以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
●第1の実施形態●
●システム構成
図1は、第1の実施形態に係る異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。図1に示す異常検知システム1Aは、情報処理装置10が加工機70等の対象装置から発生した物理量に係る検知信号に基づいて、対象装置の異常診断を行うシステムである。
図1に示されているように、第1の実施形態に係る異常検知システム1Aは、情報処理装置10、検知装置30および加工機70によって構成されている。
このうち、情報処理装置10は、加工機70と通信可能になるように接続され、加工機70の動作について異常の診断を行う診断装置である。情報処理装置10は、専用のソフトウエアプログラムがインストールされた汎用的なPC(Personal Computer)であってもよい。また、情報処理装置10は、単一のコンピュータによって構成されてもよいし、複数のコンピュータによって構成されてもよい。情報処理装置10は、入出力装置の一例である。
なお、情報処理装置10と加工機70とは、どのような接続形態で接続されてもよい。例えば、情報処理装置10と加工機70とは、専用の接続線、有線LAN(Local Area Network)等の有線ネットワーク、または無線ネットワーク等により接続されるものとすればよい。
また、加工機70は、工具を用いて、加工対象に対して切削、研削または研磨等の加工を行う工作機械である。加工機70は、情報処理装置10による診断の対象となる対象装置の一例である。なお、対象装置として加工機70に限定されるものではなく、診断の対象となり得る実動作区間の推定を必要とする機械であればよく、例えば、組立機、測定機、検査機、または洗浄機等の機械が対象装置であってもよい。また、これにはクラッチ、ギヤ等を含む動力源となるエンジン、またはモータを含む機械も含まれる。以下では、加工機70を対象装置の一例として説明する。
検知装置30は、加工機70に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具もしくは加工機70自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知信号(センサデータ)として、情報処理装置10へ出力するセンサである。検知装置30は、例えば、マイク、振動センサ、加速度センサ、またはAEセンサ等で構成され、例えば、振動または音等の物理量の変化を検出する。これらの検出手段は、ドリル、エンドミル、バイトチップまたは砥石等の機械的振動を発生する工具の近傍に設置される。設置方法は、ネジによる固定、マグネットによる固定、接着剤による接着、または、対象装置に穴開け加工等を行ってそこに埋め込むことによる設置等の方法により設置される。また、検知装置30は、加工機70に対して固定されていなくてもよく、加工機70により発せられる振動または音等の物理量の変化を検出できるように加工機70の周囲に設置されていればよい。なお、検知装置30の個数は、任意であってよい。また、同一の物理量を検知する複数の検知装置30を備えてもよいし、相互に異なる物理量を検知する複数の検知装置30を備えてもよい。
ここで、情報処理装置10と検知装置30は、情報処理システム5を構成する。情報処理装置10と検知装置30の間には、検知装置30からの出力信号をフィルタリングする数種類のフィルタ、または、フィルタを選択するフィルタ選択手段が必要に応じて設けてもよい。
また、検知装置30は、加工機70に予め備えられているものとしてもよく、または完成機械である加工機70に対して後から取り付けられるものとしてもよい。また、検知装置30は、加工機70の近傍に設置されることに限定されるものではなく、情報処理装置10側に設置されるものとしてもよい。
なお、図1は、1台の加工機70が情報処理装置10に接続されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、複数台の加工機70が情報処理装置10に対して、それぞれ通信可能となるように接続されているものとしてもよい。
●ハードウエア構成
続いて、図2および図3を用いて、第1の実施形態における情報処理装置10および加工機70のハードウエア構成を説明する。なお、図2および図3に示すハードウエア構成は、各実施形態において同様の構成を備えていてもよく、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。
〇情報処理装置のハードウエア構成〇
まず、図2を用いて、情報処理装置10のハードウエア構成を説明する。図2は、第1の実施形態に係る情報処理装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
情報処理装置10は、コンピュータによって構築されており、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、HD(Hard Disk)104、HDD(Hard Disk Drive)コントローラ105、ディスプレイI/F106および通信I/F107を備えている。
これらのうち、CPU101は、情報処理装置10全体の動作を制御する。ROM102は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU101の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM103は、CPU101のワークエリアとして使用される。HD104は、プログラム等の各種データを記憶する。HDDコントローラ105は、CPU101の制御にしたがってHD104に対する各種データの読み出しまたは書き込みを制御する。ディスプレイI/F106は、ディスプレイ106aに画像を表示させる回路である。ディスプレイ106aは、被写体の画像や各種アイコン等を表示する液晶や有機EL等の表示部の一種である。通信I/F107は、加工機70等の外部装置との通信に用いられるインターフェースである。通信I/F107は、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)に対応したNIC(Network Interface Card)等である。
また、情報処理装置10は、センサI/F108、音入出力I/F109、入力I/F110、メディアI/F111、DVD-RW(Digital Versatile Disk Rewritable)ドライブ112を備えている。
センサI/F108は、検知装置30に含まれるセンサアンプ302を介して検知信号を受信するインターフェースである。音入出力I/F109は、CPU101の制御に従ってスピーカ109aおよびマイク109bとの間で音信号の入出力を処理する回路である。入力I/F110は、情報処理装置10に所定の入力手段を接続させるためのインターフェースである。。キーボード110aは、文字、数値、各種指示等の入力のための複数のキーを備えた入力手段の一種である。マウス110bは、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動等を行う入力手段の一種である。メディアI/F111は、フラッシュメモリ等の記録メディア111aに対するデータの読み出しまたは書き込み(記憶)を制御する。DVD-RWドライブ112は、着脱可能な記録媒体の一例としてのDVD-RW112aに対する各種データの読み出しまたは書き込みを制御する。なお、DVD-RWに限らず、DVD-R等であってもよい。また、DVD-RWドライブ112は、ブルーレイディスクに対する各種データの読み出しまたは書き込みを制御するブルーレイドライブであってもよい。
また、情報処理装置10は、バスライン113を備えている。バスライン113は、CPU101等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
なお、上記各プログラムが記憶されたHDやCD-ROM等の記録媒体は、いずれもプログラム製品(Program Product)として、国内または国外へ提供されることができる。
〇加工機のハードウエア構成〇
図3を用いて、加工機70のハードウエア構成を説明する。図3は、第1の実施形態に係る加工機のハードウエア構成の一例を示す図である。
図3に示すように、加工機70は、CPU701、ROM702、RAM703、ディスプレイI/F704、通信I/F705、駆動回路706、音出力I/F707、入力I/F708、およびセンサI/F709を備えている。
これらのうち、CPU701は、加工機70全体の動作を制御する。ROM702は、IPL等のCPU701の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM703は、CPU701のワークエリアとして使用される。ディスプレイI/F704は、ディスプレイ704aに画像を表示させる回路である。ディスプレイ704aは、被写体の画像や各種アイコン等を表示する液晶や有機EL等の表示部の一種である。
通信I/F705は、情報処理装置10等の外部装置との通信に用いられるインターフェースである。通信I/F705は、例えば、TCP/IPに対応したNIC等である。
駆動回路706は、モータ706aの駆動を制御する回路である。モータ706aは、加工に用いる工具50を駆動させる。工具50には、ドリル、エンドミル、バイトチップ、砥石等、および加工対象が載置され加工に合わせて移動されるテーブル等も含まれる。
