JPH08189921A - 割れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの割れ判定の精度向上を図る。 【構成】 あらかじめ設定した基準音響放射波に対応す
る基準信号ｙ（ｔ）を発生する基準信号発生部１４と、
ＡＥ検出手段３からの信号ｘ（ｔ）及び基準信号ｙ
（ｔ）に対して相互相関処理を行って相関特性を求める
相互相関処理回路１５と、相互相関処理回路１５が得た
相関特性に基づいてワーク２の割れの発生有無を判定す
る判定部１８とを備えた。相互相関処理回路１５が相互
相関関数の演算を行って相関特性を求めるので、検出信
号ｘ（ｔ）、ひいてはワーク２からの信号が割れＡＥ波
に対応した信号であるか、あるいはノイズであるかを確
実に判定できる。このため、ワーク２の割れ判定の精度
向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歪取り機等の加工機に
用いられる割れ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シャフト、ギヤ等のワークを高周波焼入
れした際、あるいはワークに対する歪取りの際等にワー
クに割れを発生することがあり、この割れの発生を検出
するために、従来、割れ検出装置が用いられている。こ
の割れ検出装置の一例として、特開昭６０−１３５８６
１号公報に示すものがある。この割れ検出装置は、ワー
クに割れが発生した際に生じる、例えば図７に示すよう
な周期性の高い音響放射（アコースティック・エミッシ
ョン、以下、ＡＥという。）波を検出するセンサと、前
記ＡＥ波に対応するパルス信号のうちあらかじめ設定し
たしきい値以上の個数を計数するカウンタとを備え、カ
ウンタで得た計数値が所定値を越えるとワークに割れが
発生したと判定するものである。図７のＡＥ波について
周波数分析して得た波形図を図９（ａ）に示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークに対
して歪取りを行う際、スラッジ等の異物がプレス処理に
よりつぶれ、例えば図８に示すような周期性の低いノイ
ズ（いわゆるホワイトノイズ）が発生する。この場合、
上述した従来技術では、しきい値以上のノイズ分をＡＥ
波として計数するので、仮にワークに割れが発生してい
なくても、ワークに割れが発生したと誤判定してしまう
ことが起こり得た。図８のノイズ信号について周波数分
析して得た波形図を図９（ｂ）に示す。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ワークの割れ判定の精度向上を図ることができる割
れ検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークより発
生する音響放射波に基づいてワークの割れを検出する割
れ検出装置であって、ワークより発生する音響放射波を
検出する検出手段と、あらかじめ設定した基準音響放射
波に対応する基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記検出手段からの信号及び前記基準信号発生手段から
の信号に対して相互相関処理又は正規化相関処理を行っ
て相関特性を求める相関特性算出手段と、該相関特性算
出手段が得た相関特性に基づいてワークの割れの発生有
無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成とすれば、ワークよりの信号に対応す
る検出手段からの検出信号及び基準信号に対して、相関
特性算出手段が相互相関処理又は正規化相関処理を行っ
て相関特性を求める。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例の割れ検出装置を
図１ないし図５に基づいて説明する。この割れ検出装置
１は、図３に示すようにワーク２からのＡＥ波を検出す
るＡＥ検出手段（検出手段）３と、ノイズ信号分離手段
４と、クラック発生判定手段（判定手段）５とから大略
構成されている。

【０００８】ＡＥ検出手段３は、図１に示すようにワー
ク２からのＡＥ波を検出するＡＥセンサ６と、このＡＥ
センサ６の後段側に順次シリーズに接続されるプリアン
プ７、メインアンプ８、低レベルのノイズ成分を除去す
るフィルタ９、サンプルホールド回路１０及びＡ／Ｄ変
換器１１と、サンプルホールド回路１０及びＡ／Ｄ変換
器１１に接続した第１の設定部１２と、Ａ／Ｄ変換器１
１の出力側に接続して設けたメモリ１３とから構成され
ている。

【０００９】ＡＥセンサ６が検出した信号は、プリアン
プ７及びメインアンプ８で増幅され、フィルタ９で低レ
ベルのノイズが除去された上でサンプルホールド回路１
０に入力される。

【００１０】サンプルホールド回路１０では、第１の設
定部１２にあらかじめ設定されているサンプリング周期
で入力信号がサンプリングされて維持される。サンプル
ホールド回路１０に維持された信号（アナログ信号）は
Ａ／Ｄ変換器１１でデジタルの検出信号ｘ（ｔ）に変換
されて出力され、メモリ１３に格納される。

