtained by Fourier transforming the frequency waveform as a time waveform (third waveform). The characteristics of any one of the waveforms (fourth waveform) are shown.

あるいは、ステップS12は、複数の時間波形の中の第1特徴量に対応する時間波形と、当該対応する時間波形をフーリエ変換して得られる周波数波形と、周波数波形を時間波形と見なしてフーリエ変換して得られるケフレンシ波形との少なくとも2つの波形の各々に対して、当該波形の特徴を示す特徴量(第3特徴量)を算出する工程と、当該少なくとも2つの波形の各々に対して算出した特徴量から第1特徴量を算出する工程とを含んでもよい。 Alternatively, in step S12, the time waveform corresponding to the first feature amount in the plurality of time waveforms, the frequency waveform obtained by Fourier transforming the corresponding time waveform, and the frequency waveform are regarded as the time waveform and Fourier transformed. A step of calculating a feature amount (third feature amount) indicating the characteristics of the waveform for each of at least two waveforms with the Kefrenshi waveform obtained in the above process, and a calculation for each of the at least two waveforms. It may include a step of calculating the first feature amount from the feature amount.

第2特徴量は、たとえば、前記第2波形の実効値、最大値、波高率、尖度、歪度、変動係数および寄与率のいずれかである。 The second feature amount is, for example, any one of the effective value, the maximum value, the wave height rate, the kurtosis, the skewness, the coefficient of variation, and the contribution rate of the second waveform.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

10 被試験装置、20 振動センサ、100 状態監視装置、110 A/Dコンバータ、120 データ取得部、130 記憶装置、140 データ演算部、141 フィルタ処理部、142 特徴量算出部、143 学習部、144 しきい値記憶部、146 判定部、150 表示部。 10 Tested device, 20 Vibration sensor, 100 Condition monitoring device, 110 A / D converter, 120 Data acquisition unit, 130 Storage device, 140 Data calculation unit, 141 Filter processing unit, 142 Feature amount calculation unit, 143 Learning unit, 144 Threshold storage unit, 146 judgment unit, 150 display unit.

Claims (5)

被試験対象物に設置したセンサから取得した測定データを用いて前記被試験対象物の状態を監視する状態監視方法であって、
前記測定データに対して、互いに異なる中心周波数を有する複数のバンドパスフィルタの各々を用いたフィルタ処理を行なうことにより、前記複数のバンドパスフィルタにそれぞれ対応する複数の第1波形を生成する第1工程と、
前記複数の第1波形の各々に対して第1特徴量を算出する第2工程と、
中心周波数を横軸とし、第1特徴量を縦軸とするグラフに、前記複数のバンドパスフィルタの各々について、当該バンドパスフィルタの前記中心周波数と、当該バンドパスフィルタを用いて生成された時間波形に対して算出された前記第1特徴量とをプロットすることにより得られる第2波形の特徴を示す第2特徴量を算出する第3工程と、
前記測定データのうち前記被試験対象物の診断時に前記センサから得られたテストデータに対して前記第1~第3工程を行なうことにより算出された前記第2特徴量に基づいて、前記被試験対象物が異常か否かを判定する第4工程とを備え
前記第2特徴量は、前記第2波形の相関係数および寄与率の少なくとも1つを含む、状態監視方法。
It is a condition monitoring method for monitoring the condition of the object to be tested by using the measurement data acquired from the sensor installed on the object to be tested.
A first waveform that generates a plurality of first waveforms corresponding to the plurality of bandpass filters is generated by performing a filtering process on the measured data using each of the plurality of bandpass filters having different center frequencies. Process and
The second step of calculating the first feature amount for each of the plurality of first waveforms, and
In the graph with the center frequency as the horizontal axis and the first feature amount as the vertical axis, for each of the plurality of bandpass filters, the center frequency of the bandpass filter and the time generated by the bandpass filter are used. The third step of calculating the second feature amount indicating the feature of the second waveform obtained by plotting the first feature amount calculated with respect to the waveform, and
Among the measured data, the test data obtained from the sensor at the time of diagnosing the object to be tested is subjected to the first to third steps, and the second feature amount is calculated based on the second feature amount. It is equipped with a fourth step of determining whether or not the object is abnormal.
The second feature amount is a condition monitoring method including at least one of the correlation coefficient and the contribution rate of the second waveform .
前記複数の第1波形は時間波形であり、
前記第1特徴量は、前記複数の第1波形の中の当該第1特徴量に対応する第1波形と、前記対応する第1波形をフーリエ変換して得られる第3波形と、前記第3波形をフーリエ変換して得られる第4波形とのいずれか1つの波形の特徴を示す、請求項1に記載の状態監視方法。
The plurality of first waveforms are time waveforms, and are
The first feature amount includes a first waveform corresponding to the first feature amount among the plurality of first waveforms, a third waveform obtained by Fourier transforming the corresponding first waveform, and the third feature amount. The state monitoring method according to claim 1, wherein the characteristics of any one of the waveforms and the fourth waveform obtained by Fourier transforming the waveforms are shown.
前記複数の第1波形は時間波形であり、
前記第2工程は、
前記複数の第1波形の中の前記第1特徴量に対応する第1波形と、前記対応する第1波形をフーリエ変換して得られる第3波形と、前記第3波形をフーリエ変換して得られる第4波形との少なくとも2つの波形の各々に対して、当該波形の特徴を示す第3特徴量を算出する工程と、
前記少なくとも2つの波形の各々に対して算出した前記第3特徴量から前記第1特徴量を算出する工程とを含む、請求項1に記載の状態監視方法。
The plurality of first waveforms are time waveforms, and are
The second step is
The first waveform corresponding to the first feature amount in the plurality of first waveforms, the third waveform obtained by Fourier transforming the corresponding first waveform, and the third waveform obtained by Fourier transforming. For each of at least two waveforms with the fourth waveform to be obtained, a step of calculating a third feature amount indicating the characteristics of the waveform, and a step of calculating the third feature amount.
The condition monitoring method according to claim 1, further comprising a step of calculating the first feature amount from the third feature amount calculated for each of the at least two waveforms.
前記測定データのうち前記被試験対象物の正常時に前記センサから得られた正常データに対して前記第1~第3工程を行なうことにより得られた前記第2特徴量を学習データとして機械学習を行なうことにより、前記被試験対象物が異常か否かを判定するためのアルゴリズムを決定する第5工程をさらに備え、
前記第4工程では、前記アルゴリズムに従って前記被試験対象物が異常か否かを判定する、請求項1から3のいずれか1項に記載の状態監視方法。
Machine learning is performed using the second feature amount obtained by performing the first to third steps on the normal data obtained from the sensor when the object to be tested is normal among the measurement data. By doing so, a fifth step of determining an algorithm for determining whether or not the object to be tested is abnormal is further provided.
The condition monitoring method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the fourth step, it is determined whether or not the test object is abnormal according to the algorithm.
請求項1からのいずれか1項に記載の方法を用いて、前記被試験対象物を診断する、状態監視装置。 A condition monitoring device for diagnosing the object to be tested by using the method according to any one of claims 1 to 4 .
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