JP7275324B2 - Wire rope flaw detector - Google Patents
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Description
この発明は、ワイヤロープ探傷装置に関する。 The present invention relates to a wire rope flaw detector.
従来、ワイヤロープを磁気飽和させる磁化器と、ワイヤロープの損傷部に起因してワイヤロープから漏洩する漏洩磁束を検出する磁気センサとを有するワイヤロープ探傷装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a wire rope flaw detector that has a magnetizer that magnetically saturates a wire rope and a magnetic sensor that detects leakage magnetic flux that leaks from the wire rope due to a damaged portion of the wire rope (see, for example, Patent Document 1).
ワイヤロープから漏洩する漏洩磁束の量は、ワイヤロープが細くなるほど少なくなる。よって、特許文献1に示されている従来のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープが細くなるほど、磁気センサに達する漏洩磁束の量が少なくなって磁気センサの出力が低下する。この結果、従来のワイヤロープ探傷装置のSN比は低下する。
The amount of leakage magnetic flux leaking from the wire rope decreases as the wire rope becomes thinner. Therefore, in the conventional wire rope flaw detector disclosed in
また、従来のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープと磁気センサとの距離を縮めることでSN比を向上させようとしても、ワイヤロープと磁気センサとの組立精度等の制約がある。よって、従来のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープと磁気センサとの距離を縮めることに限界がある。 Further, in the conventional wire rope flaw detector, even if an attempt is made to improve the SN ratio by shortening the distance between the wire rope and the magnetic sensor, there are restrictions such as assembly accuracy of the wire rope and the magnetic sensor. Therefore, the conventional wire rope flaw detector has a limit in shortening the distance between the wire rope and the magnetic sensor.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、SN比をより確実に向上させることができるワイヤロープ探傷装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wire rope flaw detector capable of more reliably improving the SN ratio.
この発明に係るワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの一部を通る磁束を発生する磁化器と、前記磁束のうち前記ワイヤロープから漏洩する漏洩磁束に応じた信号をセンサ信号として発生する磁気センサと、前記センサ信号を処理する制御部と、を備え、前記制御部は、前記センサ信号の周波数成分を抽出するフィルタ部と、前記周波数成分を構成する複数の値に基づく複数の特徴量を抽出する演算部と、前記複数の特徴量と前記ワイヤロープに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習を行った学習済みの学習モデルに、前記フィルタ部により抽出された周波数成分を構成する複数の値に基づき前記演算部により抽出された複数の特徴量を入力したときの前記学習モデルが演算処理を実行することで、前記素線の損傷の有無を判定する学習部と、を有している。 A wire rope flaw detector according to the present invention includes a magnetizer that generates a magnetic flux that passes through a portion of a wire rope, and a magnetic sensor that generates, as a sensor signal, a signal corresponding to leakage magnetic flux leaking from the wire rope among the magnetic flux. , a control unit that processes the sensor signal, the control unit extracting a filter unit that extracts the frequency component of the sensor signal, and a plurality of feature amounts based on a plurality of values that constitute the frequency component. and a plurality of frequency components extracted by the filter unit are added to a learning model that has undergone machine learning on the correlation between the plurality of feature values and the state of the wires included in the wire rope. a learning unit that determines the presence or absence of damage to the wire by executing arithmetic processing by the learning model when a plurality of feature values extracted by the arithmetic unit are input based on the value of there is
この発明に係るワイヤロープ探傷装置によれば、SN比をより確実に向上させることができる。 According to the wire rope flaw detector according to the present invention, the SN ratio can be improved more reliably.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1によるワイヤロープ探傷装置のプローブ1を示す分解斜視図である。プローブ1は、プローブ本体3と、カバー5とを備えている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a
カバー5は、非磁性体から構成されている。カバー5は、プローブ本体3を覆っている。これにより、カバー5は、プローブ本体3を保護する。カバー5は、溝部51が設けられている。溝部51の断面は、U字形に形成されている。溝部51は、第1の端部51_1と、第2の端部51_2とを有している。
The
プローブ本体3は、磁化器11と、磁気センサ13とを備えている。
The
磁化器11は、バックヨーク111と、第1の永久磁石112_1と、第2の永久磁石112_2と、第1のポールピース113_1と、第2のポールピース113_2とを有している。
The
バックヨーク111は、強磁性体から構成されている。バックヨーク111は、第1のヨーク端部111_1と、第2のヨーク端部111_2と、ヨーク中央部111_3とを有している。バックヨーク111の長手方向一端部は、第1のヨーク端部111_1となっている。バックヨーク111の長手方向他端部は、第2のヨーク端部111_2となっている。ヨーク中央部111_3は、第1のヨーク端部111_1と第2のヨーク端部111_2との間に位置している。
The
第1のヨーク端部111_1には、第1のポールピース113_1が第1の永久磁石112_1を介して固定されている。第2のヨーク端部111_2には、第2のポールピース113_2が第2の永久磁石112_2を介して固定されている。これにより、第1の永久磁石112_1と第2の永久磁石112_2とは、バックヨーク111の長手方向で互いに離して配置されている。また、第1のポールピース113_1と第2のポールピース113_2とは、バックヨーク111の長手方向で互いに離して配置されている。
A first pole piece 113_1 is fixed to the first yoke end portion 111_1 via a first permanent magnet 112_1. A second pole piece 113_2 is fixed to the second yoke end 111_2 via a second permanent magnet 112_2. As a result, the first permanent magnet 112_1 and the second permanent magnet 112_2 are arranged apart from each other in the longitudinal direction of the
第1のポールピース113_1は、強磁性体から構成されている。第1のポールピース113_1には、第1のポールピース溝部113_11が設けられている。第1のポールピース溝部113_11の断面は、U字形に形成されている。第1のポールピース溝部113_11は、第1の端部51_1の裏側の位置でカバー5に固定されている。
The first pole piece 113_1 is made of ferromagnetic material. A first pole piece groove 113_11 is provided in the first pole piece 113_1. The cross section of the first pole piece groove portion 113_11 is formed in a U shape. The first pole piece groove portion 113_11 is fixed to the
第2のポールピース113_2は、強磁性体から構成されている。第2のポールピース113_2には、第2のポールピース溝部113_21が設けられている。第2のポールピース溝部113_21の断面は、U字形に形成されている。第2のポールピース溝部113_21は、第2の端部51_2の裏側の位置でカバー5に固定されている。
The second pole piece 113_2 is made of ferromagnetic material. A second pole piece groove 113_21 is provided in the second pole piece 113_2. The cross section of the second pole piece groove portion 113_21 is formed in a U shape. The second pole piece groove portion 113_21 is fixed to the
第1の永久磁石112_1は、第1のポールピース113_1と、第1のヨーク端部111_1との間に配置されている。第1の永久磁石112_1は、一方の磁極面を第1のポールピース113_1に向けて配置され、他方の磁極面を第1のヨーク端部111_1に向けて配置されている。第1の永久磁石112_1としては、例えば、ネオジム磁石が用いられている。第1の永久磁石112_1は、起磁力を発生する。 The first permanent magnet 112_1 is arranged between the first pole piece 113_1 and the first yoke end 111_1. The first permanent magnet 112_1 is arranged with one magnetic pole face facing the first pole piece 113_1 and the other magnetic pole face facing the first yoke end portion 111_1. A neodymium magnet, for example, is used as the first permanent magnet 112_1. The first permanent magnet 112_1 generates magnetomotive force.
第2の永久磁石112_2は、第2のポールピース113_2と第2のヨーク端部111_2との間に配置されている。第2の永久磁石112_2は、一方の磁極面を第2のヨーク端部111_2に向けて配置され、他方の磁極面を第2のポールピース113_2に向けて配置されている。第2の永久磁石112_2としては、例えば、ネオジム磁石が用いられている。第2の永久磁石112_2は、起磁力を発生する。 A second permanent magnet 112_2 is arranged between the second pole piece 113_2 and the second yoke end 111_2. The second permanent magnet 112_2 is arranged with one magnetic pole face facing the second yoke end portion 111_2 and the other magnetic pole face facing the second pole piece 113_2. A neodymium magnet, for example, is used as the second permanent magnet 112_2. The second permanent magnet 112_2 generates magnetomotive force.
磁気センサ13は、センサ本体13Aと、取り付け部13Bとを有している。
The
取り付け部13Bは、ヨーク中央部111_3に取り付けられている。取り付け部13Bは、非磁性体から構成されている。
The
センサ本体13Aは、第1のポールピース113_1と、第2のポールピース113_2との間に配置されている。センサ本体13Aは、ベース部132と、コイルホルダ133と、第1のコイル131_1と、第2のコイル131_2とを有している。
The sensor
ベース部132は、取り付け部13Bに取り付けられている。コイルホルダ133は、ベース部132に取り付けられている。コイルホルダ133は、強磁性体から構成されている。第1のコイル131_1及び第2のコイル131_2は、コイルホルダ133に取り付けられている。
The
図2は、図1のプローブ1による探傷原理を示す説明図である。ワイヤロープ探傷装置は、プローブ1と、プローブ1からの信号を受ける制御部9とを備えている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of flaw detection by the
図2においては、図示の都合上、カバー5の輪郭が二点鎖線で示されている。また、図2においては、図示の都合上、溝部51の断面形状部分がハッチングで示されている。ワイヤロープ探傷装置によってワイヤロープ2の探傷検査が行われるときには、溝部51の長手方向に沿った特定方向W_Dにワイヤロープ2がプローブ1に対して移動する。プローブ1は、ワイヤロープ2を溝部51に接触させながら計測を実施する。
In FIG. 2, the outline of the
図2の一例では、第1の永久磁石112_1の極性の向きが第1のヨーク端部111_1から第1のポールピース113_1に向かう向きとなっている。また、図2の一例では、第2の永久磁石112_2の極性の向きが第2のポールピース113_2から第2のヨーク端部111_2に向かう向きとなっている。 In the example of FIG. 2, the direction of polarity of the first permanent magnet 112_1 is directed from the first yoke end portion 111_1 to the first pole piece 113_1. Also, in the example of FIG. 2, the direction of the polarity of the second permanent magnet 112_2 is the direction from the second pole piece 113_2 toward the second yoke end portion 111_2.