音出力I/F707は、CPU701の制御に従ってスピーカ707aおよびマイク707bとの間で音信号の出力を処理する回路である。入力I/F708は、加工機70に所定の入力手段を接続させるためのインターフェースである。キーボード708aは、文字、数値、各種指示等の入力のための複数のキーを備えた入力手段の一種である。マウス708bは、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動等を行う入力手段の一種である。
また、加工機70は、バスライン710を備えている。バスライン710は、CPU701等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
また、加工機70から出力される振動または音等の物理量を検知する検知装置30は、センサ301およびセンサアンプ302を備えている。センサ301は、上述のように、加工機70に設置された工具50と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具50もしくは加工機70自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知する。また、センサ301は、検知した物理量の情報に基づく検知信号(センサデータ)を取得する。センサ301は、例えば、マイク、振動センサ、加速度センサ、またはAEセンサ等である。センサアンプ302は、センサ301の検知感度等を調整し、かつセンサ301によって検出された検知信号を出力する。
●機能構成
続いて、第1の実施形態に係る装置および端末の機能構成について説明する。図4は、第1の実施形態に係る異常検知システムの機能構成の一例を示す図である。
〇情報処理装置の機能構成〇
まず、情報処理装置10の機能構成について説明する。情報処理装置10によって実現される機能は、送受信部11、検知装置通信部12、受付部13、表示制御部14、音制御部15、生成部16、信号処理部17、選択部18、判断部21、記憶・読出部19および記憶部1000を含む。
送受信部11は、加工機70等の外部装置との間で各種データ(または情報)の送受信を行う機能である。送受信部11は、例えば、加工機70の現在の動作に係る処理情報を受信する。送受信部11は、主に、図2に示した通信I/F107、およびCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。送受信部11は、処理情報取得部の一例である。
検知装置通信部12は、検知装置30との間でデータ通信を行う機能である。検知装置通信部12は、例えば、検知装置30によって検知された検知信号(センサデータ)を受信する。検知装置通信部12は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。検知装置通信部12は、検知情報取得部の一例である。また、検知装置通信部12によって受信される検知信号は、対象装置の動作に応じて変化する検知情報の一例である。
受付部13は、図2に示したキーボード110a等の入力手段に対するユーザ入力を受け付ける機能である。受付部13は、例えば、出力信号選択画面200(図12参照)に対する入力に応じて、出力項目の選択を受け付ける。受付部13は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
表示制御部14は、図2に示したディスプレイ106aに各種画面を表示させる機能である。表示制御部14は、例えば、ディスプレイ106aに出力信号選択画面200(図12参照)を表示させる。具体的には、表示制御部14は、例えば、OSで動作するソフトウエアアプリケーションを起動・実行することで、HTML(HyperText Markup Language)を少なくとも含み、CSS(Cascading Style Sheets)またはJAVA SCRIPT(登録商標)等を含むWebAPP(WebApplication)をダウンロードする。そして、表示制御部14は、そのWebAPPによって生成された各種画像データを、ディスプレイ106aに表示させる。表示制御部14は、例えば、XML(Extensible Markup Language)、JSON(JavaScript Object Notation)またはSOAP(Simple Object Access Protocol)形式等のデータを含むHTML5によって生成された画像データを、ディスプレイ106aに表示させる。表示制御部14は、主に、図2に示したディスプレイI/F106、およびCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
音制御部15は、図2に示したスピーカ109aから音信号を出力する機能である。音制御部15は、スピーカ109aから出力させる検知信号を設定し、設定した検知信号をスピーカ109aから音響出力させる。音制御部15は、主に、図2に示した音入出力I/F109、およびCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
生成部16は、ディスプレイ106aに表示させる各種画像データを生成する機能である。生成部16は、例えば、ディスプレイ106aに表示させる出力信号選択画面200(図12参照)または区間選択画面250(図14参照)に係る画像データを生成する。生成部16は、例えば、記憶部1000に記憶されたデータをレンダリングし、レンダリングされたデータを表示させるための画像データを生成する。レンダリングとは、Webページ記述用の言語(HTML、CSSまたはXML等)で記述されたデータを解釈し、実際に画面に表示される文字や画像データ等の配置を計算する処理である。さらに、生成部16は、送受信部11によって処理情報が受信された場合に、受信された処理情報を含む条件情報を識別するための条件IDを生成する。生成部16は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
信号処理部17は、検知装置通信部12によって受信された検知信号の信号処理を行う機能である。信号処理部17の詳細な説明は、後述する。信号処理部17は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
選択部18は、ユーザからの信号出力要求に基づいて、音響出力させる検知信号を選択する機能である。選択部18は、例えば、受付部13によって受け付けられた信号出力要求に含まれる出力項目データに対応する条件情報に関連づけて記憶された検知信号を選択する。選択部18は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。
判断部21は、主に、図2に示したCPU101の処理によって実現され、各種判断を行う機能である。判断部21は、例えば、選択部18によって選択された複数の検知信号に係る信号データの差分を算出する。
記憶・読出部19は、記憶部1000に各種データを記憶させ、または記憶部1000から各種データを読み出す機能である。記憶・読出部19は、主に、図2に示したCPU101で実行されるプログラム等によって実現される。記憶部1000は、主に、図2に示したROM102、HD104および記録メディア111aによって実現される。また、記憶部1000には、条件情報管理DB1001、検知信号管理DB1003およびモデル情報管理DB1005が構築されている。このうち、条件情報管理DB1001は、後述の条件情報管理テーブルによって構成されている。検知信号管理DB1003は、後述の検知信号管理テーブルによって構成されている。モデル情報管理DB1005は、後述のモデル情報管理テーブルによって構成されている。記憶・読出部19は、記憶制御部の一例である。
〇検知装置の機能構成〇
次に、検知装置30の機能構成について説明する。検知装置30によって実現される機能は、装置接続部31および検知信号取得部32を含む。
装置接続部31は、検知信号取得部32によって取得された検知信号を、情報処理装置10へ送信する機能である。装置接続部31は、主に、図3に示したセンサアンプ302によって実現される。
検知信号取得部32は、加工機70の動作によって変化する振動または音等の物理量を検知し、物理量の情報を検知信号として取得する機能である。検知信号取得部32は、主に、図3に示したセンサ301によって実現される。検知信号取得部32は、加工機70に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具50と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具50もしくは加工機70自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知情報(センサデータ)として取得する。へ出力する。例えば、加工に用いる工具50である刃の折れ、および、刃のチッピング等が発生すると、加工時の音が変化する。そのため、検知信号取得部32は、マイク等のセンサ301を用いて音響データを検知し、検知した音響データに係る検知信号を、装置接続部31を介して、情報処理装置10へ送信する。検知信号取得部32は、主に、図3に示したセンサ301によって実現される。
〇加工機の機能構成〇
次に、加工機70によって実現される機能は、送受信部71、数値制御部72、駆動制御部73、駆動部74、設定部75、受付部76、表示制御部77および音制御部78を含む。
送受信部71は、情報処理装置10等の外部装置との間で各種データ(または情報)の送受信を行う機能である。送受信部71は、加工機70の現在の動作に係る処理情報を、情報処理装置10へ送信する。送受信部71は、主に、図3に示した通信I/F705、およびCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
