JPH11148858A

JPH11148858A - 周波数解析システムおよび記録媒体

Info

Publication number: JPH11148858A
Application number: JP33108497A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tada; 武多田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】測定現場で実際に構造物がどのような振動モ
ードをしているかを容易に推定することの可能な周波数
解析システムおよび記録媒体を提供する。【解決手段】制御用／ブラウズ用ＰＣ１３には、共通
ＧＵＩブラウザ機能と、ＦＦＴアナライザ３１で計算さ
れた伝達関数データを獲得するデータ獲得プログラム
と、得られた伝達関数データからピーク周波数を計算
し、これを表示するピーク周波数検出プログラムと、ユ
ーザ側からの要求によりＬＡＮ３を介してデータベース
サーバ２にアクセスし、必要なデータを検索して表示を
行なうデータ検索プログラムとが設けられている。上記
各プログラムによって、任意の点で測定された伝達関数
とその表示されたグラフ中のピーク周波数から、構造物
が実際にどのような振動モードをしているかを技術情報
データベースを検索することで推定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータな
どの被測定物の周波数解析を行なう周波数解析システム
および記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平６−１６０２４８号
には、感度解析による構造最適化解析装置において、規
格に基づいた構造の最適設計を可能とし、製品としての
強度把握を容易にする技術が示されている。

【０００３】また、特開平６−２８８８６４号には、光
学部品を含む製品の設計において、部材の熱変形で発生
する光学部品の位置，傾きの変化を考慮して光学系解析
を行なう技術が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
測定現場で実際に構造物がどのような振動モードをして
いるかを推定する場合、測定されたすべてのデータを基
にモーダル解析を行なうことで振動モードを特定してい
たが、この方法では測定現場で測定データの妥当性を判
断できず、また、全てのデータを取り終えないと解析が
できなかった。すなわち、従来では、任意の点で測定さ
れた伝達関数(周波数応答関数)とその表示されたグラフ
中のピーク周波数から、測定現場で実際に構造物がどの
ような振動モードをしているかを推定することは難しか
った。

【０００５】本発明は、測定現場で実際に構造物がどの
ような振動モードをしているかを容易に推定することの
可能な周波数解析システムおよび記録媒体を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、周波数解析装置と、測定デ
ータおよび解析結果データを記憶可能なデータベースサ
ーバとが、ネットワークで結ばれており、周波数解析装
置は、周波数解析がなされる被測定物と、被測定物の周
波数特性を測定するためのセンサで構成された測定系
と、測定系を制御する制御装置とを有していることを特
徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の周波数解析システムにおいて、周波数解析装置は、
ネットワークを介してデータベースサーバから必要とす
る技術情報を検索あるいは閲覧可能となっていることを
特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の周波数解析システムにおいて、周波数解析装置は、
被測定物の周波数特性を測定する際に得られる評価関数
をモニタすることで測定状態の良否を判定するととも
に、いくつかの測定点における測定データとネットワー
クを介してデータベースサーバから得られる基準データ
とを比較して被測定物の良否を判断することを特徴とし
ている。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、所定の被測
定物に対する周波数解析を行なうためのプログラムを記
録した記録媒体であって、ネットワークを介してデータ
ベースサーバから必要な情報を検索あるいは閲覧を行な
うプログラムが記録されていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、所定の被測
定物に対する周波数解析を行なうためのプログラムを記
録した記録媒体であって、被測定物の周波数特性を測定
する際に得られる評価関数をモニタすることで測定状態
の良否を判定するためのプログラムと、いくつかの測定
点における測定データとネットワークを介してデータベ
ースサーバから得られる基準データとを比較して被測定
物の良否を判断するプログラムとが少なくとも記録され
ていることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る周波数解析シス
テムの構成例を示す図である。図１を参照すると、この
周波数解析システムは、周波数解析装置１と、測定デー
タおよび解析結果データを記憶したデータベースサーバ
２とがネットワーク(ＬＡＮ)３で結ばれている。ここ
で、周波数解析装置１は、周波数解析がなされる被測定
物１１と、被測定物１１の周波数特性を測定するための
センサで構成された測定系１２と、測定系を制御する制
御装置１３とを有している。