つまり、第1の永久磁石112_1の極性は、第2の永久磁石112_2の極性と逆向きとなっている。よって、ワイヤロープ2が溝部51に配置された状態では、ワイヤロープ2の一部と磁化器11とから構成された磁気回路F_Cを通る磁束Fを第1の永久磁石112_1及び第2の永久磁石112_2が発生する。
That is, the polarity of the first permanent magnet 112_1 is opposite to the polarity of the second permanent magnet 112_2. Therefore, in the state where the
これにより、ワイヤロープ2が溝部51に配置された状態では、ワイヤロープ2のうち、第1のポールピース113_1に対向する部分と、第2のポールピース113_2に対向する部分との間の区間Wでワイヤロープ2が磁化される。ワイヤロープ2では、第1の永久磁石112_1及び第2の永久磁石112_2による磁束Fがワイヤロープ2の長手方向に沿って通る。つまり、磁化器11は、ワイヤロープ2の一部を通る磁束Fを発生する。
As a result, when the
磁気センサ13は、磁束Fのうちワイヤロープ2から漏洩する漏洩磁束L_Fに応じた信号をセンサ信号として発生する。制御部9は、磁気センサ13から発生するセンサ信号を処理する。なお、磁束F及び漏洩磁束L_Fの詳細な説明は、図3、図4及び図5を用いて後述される。
The
以下、第1の永久磁石112_1及び第2の永久磁石112_2は、永久磁石112と総称される。また、第1のポールピース113_1及び第2のポールピース113_2は、ポールピース113と総称される。また、第1のコイル131_1及び第2のコイル131_2は、コイル131と総称される。
The first permanent magnet 112_1 and the second permanent magnet 112_2 are collectively referred to as the
次に、ワイヤロープ探傷装置による漏洩磁束L_Fの検出原理は、図3、図4及び図5を用いて説明される。図3は、図2のA部拡大図である。図3に示すように、ワイヤロープ2のうち、磁束Fが通っている部分に損傷部B_Wがあると、損傷部B_Wの周囲でワイヤロープ2から磁束Fの一部が漏洩磁束L_Fとして漏洩する。
Next, the detection principle of the leakage magnetic flux L_F by the wire rope flaw detector will be explained using FIGS. 3, 4 and 5. FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. 2. FIG. As shown in FIG. 3, if there is a damaged portion B_W in a portion of the
図4は、図3の漏洩磁束L_Fとコイル131との位置関係の一例をより具体的に説明する図である。ワイヤロープ2をプローブ1に対して移動させた場合、第1のコイル131_1及び第2のコイル131_2は、漏洩磁束L_Fと鎖交する。よって、漏洩磁束L_Fに応じた信号である誘起電圧が、センサ信号として第1のコイル131_1及び第2のコイル131_2に発生する。
FIG. 4 is a diagram for more specifically explaining an example of the positional relationship between the leakage magnetic flux L_F and the
ところで、ワイヤロープ2は、心綱と、心綱の周りに一定のピッチλで撚り合わされた複数のストランド21とから構成されている。よって、ワイヤロープ2の外周部には、一定のピッチλでワイヤロープ2の長さ方向へ並ぶ複数の凸部が形成されている。また、ストランド21は、複数本の素線を単層又は多層に撚り合わせて構成されている。よって、ワイヤロープ2に含まれている素線が細ければ、ワイヤロープ2の径が小径化される。
By the way, the
図5は、図4のワイヤロープ2よりも小径化されたワイヤロープ2Sから漏洩する漏洩磁束L_Fとコイル131との位置関係の一例をより具体的に説明する図である。図5のワイヤロープ2Sがプローブ1に対して移動する場合、図4のワイヤロープ2がプローブ1に対して移動する場合よりも、第1のコイル131_1及び第2のコイル131_2に鎖交する漏洩磁束L_Fの磁束量が少なくなる。よって、図2の制御部9は、磁気センサ13から発生するセンサ信号が、ノイズによる磁束Fに起因したものと、損傷部B_Wによる磁束Fに起因したものと、のいずれであるかの区別をつけにくい。そこで、本実施の形態においては、図2の制御部9は、センサ信号の周波数成分を構成する複数の値に基づく複数の特徴量とワイヤロープに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習させてから素線の損傷の有無を判定する。
FIG. 5 is a diagram more specifically explaining an example of the positional relationship between the
なお、上記で説明したように、ワイヤロープ2は、ストランド21が一定のピッチλで撚り合わされて構成されている。よって、プローブ1は、ワイヤロープ2の外周部に起因するノイズを少なくともピッチλ毎に検出する。また、ワイヤロープ2Sも同様にピッチλSで撚り合わされて構成されている。よって、ワイヤロープ2Sの外周部には、一定のピッチλSでワイヤロープ2Sの長さ方向へ並ぶ複数の凸部が同様に形成されている。したがって、プローブ1は、ワイヤロープ2Sの外周部に起因するノイズを少なくともピッチλS毎に検出する。
As described above, the
図6は、図2の制御部9の機能構成例を示すブロック図である。図6に示すように、制御部9は、測定器91と、合成器92と、フィルタ部93と、処理部94とを有している。
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration example of the
測定器91は、第1の測定器91_1と、第2の測定器91_2とを有している。第1の測定器91_1は、第1のコイル131_1の両端に接続されている。第2の測定器91_2は、第2のコイル131_2の両端に接続されている。この例では、第1のコイル131_1は、第2のコイル131_2よりもワイヤロープ2Sの特定方向W_Dの上流側に位置している。
The measuring
図6に示すように、損傷部B_Wが第1のポールピース113_1と第2のポールピース113_2との間に進入したとき、損傷部B_Wの周囲でワイヤロープ2から漏洩磁束L_Fが漏洩する。漏洩磁束L_Fは、第1のコイル131_1に鎖交し、その後第2のコイル131_2に鎖交する。よって、第1のコイル131_1の両端に発生する誘起電圧のピークが発生する時刻は、第2のコイル131_2の両端に発生する誘起電圧のピークが発生する時刻と比べ、遅延時間τだけずれる。遅延時間τは、第1のコイル131_1と第2のコイル131_2の中心間の距離Pをプローブ1の移動速度νで除した値で表される。
As shown in FIG. 6, when the damaged portion B_W enters between the first pole piece 113_1 and the second pole piece 113_2, leakage magnetic flux L_F leaks from the
よって、第1の測定器91_1は、ワイヤロープ2Sから漏洩する漏洩磁束L_Fに応じた信号である誘起電圧をセンサ信号f1(t-τ)として検出する。また、第2の測定器91_2は、ワイヤロープ2Sから漏洩する漏洩磁束L_Fに応じた信号である誘起電圧をセンサ信号f2(t)として検出する。
Therefore, the first measuring device 91_1 detects the induced voltage, which is a signal corresponding to the leakage magnetic flux L_F leaking from the
合成器92は、第1の測定器91_1で検出されたセンサ信号f1(t-τ)と、第2の測定器91_2で検出されたセンサ信号f2(t)とを重ね合わせることによりセンサ信号x(t)を生成する。具体的には、合成器92は、第1の測定器91_1で検出されたセンサ信号f1(t-τ)を時間τだけ遅らせたセンサ信号f1(t)と、第2の測定器91_2で検出されたセンサ信号f2(t)とを重ね合わせる。この結果、センサ信号x(t)は、第1のコイル131_1の両端に発生する誘起電圧のピークと、第2のコイル131_2の両端に発生する誘起電圧のピークとを合わせた信号となる。
The
合成器92は、センサ信号x(t)を一定の周期Tsで標本化する。標本化した信号は、周期Tsごとの信号となるため、周期Tsを単位として、時間を整数nで表すことができる。つまり、センサ信号x(t)のアナログ時間と標本化した信号の時間との関係は、t=n・Tsとなる。標本化した信号の振幅は実数値である。よって、標本化した信号である離散信号は、実数値の数列{x(0),x(1),x(2),・・・}として表されるため、数列x(n)と表すことにする。数列x(n)は、入力信号x(n)としてフィルタ部93に供給される。
A
以下、数列x(n)は、フィルタ部93の入力信号x(n)と称される。
The sequence x(n) is hereinafter referred to as the input signal x(n) of the
フィルタ部93は、センサ信号x(t)を標本化した入力信号x(n)の周波数成分を抽出する。フィルタ部93は、複数のバンドパスフィルタとしての複数のFIR(Finite Impulse Response)フィルタ931と、複数の絶対値部932とを有している。
The
図7は、図6のフィルタ部93の周波数特性の一例を示す図である。図7に示すように、複数のFIRフィルタ931のそれぞれでは、タップ数、ゲイン及び帯域幅bが一定である。複数のFIRフィルタ931は、互いに異なる複数の帯域を個別の通過帯域としている。つまり、複数のFIRフィルタ931は、互いに異なる個別の通過帯域を持つ。よって、フィルタ部93は、互いに異なる複数の帯域のそれぞれにおいて入力信号x(n)の周波数成分を抽出する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of frequency characteristics of the
複数の絶対値部932は、図6に示すように、複数のFIRフィルタ931から供給された入力信号x(n)の周波数成分の絶対値を求める。ここで、入力信号x(n)は、上記で説明したように、実数値の数列{x(0),x(1),x(2),・・・}である。そこで、複数の絶対値部932は、入力信号x(n)を量子化単位で除して四捨五入することで量子化し、整数値の数列yk(n)を求める。ただし、kは1からNまで昇順した値となる。また、Nは自然数である。
The plurality of
例えば、複数のFIRフィルタ931に実数値のx(0)が入力されたときには、複数のFIRフィルタ931は、互いに異なる複数の帯域のそれぞれにおいて実数値のx(0)の周波数成分を抽出する。絶対値部932は、個別の通過帯域ごとの実数値のx(0)の周波数成分に上記演算をすることで整数値のy1(0),y2(0),・・・及びyN(0)を求める。
For example, when real-valued x(0) is input to the plurality of FIR filters 931, the plurality of FIR filters 931 extract the frequency component of real-valued x(0) in each of a plurality of different bands.
以下、整数値のy1(0),y2(0),・・・及びyN(0)は、整数値の数列{y1(0),y2(0),・・・及びyN(0)}として数列yk(0)と表す。 , y1(0), y2(0), . The sequence is represented as yk(0).
フィルタ部93は、実数値のx(1)も同様の処理を行い、yk(1)を求める。フィルタ部93は、実数値のx(2)以降も同様の処理を行い、yk(2)以降を求める。以上の説明から、フィルタ部93は、入力信号x(n)から数列yk(n)を求める。
The
図8は、図6のフィルタ部93が入力信号x(n)から抽出した周波数成分の分布の一例を示す図である。図8に示すように、ワイヤロープ2Sの移動速度νは、例えば、台形制御されている。よって、ワイヤロープ2Sが等速移動を行っている場合には、ワイヤロープ2Sの外周部の形状に起因する入力信号x(n)の周期変動が一定となる。ワイヤロープ2Sの外周部に形状に起因する入力信号x(n)の周期変動は、上記で説明したように、ストランド21SのピッチλS毎に生じる。よって、入力信号x(n)の一定の周期変動は、特定の周波数で発生する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of distribution of frequency components extracted from the input signal x(n) by the
例えば、図8に示すように、入力信号x(n)のノイズ周波数成分f_nは、ワイヤロープ2Sが等速移動を行っている場合には、k=6及びk=8のときの帯域に出現する。
For example, as shown in FIG. 8, the noise frequency component f_n of the input signal x(n) appears in the bands when k=6 and k=8 when the
したがって、入力信号x(n)の一定の周期変動の周波数成分は、入力信号x(n)の周波数成分のうち、入力信号x(n)のノイズ周波数成分f_nとみなすことができる。 Therefore, the constant periodic fluctuation frequency component of the input signal x(n) can be regarded as the noise frequency component f_n of the input signal x(n) among the frequency components of the input signal x(n).
また、入力信号x(n)が漏洩磁束L_Fに応じて合成器92により合成された信号である場合には、時間領域では局所的な微少時間Δtの間に生じた信号と入力信号x(n)が等価である。よって、入力信号x(n)が漏洩磁束L_Fに応じて合成器92により合成された信号である場合には、微少時間Δtが短いほど、入力信号x(n)の周波数成分が出現する帯域の数が増える。
Further, when the input signal x(n) is a signal synthesized by the
例えば、図8に示すように、入力信号x(n)の損傷周波数成分f_sは、k=3、k=4、k=5、k=6、k=7、k=8及びk=9のときの帯域にそれぞれ出現する。 For example, as shown in FIG. 8, the damage frequency components f_s of the input signal x(n) are: Appears in each time zone.
この結果、入力信号x(n)の周波数成分の分布は、複数の帯域にわたる分布となる。したがって、入力信号x(n)の周波数成分のうち、入力信号x(n)の損傷周波数成分f_sは、入力信号x(n)のノイズ周波数成分f_nが出現する帯域以外の帯域にも出現する。 As a result, the distribution of the frequency components of the input signal x(n) is distributed over a plurality of bands. Therefore, among the frequency components of the input signal x(n), the damaged frequency component f_s of the input signal x(n) also appears in bands other than the band in which the noise frequency component f_n of the input signal x(n) appears.
ところで、入力信号x(n)の損傷周波数成分f_sは、本来はk=1及びk=2のときも出現している。しかし、ここではk=1及びk=2のときまで考慮する必要がない。よって、図8の一例では、k=1及びk=2のときには、入力信号x(n)の損傷周波数成分f_sは各種信号処理の過程で遮断されている。 By the way, the damaged frequency component f_s of the input signal x(n) originally appears even when k=1 and k=2. However, we do not need to consider up to k=1 and k=2 here. Therefore, in the example of FIG. 8, when k=1 and k=2, the damage frequency component f_s of the input signal x(n) is blocked in the process of various signal processing.