数値制御部72は、駆動制御部73による加工を数値制御(NC:Numerical Control)により実行する機能である。例えば、数値制御部72は、駆動部74の動作を制御するための数値制御データを生成して出力する。また、数値制御部72は、加工機70の動作に係る処理情報を送受信部71に出力する。数値制御部72は、例えば、現在の加工機70の動作に対応するコンテキスト情報を、逐次、送受信部71を介して情報処理装置10へ送信する。数値制御部72は、加工対象を加工する際、加工の工程に応じて、駆動する駆動部74の種類、または駆動部74の駆動状態(回転数、回転速度等)を変更する。数値制御部72は、動作の種類を変更するごとに、変更した動作の種類に対応するコンテキスト情報を、送受信部71を介して情報処理装置10へ逐次送信する。数値制御部72は、主に、図3に示したCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
駆動制御部73は、数値制御部72により求められた数値制御データに基づいて、駆動部74を駆動制御する機能である。駆動制御部73は、例えば、図3に示す駆動回路706によって実現される。駆動制御部73は、主に、図3に示した駆動回路706、およびCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
駆動部74は、駆動制御部73による駆動制御の対象となる機能である。駆動部74は、駆動制御部73による制御によって工具を駆動する。駆動部74は、駆動制御部73によって駆動制御されるアクチュエータであり、主に、図2に示すモータ706a等によって実現される。なお、駆動部74は、加工に用いられ、数値制御の対象となるものであればどのようなアクチュエータであってもよい。また、駆動部74は、二つ以上備えられていてもよい。
設定部75は、加工機70の現在の動作に対応する条件情報を設定する機能である。設定部75は、主に、図3に示したCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
受付部76は、図3に示したキーボード708a等の入力手段に対するユーザ入力を受け付ける機能である。受付部76は、例えば、ディスプレイ704aに表示された出力信号選択画面200(図12参照)に対する入力に応じて、出力項目の選択を受け付ける。受付部76は、主に、図3に示した入力I/F708、およびCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
表示制御部77は、図3に示したディスプレイ704aに各種画面情報を表示させる機能である。表示制御部77は、例えば、ディスプレイ704aに出力信号選択画面200(図12参照)を表示させる。表示制御部77は、主に、図3に示したディスプレイI/F704、およびCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
音制御部78は、図3に示されているCPU701からの命令によって実現され、スピーカ707aから音信号を出力する機能である。音制御部78は、スピーカ707aから出力させる検知信号を設定し、設定した検知信号をスピーカ707aから音響出力させる。音制御部78は、主に、図3に示した音出力I/F707、およびCPU701で実行されるプログラム等によって実現される。
ここで、図5を用いて、図4に示した情報処理装置10が備える信号処理部17の機能構成について詳細に説明する。図5は、第1の実施形態に係る信号処理部の詳細な機能構成の一例を示す図である。図5に示す信号処理部17は、増幅処理部171、A/D変換部172、特徴量抽出部173、D/A変換部174およびスコア算出部175を含む。
増幅処理部171は、検知装置通信部12によって受信された検知信号の増幅処理を行う機能である。増幅処理部171は、例えば、検知装置通信部12によって受信されたアナログ信号を任意の大きさに増幅する。また、増幅処理部171は、例えば、A/D変換部172によって変換されたデジタル信号を任意の大きさに増幅する。
A/D変換部172は、増幅処理部171によって増幅処理されたアナログ信号を、デジタル信号に変換する処理を行う機能である。
特徴量抽出部173は、検知装置通信部12によって受信された検知信号の特徴を示す特徴量(特徴情報)を抽出する機能である。特徴量は、検知信号の特徴を示す情報であればどのような情報であってもよい。例えば、検知信号が音響データである場合、特徴量抽出部173は、エネルギー、周波数スペクトル、時間またはMFCC(メル周波数ケプストラム係数)等を特徴量として抽出してもよい。
D/A変換部174は、増幅処理部171によって増幅処理されたデジタル信号を、アナログ信号に変換する処理を行う機能である。
スコア算出部175は、特徴量抽出部173が抽出した検知信号の特徴量(例えば、周波数スペクトル)を積算した値から、特徴量の変化を示すスコアを算出する。
〇条件情報管理テーブル
図6は、第1の実施形態に係る条件情報管理テーブルの一例を示す概念図である。記憶部1000には、図6に示すような条件情報管理テーブルによって構成されている条件情報管理DB1001が構築されている。図6に示す条件情報管理テーブルは、加工機70の動作に係る処理情報を加工機70が行った動作ごとに管理するためのものである。条件情報管理テーブルには、条件IDごとに処理情報が関連づけられた条件情報が記憶して管理されている。条件IDは、処理情報を含む条件情報を識別するための識別情報である。処理情報は、加工機70の動作の種類ごとに定められるコンテキスト情報である。図6に示すように、処理情報には、工具50の種別(工具50の識別情報)、加工機70による加工方法(加工種別)、その動作を開始してからの累積ジョブ回数、加工機70を用いて加工される被加工材の情報が含まれる。工具50の種別としては、例えば、ドリル、エンドミル、フェイスミル、ボールエンドミル、ザグリカッタ、ボーリング、バイトチップ、砥石等である。また、加工方法としては、切削、研磨である。より詳細には、加工方法には、穴あけ、貫通穴あけ、キツツキ加工、溝加工、側面加工、コンター加工、ランピング加工、バリ取り等が含まれる。さらに、被加工材としては、合金、カーボン樹脂、樹脂材等である。より詳細には、被加工材は、図6に示すように、S50C(日本工業規格(JIS))、FC250(日本工業規格(JIS))、S20CK(日本工業規格(JIS))等で表される。
処理情報に含まれる項目は、さらに、加工機70に対するユーザの操作履歴情報、1回のジョブに含まれる加工回数(加工機70の動作回数の一例)、加工機70の識別情報、工具50の径および工具50の材質等のコンフィギュレーション情報、並びに工具50の動作状態を示す情報を含む。このうち、工具50の動作状態を示す情報には、例えば、工具50の被加工材(加工対象)に対する送り動作から実際の加工処理が終了するまでの区間を示すためのON/OFF信号(「ラダー信号」)等が含まれる。また、処理情報に含まれる項目には、工具50(駆動部74)の使用開始からの累積使用時間、工具50(駆動部74)に係る負荷、工具50(駆動部74)の回転数、工具50(駆動部74)の加工速度等の加工条件等を示す情報が含まれていてもよい。さらに、加工時間(加工機70の動作時間の一例)が含まれていてもよく、加工回数に代えて加工時間が含まれてもよい。
条件情報管理テーブルは、さらに、加工機70による動作のうち関連する動作(処理)を識別するための関連IDが関連づけられて記憶して管理されている。関連IDは、条件情報管理テーブルに含まれる処理情報のうち、関連する処理を示す処理情報に対して同一の関連IDが付与されている。図6の例では、条件ID;「A000001」と条件ID;「A00004」によって識別される処理情報に、同一の関連ID;「R001」が付与され、条件ID;「A000002」と条件ID;「A000007」によって識別される処理情報に、同一の関連ID;「R002」が付与されている。ここで、関連IDが付与される関連する処理とは、例えば、工具の種別と被加工材(加工対象)が同一で、ジョブ回数の異なる処理である。なお、関連IDが付与される処理は、これに限られず、ユーザの設定に応じて適宜複数の処理を対応づけるために関連IDを付与させることができる。
〇検知信号管理テーブル
図7は、第1の実施形態に係る検知信号管理テーブルの一例を示す概念図である。記憶部1000には、図7に示すような検知信号管理テーブルによって構成されている検知信号管理DB1003が構築されている。
図7に示す検知信号管理テーブルは、加工機70から送信された処理情報に対応付けて、検知装置30から送信された検知信号を管理するためのものである。検知信号管理テーブルには、条件IDごとに、加工機70から送信された加工回数データ、検知信号、特徴量抽出部173によって抽出された周波数データ、スコア算出部175によって算出されたスコアデータおよび加工機70から送信された加工回数毎の処理情報データが関連づけられて記憶して管理されている。条件IDは、図6に示した条件情報管理テーブルに含まれる条件情報を識別するための識別情報である。これにより、条件ID毎に、信号データ(検知信号)は、関連データ(周波数データ、スコアデータ、加工回数データおよび加工回数毎の処理情報データ)と関連付けて記憶される。検知信号管理テーブルには、加工回数データおよび加工回数毎の処理情報データに代えて、加工時間データおよび加工時間毎の処理情報データを記憶して管理されてもよい。
●第1の実施形態の処理または動作
〇検知信号の記憶処理〇
続いて、図8乃至図20を用いて、第1の実施形態に係る異常検知システムにおける処理または動作について説明する。まず、図8乃至図10を用いて、加工機70の動作に基づく検知信号を、情報処理装置10に記憶させる処理について説明する。図8は、第1の実施形態に係る異常検知システムにおける検知信号の記憶処理の一例を示すシーケンス図である。