【００１１】ノイズ信号分離手段４は、基準信号発生部
（基準信号発生手段）１４と、相互相関処理回路（相関
特性算出手段）１５とから構成されている。基準信号発
生部１４は、あらかじめ統計処理により得られている割
れＡＥ波の標準波（基準音響放射波）に対応する基準信
号ｙ（ｔ）を発生するように設定されている。

【００１２】相互相関処理回路１５は、図２に示すよう
に前記メモリ１３からのデジタルの検出信号ｘ（ｔ）及
び前記基準信号発生部１４からの基準信号ｙ（ｔ）に対
して、計測機器のインパルス応答を求める等のために一
般に用いられる次式（１）の相互相関関数の演算を行
い、相関特性を求める（ＣＱ出版社，「インターフェー
ス」１９８３年２月号第２５８〜２６０頁参照）。

【００１３】

【数１】

【００１４】この式（１）の演算により、仮に検出信号
ｘ（ｔ）がノイズである場合には、相互相関処理回路１
５により得られる信号は、図５に示すようにインパルス
応答を示さない相関特性データ（便宜上、非インパルス
データという。）となり、また、仮に検出信号ｘ（ｔ）
が割れＡＥ波に対応する信号である場合には、相互相関
処理回路１５により得られる信号は、図４に示すように
インパルス応答を示す相関特性データ（便宜上、インパ
ルスデータという。）となる。

【００１５】また、図１において、クラック発生判定手
段５は、区間設定部１６と、基準設定部１７と、判定部
１８と、判定結果出力部１９とから構成されている。

【００１６】区間設定部１６は、前記相互相関処理の演
算範囲を特定するための時間等の範囲信号を出力する。
基準設定部１７は、判定処理に用いる基準データを判定
部１８に出力する。判定部１８は、相互相関処理回路１
５からの相関特性データを範囲信号で定まる範囲におい
て基準データと比較して、ワーク２に割れが発生してい
るか否かを判定し、この判定結果を判定結果出力部１９
に出力する。例えば、相互相関処理回路１５からインパ
ルスデータを入力すると、基準データと比較してワーク
２に割れが発生したと判定し、この判定結果を示す信号
を出力し、また、非インパルスデータを入力すると、入
力信号はノイズであり、ワーク２に割れが発生している
のではないと判定し、この判定結果を示す信号を出力す
る。

【００１７】上述したように構成した割れ検出装置１で
は、ＡＥ検出手段３がワーク２からの信号を検出して、
これを検出信号ｘ（ｔ）としてメモリ１３に格納する。
すると、相互相関処理回路１５が、検出信号ｘ（ｔ）及
び基準信号ｙ（ｔ）に対して、式（１）の相互相関関数
の演算を行い、相関特性を求める。

【００１８】相互相関処理回路１５は、検出信号ｘ
（ｔ）が割れＡＥ波に対応する信号である場合には、イ
ンパルスデータ（図４）を判定部１８に出力し、また、
ノイズである場合には、非インパルスデータ（図５）を
判定部１８に出力する。すると、判定部１８は、インパ
ルスデータを入力した際には、ワーク２に割れが発生し
たと判定し、また非インパルスデータを入力した際に
は、検出信号ｘ（ｔ）はノイズ信号であり、ワーク２に
割れが発生しているのではないと判定し、この判定結果
を示す信号を出力する。

【００１９】上述したように、ワーク２よりの信号に対
応する検出信号ｘ（ｔ）及び基準信号ｙ（ｔ）に対し
て、式（１）の相互相関関数の演算を行って相関特性を
求めるので、検出信号ｘ（ｔ）、ひいてはワーク２から
の信号が割れＡＥ波に対応した信号であるか、あるいは
ノイズであるかを確実に判定できる。このため、ワーク
２の割れ判定の精度向上を図ることができる。

【００２０】次に、図６に基づいて本発明の第２実施例
の割れ検出装置１を説明する。この割れ検出装置１は、
前記第１実施例に比して相互相関処理回路１５に代え
て、正規化相関処理回路２０を設けたことが主に異なっ
ている。正規化相関処理回路２０の前段側には、第１実
施例と同様にＡＥ検出手段３が設けられている。また、
正規化相関処理回路２０の後段側には、第１実施例と異
なる判定基準を有するクラック発生判定手段（判定手
段）が設けられている。このクラック発生判定手段は第
１実施例のものに準じて構成されており、その図示は省
略する。なお、第１実施例の検出信号ｘ（ｔ）及び基準
信号ｙ（ｔ）に代えて検出信号Ｉ及び基準信号Ｍを用い
て説明する。