なお、周波数成分の分布は、数列yk(n)から構成されている。数列yk(n)は、上記で説明したように、整数値のy1(n),y2(n),・・・及びyN(n)から構成されている。よって、周波数成分の分布は、複数の値y1(n)~yN(n)から構成されている。 Note that the frequency component distribution is composed of a sequence yk(n). The sequence yk(n) is composed of the integer values y1(n), y2(n), . . . and yN(n), as explained above. Therefore, the frequency component distribution consists of a plurality of values y1(n) to yN(n).
また、図8の中段側及び下段側に示すように、k=6及びk=7のときのそれぞれの数列yk(n)を経時的に並べることが可能である。図8の中段側においては、制御部9が、k=6のときの数列yk(n)からクレストファクタを求めている一例が示されている。クレストファクタは、実効値に対する最大値の比を求める演算により得られる値である。また、図8の下段側においては、制御部9が、k=7のときの数列yk(n)から微分又は差分を求めている一例が示されている。
Also, as shown in the middle and lower parts of FIG. 8, it is possible to arrange the sequence yk(n) for k=6 and k=7 over time. The middle part of FIG. 8 shows an example in which the
処理部94は、図6に示すように、演算部941と、学習部943とを有している。
The
演算部941は、複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量を抽出する。具体的には、演算部941は、複数の値y1(n)~yN(n)から複数の統計的演算によって複数の特徴量を抽出する。複数の特徴量は、入力信号x(n)の周波数成分を特徴付ける代表値である。統計的演算は、例えば、中央値を求める演算である。中央値は、数列yk(n)を構成する整数値のy1(n),y2(n),・・・及びyN(n)を昇順に並べたときに中央に位置する値である。また、統計的演算は、例えば、最大値、最小値、範囲、平均値、標準偏差、実効値、クレストファクタ、微分及び差分の演算がある。また、統計的演算のうち、範囲は、最大値と最小値との差を求める演算により得られる値である。
The
図9は、図6の時刻t1のときにフィルタ部93によって生成された数列yk(n)の一例を示す図である。図9の一例では、数列yk(n)を構成する複数の値y1(n)~yN(n)のうち、k=8のときの値y8(n)が最大値を示し、k=9のときの値y9(n)が最小値を示す。よって、範囲は、値y8(n)と値y9(n)との差分で求まる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the sequence yk(n) generated by the
図10は、図6の時刻t2のときにフィルタ部93によって生成された数列yk(n)の一例を示す図である。図10の一例では、数列yk(n)を構成する複数の値y1(n)~yN(n)を昇順に並べたときに中央に位置する値は、k=5のときの値となる。また、図10においては、中央値の他には、平均値、標準偏差並びに微分若しくは差分が示されている。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the sequence yk(n) generated by the
学習部943は、図6に示すように、学習モデル961に複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量を入力する。複数の特徴量が入力されたときの学習モデル961は、演算処理を実行する。学習部943は、学習モデル961の演算処理の実行結果からワイヤロープ2Sに含まれる素線の損傷の有無を判定する。学習モデル961は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量と、ワイヤロープ2Sに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習が行われた学習済みのものである。
The
学習部943は、複数の第1特徴量と、複数の第2特徴量とのうち、少なくとも一方を学習用データセットとした学習モデル961に複数の特徴量を入力して演算処理を実行した学習モデル961の出力からワイヤロープ2Sの素線の損傷の有無を判定する。ここで、複数の第1特徴量は、ワイヤロープ2Sに含まれる素線の損傷が有ることを特徴付ける複数の値の集合である。また、複数の第2特徴量は、ワイヤロープ2Sに含まれる素線の損傷が無いことを特徴付ける複数の値の集合である。
The
また、ワイヤロープ2Sに含まれる素線の損傷とは、ワイヤロープ2Sの少なくとも一部に生じた物理的な損傷のことである。物理的な損傷とは、例えば、素線の断線、素線の部分断線及び素線の擦過痕の少なくとも一つの損傷のことである。
Damage to the wires included in the
以下、ワイヤロープ2Sに含まれる素線の損傷は、適宜、素線の損傷と称する。
Hereinafter, damage to the wires included in the
<サポートベクトルマシン>
図11は、図6の学習部943がサポートベクトルマシン943_1として構成されているときに学習用データセットを用いて機械学習を行う概念を示す図である。サポートベクトルマシン943_1は、教師あり学習の機械学習の一例として、複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量を入力に設定する。<Support Vector Machine>
FIG. 11 is a diagram showing the concept of performing machine learning using a learning data set when the
具体的には、図6の学習部943は、図11に示すように、予め設定された特徴空間の中を、第1領域と、第2領域と、に識別超平面により分類可能なサポートベクトルマシン943_1として構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 11, the
ここで、第1領域は、複数の第1特徴量を含む領域である。具体的には、第1領域は、複数の第1特徴量の一部である第1サポートベクトルSV_1を含む領域である。第2領域は、複数の第2特徴量を含む領域である。具体的には、第2領域は、複数の第2特徴量の一部である第2サポートベクトルSV_2を含む領域である。識別超平面は、図11に示すように、例えば、wTΓ+b=0で表すことができる関数である。Here, the first area is an area including a plurality of first feature amounts. Specifically, the first region is a region including a first support vector SV_1 that is part of the plurality of first feature quantities. The second area is an area containing a plurality of second feature amounts. Specifically, the second region is a region including the second support vector SV_2 that is part of the plurality of second feature quantities. The discriminative hyperplane is a function that can be represented by, for example, w T Γ+b=0, as shown in FIG.
より具体的には、複数の第1特徴量は、数列Γ’qで表される。qは1,2,・・・,Neである。Neは、素線の損傷が有るもののサンプル数である。数列Γ’qは、複数の値γ’1(n)、γ’2(n)、・・・及びγ’M(n)から構成されている。More specifically, the plurality of first feature quantities are represented by a sequence Γ'q . q is 1, 2, . . . , N e . N e is the number of samples with damaged strands. The sequence Γ' q is composed of a plurality of values γ'1(n), γ'2(n), . . . and γ'M(n).
例えば、γ’1(n)には数列yk(n)の中の最大値が割り当てられる。また、γ’2(n)には数列yk(n)の中の最小値が割り当てられる。このように、数列Γ’qは、複数の統計的演算により演算された値が割り当てられた値から構成されている。For example, γ'1(n) is assigned the maximum value in the sequence yk(n). Also, γ′2(n) is assigned the smallest value in the sequence yk(n). Thus, the sequence Γ' q is composed of values to which values calculated by a plurality of statistical operations are assigned.
よって、識別超平面となり得るwTΓ+b=0がある特徴空間上では、複数の第1特徴量の一部を第1サポートベクトルSV_1としたとき、数列Γ’qは、第1サポートベクトルSV_1を含む式として、例えば、wTΓ’q+b=1で表される。Therefore, on a feature space in which there is w T Γ+b=0 that can be a discriminative hyperplane, when a part of the plurality of first feature quantities is the first support vector SV_1, the sequence Γ' q is expressed by the first support vector SV_1 as An expression including w T Γ′ q +b=1, for example.
つまり、サポートベクトルマシン943_1は、数列Γ’qを上記特徴空間に写像したものをwTΓ’q+b=1の関数で表す。That is, the support vector machine 943_1 expresses the sequence Γ' q mapped onto the feature space by the function w T Γ' q +b=1.
一方、複数の第2特徴量は、数列Γpで表される。pは1,2,・・・,Noである。Noは、素線の損傷が無いもののサンプル数である。数列Γpは、複数の値γ1(n)、γ2(n)、・・・及びγM(n)から構成されている。On the other hand, the plurality of second feature quantities are represented by a sequence Γ p . p is 1, 2, . . . , N o . N o is the number of samples with no strand damage. The sequence Γ p is composed of multiple values γ1(n), γ2(n), . . . and γM(n).
例えば、γ1(n)には数列yk(n)の中の最大値が割り当てられる。また、γ2(n)には数列yk(n)の中の最小値が割り当てられる。このように、数列Γpは、複数の統計的演算により演算された値が割り当てられた値から構成されている。For example, γ1(n) is assigned the maximum value in the sequence yk(n). Also, γ2(n) is assigned the minimum value in the sequence yk(n). Thus, the sequence Γ p is composed of values to which values calculated by a plurality of statistical operations are assigned.
よって、識別超平面となり得るwTΓ+b=0がある特徴空間上では、複数の第2特徴量の一部を第2サポートベクトルSV_2としたとき、数列Γpは、第2サポートベクトルSV_2を含む式として、例えば、wTΓp+b=-1で表される。Therefore, on a feature space in which w T Γ+b=0 that can be a discriminative hyperplane, the sequence Γ p includes the second support vector SV_2 when a part of the plurality of second feature amounts is the second support vector SV_2. As a formula, for example, w T Γ p +b=−1.
つまり、サポートベクトルマシン943_1は、数列Γpを上記特徴空間に写像したものをwTΓp+b=-1の関数で表す。That is, the support vector machine 943_1 expresses the sequence Γ p mapped onto the feature space by the function w T Γ p +b=-1.
なお、サポートベクトルマシン943_1は、数列Γ’qを構成する値の中で、数列Γpを構成する値の1つに最も近いものを第1サポートベクトルSV_1に設定する。また、サポートベクトルマシン943_1は、数列Γpを構成する値の中で、数列Γ’qを構成する値の1つに最も近いものを第2サポートベクトルSV_2に設定する。Note that the support vector machine 943_1 sets the first support vector SV_1 to the value that is closest to one of the values that make up the sequence Γ p among the values that make up the sequence Γ′ q . Also, the support vector machine 943_1 sets the value closest to one of the values forming the sequence Γ' q among the values forming the sequence Γ p to the second support vector SV_2.
また、サポートベクトルマシン943_1は、距離d1及び距離d2になるwT及びbを求める。ここで、距離d1は、wTΓ+b=0が第1サポートベクトルSV_1と最も離れた距離である。一方、距離d2は、wTΓ+b=0が第2サポートベクトルSV_2と最も離れた距離である。サポートベクトルマシン943_1は、このようなwT及びbを求めることにより識別超平面を演算する。Also, the support vector machine 943_1 obtains w T and b that result in the distance d1 and the distance d2. Here, the distance d1 is the distance at which w T Γ+b=0 is farthest from the first support vector SV_1. On the other hand, the distance d2 is the distance at which w T Γ+b=0 is farthest from the second support vector SV_2. The support vector machine 943_1 computes the identification hyperplane by obtaining such w T and b.
つまり、サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットとして複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量の両方を特徴空間に写像して識別超平面を演算することで学習モデル961_1を生成する。 That is, the support vector machine 943_1 generates the learning model 961_1 by mapping both the plurality of first feature amounts and the plurality of second feature amounts as the learning data set to the feature space and calculating the discrimination hyperplane.
具体的には、サポートベクトルマシン943_1は、複数の特徴量を学習モデル961_1に入力したときの学習モデル961_1の出力が、第1領域に分類したものに該当する場合、素線の損傷が有ると判定する。また、サポートベクトルマシン943_1は、複数の特徴量を学習モデル961_1に入力したときの学習モデル961_1の出力が、第2領域に分類したものに該当する場合、素線の損傷が無いと判定する。 Specifically, the support vector machine 943_1 determines that there is damage to the wire when the output of the learning model 961_1 when a plurality of feature quantities are input to the learning model 961_1 corresponds to the one classified into the first region. judge. Also, the support vector machine 943_1 determines that there is no damage to the wire when the output of the learning model 961_1 when a plurality of feature quantities are input to the learning model 961_1 corresponds to the second region.
図12は、図6の学習部943がサポートベクトルマシン943_1として構成されているときの制御部9による処理を説明するフローチャートである。なお、ステップS11~ステップS13の処理は、学習処理である。ステップS14及びステップS15の処理は、特徴量抽出処理である。ステップS16~ステップS20の処理は、素線判定処理である。ステップS21及びステップS22の処理は、期間判定処理である。
FIG. 12 is a flowchart for explaining processing by the
<学習処理>
ステップS11において、サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットが入力されたか否かを判定する。サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットが入力されたと判定する場合、現在の処理をステップS12の処理に移行する。サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットが入力されていないと判定する場合、ステップS11の処理を継続する。<Learning processing>
In step S11, the support vector machine 943_1 determines whether a learning data set has been input. When the support vector machine 943_1 determines that the learning data set has been input, the current process shifts to the process of step S12. When the support vector machine 943_1 determines that the learning data set has not been input, it continues the process of step S11.