ステップS11において、加工機70の送受信部71は、情報処理システム5を構成する情報処理装置10へ、現在の加工機70の動作に係る処理情報を送信する。具体的には、加工機70の設定部75は、被加工材(加工対象)への加工開始時に、具体的な加工内容を示す処理情報を設定する。処理情報は、上述のように、加工機70の動作の種類ごとに定められるコンテキスト情報である。そして、送受信部71は、設定部75によって設定された処理情報を、情報処理装置10へ送信する。これにより、情報処理装置10の送受信部11は、加工機70から送信された処理情報を受信する処理情報取得ステップの一例)。
ステップS12において、情報処理装置10の生成部16は、送受信部11によって受信された処理情報を含む条件情報を識別するための条件IDを生成する。
そして、ステップS13において、記憶・読出部19は、生成部16によって生成された条件IDと、送受信部11によって受信された処理情報とを関連づけた条件情報を、条件情報管理DB1001に記憶して管理する。その際、記憶・読出部19は、図6で説明した関連IDも、条件情報管理DB1001に記憶して管理する。条件情報管理DB1001は、図6に示したように、条件IDごとに、加工機70により実行される具体的な加工処理の内容を示す処理情報を関連づけて条件情報管理テーブルに記憶・管理している。
ステップS14において、情報処理システム5を構成する検知装置30の検知信号取得部32は、加工機70により発生した振動または音等の物理量を検知する。ここでは、検知信号取得部32は、加工機70によって発生した音を検知し、検知した音に係る検知信号(音響信号)を取得する。
ステップS15において、検知装置30の装置接続部31は、ステップS14によって取得された検知信号を、情報処理装置10へ送信する。これにより、情報処理装置10の検知装置通信部12は、検知装置30から送信された検知信号を受信する(検知情報取得ステップの一例)。
ステップS16において、情報処理装置10の信号処理部17は、検知装置通信部12によって受信された検知信号の信号処理を行う。
ステップS17において、情報処理装置10の記憶・読出部19は、信号処理部17によって処理された信号データを、加工機70から送信された処理情報に対応付けて、検知信号管理DB1003に記憶する(記憶制御ステップの一例)。情報処理装置10は、図7に示したように、ステップS12によって生成された条件IDごとに、ステップS11によって受信された処理情報に含まれる加工回数データ、ステップS15によって受信された検知信号に係る信号データ、信号処理部17によって処理された信号データ(周波数データ、スコアデータ)、およびステップS11によって受信された処理情報に含まれる処理情報データを関連づけて検知信号管理テーブルに記憶して管理する。情報処理装置10は、加工回数データに代えて、加工時間データを記憶して管理してもよい。
次に、図9乃至図10を用いて、図8のステップS16に対応する、信号処理部17による検知信号に対する処理について説明する。図9は、第1の実施形態に係る情報処理装置における検知信号に対する信号処理の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS151において、情報処理装置10は、検知装置通信部12によって検知信号が受信(取得)された場合、処理をステップS152へ移行させる。一方で、情報処理装置10は、検知装置通信部12によって検知信号が受信(取得)されるまでステップS151の処理を繰り返す。
ステップS152において、信号処理部17の増幅処理部171は、検知装置通信部12によって受信(取得)された検知信号の増幅処理を行い、検知信号を任意の大きさに増幅させる。ステップS153において、信号処理部17のA/D変換部172は、増幅処理部171によって増幅されたアナログ信号を、デジタル信号に変換する。
ステップS154において、信号処理部17の特徴量抽出部173は、A/D変換部172によって変換されたデジタル信号の特徴を示す特徴量(特徴情報)を抽出する処理を行う(特徴量抽出ステップの一例)。具体的には、特徴量抽出173は、A/D変換部172によって変換されたデジタル信号に含まれる周波数スペクトルを抽出する。
ステップS155において、信号処理部17のスコア算出部175は、特徴量抽出部173が抽出した検知信号の特徴量(例えば、周波数スペクトル)を積算した値から、特徴量の変化を示すスコアを算出する(スコア算出ステップの一例)。
ここで、図9のステップS154に対応する、加工機70の動作中に検知される検知信号の周波数成分について説明する。図10(a)は、加工機70の加工動作において、正常に加工が行われている際に検知される検知信号のスペクトログラムを示し、図10(b)は、加工機70の加工動作において、異常が発生している際に検知される検知信号のスペクトログラムを示す。図10(b)に示すように、加工機70における加工動作中に異常が発生した場合、30000Hz付近に周波数成分が現れる。
そして、図9のステップS155に示すスコア算出ステップでは、例えば、30000Hz付近の周波数成分を加工回数(または加工時間)に応じて積算することにより、周波数成分の変化を示すスコアを算出する。
〇モデル情報の記憶処理〇
続いて、図11乃至図12を用いて、上記処理において記憶された信号データに係るモデル情報の記憶処理について説明する。図11は、第1の実施形態に係る情報処理装置におけるモデル情報の記憶処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS31において、情報処理装置10の表示制御部14は、ディスプレイ106aに出力信号選択画面200を表示させる。具体的には、表示制御部14は、ディスプレイ106aに表示された所定の入力画面に対する入力を受付部13が受け付けることによって、出力信号選択画面200を表示させる。
ステップS32において、ユーザが出力項目の入力を行うことによって、受付部13は、入力された出力項目データを含む信号選択要求を受け付ける。
ステップS33において、情報処理装置10は、受付部13によって受け付けられた出力項目データに基づいて、モデル情報として記憶させる信号データの選択処理を実行する(選択ステップの一例)。
ステップS34において、記憶・読出部19は、選択された信号データのうち、選択された区間の信号データをモデル情報としてモデル情報管理DB1005に記憶する。
図12は、図11に示したフローチャートのステップS31およびステップS32に対応する、情報処理装置に表示される出力信号選択画面の一例を示す図である。図12に示す出力信号選択画面200は、モデル情報として記憶させる信号データをユーザに選択させるための表示画面である。出力信号選択画面200には、モデル情報として記憶させる検知信号を特定するための出力項目選択領域210、出力項目選択領域210で選択された項目に対応する検知信号の分析を実行する場合に押下される「分析」ボタン240、検知信号の特徴量を表示させるための「VIEW」ボタン225、および処理を中止する場合に押下される「CANCEL」ボタン203が含まれている。
ここで、出力項目選択領域210には、処理情報に含まれる各種項目のデータが選択可能になっている。出力項目選択領域210には、例えば、工具50(駆動部74)を選択可能な工具選択領域211、被加工材(加工対象)を選択可能な被加工材選択領域212、加工方法を選択可能な加工方法選択領域213、および加工回数を選択可能な加工回数選択領域214が含まれている。図12の例では、受付部13は、出力項目データとして、工具;「ドリル(φ1mm)」、被加工材;「FC250(日本工業規格(JIS))」、加工方法;「切削」、ジョブ回数;「1回目」、加工回数;「1105~1207」のデータを受け付ける。なお、出力項目選択領域210に含まれる各選択領域に対応する項目は、これに限られず、処理情報に示される項目に応じて適宜追加変更されてもよく、加工回数のデータに代えて加工時間のデータを選択可能として受け付けても良い。
そして、図12に示した「VIEW」ボタン225を押下することによって、出力項目選択領域210で選択された信号データのうち、モデル情報としてモデル情報管理DB1005に記憶する区間の選択処理が行われる。
〇区間の選択処理〇
図13を用いて、出力対象の検知信号の選択処理について説明する。図13は、図11に示したフローチャートのステップS33に対応する、第1の実施形態に係る情報処理装置における出力対象の検知信号の選択処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS331cにおいて、選択部18は、条件情報管理DB1001(図6参照)に記憶された処理情報のうち、ステップS32によって受け付けられた出力項目データに対応する処理情報を選択する。具体的には、記憶・読出部19は、条件情報管理DB1001から条件情報管理テーブルを読み出す。そして、選択部18は、読み出された条件情報管理テーブルに含まれる条件情報のうち、受付部13によって受け付けられた出力項目データに対応する処理情報を含む条件情報を選択する。この場合、選択部18は、例えば、図12に示した出力項目選択領域210に入力された出力項目データに対応する処理情報である条件ID;「A000001」の条件情報を選択する。