【００１２】なお、図１の例では、制御装置１３は、制
御用／ブラウズ用ＰＣ(パーソナルコンピュータ)で構成
されている。また、被測定物１１は、支持治具２１に固
定され、駆動ドライバ２２からの駆動信号により、支持
治具２１の内部の可動機構(図示せず)によって、図に矢
印Ａで示す可動方向に加振されるようになっている。そ
して、被測定物１１の振動は、測定系１２によって、す
なわちセンサ(例えばレーザドップラー振動計)によって
測定されるようになっている。

【００１３】すなわち、図１の例では、測定系１２は、
ＦＦＴアナライザ３１と、非接触振動計ドライバ３２
と、光経路の一部に反射ミラー３３を備えた非接触振動
計(レーザドップラー振動計)３４とにより構成されてい
る。

【００１４】このような構成では、非接触振動計３４か
ら出射した光ビームは反射ミラー３３で４５゜に曲げら
れ、被測定物１１の測定面に入射し、この測定面で反射
される。測定面から反射した光は再び、反射ミラー３３
で反射されて、非接触振動計３４で検知される。非接触
振動計３４から得られたデータは非接触振動計ドライバ
３２によって速度データに変換され、更にこれを積分す
ることで変位データに変換される。ＦＦＴアナライザ３
１では、被測定物への駆動ドライバ２２からの駆動信号
を入力とし、非接触振動計ドライバ３２からの変位デー
タを出力として伝達関数(周波数特性関数)を計算する。
この際、制御用／ブラウズ用ＰＣ１３では、駆動ドライ
バ２２およびＦＦＴアナライザ３１を制御し、ＦＦＴア
ナライザ３１から計算結果(周波数特性関数)を得ること
ができる。

【００１５】また、図１の構成において、データベース
サーバ２には、例えば被測定物１１についての周波数特
性情報としてピーク周波数情報などが格納されている技
術情報データベース等が設けられている。ここで、ピー
ク周波数情報には、ピーク周波数の位置，ピーク周波数
の高さ，振動モードなどの情報が含まれている。

【００１６】また、制御用／ブラウズ用ＰＣ１３は、Ｌ
ＡＮ３を通して、技術情報データベースが設けられてい
るデータベースサーバ２に接続し、このデータベースサ
ーバ２の技術情報データベースを検索し、被測定物１１
について測定した測定データに対する基準データを取り
出すようになっている。具体的に、基準データとして、
ピーク周波数情報から該当する振動モードの情報を引き
出し、これをＰＣ１３上(例えば、ＰＣ１３のディスプ
レイ上)に表示することができる。なお、データベース
サーバ２に対する情報の検索、情報の引き出し、情報の
表示には、サーバ２上もしくはＰＣ１３上に設置したＣ
ＧＩ(Common Gateway-Interface)プログラムを用いるこ
とができる。このプログラムは、ＰｅｒｌあるいはＪＡ
ＶＡ言語で記述される。また、ＰＣ上への情報の表示に
は、インターネットで用いられている一般的なブラウザ
を用いることができる。

【００１７】図１の周波数解析システムでは、周波数解
析装置１の制御装置１３から技術情報データベースをブ
ラウズすることで、一部の測定データから全体の振動モ
ードを推定できる。

【００１８】図２は周波数解析装置１の制御装置１３か
ら技術情報データベースをブラウズすることで、一部の
測定データから全体の振動モードを推定するための構成
例を示す図である。図２を参照すると、制御用／ブラウ
ズ用ＰＣ１３には、共通ＧＵＩブラウザ機能と、ＦＦＴ
アナライザ３１で計算された伝達関数データを獲得する
データ獲得プログラムと、得られた伝達関数データから
ピーク周波数を計算し、これを表示するピーク周波数検
出プログラムと、ユーザ側からの要求によりＬＡＮ３を
介してデータベースサーバ２にアクセスし、必要なデー
タを検索して表示を行なうデータ検索プログラムとが設
けられている。