ステップS12において、サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットに複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量の両方が含まれるか否かを判定する。サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットに複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量の両方が含まれると判定する場合、現在の処理をステップS13の処理に移行する。サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットに複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量の両方が含まれないと判定する場合、現在の処理をステップS11の処理に戻す。 In step S12, the support vector machine 943_1 determines whether the learning data set includes both the plurality of first feature amounts and the plurality of second feature amounts. When the support vector machine 943_1 determines that the learning data set includes both the plurality of first feature amounts and the plurality of second feature amounts, the current process shifts to the process of step S13. When the support vector machine 943_1 determines that the learning data set does not include both the plurality of first feature amounts and the plurality of second feature amounts, the current process returns to the process of step S11.
ステップS13において、サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットを用いて機械学習を行うことで第1領域と第2領域とに分類可能な識別超平面を演算して学習モデル961_1を生成する。サポートベクトルマシン943_1は、現在の処理をステップS14の処理に移行させる。 In step S13, the support vector machine 943_1 generates a learning model 961_1 by performing machine learning using the learning data set to calculate a discriminative hyperplane that can be classified into a first region and a second region. The support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S14.
<特徴量抽出処理>
ステップS14において、演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されたか否かを判定する。演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されたと判定する場合、現在の処理をステップS15の処理に移行する。演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されていないと判定する場合、ステップS14の処理を繰り返す。つまり、ステップS14の処理は、フィルタ部93によりセンサ信号x(t)の周波数成分が抽出されたか否かを演算部941が判定する処理である。<Feature amount extraction processing>
In step S14, the
ステップS15において、演算部941は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)から複数の統計的演算により複数の特徴量を抽出する。演算部941は、現在の処理をステップS16の処理に移行させる。
In step S15, the
<素線判定処理>
ステップS16において、サポートベクトルマシン943_1は、複数の特徴量を学習モデル961_1に入力する。サポートベクトルマシン943_1は、現在の処理をステップS17の処理に移行する。ステップS17において、サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第1領域に分類したものに該当するか否かを判定する。サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第1領域に分類したものに該当すると判定する場合、現在の処理をステップS18の処理に移行する。サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第1領域に分類したものに該当しないと判定する場合、現在の処理をステップS19の処理に移動する。<Strand determination processing>
In step S16, the support vector machine 943_1 inputs a plurality of feature quantities to the learning model 961_1. The support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S17. In step S17, the support vector machine 943_1 determines whether or not the output of the learning model 961_1 corresponds to the classification of the plurality of feature quantities into the first region. When the support vector machine 943_1 determines that the output of the learning model 961_1 corresponds to the first area classified into the plurality of feature amounts, the current process shifts to the process of step S18. When the support vector machine 943_1 determines that the output of the learning model 961_1 does not correspond to the first region classified into the plurality of feature amounts, the support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S19.
ステップS18において、サポートベクトルマシン943_1は、素線の損傷が有ると判定する。サポートベクトルマシン943_1は、現在の処理をステップS21の処理に移行させる。ステップS19において、サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第2領域に分類したものに該当するか否かを判定する。サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第2領域に分類したものに該当すると判定する場合、現在の処理をステップS20の処理に移行する。サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第2領域に分類したものに該当しないと判定する場合、現在の処理をステップS21の処理に移行させる。 In step S18, the support vector machine 943_1 determines that the wire is damaged. The support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S21. In step S19, the support vector machine 943_1 determines whether or not the output of the learning model 961_1 corresponds to the classification of the plurality of feature quantities into the second region. When the support vector machine 943_1 determines that the output of the learning model 961_1 corresponds to the second region classified into the plurality of feature amounts, the support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S20. When the support vector machine 943_1 determines that the output of the learning model 961_1 does not correspond to the classification of the plurality of feature quantities into the second area, the current process proceeds to the process of step S21.
ステップS20において、サポートベクトルマシン943_1は、素線の損傷が無いと判定する。サポートベクトルマシン943_1は、現在の処理をステップS21の処理に移行させる。 In step S20, the support vector machine 943_1 determines that the wires are not damaged. The support vector machine 943_1 shifts the current process to the process of step S21.
<期間判定処理>
ステップS21において、フィルタ部93は、素線の損傷の有無の判定を終了させるか否かを判定する。フィルタ部93は、素線の損傷の有無の判定を終了させると判定する場合、現在の処理を終了する。フィルタ部93は、素線の損傷の有無の判定を終了させないと判定する場合、現在の処理をステップS22の処理に移行する。フィルタ部93は、ワイヤロープ2Sの速度が等速移動期間に該当するか否かを判定する。フィルタ部93は、ワイヤロープ2Sの速度が等速移動期間に該当すると判定する場合、現在の処理をステップS14の処理に戻させる。フィルタ部93は、ワイヤロープ2Sの速度が等速移動期間に該当しないと判定する場合、ステップS22の処理を継続する。<Period determination processing>
In step S21, the
<オートエンコーダ>
図13は、図6の学習部943がオートエンコーダ943_2として構成されているときに学習用データセットを用いて機械学習を行う概念を示す図である。<Auto Encoder>
FIG. 13 is a diagram showing the concept of performing machine learning using the learning data set when the
具体的には、図6の学習部943は、図13に示すように、入力と出力との誤差を重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whにより一定量に抑えるオートエンコーダ943_2として構成されている。オートエンコーダ943_2は、教師なし学習による機械学習の一例として、複数の第2特徴量を入力に設定する。
Specifically, as shown in FIG. 13, the
より具体的には、オートエンコーダ943_2は、オートエンコーダ962_1の一部と、オートエンコーダ962_2の一部と、最終層965とを積層させて形成された階層構造を有している。
More specifically, the autoencoder 943_2 has a layered structure formed by stacking a portion of the autoencoder 962_1, a portion of the autoencoder 962_2, and the
まず、オートエンコーダ962_1は、エンコーダ963_1と、デコーダ964_1とを有している。オートエンコーダ962_1は、活性化関数として例えばシグモイド関数が使用される。オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_1の入力をオートエンコーダ962_1の入力に設定する。オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_1の出力をデコーダ964_1の入力に設定する。オートエンコーダ943_2は、デコーダ964_1の出力をオートエンコーダ962_1の出力に設定する。オートエンコーダ943_2は、オートエンコーダ962_1に入力したものと同じものがオートエンコーダ962_1の出力側で再構成されるように、重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを学習により演算する。 First, the autoencoder 962_1 has an encoder 963_1 and a decoder 964_1. The autoencoder 962_1 uses, for example, a sigmoid function as an activation function. The autoencoder 943_2 sets the input of the encoder 963_1 to the input of the autoencoder 962_1. The autoencoder 943_2 sets the output of the encoder 963_1 to the input of the decoder 964_1. The autoencoder 943_2 sets the output of the decoder 964_1 to the output of the autoencoder 962_1. The autoencoder 943_2 calculates weighting factors wf, wg, and wh through learning so that the same input to the autoencoder 962_1 is reconstructed on the output side of the autoencoder 962_1.
次に、オートエンコーダ943_2は、オートエンコーダ962_1の一部であるエンコーダ963_1の出力をオートエンコーダ962_2の入力に設定する。オートエンコーダ962_2は、エンコーダ963_2と、デコーダ964_2とを有している。オートエンコーダ962_2は、活性化関数として例えばシグモイド関数が使用される。オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_2の入力をオートエンコーダ962_2の入力に設定する。オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_2の出力をデコーダ964_2の入力に設定する。オートエンコーダ943_2は、デコーダ964_2の出力をオートエンコーダ962_2の出力に設定する。オートエンコーダ943_2は、オートエンコーダ962_2と同様に、オートエンコーダ962_2に入力したものと同じものがオートエンコーダ962_2の出力側で再生されるように、重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを学習により演算する。 Autoencoder 943_2 then sets the output of encoder 963_1, which is part of autoencoder 962_1, to the input of autoencoder 962_2. The autoencoder 962_2 has an encoder 963_2 and a decoder 964_2. The autoencoder 962_2 uses, for example, a sigmoid function as an activation function. The autoencoder 943_2 sets the input of the encoder 963_2 to the input of the autoencoder 962_2. The autoencoder 943_2 sets the output of the encoder 963_2 to the input of the decoder 964_2. The autoencoder 943_2 sets the output of the decoder 964_2 to the output of the autoencoder 962_2. Similarly to the autoencoder 962_2, the autoencoder 943_2 learns the weighting coefficient wf, the weighting coefficient wg, and the weighting coefficient wh so that the same input to the autoencoder 962_2 is reproduced on the output side of the autoencoder 962_2. Calculate.
次に、オートエンコーダ943_2は、オートエンコーダ962_2の一部であるエンコーダ963_2の出力を最終層965の入力に設定する。よって、オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_1の出力をエンコーダ963_2の入力に設定する。オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_2の出力側に最終層965を追加する。最終層965は、活性化関数としてsoftmax関数が使用される。次に、オートエンコーダ943_2は、エンコーダ963_1、エンコーダ963_2及び最終層965の階層構造に誤差逆伝搬法を利用して重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを微調整することにより学習モデル961_2を生成する。
Autoencoder 943_2 then sets the output of encoder 963_2, which is part of autoencoder 962_2, to the input of
つまり、オートエンコーダ943_2は、学習用データセットとして複数の第2特徴量をオートエンコーダ943_2の入力及び出力のそれぞれに使用することにより重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを演算することで学習モデル961_2を生成する。 That is, the autoencoder 943_2 learns by calculating the weighting factor wf, the weighting factor wg, and the weighting factor wh by using a plurality of second feature quantities as the learning data set for the input and output of the autoencoder 943_2. Generate model 961_2.
また、オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力したときの学習モデル961_2の出力が複数の特徴量を再構成できた場合、素線の損傷が無いと判定する。オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力したときの学習モデル961_2の出力が複数の特徴量を再構成できなかった場合、素線の損傷が有ると判定する。 Also, the autoencoder 943_2 determines that there is no damage to the wire when the output of the learning model 961_2 when the plurality of feature amounts are input to the learning model 961_2 can reconstruct the plurality of feature amounts. The autoencoder 943_2 determines that there is damage to the wire when the output of the learning model 961_2 fails to reconstruct the plurality of feature amounts when the plurality of feature amounts are input to the learning model 961_2.
具体的には、オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量と、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力したときの学習モデル961_2の出力との差分を再構成誤差に設定する。オートエンコーダ943_2は、再構成誤差を二乗平均して二乗平均誤差を演算する。オートエンコーダ943_2は、二乗平均誤差が誤差許容値を超える場合、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できなかったと判定する。オートエンコーダ943_2は、二乗平均誤差が誤差許容値以下である場合、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できたと判定する。誤差許容値は、複数の特徴量に応じて設定されている値である。 Specifically, the autoencoder 943_2 sets the difference between the plurality of feature amounts and the output of the learning model 961_2 when the plurality of feature amounts are input to the learning model 961_2 as the reconstruction error. The autoencoder 943_2 calculates the root mean square error by averaging the reconstruction error. The autoencoder 943_2 determines that the output of the learning model 961_2 fails to reconstruct a plurality of feature quantities when the mean square error exceeds the error tolerance. The autoencoder 943_2 determines that the output of the learning model 961_2 has reconstructed a plurality of feature quantities when the mean square error is equal to or less than the error tolerance. The error tolerance value is a value set according to a plurality of feature quantities.