ステップS332cにおいて、選択部18は、検知信号管理DB1003(図7参照)に記憶されたデータのうち、ステップS331cによって選択された処理情報に関連づけられた条件IDと同一の条件IDに関連づけられた信号データおよび関連データを選択する。具体的には、記憶・読出部19は、検知信号管理DB1003から検知信号管理テーブルを読み出す。そして、選択部18は、読み出された検知信号管理テーブルに含まれるデータのうち、選択された条件情報に含まれる条件IDに関連づけられた信号データおよび関連データを選択する。この場合、選択部18は、例えば、条件ID;「A000001」に関連づけられた信号データおよび関連データを選択する。
ステップS333cにおいて、情報処理装置10の表示制御部14は、ディスプレイ106aに区間選択画面250を表示させる。
ステップS334cにおいて、ユーザが区間選択画面250で区間を選択しすることによって、受付部13は、区間の選択を受け付ける(受付ステップの一例)。
ステップS335cにおいて、選択部18は、ステップS332cによって選択された信号データおよび関連データのうち、ステップS334cによって選択された区間に係る信号データおよび関連データを選択する。
図14は、図13に示したフローチャートのステップS333cおよびステップS3334cに対応する、第1の実施形態に係る情報処理装置に表示される区間選択画面の一例を示す図である。図14に示す区間選択画面250は、選択部18によって選択された信号データに係る検知信号の特定の区間を選択するための表示画面である。
区間選択画面250には、選択部18によって選択された関連データに係る加工回数データが加工回数順にユーザが確認可能な状態で表示されている。
また、区間選択画面250には、選択部18によって選択された関連データに係る特徴量の一例としての周波数スペクトログラム、スコアデータ、および加工回数毎の処理情報データの一例としてのユーザ操作履歴データが、それぞれ加工回数データに対応付けて、複数連続してユーザが確認可能な状態で表示されている。
さらに、区間選択画面250には、特定の区間として加工回数区間を入力する入力領域222、区間の選択処理を行う場合に押下される「OK」ボタン251、および区間の選択処理を中止する場合に押下される「CANCEL」ボタン253が含まれている。
図14は、加工回数1001~1250のデータの中から、正常データを選択する例を示す。スコアデータの一例としてのスコアを見ると、加工回数1001~1230までが値が低いことがわかる。システム上で自動的に、「スコアが小さい箇所を正常である」や、「サイクルが若い(例えば1001~1105)サイクルが正常である」と設定すると、この区間が正常データとして選択されうる。
しかしながら、加工回数1001~1230の区間の周波数データを見ると、低域にノイズが乗っていることがわかる。一方、加工回数1105~1207の区間の周波数データを見ると、加工回数1001~1230の区間のように、低域のノイズは乗っていないことがわかる。
したがって、ユーザは、加工回数1001~1230の一部である加工回数1001~1230の区間のデータが、加工回数1001~1230の区間のデータよりも、正常データとして相応しいと適切に判断できる。
さらに、加工回数1001~1230の区間のユーザ操作履歴を見ると、オーバーライドを実施していることがわかる。オーバーライドとは工作機械の送り速度を一時的に変更する操作である。オーバーライド実施区間の中で、上述した低域ノイズが発生していることがわかる。これは、送り速度を変えたことにより、ビビリなど異常振動が乗ったためと考えられる。このことからオーバーライド実施区間は正常データの選択として適さないことが判断できる。したがって、ユーザは、オーバーライドを実施していない加工回数1105~1207が正常データとして相応しいとより適切に判断できる。
そして、ユーザが、入力領域222に『1105~1207』と入力して「OK」ボタン251を押下すると、受付部13は、『加工回数1105~1207』の選択を受け付ける。これにより、加工回数1001~1230の一部である『加工回数1105~1207』に対応する検知信号または周波数スペクトルを正常データとして適切に設定することができる。
また、受付部13が受け付ける『加工回数1105~1207』という情報は、入力領域222に表示されているため、ユーザは、入力領域222に表示されている内容を確認しながら、『加工回数1105~1207』に対応する検知信号または周波数スペクトルを正常データとして確実に設定することができる。
なお、上記の説明では、入力領域222に『1105~1207』と入力して「OK」ボタン251を押下すると、受付部13は、『加工回数1105~1207』の選択を受け付けたが、例えば、表示されている周波数データ、スコアおよびユーザ操作履歴のうち、『加工回数1105~1207』の部分(図14の網掛け部分)をマウス等で選択して「OK」ボタン251を押下することにより、受付部13は、『加工回数1105~1207』の選択を受け付けてもよい。
図15は、図11のステップS34に対応する、第1の実施形態に係るモデル情報管理テーブルの一例を示す概念図である。記憶部1000には、図15に示すようなモデル情報管理テーブルによって構成されているモデル情報管理DB1005が構築されている。
モデル情報管理テーブルには、記憶・読出部19によって、関連IDごとに、加工回数データ、検知信号、周波数データ、スコアデータがそれぞれ関連づけられて複数記憶して管理されている。
図15の例では、関連ID;「R001」のモデル情報として、図14の受付部13で受け付けられた加工回数データ;1105~1207のそれぞれに対応する検知信号、周波数データ、スコアデータが関連づけられて記憶して管理されている。これにより、加工回数1001~1230の一部である加工回数1001~1230に対応する検知信号、周波数データ、スコアデータを正常データとして適切に記憶させることができる。
なお、モデル情報管理テーブルには、加工回数データを記憶することなく、関連IDごとに、検知信号、周波数データ、スコアデータがそれぞれ関連づけられて時系列順で複数記憶して管理されてもよい。また、モデル情報管理テーブルには、周波数データ、スコアデータを記憶せずに、モデル情報管理テーブルに記憶された検知信号に基づき、再度、図9のステップS154およびステップS155の処理を行って、周波数データを抽出し、スコアデータを算出しても良い。
以上説明した図11乃至図15において、情報処理装置10に出力信号選択画面200および250を表示させてユーザに出力対象の検知信号を選択させる例を説明したが、加工機70に出力信号選択画面200および区間選択画面250を表示させてユーザに出力対象の検知信号および区間を選択させる構成であってもよい。また、図11乃至図15では、加工回数を用いた例を説明したが、加工回数に代えて加工時間を用いた場合も同様である。
●検知信号の分析処理
続いて、図16乃至図18を用いて、情報処理装置10による検知信号の分析処理について説明する。検知信号の分析処理は、図12に示した出力信号選択画面200における「分析」ボタン240に対する入力を受け付けることによって行われる。
図16は、第1の実施形態に係る情報処理装置における出力対象の検知信号の分析処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS331dにおいて、選択部18は、条件情報管理DB1001(図6参照)に記憶された処理情報のうち、ステップS32によって受け付けられた出力項目データに対応する処理情報を選択する。具体的には、記憶・読出部19は、条件情報管理DB1001から条件情報管理テーブルを読み出す。そして、選択部18は、読み出された条件情報管理テーブルに含まれる条件情報のうち、受付部13によって受け付けられた出力項目データに対応する処理情報を含む条件情報を選択する。
ステップS332dにおいて、選択部18は、検知信号管理DB1003(図7参照)に記憶されたデータのうち、ステップS331dによって選択された処理情報に関連づけられた条件IDと同一の条件IDに関連づけられた信号データを選択する。具体的には、記憶・読出部19は、検知信号管理DB1003から検知信号管理テーブルを読み出す。そして、選択部18は、読み出された検知信号管理テーブルに含まれるデータのうち、選択された条件情報に含まれる条件IDに関連づけられた信号データを選択する。
ステップS333dにおいて、選択部18は、モデル情報管理DB1005(図15参照)に記憶されたデータのうち、ステップS332dによって選択された信号データの関連IDと同一の関連IDに関連づけられた信号データを正常データとして選択する。具体的には、記憶・読出部19は、モデル情報管理DB1005からモデル情報管理テーブルを読み出す。そして、選択部18は、読み出されたモデル情報管理テーブルに含まれるデータのうち、選択された信号データの関連IDと同一の関連IDに関連づけられた信号データを選択する。
ステップS334dにおいて、判断部21は、ステップ332dによって選択された信号データの特徴量(一例として周波数データの波形スペクトル)と、ステップ333dによって選択された信号データの特徴量(一例として周波数データの波形スペクトル)を比較する。
ステップS335dにおいて、判断部21は、ステップS334dによる比較の結果、複数の信号データの波形スペクトルに所定値以上の差異がある場合、処理をステップS336dへ移行させる。この場合、判断部21は、ステップ332dによって選択された信号データを異常と判断する。
一方で、判断部21は、複数の信号データの波形スペクトルに所定値以上の差異がない場合、処理を終了する。この場合、判断部21は、ステップ332dによって選択された信号データを正常と判断する。
ステップS336dにおいて、判断部21は、複数の信号データにおける差分を算出する。ここで、加工機70の正常動作時と異常発生時に発生する信号の差分について説明する。