【００１９】ここで、データ獲得プログラム，ピーク周
波数検出プログラムは、任意の言語を用いて作成できる
が、これらのプログラム中において、ユーザとのインタ
フェースとなるＧＵＩ(Grafical User Interface)だけ
は、共通の言語で作成しておく。また、データ検索プロ
グラムはＣＧＩプログラムで構成される。すなわち、こ
のデータ検索プログラムは、ＰｅｒｌもしくはＪＡＶＡ
言語のようなネットワークを意識した言語で記述され
る。具体的には、インターネットに用いられるＷｅｂブ
ラウザをＧＵＩとして用いる場合、これらの言語を用い
た処理プログラムと表示には、ＨＴＭＬ(Hyper Text Ma
rkup Language)を用いる。

【００２０】なお、上述の例では、データ検索プログラ
ムをＰＣ１３側に設けたが、データ検索プログラムにつ
いてはこれをサーバ２側に設けてもよい。ＰＣ１３側，
サーバ２側のいずれに設けるかは、システムの環境によ
って選択する。通常、ＪＡＶＡ言語を用いた場合は、Ｐ
Ｃ１３側にアプレットを置いて実行する。一方、Ｐｅｒ
ｌを用いた場合はサーバ２側にプログラムを置く。

【００２１】このように、本発明では、上記各プログラ
ムによって、任意の点で測定された伝達関数とその表示
されたグラフ中のピーク周波数から、構造物が実際にど
のような振動モードをしているかを技術情報データベー
スを検索することで推定できる。

【００２２】図３はこのようなプログラムによる検索，
推定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図
３の処理を行なう際には、技術情報データベース内に
は、図４に示すようなデータセットを予め用意してお
く。すなわち、図４の例では、技術データベース内のデ
ータセットは、各測定点１，２，３，４，…に対して、
それぞれ、一つの伝達関数データが存在し、さらにそれ
らに関連づけられて各モードの固有振動数、振動モード
のデータが格納されたものとなっており、同一製品に関
してあらかじめ測定するポイントを決めておき、その測
定点番号とデータベース側伝達関数データの各測定番号
とを一致させておく。

【００２３】このような用意を行なった後、作業者は、
測定点番号とそのピーク周波数を入力する(ステップＳ
１)。作業者が測定点番号とそのピーク周波数を入力す
ると、上記プログラムは技術情報データベースを検索す
る。すなわち、図４のデータセットを検索し、先ず、入
力した測定点とデータベース側の測定点で一致したデー
タが存在するかを調べ(ステップＳ２)、一致したデータ
が存在するときには、入力したピーク周波数と一致する
固有振動数がデータベース側に存在するかを調べる(ス
テップＳ３)。

【００２４】この結果、入力したピーク周波数と一致す
る固有振動数がデータベース側に存在するときには、デ
ータベース側から、固有振動数，振動モード，伝達関数
データが送られ(ステップＳ４)、送られた固有振動数，
振動モード，伝達関数データが表示される(ステップＳ
５)。

【００２５】なお、ステップＳ２，Ｓ３において、入力
した測定点とデータベース側の測定点で一致したデータ
が存在しないか、入力したピーク周波数と一致する固有
振動数がデータベース側に存在するときには、「該当な
し」が表示される(ステップＳ６)。

【００２６】次いで、全てのピーク周波数を入力したか
を問い合わせ(ステップＳ７)、全てのピーク周波数をま
だ入力していないときには、ステップＳ１に戻り、次の
ピーク周波数を入力可能とする。

【００２７】このように、作業者が測定点番号とそのピ
ーク周波数を入力すると、上記プログラムは技術情報デ
ータベースを検索し、測定点番号が一致する伝達関数デ
ータを選択し、それと対になった最も類似の振動モード
データをデータセットから選び出し、それらのデータを
作業者側に送り出すことができる。これによって、作業
者は、自分の測定したデータと技術情報データベース上
の基準測定データを比較することで、製品の状態を判定
することができる。