図14は、図6の学習部943がオートエンコーダ943_2として構成されているときの制御部9による処理を説明するフローチャートである。なお、ステップS41~ステップS43の処理は、学習処理である。ステップS44及びステップS45の処理は、特徴量抽出処理である。ステップS46~ステップS49の処理は、素線判定処理である。ステップS50及びステップS51の処理は、期間判定処理である。学習処理、特徴量抽出処理、素線判定処理及び期間判定処理のうち、期間判定処理は、図12のステップS21及びステップS22の処理と同様である。よって、その説明は省略する。
FIG. 14 is a flowchart for explaining processing by the
<学習処理>
ステップS41において、オートエンコーダ943_2は、学習用データセットが入力されたか否かを判定する。オートエンコーダ943_2は、学習用データセットが入力されたと判定する場合、現在の処理をステップS42の処理に移行する。オートエンコーダ943_2は、学習用データセットが入力されていないと判定する場合、ステップS41の処理を継続する。<Learning processing>
In step S41, the autoencoder 943_2 determines whether or not a learning data set has been input. When the autoencoder 943_2 determines that the learning data set has been input, the current process shifts to the process of step S42. When the autoencoder 943_2 determines that the learning data set has not been input, it continues the process of step S41.
ステップS42において、オートエンコーダ943_2は、学習用データセットに複数の第2特徴量が含まれているか否かを判定する。オートエンコーダ943_2は、学習用データセットに複数の第2特徴量が含まれていると判定する場合、現在の処理をステップS43の処理に移行する。オートエンコーダ943_2は、学習用データセットに複数の第2特徴量が含まれていないと判定する場合、現在の処理をステップS41の処理に戻す。 In step S42, the autoencoder 943_2 determines whether or not the learning data set includes a plurality of second feature amounts. When the autoencoder 943_2 determines that the learning data set includes a plurality of second feature amounts, the autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S43. When the autoencoder 943_2 determines that the learning data set does not include a plurality of second feature amounts, the autoencoder 943_2 returns the current process to the process of step S41.
ステップS43において、オートエンコーダ943_2は、学習用データセットを用いて機械学習を行うことで入力と出力との誤差を一定量に抑える重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを演算して学習モデル961_2を生成する。オートエンコーダ943_2は、現在の処理をステップS44の処理に移行させる。 In step S43, the autoencoder 943_2 performs machine learning using the learning data set to calculate a weighting factor wf, a weighting factor wg, and a weighting factor wh that suppresses the error between the input and the output to a certain amount, thereby obtaining a learning model. 961_2. The autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S44.
<特徴量抽出処理>
ステップS44において、演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されたか否かを判定する。演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されたと判定する場合、現在の処理をステップS45の処理に移行する。演算部941は、センサ信号x(t)の周波数成分が抽出されていないと判定する場合、ステップS44の処理を継続する。<Feature amount extraction processing>
In step S44, the
ステップS45において、演算部941は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)から複数の統計的演算により複数の特徴量を抽出する。演算部941は、現在の処理をステップS46の処理に移行させる。
In step S45, the
<素線判定処理>
ステップS46において、オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力する。オートエンコーダ943_2は、現在の処理をステップS47の処理に移行する。ステップS47において、オートエンコーダ943_2は、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できたか否かを判定する。オートエンコーダ943_2は、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できたと判定する場合、現在の処理をステップS48の処理に移行する。オートエンコーダ943_2は、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できていないと判定する場合、現在の処理をステップS49の処理に移行する。<Strand determination processing>
In step S46, the autoencoder 943_2 inputs a plurality of feature quantities to the learning model 961_2. The autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S47. In step S47, the autoencoder 943_2 determines whether or not the output of the learning model 961_2 has reconstructed a plurality of feature quantities. When the autoencoder 943_2 determines that the output of the learning model 961_2 has reconfigured a plurality of feature amounts, the autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S48. When the autoencoder 943_2 determines that the output of the learning model 961_2 has not reconstructed a plurality of feature amounts, the current process proceeds to the process of step S49.
ステップS48において、オートエンコーダ943_2は、素線の損傷が無いと判定する。オートエンコーダ943_2は、現在の処理をステップS50の処理に移行する。 In step S48, the autoencoder 943_2 determines that the wire is not damaged. The autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S50.
ステップS49において、オートエンコーダ943_2は、素線の損傷が有ると判定する。オートエンコーダ943_2は、現在の処理をステップS50の処理に移行する。 In step S49, the autoencoder 943_2 determines that the wire is damaged. The autoencoder 943_2 shifts the current process to the process of step S50.
以上の説明から、ワイヤロープ探傷装置は、磁化器11と、磁気センサ13と、制御部9と、を備えている。磁化器11は、ワイヤロープ2Sの一部を通る磁束Fを発生する。磁気センサ13は、磁束Fのうちワイヤロープ2Sから漏洩する漏洩磁束L_Fに応じた信号をセンサ信号x(t)として発生する。制御部9は、センサ信号x(t)を処理する。
As described above, the wire rope flaw detector includes the
制御部9は、センサ信号x(t)の周波数成分を抽出するフィルタ部93と、演算部941と、学習部943と、を有している。
The
学習部943は、素線の損傷の有無の判定の前段階として、学習済みの学習モデル961を生成する。学習済みの学習モデル961は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量とワイヤロープ2Sに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習を行っている。
The
学習部943は、学習済みの学習モデル961に、複数の特徴量を入力したときの学習モデル961が演算処理を実行することで、素線の損傷の有無を判定する。ここで、複数の特徴量は、素線の損傷の有無の判定の前段階とは異なるタイミングで抽出された周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づき抽出されている。
The
つまり、処理部94は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量の入力を学習済みの学習モデル961にしたときの学習モデル961の演算処理の実行結果から素線の損傷の有無を判定する。ここで、学習モデル961は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量とワイヤロープ2Sに含まれる素線の状態との相関関係についての機械学習を学習済みである。
That is, the
よって、学習モデル961は、複雑な演算をすることなく、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)に基づく複数の特徴量の入力からワイヤロープ2Sに含まれる素線の状態を予測した予測結果を出力することができる。
Therefore, the
したがって、時間領域においては磁気センサ13に発生した誘起電圧が低いことでSN比が低かったとしても以下のようになる。処理部94は、周波数領域における周波数成分に基づく入力をされた学習モデル961からの出力により、ノイズ周波数成分f_nを隠蔽した状態で素線の損傷の有無を判定することができる。
Therefore, in the time domain, even if the S/N ratio is low because the induced voltage generated in the
以上の説明から、ワイヤロープ探傷装置は、SN比をより確実に向上させることができる。 From the above description, the wire rope flaw detector can more reliably improve the SN ratio.
また、演算部941は、複数の値y1(n)~yN(n)から複数の統計的演算により複数の特徴量を抽出する。学習部943は、素線の損傷が有ることを特徴付ける複数の第1特徴量と、素線の損傷が無いことを特徴付ける複数の第2特徴量とのうち、少なくとも一方を学習用データセットとした学習モデル961の出力から素線の損傷の有無を判定する。
Further, the
つまり、学習部943は、複数の第1特徴量と、複数の第2特徴量とのうち、少なくとも一方を学習用データセットとした学習モデル961に複数の特徴量を入力したときの学習モデル961の出力に基づき、素線の損傷の有無を判定する。ここで、複数の第1特徴量は、素線の損傷が有ることを特徴付ける。複数の第2特徴量は、素線の損傷が無いことを特徴付ける。
That is, the
よって、学習部943は、時間領域における漏洩磁束L_Fと異なる側面から素線の損傷の有無を明確に判定することができる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、SN比をより確実に向上させることができる。
Therefore, the
また、学習部943は、予め設定された特徴空間の中を、複数の第1特徴量を含む第1領域と、複数の第2特徴量を含む第2領域と、に識別超平面により分類可能なサポートベクトルマシン943_1として構成されている。サポートベクトルマシン943_1は、学習用データセットとして複数の第1特徴量及び複数の第2特徴量の両方を特徴空間に写像して識別超平面を演算することで学習モデル961_1を生成する。
In addition, the
よって、サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1により、素線の損傷が有る場合及び素線の損傷が無い場合のいずれに複数の特徴量が該当するかを識別超平面で分類することができる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、素線の損傷の有無を判定するための汎化能力を向上させることができる。 Therefore, the support vector machine 943_1 can classify, using the identification hyperplane, whether a plurality of feature quantities correspond to the case where the strand is damaged or the case where the strand is not damaged, using the learning model 961_1. Therefore, the wire rope flaw detector can improve the generalization ability for determining the presence or absence of damage to the wire.
また、サポートベクトルマシン943_1は、複数の特徴量を学習モデル961_1に入力したときの学習モデル961_1の出力が、第1領域に分類したものに該当する場合、素線の損傷が有ると判定する。サポートベクトルマシン943_1は、複数の特徴量を学習モデル961_1に入力したときの学習モデル961_1の出力が、第2領域に分類したものに該当する場合、素線の損傷が無いと判定する。 Also, the support vector machine 943_1 determines that the wire is damaged when the output of the learning model 961_1 when a plurality of feature quantities are input to the learning model 961_1 corresponds to the one classified into the first region. The support vector machine 943_1 determines that there is no wire damage when the output of the learning model 961_1 when a plurality of feature quantities are input to the learning model 961_1 corresponds to the second region.
よって、サポートベクトルマシン943_1は、学習モデル961_1の出力が、複数の特徴量を第1領域及び第2領域のいずれかに分類したものに該当するかに応じて、素線の損傷の有無を判定する。よって、サポートベクトルマシン943_1は、いずれの領域に属するか否かで素線の損傷の有無の判定をすることができる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、素線の損傷の有無の判定処理を単純な分類処理に置換できるので、誤判定を低減させることができる。 Therefore, the support vector machine 943_1 determines whether or not the wires are damaged depending on whether the output of the learning model 961_1 corresponds to the classification of the plurality of feature quantities into either the first region or the second region. do. Therefore, the support vector machine 943_1 can determine the presence or absence of damage to the wire depending on which region it belongs to. Therefore, the wire rope flaw detection apparatus can replace the process of determining the presence or absence of damage to the wire with a simple classification process, thereby reducing erroneous determinations.
また、学習部943は、入力と出力との誤差を重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whにより一定量に抑えるオートエンコーダ943_2として構成されている。オートエンコーダ943_2は、学習用データセットとして複数の第2特徴量をオートエンコーダ943_2の入力及び出力のそれぞれに使用することにより重み係数wf、重み係数wg及び重み係数whを演算することで学習モデル961_2を生成する。
Also, the
よって、オートエンコーダ943_2は、素線の損傷が有る場合及び素線の損傷が無い場合のいずれに複数の特徴量が該当するかを出力で示すことができる。したがって、オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量のそれぞれが重み付けされることで次元数を減らして素線の損傷の有無の判定をすることができる。 Therefore, the autoencoder 943_2 can indicate in the output which of the plurality of feature amounts corresponds to the case where the strand is damaged or the case where the strand is not damaged. Therefore, the autoencoder 943_2 can determine whether or not the wire is damaged by reducing the number of dimensions by weighting each of the plurality of feature amounts.
以上の説明から、ワイヤロープ探傷装置は、判定に要する計算量を削減することができつつ、複数の特徴量のうち素線の損傷の有無の判定に寄与する特徴量を強調させて素線の損傷の有無の判定精度を向上させることができる。 From the above description, the wire rope flaw detection apparatus can reduce the amount of calculation required for determination, and emphasizes the feature amount that contributes to the determination of the presence or absence of damage to the strand among the plurality of feature amounts. It is possible to improve the accuracy of determining the presence or absence of damage.
また、オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力したときの学習モデル961_2の出力が複数の特徴量を再構成できた場合、素線の損傷が無いと判定する。オートエンコーダ943_2は、複数の特徴量を学習モデル961_2に入力したときの学習モデル961_2の出力が複数の特徴量を再構成できなかった場合、素線の損傷が有ると判定する。 Also, the autoencoder 943_2 determines that there is no damage to the wire when the output of the learning model 961_2 when the plurality of feature amounts are input to the learning model 961_2 can reconstruct the plurality of feature amounts. The autoencoder 943_2 determines that there is damage to the wire when the output of the learning model 961_2 fails to reconstruct the plurality of feature amounts when the plurality of feature amounts are input to the learning model 961_2.