ステップS337dにおいて、信号処理部17の増幅処理部171は、判断部21によって算出された差分に係る信号の増幅処理を行い、信号を任意の大きさに増幅させる。ステップS338dにおいて、信号処理部17のD/A変換部174は、増幅処理部171によって増幅されたデジタル信号を、アナログ信号に変換する。そして、情報処理装置10の音制御部15は、スピーカ109a等を用いて、判断部21によって算出された差分に係る音響信号を音響出力させることができる。
図17(a)は、正常動作時における検知信号のスペクトログラムと平均スペクトルの一例を示す図であり、図17(b)は、異常発生時における検知信号のスペクトログラムと平均スペクトルの一例を示す図である。図18、正常動作時と異常発生時の平均スペクトルの差分を抽出した周波数スペクトルの一例を示す図である。図17(b)に示すように、加工機70の異常発生時の検知信号には、高域の周波数範囲の周波数成分が含まれる。これを検知信号の平均スペクトルで比較すると、図17(a)と図17(b)が示すように、異常動作時には、正常動作には発生していないスペクトル成分が存在する。そこで、判断部21は、図16のステップS336dに対応して、図18に示すように、正常動作時の検知信号に係る信号データと異常発生時の検知信号に係る信号データの差分の周波数スペクトルを算出する。
これにより、第1の実施形態に係る情報処理装置は、加工機70の関連する動作に係る複数の検知信号の検知信号の信号データを比較分析し、差分に係る音響信号を出力することで、対象装置の状態変化の発生をサジェストしてユーザによる状態変換の判断を容易化させる。そのため、ユーザは、対象装置の状態変化を簡単に聴き分けられることができる。
また、情報処理装置10は、判断部21によって算出された差分に係る音響信号の音量を大きくして出力する構成であってもよい。さらに、判断部21によって算出された差分に係る音響信号の周波数成分が、情報処理装置10の周囲の環境音に似た周波数成分である場合、情報処理装置10は、周囲の環境音とは異なる周波数成分を有する音響信号を出力する構成であってもよい。
図19は、第1の実施形態の変形例1に係る情報処理装置に表示される区間選択画面の一例を示す図である。
図19は、加工回数801~900のデータの中から、異常データを選択する例を示す。スコアデータの一例としてのスコアを見ると、加工回数840付近と加工回数865以降の値が高いことがわかる。システム上で自動的に、「スコアが高い箇所を正常である」と設定すると、この2つの区間が異常データとして選択されうる。
しかしながら、加工回数840の直前の周波数データを見ると、一旦データが途切れていることがわかる。また、加工回数840付近では、周波数データもいつもと値の出方が同じであることがわかる。すなわち、周波数データが途切れたことに起因して周波数データの変化を示すスコアが上昇したため、加工の異常が起きた可能性は低いと考えられる。
一方で加工回数865以降は、周波数データを見ると低域に異常振動が乗っていることがわかり、加工になんらかの異常が発生した可能性が高い。このことから、ユーザは、加工回数801~900の一部である加工回数865~900のデータが、加工回数840付近のデータよりも異常データとしてふさわしいと適切に判断できる。
さらに、加工回数840の直前のユーザ操作履歴を見ると、機械電源をOFF→ONさせていることがわかる。この直後のスコアが高いのは機械の暖機運転が影響しているためと考えられる。一方で加工回数865以降は、ユーザが特に操作した形跡がないのもかかわらず、周波数データでは低域に異常振動が乗っており、加工になんらかの異常が発生した可能性が高い。このことからユーザは、加工回数801~900の一部である加工回数865~900のデータが、加工回数840付近のデータよりも異常データとしてふさわしいとより適切に判断できる。なお、図19では、加工回数を用いた例を説明したが、加工回数に代えて加工時間を用いた場合も同様である。
図20は、第1の実施形態の変形例2に係る情報処理装置に表示される区間選択画面の一例を示す図である。
図20は、加工回数801~900の中から、複数の異常データを選択する例を示す。
スコアデータの一例としてのスコアを見ると、加工回数801~900間のスコアで2箇所高くなっていることが分かる。システム上で自動的に、「スコアが高い箇所を正常である」と設定すると、この2つの区間が異常データとして選択されうる。
しかし、ここで、この2箇所のスコアを、クリック、もしくはマウスオーバで選択することにより、該当加工回数の周波数データを可視化することができる。これらの周波数データのスペクトログラムを見ると、全く異なる傾向にあることが判断できる。そこで、この2箇所の異なる異常データを、それぞれ、異常1、異常2と呼ぶとすると、ユーザは、それぞれを別々の異常データとして判断することができる。
また、ここでは、周波数データをスコアデータに重畳することを例に挙げている。これにより、画面上のリソースを削減する効果がある。なお、図20では、加工回数を用いた例を説明したが、加工回数に代えて加工時間を用いた場合も同様である。
●第2の実施形態●
次に、第2の実施形態に係る異常検知システムついて説明する。なお、第1の実施形態と同一構成および同一機能は、同一の符号を付して、その説明を省略する。第2の実施形態に係る異常検知システム1Cは、上述の実施形態で説明した加工機70に変えて、画像形成装置80を備えるシステムである。
●システム構成
まずは、図21および図22を用いて、第2の実施形態の異常検知システムの構成の概略について説明する。図21は、第2の実施形態に係る異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。図21に示すように、第2の実施形態の異常検知システム1Cは、対象装置の一例として画像形成装置80が備えられている。画像形成装置80は、スキャナ機能やプリント機能等を有する画像処理装置である。画像形成装置80は、例えば、MFP(Multi-Function Peripheral:複合機)、複写機(コピー機)、プリンタ、FAX装置、スキャナ装置等である。
異常検知システム1Cは、画像形成装置80の動作によって発生する振動または音等の物理量を検知装置30によって検知する。画像形成装置80による動作とは、コピー、プリント、スキャン等の動作音が発生するジョブである。また、画像形成装置80は、画像形成装置80の動作に係る処理情報を、情報処理装置10へ送信する。画像形成装置80の動作に係る処理情報とは、例えば、印刷枚数、用紙の種別、給紙トレイの種別、両面印刷の有無の項目に関する情報である。さらに、情報処理装置10は、上述の実施形態と同様に、検知装置30によって取得された検知信号を受信し、画像形成装置80から送信された処理情報と関連づけて記憶する。
図22は、画像形成装置の概略構成図の一例である。図22は、画像形成装置80が複合機であるものとして説明する。画像形成装置80は、主に、給紙テーブル860、本体部800、画像読取りユニット830、および原稿自動搬送装置(ADF)840を備えている。
本体部800は、ほぼ中央に中間転写ベルト810を有している。中間転写ベルト810は、例えば伸びの少ないフッ素樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布等の伸びにくい材料で構成された基層に、弾性層を設けた複層ベルトである。弾性層は、例えば、フッ素系ゴムやアクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴムの表面に、例えば、フッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層を形成したものである。中間転写ベルト810は、3つの支持ローラ814~816に掛け廻されており、不図示の中間転写モータにより時計廻り(紙面から見て)に回動駆動される。支持ローラ815と816の間には、中間転写ベルト10上に残留した残留トナーを除去する中間転写体クリーニングユニット817が配置されている。
中間転写ベルト810の支持ローラ814と支持ローラ815との間には、中間転写ベルト810の移動方向に沿って、各色の、感光体ドラム841,チャージャユニット818、トナー容器819、現像ユニットおよびクリーニングユニットからなる作像装置820が配置されている。各色とは、トナーの色であり、ブラック(K),イエロー(Y),マゼンタ(M)およびシアン(C)である。作像装置820は、ICタグを備え、プリンタ本体に対して脱着可能に装着されている。作像装置820の上方には、各色の感光体ドラム841に画像形成のためのレーザ光を照射する書き込みユニット821が配置されている。
また、中間転写ベルト810の下方には、2次転写ユニット822がある。2次転写ユニット822は、1対のローラ823の間に無端ベルトである2次転写ベルト824が掛け渡されている。紙面右側のローラ823は、中間転写ベルト810を押し上げて支持ローラ816に押当てられるように配置されている。この2次転写ベルト824は、中間転写ベルト810上の画像を、用紙上に転写する。2次転写ユニット822の用紙の搬送方向(下流側)には、用紙上に転写された転写画像を定着する定着ユニット825が配置されている。トナー像が転写された用紙は定着ユニット825に送り込まれる。定着ユニット825は、無端ベルトである定着ベルト826と、定着ベルト826に押し当てられたに加熱加圧ローラ827を有している。2次転写ユニット822および定着ユニット825の下方に、シート反転ユニット828が配置されている。シート反転ユニット828は、表面に画像が形成された直後の用紙の表裏を反転して、再度、2次転写ユニット822に送り出す。これにより、用紙の裏面にも画像が形成可能になる。