【００２８】また、前述したデータ獲得プログラム，ピ
ーク周波数検出プログラム，データ検索プログラムにつ
いては、これらを例えばソフトウェアパッケージ(具体
的には、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体)の形で提供す
ることができる。なお、上記各プログラムが記録される
情報記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭに限られるもので
はなく、ＲＯＭ，ＲＡＭ，フレキシブルディスク，メモ
リカード等が用いられても良い。媒体に記録されたプロ
グラムは、ＰＣ１３内の記憶装置、例えばＲＡＭにイン
ストールされることにより、このプログラムを実行し
て、周波数解析処理などを行なうことができる。

【００２９】ところで、周波数解析を行なう場合、外乱
からの機械的振動，電気ノイズは測定結果に影響を及ぼ
す。従来はこの評価関数の値を全測定点に関して作業者
が判断して測定の良否を判断していた。本願の発明者
は、これらの影響を避けるために、被測定物の周波数特
性を測定する際に、評価関数をモニタし、この評価関数
に基づき、測定状態の良否を判定することをさらに案出
した。

【００３０】図５は周波数解析装置１の制御装置１３か
ら技術情報データベースをブラウズすることで、一部の
測定データから全体の振動モードを推定するための他の
構成例を示す図である。図５のシステム構成では、制御
用／ブラウズ用ＰＣ１３には、共通ＧＵＩブラウザ機能
と、ＦＦＴアナライザ１３で計算された伝達関数データ
および評価関数データを獲得するデータ獲得プログラム
と、評価関数および得られた伝達関数データからピーク
周波数などを計算し、これを表示するピーク周波数検出
プログラムと、ユーザ側からの要求によりＬＡＮ３を介
してデータベースサーバ２にアクセスし、必要なデータ
を検索して表示を行なう(データ検索して基準データを
読み込む)データ検索プログラムと、データ検索プログ
ラムによってデータベースから獲得した基準データと測
定データ(ピーク周波数など)を比較し、被測定物の良否
を判定する判定プログラムとが設けられている。

【００３１】図５の構成のシステムを用いる場合には、
制御用／ブラウズ用ＰＣ１３によって周波数解析装置か
らの評価関数をモニタする。ここで、評価関数はＦＦＴ
アナライザ３１内で演算可能な場合が多く、この演算に
は、通常はコヒーレンス関数などを用いる。コヒーレン
ス関数を用いる場合、コヒーレンス関数は、０から１ま
での値を取り、コヒーレンス関数が１に近い値の場合
は、測定(測定系の状態)が良好であることを示してい
る。コヒーレンスの値は測定面の反射率、粗さ、測定ビ
ームのデフォーカスの状態によって変動するが、測定ビ
ームの反射光量が十分にあり、なおかつフォーカス調整
ができていて測定機の受光面に正確に当たっていれば
０．９〜１．０の値を取る。測定の途中でこの値が０．
６以下に下がるような場合はフォーカスずれや光軸ずれ
が生じている可能性が高い。そこで、制御用／ブラウズ
用ＰＣ１３によってコヒーレンスの値をチェックし、一
定のしきい値以下に下がる場合は再測定を促すことで測
定の信頼性を上げることができる。

【００３２】また、制御用／ブラウズ用ＰＣ１３は、い
くつかの測定点の伝達関数を計算し、その結果のピーク
周波数などを算出する。しかる後、制御用／ブラウズ用
ＰＣ１３は、算出したピーク周波数などの測定データを
基にデータベースサーバ２にアクセスし、測定データに
対応した基準データを取り出して、測定データを基準デ
ータと比較する。具体的に、比較をする項目は、ピーク
周波数の位置、ピーク周波数の高さ、および振動モード
である。このうち、あるピーク周波数のみに着目してデ
ータベース上の基準データから被測定物の振動モードを
推定することが可能となる。また、ピーク周波数の高さ
を評価値とした場合は基準データと比較し、これも一定
の閾値を設定することで良否判定することができる。