よって、オートエンコーダ943_2は、学習モデル961_2の出力が、複数の特徴量を再構成できたか否かに応じて、素線の損傷の有無を判定する。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、複数の特徴量のそれぞれが非線形な関係であっても、素線の損傷の有無を判定することができる。 Therefore, the autoencoder 943_2 determines the presence/absence of damage to the wire according to whether or not the output of the learning model 961_2 has reconstructed a plurality of feature quantities. Therefore, the wire rope flaw detector can determine the presence or absence of damage to the wire even if each of the plurality of feature quantities has a non-linear relationship.
なお、オートエンコーダ943_2は、学習モデル961_2により素線の損傷が有ると判定した場合には以下のような処理を実行してもよい。オートエンコーダ943_2は、どの入力次元が要因で素線の損傷が有ると判定したかをスパース最適化により推定する。これにより、オートエンコーダ943_2は、その推定結果をワイヤロープ2の断線箇所のより詳細な分析に用いることができる。
Note that the autoencoder 943_2 may perform the following processing when the learning model 961_2 determines that the wire is damaged. The autoencoder 943_2 estimates by sparse optimization which input dimension is the factor in determining that there is damage to the wire. Thereby, the autoencoder 943_2 can use the estimation result for more detailed analysis of the disconnection point of the
また、フィルタ部93は、互いに異なる複数の帯域を個別の通過帯域とする複数のバンドパスフィルタを有する。よって、フィルタ部93は、互いに異なる複数の帯域の周波数成分を抽出できる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、磁気センサ13で生じた誘起電圧をセンサ信号x(t)として周波数領域で分析することができる。
In addition, the
また、演算部941は、複数の統計的演算により、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)の合計値、平均値及び中央値の少なくとも1つを複数の特徴量の少なくとも1つとして求める。
Further, the
よって、演算部941は、周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)の全てを比較対象とするのではなく、複数の統計的演算の種類に対応して複数の異なる代表値を複数の特徴量として抽出する。
Therefore, the
したがって、ワイヤロープ探傷装置は、複数の特徴量を、色々な側面から抽出された複数の代表値とするため、素線の損傷の有無の判定精度を特に顕著に向上させることができる。 Therefore, since the wire rope flaw detection apparatus uses a plurality of representative values extracted from various aspects as a plurality of feature values, it is possible to significantly improve the accuracy of determining the presence or absence of damage to the wire.
実施の形態2.
実施の形態2において、実施の形態1と同一又は同等の構成及び機能の説明は省略される。実施の形態2は、実施の形態1の学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方が学習部943に既に格納されている点が実施の形態1と異なる。他の構成は、実施の形態1と同様である。つまり、その他の構成は実施の形態1と同一又は同等の構成であり、これらの部分には同一符号を付している。
In the second embodiment, descriptions of configurations and functions that are the same as or equivalent to those of the first embodiment are omitted.
図15は、実施の形態2において制御部9による処理を説明するフローチャートである。上記で説明したように、図15のステップS61の処理が開始される前に、学習部943には学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方が既に格納されている状態となっている。従って、ワイヤロープ2Sの検査時には図12を用いて説明したようなステップS11~ステップS13の処理から構成される学習処理は不要となっている。同様に、ワイヤロープ2Sの検査時には図14を用いて説明したようなステップS41~ステップS43の処理から構成される学習処理は不要となっている。また、図15では、図12を用いて説明したようなステップS21及びステップS22の処理から構成される期間判定処理は省略されている。同様に、図15では、図14を用いて説明したようなステップS50及びステップS51の処理から構成される期間判定処理は省略されている。
FIG. 15 is a flowchart for explaining processing by the
具体的には、ステップS61及びステップS62の処理は、特徴量抽出処理である。ステップS61及びステップS62の処理は、ステップS44及びステップS45の処理と同様である。よって、その説明は省略する。 Specifically, the processing of steps S61 and S62 is feature amount extraction processing. The processing of steps S61 and S62 is the same as the processing of steps S44 and S45. Therefore, description thereof is omitted.
また、ステップS63及びステップS65~ステップS67の処理は、素線判定処理である。ステップS63及びステップS65~ステップS67の処理は、ステップS46~ステップS49の処理と同様である。よって、その説明は省略する。ここで、ステップS65~ステップS67の処理は、オートエンコーダ943_2から生成された学習モデル961_2によって実行される。 Further, the processes of step S63 and steps S65 to S67 are wire determination processes. The processing of steps S63 and steps S65 to S67 is the same as the processing of steps S46 to S49. Therefore, description thereof is omitted. Here, the processing of steps S65 to S67 is executed by the learning model 961_2 generated from the autoencoder 943_2.
また、ステップS63及びステップS68~ステップS71の処理は、素線判定処理である。ステップS63及びステップS68~ステップS71の処理は、ステップS16~ステップS20の処理と同様である。よって、その説明は省略する。ここで、ステップS68~ステップS71の処理は、サポートベクトルマシン943_1から生成された学習モデル961_1によって実行される。 Further, the processes of step S63 and steps S68 to S71 are wire determination processes. The processing of steps S63 and steps S68 to S71 is the same as the processing of steps S16 to S20. Therefore, description thereof is omitted. Here, the processing of steps S68 to S71 is executed by the learning model 961_1 generated from the support vector machine 943_1.
ステップS64において、制御部9は、学習モデル961が、オートエンコーダ943_2によって生成された学習モデル961_2であるか、又はサポートベクトルマシン943_1によって生成された学習モデル961_1であるか、を判定する。学習モデル961がオートエンコーダ943_2によって生成された学習モデル961_2であると制御部9によって判定された場合、ステップS64の処理は、ステップS65の処理に進む。一方、学習モデル961がサポートベクトルマシン943_1から生成された学習モデル961_1であると制御部9によって判定された場合、ステップS64の処理は、ステップS68の処理に進む。
In step S64, the
このように、学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方が使用されることにより、制御部9への入力としてセンサ信号x(t)が入力され、制御部9からの出力として素線の損傷の有無の判定結果が出力される。
In this way, by using either one of the learning model 961_1 and the learning model 961_2, the sensor signal x(t) is input as an input to the
従って、学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方をワイヤロープ2Sの故障診断に活用することができる。
Therefore, either one of the learning model 961_1 and the learning model 961_2 can be utilized for fault diagnosis of the
以上の説明から、学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方が学習部943に格納されていることにより、センサ信号x(t)が制御部9に入力されれば、制御部9から素線の損傷の有無の判定結果が出力される。これにより、学習モデル961_1及び学習モデル961_2のいずれか一方をワイヤロープ2Sの故障診断に活用することができる。
From the above description, one of the learning model 961_1 and the learning model 961_2 is stored in the
実施の形態3.
実施の形態3において、実施の形態1及び実施の形態2と同一又は同等の構成及び機能の説明は省略される。実施の形態3は、実施の形態1及び実施の形態2のバンドパスフィルタがウェーブレット変換で実現される点が実施の形態1及び実施の形態2と異なる。他の構成は、実施の形態1及び実施の形態2と同様である。つまり、その他の構成は実施の形態1と同一又は同等の構成であり、これらの部分には同一符号を付している。
In the third embodiment, descriptions of configurations and functions that are the same as or equivalent to those of the first and second embodiments are omitted.
図16は、実施の形態3によるワイヤロープ2Sから漏洩する漏洩磁束L_Fに応じた信号を処理する制御部9の機能構成例を示すブロック図である。図16に示すように、フィルタ部193は、バンドパスフィルタとして、センサ信号x(t)にウェーブレット変換を実行することによりセンサ信号x(t)の周波数成分の分布を生成するウェーブレット変換部1931を備えている。
FIG. 16 is a block diagram showing a functional configuration example of the
図17は、図16のフィルタ部193の周波数特性の一例を示す図である。バンドパスフィルタは、ウェーブレット変換部1931で処理されるウェーブレット変換の基底関数により実現されるものである。図17に示すように、複数の帯域のそれぞれの帯域幅bkは、帯域の中心周波数ωckが低くなるほど狭くなっている。FIG. 17 is a diagram showing an example of frequency characteristics of the
次に、ウェーブレット変換の基底関数の一例として、Morlet Waveletが図18を用いて説明される。図18は、図16のウェーブレット変換部1931によるマザーウェーブレットの時間領域の波形例を示す図である。マザーウェーブレットは式(1)に表される。
Next, Morlet Wavelet will be described with reference to FIG. 18 as an example of basis functions for wavelet transform. FIG. 18 is a diagram showing an example of a time-domain waveform of the mother wavelet by the
ドーターウェーブレットは次の式(2)に表される。ドーターウェーブレットのスケールは、次の式(3)に表される。式(2)に表されるドーターウェーブレットは、式(3)に表されるスケールに応じて、図18に示す波形の振幅を拡大又は縮小することができる。また、式(2)に表されるドーターウェーブレットは、式(3)に表されるスケールに応じて、図18に示す波形を時間軸方向に平行移動することができる。ここで、s0はスケールの定数である。skは、kを引数とし、且つs0が乗算されるスケールの関数である。A daughter wavelet is represented by the following equation (2). The daughter wavelet scale is represented by the following equation (3). The daughter wavelet expressed in equation (2) can expand or contract the amplitude of the waveform shown in FIG. 18 according to the scale expressed in equation (3). Also, the daughter wavelet represented by equation (2) can translate the waveform shown in FIG. 18 in the time axis direction according to the scale represented by equation (3). where s 0 is the scale constant. s k is a scale function with k as argument and multiplied by s 0 .
次に、マザーウェーブレット及びドーターウェーブレットをフーリエ変換したものは、次のように説明される。まず、マザーウェーブレットをフーリエ変換した式は次の式(4)に表される。一方、ドーターウェーブレットをフーリエ変換したものは式(5)に表される。 Next, the Fourier transforms of the mother wavelet and daughter wavelet are explained as follows. First, the equation obtained by Fourier transforming the mother wavelet is represented by the following equation (4). On the other hand, the Fourier transform of the daughter wavelet is represented by Equation (5).
図19は、図16のウェーブレット変換部1931によるマザーウェーブレットの周波数領域の波形例を示す図である。図19に示すように、Morlet Waveletの周波数特性は、入力信号x(n)の周波数成分のうち、帯域幅bkと帯域幅bkの中心周波数ω0とで特定される通過帯域の周波数を通過させるバンドパスフィルタとなる。図19の中心周波数ωckは、次の式(6)に表される。式(6)に表されるように、中心周波数ωckは、ω0/s0を2のm乗根の累乗で除した値で表現される。ここで、上記で説明したように、mは自然数である。FIG. 19 is a diagram showing an example of a frequency domain waveform of the mother wavelet by the
また、図19の帯域幅bkは、次の式(7)に表される。Also, the bandwidth b k in FIG. 19 is represented by the following equation (7).
ここで、m=1の場合の式(6)及び式(7)は、次のように説明される。まず、次の式(8)は、式(6)において、m=1のときの式である。式(8)の記載から、中心周波数ωckは、ω0/s0を2で除した値で表現される。Here, equations (6) and (7) for m=1 are explained as follows. First, the following formula (8) is a formula when m=1 in formula (6). From the expression (8), the center frequency ω ck is expressed by dividing ω 0 /s 0 by 2.
一方、次の式(9)は、式(7)において、m=1のときの式である。式(9)の記載から、帯域幅bkは、2の自然対数の平方根を2倍してs0で除した値を2で除した値で表現される。On the other hand, the following formula (9) is a formula when m=1 in formula (7). From the description of equation (9), the bandwidth b k is expressed by the value obtained by dividing the square root of the natural logarithm of 2 by 2 and dividing by s 0 .