次に、画像読取りユニット830と原稿自動搬送装置(ADF)840について説明する。原稿自動搬送装置(ADF)840の原稿給紙台831上に原稿が載値されているものとする。この場合、図23に示す操作パネル8040のスタートスイッチが押下されると、原稿自動搬送装置(ADF)840は、原稿をコンタクトガラス832上に搬送する。原稿自動搬送装置(ADF)840に原稿が無い場合、原稿はユーザによりコンタクトガラス832に手置きされる。その後、ユーザはスタートスイッチを押下する。
コンタクトガラス832上の原稿を読むために、画像読取りユニット830は、スキャナとしての動作を開始する。画像読取りユニット830は、第1キャリッジ833および第2キャリッジ834を、読取り走査のため駆動する。そして、第1キャリッジ833上の光源からコンタクトガラス832に光を照射するとともに原稿面からの反射光を第1キャリッジ833の第1ミラーで反射して第2キャリッジ834に向ける。第2キャリッジ834上のミラーはこの光を反射して結像レンズ835に反射し、反射光は、結像レンズ835を通過して読取りセンサである読取りセンサ836に結像される。読取りセンサ836で得た画像信号に基づいてK,Y,M,Cの各色の画像データが生成される。
また、スタートスイッチが押下された時に、中間転写ベルト810の回動駆動が開始されるとともに、作像装置820の各ユニットの作像準備が開始され、各色の作像の作像シーケンスが開始される。各色用の感光体ドラム841に各色の画像データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色の作像プロセスにより、各色のトナー像が中間転写ベルト810上に一枚の画像として、重ねて転写される。このトナー画像の先端が2次転写ユニット822に進入する時に、同時に用紙の先端が2次転写ユニット822に進入するようにタイミングをはかって用紙が、レジストローラ849から2次転写ユニット822に送り込まれる。これにより中間転写ベルト810上のトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着ユニット825に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着される。
なお、上述の用紙は、給紙テーブル860の給紙ローラ842の1つが選択的に回転駆動され、給紙ユニット843に多段に備える給紙トレイ844の1つから用紙を繰り出し、分離ローラ845で1枚だけ分離して、搬送が開始される。用紙は、搬送コロユニット846に入れられ、搬送ローラ847で搬送して本体部800内の搬送コロユニット848に導かれる。搬送コロユニット848のレジストローラ849に突き当てて止めてから、前述のタイミングで2次転写ユニット822に送り出される。
手差しトレイ851上に用紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ851上に用紙を差し込んでいる場合、本体部800が給紙ローラ850を回転駆動して手差しトレイ851上の用紙の1枚を分離して手差し給紙路853に引き込み、同じくレジストローラ849に突き当てて止める。
給紙テーブル860には、例えば、フォトセンサからなるセンサが搭載されており、給紙トレイ844に収納されている用紙の残量や有無を検知するペーパーエンドセンサ、用紙のサイズや向きを検出するサイズ検知センサ、各トレイが画像形成装置80の本体部800に装着されているか否かを検出するトレイセット検知がある。また、用紙の搬送中に用紙が好適に搬送されているか否か、搬送ジャム(紙詰まり)の発生の有無を検出する紙搬送センサが各給紙トレイにある。
定着ユニット825で定着処理され排出される用紙は、切換爪855で排出ローラ856に案内され排紙トレイ857上にスタックされる。または、切換爪855でシート反転ユニット828に案内され、そこで反転して再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像が形成された後、排出ローラ856で排紙トレイ857上に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト810上に残留する残留トナーは、中間転写体クリーニングユニット817で除去し、再度の画像形成に備える。
●ハードウエア構成
図23は、画像形成装置のハードウエア構成の一例を示す図である。図23に示すように、画像形成装置80は、コントローラ8010、近距離通信回路8020、エンジン制御部8030、操作パネル8040およびネットワークI/F8050を備えている。
これらのうち、コントローラ8010は、コンピュータの主要部であるCPU8001、システムメモリ(MEM-P)8002、ノースブリッジ(NB)8003、サウスブリッジ(SB)8004、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)8006、記憶部であるローカルメモリ(MEM-C)8007、HDDコントローラ8008、および記憶部であるHD8009を有し、NB8003とASIC8006との間をAGP(Accelerated Graphics Port)バス8021で接続した構成となっている。
これらのうち、CPU8001は、画像形成装置80の全体制御を行う制御部である。NB8003は、CPU8001と、MEM-P8002、SB8004およびAGPバス8021とを接続するためのブリッジであり、MEM-P8002に対する読み書き等を制御するメモリコントローラと、PCI(Peripheral Component Interconnect)マスタおよびAGPターゲットとを有する。
MEM-P8002は、コントローラ8010の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリであるROM8002a、プログラムやデータの展開、およびメモリ印刷時の描画用メモリ等として用いるRAM8002bとからなる。なお、RAM8002bに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
SB8004は、NB8003とPCIバス8022、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ASIC8006は、画像処理用のハードウエア要素を有する画像処理用途向けのIC(Integrated Circuit)であり、AGPバス8021、PCIバス8022、HDDコントローラ8008およびMEM-C8007をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このASIC8006は、PCIターゲットおよびAGPマスタ、ASIC8006の中核をなすアービタ(ARB)、MEM-C8007を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジック等により画像データの回転等を行う複数のDMAC(Direct Memory Access Controller)、並びに、スキャナ部8031およびプリンタ部8032との間でPCIバス8022を介したデータ転送を行うPCIユニットとからなる。なお、ASIC8006には、USB(Universal Serial Bus)のインターフェースや、IEEE1394(Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394)のインターフェースを接続するようにしてもよい。
MEM-C8007は、コピー用画像バッファおよび符号バッファとして用いるローカルメモリである。HD8009は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。HDDコントローラ8008は、CPU8001の制御にしたがってHD8009に対するデータの読出または書込を制御する。AGPバス8021は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、MEM-P8002に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレータカードを高速にすることができる。
また、近距離通信回路8020には、近距離通信回路8020のアンテナ8020aが備わっている。近距離通信回路8020は、NFC(Near Field Communication)、Bluetooth(登録商標)等の通信回路である。
さらに、エンジン制御部8030は、スキャナ部8031およびプリンタ部8032によって構成されている。また、操作パネル8040は、現在の設定値や選択画面等を表示させ、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等のパネル表示部8040a、並びに、濃度の設定条件等の画像形成に関する条件の設定値を受け付けるテンキーおよびコピー開始指示を受け付けるスタートキー等からなる操作部8040bを備えている。コントローラ8010は、画像形成装置80全体の制御を行い、例えば、描画、通信、操作パネル8040からの入力等を制御する。スキャナ部8031またはプリンタ部8032には、誤差拡散やガンマ変換等の画像処理部分が含まれている。
なお、画像形成装置80は、操作パネル8040のアプリケーション切り替えキーにより、ドキュメントボックス機能、コピー機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となる。ドキュメントボックス機能の選択時にはドキュメントボックスモードとなり、コピー機能の選択時にはコピーモードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