【００３３】このように、図５のシステムでは、被測定
物の周波数特性を測定する際に、評価関数をモニタし、
この評価関数に一定の閾値を設けて測定状態の良否を判
定するとともに、いくつかの測定点における測定データ
とネットワークを介して技術情報データベースから得ら
れる基準データとを比較し、被測定物の良否を判断する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至５
記載の発明によれば、周波数解析装置と、測定データお
よび解析結果データを記憶したデータベースサーバとが
ネットワークで結ばれており、周波数解析装置は、周波
数解析がなされる被測定物と、被測定物の周波数特性を
測定するためのセンサで構成された測定系と、測定系を
制御する制御装置とを有しているので、例えば、同一形
状の製品(例えばアクチュエータ)を生産する場合、測定
現場において任意の点で測定された伝達関数のデータを
見て、作業者がデータベースサーバ(技術情報ＤＢ)から
同様の例を検索し、この製品(例えばアクチュエータ)が
どのような振動をしているかを判断することができる。

【００３５】特に、請求項３，５記載の発明によれば、
請求項１記載の周波数解析システムにおいて、周波数解
析装置は、被測定物の周波数特性を測定する際に得られ
る評価関数をモニタすることで測定状態の良否を判定す
るとともに、いくつかの測定点における測定データとネ
ットワークを介してデータベースサーバから得られる基
準データとを比較して被測定物の良否を判断するので、
測定現場において任意の点で測定された伝達関数および
評価関数をみて、測定状態の良否を判定し、さらにデー
タベースから基準データを参照して測定データとの比較
を行なうことができる。これらの判定を行なうことで生
産現場などでの製品検査において、全測定を行なわなく
ても良否を判定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る周波数解析システムの構成例を示
す図である。

【図２】図１の周波数解析システムの具体例を示す図で
ある。

【図３】本発明による検索，推定処理の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図４】技術情報データベース内のデータセットの一例
を示す図である。

【図５】図１の周波数解析システムの他の具体例を示す
図である。

【符号の説明】

１周波数解析装置２データベースサーバ３ネットワーク１１被測定物１２測定系１３制御装置２１支持治具２２駆動ドライバ３１ＦＦＴアナライザ３２非接触振動計ドライバ３３反射ミラー３４非接触振動計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数解析装置と、測定データおよび解
析結果データを記憶可能なデータベースサーバとが、ネ
ットワークで結ばれており、前記周波数解析装置は、周
波数解析がなされる被測定物と、被測定物の周波数特性
を測定するためのセンサで構成された測定系と、測定系
を制御する制御装置とを有していることを特徴とする周
波数解析システム。
【請求項２】請求項１記載の周波数解析システムにお
いて、前記周波数解析装置は、ネットワークを介して前
記データベースサーバから必要とする技術情報を検索あ
るいは閲覧可能となっていることを特徴とする周波数解
析システム。
【請求項３】請求項１記載の周波数解析システムにお
いて、前記周波数解析装置は、被測定物の周波数特性を
測定する際に得られる評価関数をモニタすることで測定
状態の良否を判定するとともに、いくつかの測定点にお
ける測定データとネットワークを介して前記データベー
スサーバから得られる基準データとを比較して被測定物
の良否を判断することを特徴とする周波数解析システ
ム。
【請求項４】所定の被測定物に対する周波数解析を行
なうためのプログラムを記録した記録媒体であって、ネ
ットワークを介してデータベースサーバから必要な情報
を検索あるいは閲覧を行なうプログラムが記録されてい
ることを特徴とする記録媒体。
【請求項５】所定の被測定物に対する周波数解析を行
なうためのプログラムを記録した記録媒体であって、被
測定物の周波数特性を測定する際に得られる評価関数を
モニタすることで測定状態の良否を判定するためのプロ
グラムと、いくつかの測定点における測定データとネッ
トワークを介してデータベースサーバから得られる基準
データとを比較して被測定物の良否を判断するプログラ
ムとが少なくとも記録されていることを特徴とする記録
媒体。