よって、式(7)によりΔk=1/mであるため、式(7)は、Δk=1/m=1/1=1のようになる。したがって、互いに隣接する2つの帯域のうち、一方の帯域の帯域幅bkと、一方の帯域よりも中心周波数ωckの低い他方の帯域の帯域幅bk+1との関係は、bk+1=2-Δk・bk=bk+1=2-1・bkの関係を満たしている。したがって、m=1の場合、一方の帯域の帯域幅bkと、他方の帯域の帯域幅bk+1との関係は、1オクターブとなる。Therefore, since Δk=1/m according to equation (7), equation (7) becomes Δk=1/m=1/1=1. Therefore, the relationship between the bandwidth b k of one of the two adjacent bands and the bandwidth b k+1 of the other band whose center frequency ω ck is lower than that of the other band is b k+ It satisfies the relationship of 1 =2 -Δk · bk =bk +1 = 2-1 · bk . Therefore, when m=1, the relationship between the bandwidth b k of one band and the bandwidth b k+1 of the other band is one octave.
具体的には、式(8)において、k=0のとき、中心周波数ωckは、周波数ω0/s0となる。また、式(9)において、k=0のとき、帯域幅bkは、次の式(10)に表される。よって、式(8)及び式(9)から、kが1増す毎に、中心周波数ωck及び帯域幅bkは、1/2になる。Specifically, in Equation (8), when k=0, the center frequency ω ck becomes the frequency ω 0 /s 0 . Also, in Equation (9), when k=0, the bandwidth b k is represented by Equation (10) below. Therefore, from equations (8) and (9), the center frequency ω ck and the bandwidth b k are halved each time k is increased by one.
また、Δk=1/mであるため、mが1以外の自然数となるとき、次の関係が成立する。互いに隣接する2つの帯域のうち、一方の帯域の帯域幅bkと、一方の帯域よりも中心周波数ωckの低い他方の帯域の帯域幅bk+1との関係は、bk+1=2-Δk・bk=bk+1=2-1/m・bkの関係を満たしている。よって、mが1以外の場合、一方の帯域の帯域幅bkと、他方の帯域の帯域幅bk+1との関係は、1/mオクターブとなる。m=3の場合のときの中心周波数ωckは、次のように説明される。Also, since Δk=1/m, when m is a natural number other than 1, the following relationship holds. Of two bands adjacent to each other, the relationship between the bandwidth bk of one band and the bandwidth bk+1 of the other band whose center frequency ωck is lower than that of the other band is: bk +1 = It satisfies the relationship of 2 −Δk ·b k =b k+1 =2 −1/m ·b k . Therefore, when m is other than 1, the relationship between the bandwidth b k of one band and the bandwidth b k+1 of the other band is 1/m octave. The center frequency ω ck when m=3 is explained as follows.
図20は、図16のフィルタ部193の周波数特性の他の一例として1/3オクターブのときの中心周波数ωckの概念図である。図20に示すように、中心周波数ωckは、ω0/s0を2の3乗根の累乗で除した値で表現することができる。FIG. 20 is a conceptual diagram of the center frequency ω ck at ⅓ octave as another example of the frequency characteristics of the
上記の説明から、互いに隣接する2つの帯域の中心周波数ωckと中心周波数ωck+1とは、次の式(11)に表される。式(11)は、式(8)に基づき、互いに隣接する2つの帯域の中心周波数ωckと中心周波数ωck+1との大きさの違いを表したものである。式(11)から、kが1増す毎に、中心周波数ωckは、2-1/mになる。From the above description, the center frequency ω ck and the center frequency ω ck+1 of two bands adjacent to each other are represented by the following equation (11). Equation (11) expresses the difference in magnitude between the center frequency ω ck and the center frequency ω ck+1 of two adjacent bands based on Equation (8). From equation (11), the center frequency ω ck becomes 2 −1/m each time k increases by 1.
また、互いに隣接する2つの帯域のそれぞれにおける帯域幅bkと帯域幅bk+1とは、次の式(12)に表される。式(12)は、式(9)に基づき、互いに隣接する2つの帯域の帯域幅bkと帯域幅bk+1との大きさの違いを表したものである。式(12)から、kが1増す毎に、帯域幅bkは、2-1/mになる。Also, the bandwidth b k and the bandwidth b k+1 in each of the two bands adjacent to each other are represented by the following equation (12). Equation (12) expresses the difference in magnitude between the bandwidth b k and the bandwidth b k+1 of two adjacent bands based on Equation (9). From equation (12), the bandwidth b k becomes 2 −1/m for each increment of k.
図21は、図16のフィルタ部193が漏洩磁束L_Fに応じた信号から抽出した周波数成分の分布の一例を示す図である。図21の一例は、互いに隣接する2つの帯域の帯域幅bk及び中心周波数ωck以外は、図8の一例と同様である。よって、図21の説明は省略される。FIG. 21 is a diagram showing an example of distribution of frequency components extracted from the signal according to the leakage magnetic flux L_F by the
図22は、図16の時刻t1のときにフィルタ部193によって生成された数列yk(n)の一例を示す図である。図22の一例では、数列yk(n)を構成する複数の値y1(n)~yN(n)のうち、k=6のときの値y6(n)が最大値を示し、k=1,2,3,5及び7のときの値y1(n),y2(n),y3(n),y5(n)及びy7(n)が最小値を示す。よって、範囲は、値y6(n)と値y1(n),y2(n),y3(n),y5(n)及びy7(n)との差分で求まる。
FIG. 22 is a diagram showing an example of the sequence yk(n) generated by the
図23は、図16の時刻t2のときにフィルタ部193によって生成された数列yk(n)の一例を示す図である。図23の一例では、数列yk(n)を構成する複数の値y1(n)~yN(n)を昇順に並べたときに中央に位置する値は、k=5のときの値となる。よって、中央値は、k=5のときの値が採用される。
FIG. 23 is a diagram showing an example of the sequence yk(n) generated by the
図24は、図16の制御部9による処理を説明するフローチャートである。なお、ステップS81の処理は、学習処理である。ステップS82~ステップS84の処理は、特徴量抽出処理である。ステップS85の処理は、素線判定処理である。ステップS86の処理は、期間判定処理である。学習処理、特徴量抽出処理、素線判定処理及び期間判定処理のうち、学習処理、素線判定処理及び期間判定処理は、以下のようになる。すなわち、学習処理、素線判定処理及び期間判定処理は、図12において、ステップS11~ステップS13の処理、ステップS16~ステップS20の処理並びにステップS21及びステップS22の処理からなる一連の処理となる。また、学習処理、素線判定処理及び期間判定処理は、図14において、ステップS41~ステップS43の処理、ステップS46~ステップS49の処理並びにステップS50及びステップS51の処理からなる一連の処理となる。よって、学習処理、素線判定処理及び期間判定処理は、上記のいずれか一方の一連の処理である。よって、それらの説明は省略される。
FIG. 24 is a flow chart for explaining the processing by the
<特徴量抽出処理>
ステップS82において、合成器92は、センサ信号x(t)に対応する入力信号x(n)をフィルタ部193に入力する。合成器92は、現在の処理をステップS83の処理に移行させる。<Feature amount extraction processing>
In step S<b>82 , the
ステップS83において、フィルタ部193は、ウェーブレット変換部1931で入力信号x(n)の周波数成分を抽出する。フィルタ部193は、現在の処理をステップS84の処理に移行させる。なお、ステップS83の処理と、ステップS84の処理との間において、絶対値部932が実行する処理の説明は省略する。
In step S<b>83 , the
ステップS84において、演算部941は、ウェーブレット変換部1931で抽出された周波数成分から構成される複数の値y1(n)~yN(n)から複数の統計的演算により複数の特徴量を抽出する。演算部941は、現在の処理をステップS85の処理に移行させる。
In step S84, the
以上の説明から、ワイヤロープ探傷装置において、複数の帯域のそれぞれの帯域幅bkは、帯域の中心周波数ωckが低くなるほど狭くなっている。よって、帯域の中心周波数ωckが低いほど、周波数分解能が高く且つ時間分解能が低くなる。帯域の中心周波数ωckが高いほど、周波数分解能が低く且つ時間分解能が高くなる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、突発的な変動が時間軸においてどこで起こったかがより正確に検知でき、ゆっくりした変動の周波数をより正確に決定できるため、効率的な分析が可能となる。From the above explanation, in the wire rope flaw detector, the bandwidth b k of each of the plurality of bands becomes narrower as the center frequency ω ck of the band becomes lower. Therefore, the lower the center frequency ω ck of the band, the higher the frequency resolution and the lower the time resolution. The higher the center frequency ω ck of the band, the lower the frequency resolution and the higher the time resolution. Therefore, the wire rope flaw detector can more accurately detect where on the time axis abrupt fluctuations occur, and more accurately determine the frequency of slow fluctuations, thus enabling efficient analysis.
また、互いに隣接する2つの帯域のうち、一方の帯域の帯域幅bkと、一方の帯域よりも中心周波数の低い他方の帯域の帯域幅bk+1との関係は、Δk=1/mとすると、bk+1=2-Δk・bkの関係を満たしている。よって、帯域を2のm乗根で変えることができる。したがって、高周波領域において時間分解能が特に顕著に改善し、低周波領域において空間分解能が特に顕著に改善する。The relationship between the bandwidth b k of one of the two adjacent bands and the bandwidth b k+1 of the other band having a center frequency lower than that of the other band is Δk=1/m , the relationship b k+1 =2 −Δk ·b k is satisfied. Therefore, the band can be changed by the mth root of 2. Therefore, the temporal resolution is significantly improved in the high frequency region, and the spatial resolution is particularly significantly improved in the low frequency region.
また、フィルタ部193は、センサ信号x(t)にウェーブレット変換を実行することによりセンサ信号x(t)から周波数成分を抽出する。ウェーブレットは局所的な関数であるため、ウェーブレットと、局所的に発生する素線の損傷部B_Wの検出との相関性が高い。よって、フィルタ部193は、周波数成分のうち損傷周波数成分f_sを強調させることができる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、素線の損傷時に生じる誘起電圧の周波数成分を強調させることができるので、SN比を特に顕著に向上させることができる。
Further, the
また、各実施の形態について、ワイヤロープ探傷装置の各部の機能は、処理回路により実現される。すなわち、ワイヤロープ探傷装置は、合成器92、フィルタ部93、フィルタ部193、演算部941及び学習部943を実行するための処理回路を備えている。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)であってもよい。
Also, in each embodiment, the function of each part of the wire rope flaw detector is implemented by a processing circuit. That is, the wire rope flaw detection apparatus includes a processing circuit for executing the
図25は、ハードウェア構成例を説明する図である。図25においては、処理回路201がバス202に接続されている。処理回路201が専用のハードウェアである場合、処理回路201は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又はこれらを組み合わせたものが該当する。ワイヤロープ探傷装置の各部の機能のそれぞれは、処理回路201で実現されてもよいし、各部の機能はまとめて処理回路201で実現されてもよい。
FIG. 25 is a diagram illustrating a hardware configuration example. In FIG. 25,
図26は、他のハードウェア構成例を説明する図である。図26においては、プロセッサ203及びメモリ204がバス202に接続されている。処理回路がCPUの場合、ワイヤロープ探傷装置の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ204に格納される。処理回路は、メモリ204に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、ワイヤロープ探傷装置は、処理回路により実行されるときに、合成器92、フィルタ部93、フィルタ部193、演算部941及び学習部943を制御するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ204を備えている。また、これらのプログラムは、合成器92、フィルタ部93、フィルタ部193、演算部941及び学習部943を実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるといえる。ここで、メモリ204とは、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ又は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等が該当する。
FIG. 26 is a diagram illustrating another hardware configuration example. In FIG. 26,
なお、ワイヤロープ探傷装置の各部の機能は、一部が専用のハードウェアで実現され、他の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現されるようにしてもよい。例えば、フィルタ部93及びフィルタ部193は専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現させることができる。また、演算部941及び学習部943は処理回路がメモリ204に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現させることが可能である。
A part of the function of each part of the wire rope flaw detector may be realized by dedicated hardware, and another part may be realized by software or firmware. For example, the
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上記の各機能を実現することができる。次に、上記の各機能を実現させる一例は次のように具体的に説明される。 As such, the processing circuitry may implement each of the above functions through hardware, software, firmware, or a combination thereof. Next, an example of realizing each of the above functions will be specifically explained as follows.