また、ネットワークI/F8050は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。近距離通信回路8020およびネットワークI/F8050は、PCIバス8022を介して、ASIC8006に電気的に接続されている。
検知装置30は、上記各実施形態と同様に、センサ301およびセンサアンプ302を備える。検知装置30は、センサ301によって、エンジン制御部803の制御動作によってスキャナ部8031またはプリンタ部8032の動作中に発生する振動または音等の物理量を検知する。
●機能構成
続いて、第2の実施形態に係る装置および端末の機能構成について説明する。図24は、第2の実施形態に係る異常検知システムの機能構成の一例を示す図である。なお、情報処理装置10および検知装置30の機能構成は、図4に示した構成と同様であるため説明を省略する。
画像形成装置80によって実現される機能は、送受信部81、画像形成制御部82、駆動制御部83、駆動部84、設定部85、受付部86および表示制御部87を含む。
送受信部81は、情報処理装置10等の外部装置との間で各種データ(または情報)の送受信を行う機能である。送受信部81は、画像形成装置80の現在の動作に係る処理情報を、情報処理装置10へ送信する。送受信部81は、主に、図24に示したネットワークI/F8050、およびCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
画像形成制御部82は、スキャナ部8031またはプリンタ部8032によって実行される、用紙上にトナー画像を形成する画像形成処理を制御する機能である。画像形成制御部82は、主に、図24に示したエンジン制御部8030、およびCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
駆動制御部83は、駆動部84を駆動制御する機能である。駆動制御部83は、例えば、図23に示すエンジン制御部8030によって実現される。駆動制御部83は、主に、図23に示したエンジン制御部8030、およびCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
駆動部84は、駆動制御部83による駆動制御の対象となる機能である。駆動部84は、駆動制御部83による制御によってスキャナ部8031またはプリンタ部8032を駆動する。駆動部84は、駆動制御部83によって駆動制御されるアクチュエータであり、主に、図23に示すスキャナ部8031またはプリンタ部8032等によって実現される。
設定部85は、画像形成装置80の現在の動作に対応する条件情報を設定する機能である。設定部85は、主に、図23に示したCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
受付部86は、図23に示した操作部8040b等の入力手段に対するユーザ入力を受け付ける機能である。受付部86は、例えば、パネル表示部8040aに表示された出力信号選択画面200(図12参照)に対する入力に応じて、出力項目の選択を受け付ける。受付部86は、主に、図23に示したCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
表示制御部87は、図23に示したパネル表示部8040aに各種画面情報を表示させる機能である。表示制御部87は、例えば、パネル表示部8040aに出力信号選択画面200(図12参照)を表示させる。表示制御部87は、主に、図23に示したCPU8001で実行されるプログラム等によって実現される。
なお、第2の実施形態に係る異常検知システムの処理または動作は、上記各実施形態と同様であるため、説明を省略する。これにより、異常検知システム1Cは、加工機70を対象装置とする場合と同様に、画像形成装置80の動作ごとに記憶された検知信号を、ユーザが任意に音響出力させることができるので、画像形成装置80の状態を容易にユーザに把握させることができる。
●まとめ●
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る情報処理装置10(入出力装置の一例)は、対象装置(例えば、加工機70または画像形成装置80)の動作に応じて変化する検知信号(検知情報の一例)を取得する検知装置通信部12(検知情報取得部の一例)と、検知信号の特徴を示す特徴情報(例えば、周波数スペクトル)と、周波数スペクトルの変化を示すスコアと、対象装置の動作回数情報(例えば、加工機70の加工回数情報または画像形成装置80の動作回数情報)と、をディスプレイ106a(表示部の一例)にそれぞれ複数表示させるとともに、複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応付けて、複数の特徴情報のそれぞれの特徴情報および複数のスコアのそれぞれのスコアをディスプレイ106a表示させる表示制御部14と、複数の動作回数情報における一部の複数の動作回数情報の入力を受け付ける受付部13と、を備える。
これにより、ユーザは、ディスプレイ106aでスコアと、スコアの元データである特徴情報を対応付けて確認した上で、複数の動作回数情報における一部の複数の動作回数情報を入力することができる。よって、一部の複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応する複数の情報(検知信号、周波数スペクトル)のそれぞれの情報を正常データまたは異常データとして適切に設定することができる。
情報処理装置10は、表示制御部14により、受付部13が受け付ける一部の複数の動作回数情報をディスプレイ106aに表示させる。これにより、ユーザは、入力した一部の複数の動作回数情報を確認することができるため、一部の複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応する複数の情報のそれぞれの情報を正常データまたは異常データとして確実に設定することができる。
情報処理装置10は、対象装置の動作に係る処理情報(例えば、操作履歴情報)を取得する送受信部11(処理情報取得部の一例)を、さらに備え、表示制御部14は、さらに、複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応付けて、複数の処理情報のそれぞれの処理情報をディスプレイ106aに複数表示させる。
これにより、ユーザは、ディスプレイ106aで特徴情報と処理情報を対応付けて確認した上で、複数の動作回数情報における一部の複数の動作回数情報を入力することができる。よって、一部の複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応する複数の情報のそれぞれの情報を正常データまたは異常データとしてより適切に設定することができる。
情報処理装置10は、受付部13で受け付けられた一部の複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応付けられた複数の特徴情報のそれぞれの特徴情報を記憶部1000に記憶させる記憶・読出部19(記憶制御部の一例)を備える。
これにより、一部の複数の動作回数情報のそれぞれの動作回数情報に対応する複数の特徴情報のそれぞれの特徴情報を正常データまたは異常データとして適切に記憶させることができる。
以上説明した対象装置の動作回数情報に代えて、対象装置の動作時間情報(例えば、加工機70の加工時間情報または画像形成装置80の動作時間情報)を用いても良い。
●補足●
なお、各実施形態の機能は、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、各実施形態の機能を実行するためのプログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。
また、各実施形態の機能を実行するためのプログラムは、ROM、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)-ROM、CD-RW(Re-Writable)、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、ブルーレイディスク、SDカード、MO(Magneto-Optical disc)等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することもできる。
さらに、各実施形態の機能の一部または全部は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブル・デバイス(PD)上に実装することができ、またはASICとして実装することができ、各実施形態の機能をPD上に実現するためにPDにダウンロードする回路構成データ(ビットストリームデータ)、回路構成データを生成するためのHDL(Hardware Description Language)、VHDL(Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language)、Verilog-HDL等により記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。
これまで本発明の一実施形態に係る出力装置、情報処理システム、出力システム、出力制御方法およびプログラムについて説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態の追加、変更または削除等、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。