【００２１】正規化相関処理回路２０は、図２に示すよ
うに前記メモリ１３からの検出信号Ｉ及びクラック発生
判定手段の基準信号発生部からの基準信号Ｍに対して、
画像処理に用いられる次式（２）の正規化相関関数の演
算を行い、相関値（相関特性）ｒを求める（（株）ファ
ースト「濃淡画像ライブラリ説明書」（平成５年３月）
第６〜１２頁参照）。ここで、この相関値ｒは、検出信
号Ｉが基準信号Ｍに類似する程、すなわち相関性が高い
程、「１」に近く、相関性が低い程「０」に近くなる。

【００２２】 ｒ＝Ｍ^T Ｉ／（‖Ｍ‖・‖Ｉ‖） … … （２）

【００２３】この式（２）の演算により、仮に検出信号
Ｉがノイズである場合には、正規化相関処理回路２０に
より得られる相関値ｒは、「０」に近い信号となり、ま
た、仮に検出信号Ｉが割れＡＥ波に対応する信号である
場合には、相関値ｒは、「１」に近い信号となる。本実
施例では、クラック発生判定手段の判定部は、相関値ｒ
が０．９以上の場合、ワーク２に割れが発生していると
判定し、また、０．１以下の場合には、検出信号Ｉはノ
イズであってワーク２に割れが発生しているのではない
と判定する。

【００２４】上述したように構成した割れ検出装置１で
は、ＡＥ検出手段３がワーク２からの信号を検出して、
これを検出信号Ｉとしてメモリ１３に格納する。する
と、正規化相関処理回路２０が、検出信号Ｉ及び基準信
号Ｍに対して、式（２）の正規化相関関数の演算を行
い、相関値ｒを求める。

【００２５】正規化相関処理回路２０は、検出信号Ｉが
割れＡＥ波に対応する信号である場合には、「１」に近
い値の相関値ｒを出力する。また、検出信号Ｉがノイズ
である場合には、「０」に近い値の相関値ｒを出力す
る。クラック発生判定手段の判定部は、相関値ｒが０．
９以上の場合、ワーク２に割れが発生していると判定
し、また、０．１以下の場合には、検出信号Ｉはノイズ
であり、ワーク２に割れが発生しているのではないと判
定する。

【００２６】上述したように、ワーク２よりの信号に対
応する検出信号Ｉ及び基準信号Ｍに対して、式（２）の
正規化相関関数の演算を行って相関値ｒ（相関特性）を
求めるので、検出信号Ｉ、ひいてはワーク２からの信号
が割れＡＥ波に対応した信号であるか、あるいはノイズ
であるかを確実に判定できる。このため、ワーク２の割
れの精度向上を図ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た割れ検出装置であるから、ワークよりの信号に対応す
る検出手段からの検出信号及び基準信号に対して、相関
特性算出手段が相互相関処理又は正規化相関処理を行っ
て相関特性を求めるので、検出信号、ひいてはワークか
らの信号が割れ音響放射波に対応した信号であるか、あ
るいはノイズであるかの判別を確実に行えて、ワークの
割れ判定の精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の割れ検出装置を模式的に
示す回路図である。

【図２】同割れ検出装置の要部を示す回路図である。

【図３】同割れ検出装置を示すブロック図である。

【図４】同割れ検出装置の相互相関処理回路が出力する
インパルスデータの一例を模式的に示す波形図である。

【図５】同相互相関処理回路が出力する非インパルスデ
ータの一例を模式的に示す波形図である。

【図６】本発明の第２実施例の割れ検出装置を示すブロ
ック図である。

【図７】ＡＥ波の一例を示す波形図である。

【図８】ノイズの一例を示す波形図である。

【図９】ＡＥ波の一例及びノイズの一例を対比して示す
周波数分析図である。

【符号の説明】

１ 割れ検出装置 ２ ワーク ３ ＡＥ検出手段 ４ ノイズ信号分離手段 ５ クラック発生判定手段 ６ ＡＥセンサ １５ 相互相関処理回路 １８ 判定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークより発生する音響放射波に基づい
   てワークの割れを検出する割れ検出装置であって、ワー
   クより発生する音響放射波を検出する検出手段と、あら
   かじめ設定した基準音響放射波に対応する基準信号を発
   生する基準信号発生手段と、前記検出手段からの信号及
   び前記基準信号発生手段からの信号に対して相互相関処
   理又は正規化相関処理を行って相関特性を求める相関特
   性算出手段と、該相関特性算出手段が得た相関特性に基
   づいてワークの割れの発生有無を判定する判定手段とを
   備えたことを特徴とする割れ検出装置。