図27は、図25又は図26の具体例として図6及び図16の少なくとも一方の制御部9を端末装置501に組み込んで使用するシステム構成例を示す図である。ワイヤロープ探傷装置は、図27に示すように、ワイヤロープ2Sの損傷をプローブ1が検出するものである。ワイヤロープ2Sは、例えば、エレベータのかごを吊り下げるものである。なお、ワイヤロープ2Sは、クレーンに使用されてもよい。
FIG. 27 is a diagram showing a system configuration example in which the
プローブ1は、ワイヤロープ2Sに対して例えば特定方向W_Dに沿って移動しているときに素線の損傷を検出する。プローブ1は、ケーブルを介して、例えば、アナログ信号であるセンサ信号x(t)をAD変換器301に供給する。AD変換器301は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。AD変換器301により変換されたデジタル信号は、端末装置501に入力される。端末装置501としては、例えば、パソコンが用いられる。端末装置501は、AD変換器301から入力されたデジタル信号に各種信号処理を施すことにより、素線の損傷の有無を判定する。また、端末装置501は、素線の損傷の有無の判定結果を表示する。
The
図28は、図25又は図26の具体例として図6及び図16の少なくとも一方の制御部9を判定器401に組み込むことにより、判定器401の処理内容をデータロガー601に供給するシステム構成例を示す図である。プローブ1は、ケーブルを介して、例えば、アナログ信号から構成されたセンサ信号x(t)を判定器401に供給する。判定器401は、マイコンが搭載されている。判定器401は、専用ハードウェアである。判定器401は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。判定器401は、変換したデジタル信号に各種信号処理を施すことにより、素線の損傷の有無を判定する。また、判定器401は、素線の損傷の有無の判定結果を報知する。
FIG. 28 is a system configuration example of supplying the processing contents of the
なお、判定器401は、内部で処理した各種信号をアナログ信号又はデジタル信号として外部装置に供給可能である。外部装置としては、例えば、データロガー601が用いられる。データロガー601は、判定器401からアナログ信号又はデジタル信号が入力されることで、波形の表示が可能である。また、データロガー601は、判定器401の処理内容を記録可能である。
Note that the
図29は、図25又は図26の具体例として図6及び図16の少なくとも一方の制御部9を判定器401に組み込むことにより、判定器401の処理内容をエレベータ制御盤701に供給するシステム構成例を示す図である。エレベータ制御盤701は、判定器401からデジタル信号が入力されることで、どの物件のどのワイヤロープ2が断線しているか等の監視情報を中央監視センターへ伝達可能である。
FIG. 29 shows a system configuration in which at least one of the
以上、ワイヤロープ探傷装置は、実施の形態1及び2に基づいて説明されているが、これに限定されるものではない。 Although the wire rope flaw detector has been described above based on the first and second embodiments, the present invention is not limited to this.
実施の形態1及び2においては、学習部943が、他のデータにも適用可能な学習モデル961を演算してから対象データについて素線の有無を判定する一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、学習部943は、MT法の演算で単位空間を定義してからマハラノビス距離MDで素線の有無を判定してもよい。
In
<MT法>
具体的には、学習部943は、MT法を用いる場合、単位空間を定義する。学習部943は、単位空間の中心から対象データまでの距離をマハラノビス距離MDとして演算する。学習部943は、マハラノビス距離MDが近いものを正常と判定する。一方、学習部943は、マハラノビス距離MDが遠いものを異常と判定する。<MT method>
Specifically, the
より具体的には、学習部943は、素線の損傷が無い場合において、センサ信号x(t)と、センサ信号x(t)の周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)との相関関係を利用して素線の損傷の有無を判定する。
More specifically, the
まず、演算部941は、センサ信号x(t)と、複数の値y1(n)~yN(n)とのそれぞれを規準化した規準化値を演算する。演算部941は、規準化値を(生データ-平均値)/標準偏差により演算する。次に、演算部941は、規準化値の集合を単位空間として相関行列Rを演算する。次に、演算部941は、相関行列Rの逆行列R-1を演算する。演算した逆行列R-1は学習部943により保持される。First, the
次に、演算部941は、素線の損傷の有無の対象となる対象データのセンサ信号x(t)と、そのセンサ信号x(t)の周波数成分を構成する複数の値y1(n)~yN(n)とのそれぞれを上記と同様に規準化した行列Yを生成する。次に、学習部943は、対象データを規準化した行列Yと、事前に演算した逆行列R-1と、対象データを規準化した行列Yの転置行列YTとを掛け合わせて項目数で除することで、マハラノビス距離MDを演算する。学習部943は、予め設定された閾値距離と、マハラノビス距離MDとを比較することで、素線の損傷の有無を判定する。ここで、項目数は、規準化の演算に利用したパラメータ数となり、上記の一例では、1+N個となる。Next, the
つまり、制御部9は、各種データ間の相関関係を利用して、入力データと、素線の損傷の有無との対応関係を導く。これにより、制御部9は、他の入力データを入力したときであっても、その導いた対応関係により素線の損傷の有無を確実に判定することができる。したがって、ワイヤロープ探傷装置は、高い汎化能力を実現することができる。
In other words, the
2,2S ワイヤロープ、11 磁化器、13 磁気センサ、9 制御部、93,193 フィルタ部、94 処理部、941 演算部、943 学習部、943_1 サポートベクトルマシン、943_2 オートエンコーダ、961,961_1,961_2 学習モデル。 2, 2S wire rope, 11 magnetizer, 13 magnetic sensor, 9 control section, 93, 193 filter section, 94 processing section, 941 calculation section, 943 learning section, 943_1 support vector machine, 943_2 autoencoder, 961, 961_1, 961_2 learning model.
Claims (9)
前記磁束のうち前記ワイヤロープから漏洩する漏洩磁束に応じた信号をセンサ信号として発生する磁気センサと、
前記センサ信号を処理する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記センサ信号の周波数成分を抽出するフィルタ部と、
前記周波数成分を構成する複数の値に基づく複数の特徴量を抽出する演算部と、
前記複数の特徴量と前記ワイヤロープに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習を行った学習済みの学習モデルに、前記フィルタ部により抽出された周波数成分を構成する複数の値に基づき前記演算部により抽出された複数の特徴量を入力したときの前記学習モデルが演算処理を実行することで、前記素線の損傷の有無を判定する学習部と、
を有し、
前記学習部は、予め設定された特徴空間の中を、前記素線の損傷が有ることを特徴付ける複数の第1特徴量を含む第1領域と、前記素線の損傷が無いことを特徴付ける複数の第2特徴量を含む第2領域とに分類し、
前記演算部は、前記複数の値の合計値、最大値、最小値、前記最大値と前記最小値との差である範囲、平均値、標準偏差、実効値、クレストファクタ、微分値、差分、及び中央値の少なくとも1つを前記複数の特徴量の少なくとも1つとして求めるワイヤロープ探傷装置。 a magnetizer that generates magnetic flux through a portion of the wire rope;
a magnetic sensor that generates, as a sensor signal, a signal corresponding to leakage magnetic flux leaking from the wire rope among the magnetic flux;
a control unit that processes the sensor signal;
with
The control unit
a filter unit for extracting frequency components of the sensor signal;
a calculation unit that extracts a plurality of feature amounts based on a plurality of values that constitute the frequency component;
Based on a plurality of values constituting frequency components extracted by the filter unit, in a learned learning model that has performed machine learning on the correlation between the plurality of feature values and the state of the wires included in the wire rope. a learning unit that determines the presence or absence of damage to the wire by executing arithmetic processing by the learning model when a plurality of feature values extracted by the arithmetic unit are input;
has
The learning unit divides a preset feature space into a first region including a plurality of first feature quantities that characterize the presence of damage to the wire, and a plurality of first regions that characterize the absence of damage to the wire. Classify into a second region containing a second feature amount ,
The computing unit provides a total value of the plurality of values, a maximum value, a minimum value, a range that is a difference between the maximum value and the minimum value, an average value, a standard deviation, an effective value, a crest factor, a differential value, a difference, and a wire rope flaw detector that obtains at least one median value as at least one of the plurality of feature quantities .
前記磁束のうち前記ワイヤロープから漏洩する漏洩磁束に応じた信号をセンサ信号として発生する磁気センサと、
前記センサ信号を処理する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記センサ信号の周波数成分を抽出するフィルタ部と、
前記周波数成分を構成する複数の値に基づく複数の特徴量を抽出する演算部と、
前記複数の特徴量と前記ワイヤロープに含まれる素線の状態との相関関係について機械学習を行った学習済みの学習モデルに、前記フィルタ部により抽出された周波数成分を構成する複数の値に基づき前記演算部により抽出された複数の特徴量を入力したときの前記学習モデルが演算処理を実行することで、前記素線の損傷の有無を判定する学習部と、
を有し、
前記学習部は、予め設定された特徴空間の中を、前記素線の損傷が有ることを特徴付ける複数の第1特徴量を含む第1領域と、前記素線の損傷が無いことを特徴付ける複数の第2特徴量を含む第2領域とに分類し、
前記フィルタ部は、互いに異なる複数の帯域を個別の通過帯域とする複数のバンドパスフィルタを有し、
前記複数の帯域のそれぞれの帯域幅は、前記帯域の中心周波数が低くなるほど狭くなっているワイヤロープ探傷装置。 a magnetizer that generates magnetic flux through a portion of the wire rope;
a magnetic sensor that generates, as a sensor signal, a signal corresponding to leakage magnetic flux leaking from the wire rope among the magnetic flux;
a control unit that processes the sensor signal;
with
The control unit
a filter unit for extracting frequency components of the sensor signal;
a calculation unit that extracts a plurality of feature amounts based on a plurality of values that constitute the frequency component;
Based on a plurality of values composing the frequency components extracted by the filter unit, in a learning model that has undergone machine learning on the correlation between the plurality of feature values and the state of the wires included in the wire rope. a learning unit that determines the presence or absence of damage to the wire by executing arithmetic processing by the learning model when a plurality of feature values extracted by the arithmetic unit are input;
has
The learning unit divides a preset feature space into a first region including a plurality of first feature quantities that characterize the presence of damage to the wire, and a plurality of first regions that characterize the absence of damage to the wire. Classify into a second region containing a second feature amount,
The filter unit has a plurality of bandpass filters each having a plurality of different bands as individual passbands,
The wire rope flaw detector, wherein the bandwidth of each of the plurality of bands is narrower as the center frequency of the band is lower.
前記サポートベクトルマシンは、前記学習用データセットとして前記複数の第1特徴量及び前記複数の第2特徴量の両方を前記特徴空間に写像して前記識別超平面を演算することで前記学習モデルを生成する請求項3に記載のワイヤロープ探傷装置。 The learning unit is configured as a support vector machine that can be classified into the first region and the second region by the identification hyperplane,
The support vector machine maps both the plurality of first feature quantities and the plurality of second feature quantities as the learning data set to the feature space and computes the discrimination hyperplane to create the learning model. 4. The wire rope flaw detector according to claim 3 .
前記オートエンコーダは、前記学習用データセットとして前記複数の第2特徴量を当該オートエンコーダの入力及び出力のそれぞれに使用することにより前記重み係数を演算することで前記学習モデルを生成する請求項3に記載のワイヤロープ探傷装置。 The learning unit is configured as an auto-encoder that suppresses an error between the input and the output to a certain amount by a weighting factor,
4. The autoencoder generates the learning model by calculating the weighting factor by using the plurality of second feature quantities as the learning data set for the input and output of the autoencoder, respectively. The wire rope flaw detector described in .
bk+1=2-Δk・bkの関係を満たしている請求項2に記載のワイヤロープ探傷装置。 Of the two adjacent bands, the relationship between the bandwidth bk of one band and the bandwidth bk +1 of the other band whose center frequency is lower than that of the one band is given by m being a natural number and Δk= 1/m, then
3. The wire rope flaw detector according to claim 2 , which satisfies the relationship b k+1 =2−Δk·b k .
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