JPWO2015111512A1 - X-ray tube failure sign detection apparatus, X-ray tube failure sign detection method, and X-ray apparatus - Google Patents
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Abstract
データ処理ユニット(11)は、振動の周波数分析をする周波数分析部(21)と、X線管の外部で生じる雑音のレベルを算出する雑音レベル算出部(23)と、X線管の故障予兆を検知する故障予兆検知部(25)とを備えてなり、故障予兆検知部(25)は、雑音レベル算出部(23)で算出された雑音レベルが所定の閾値以下になったことをトリガにして、周波数分析部(21)を介してX線管の内部で生じる振動の周波数分析をし、その結果に基づき故障予兆の検知を行う。The data processing unit (11) includes a frequency analysis unit (21) that performs vibration frequency analysis, a noise level calculation unit (23) that calculates a level of noise generated outside the X-ray tube, and a failure sign of the X-ray tube. And a failure sign detection unit (25) for detecting the occurrence of the failure, the failure sign detection unit (25) triggered by the noise level calculated by the noise level calculation unit (23) being equal to or less than a predetermined threshold. Then, the frequency analysis of the vibration generated inside the X-ray tube is performed via the frequency analysis unit (21), and the failure sign is detected based on the result.
Description
本発明は、X線管の故障予兆を検知するX線管故障予兆検知装置およびX線管故障予兆検知方法、ならびに、そのX線管故障予兆検知装置を用いたX線装置に関する。 The present invention relates to an X-ray tube failure sign detection device and an X-ray tube failure sign detection method for detecting a failure sign of an X-ray tube, and an X-ray apparatus using the X-ray tube failure sign detection device.
一般的なX線診断装置では、高電圧の陰極から出射した電子を回転する陽極に照射することによりX線を発生させるタイプのX線管が多く用いられている。このようなX線管では、陽極を滑らかに回転させるために固体ベアリングが用いられている。その固体ベアリングが劣化するとX線管が故障を引き起こし、X線診断装置が使用不能となる。 In general X-ray diagnostic apparatuses, an X-ray tube of a type that generates X-rays by irradiating a rotating anode with electrons emitted from a high-voltage cathode is often used. In such an X-ray tube, a solid bearing is used to smoothly rotate the anode. If the solid bearing deteriorates, the X-ray tube will break down and the X-ray diagnostic apparatus becomes unusable.
とくに医療現場でX線診断装置が使用不能となることは許容されないので、X線管は、故障するかなり前の十分に使用可能な状態で新品と交換される。これは、X線診断装置の保守費用増大の大きな原因となっている。そこで、保守費用削減のために、X線管は、故障する直前まで使用し、できるだけ長く使用可能にすることが求められている。 In particular, since it is not allowed that the X-ray diagnostic apparatus cannot be used at a medical site, the X-ray tube is replaced with a new one in a sufficiently usable state long before failure. This is a major cause of an increase in maintenance costs of the X-ray diagnostic apparatus. Therefore, in order to reduce maintenance costs, the X-ray tube is required to be used until just before failure and to be usable as long as possible.
例えば、特許文献1には、振動センサによりX線管が発する振動を検出して周波数分析を行い、その周波数分析結果からX線管の異音すなわち故障予兆を検知する技術が開示されている。しかしながら、現実のX線管では、陰極に印加する高電圧や陽極を回転させる交流を発生するために用いられているインバータから生じる電磁ノイズのため、劣化したX線管球から発生する異音を検出するのは、実質的に困難な状況となっている。
For example,
そこで、例えば、特許文献2には、X線管から得られる振動データをフィルタリングして、インバータが発する周波数成分の電磁ノイズを除去することにより、インバータの電磁ノイズの影響を受けないようにしたX線管の故障予兆検知装置の例が開示されている。また、特許文献3には、陽極の駆動モータのオフ信号から陽極の回転状態を判定し、慣性回転であるときに故障予兆検知を行うようにしたX線管の故障予兆検知装置の例が開示されている。
Therefore, for example, in
特許文献1に記載のX線管の故障予兆検知技術では、インバータの電磁ノイズを機械的、構造的な手段で遮蔽さえできればよいのであるが、それには、振動センサの取り付け位置などに様々な制約が生じたり、製造コストが増大したりするデメリットがある。
また、特許文献2に記載の電磁ノイズをフィルタで除去する技術の場合、電磁ノイズの周波数成分と異音の周波数成分が近い場合には、異音の周波数成分まで除去されてしまう恐れがある。In the X-ray tube failure sign detection technology described in
In the case of the technology for removing electromagnetic noise described in
特許文献3に記載の技術の場合、インバータが作動していない慣性回転時のX線管の異音を検出するので、インバータによる電磁ノイズの問題は解決される。しかしながら、既存のX線装置にX線管の故障の予兆を検知する装置を組み込もうとすると、陽極回転を駆動するためのスタータ制御装置から陽極回転のオン/オフ信号を取り込む必要があるため、X線管だけでなく、X線装置本体側にも改造が必要となるという問題点が生じる。
In the case of the technique described in
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、X線装置の改造をできるだけ少なくし、かつ、インバータの電磁ノイズの影響を受けることなく、X線管の故障予兆を検知することが可能なX線管故障予兆検知装置、X線管故障予兆検知方法およびX線装置を提供することある。 In view of the above-described problems of the prior art, the object of the present invention is to detect a sign of failure of an X-ray tube while minimizing the modification of the X-ray device and without being affected by the electromagnetic noise of the inverter. A possible X-ray tube failure sign detection device, an X-ray tube failure sign detection method, and an X-ray device are provided.
本発明のX線管故障予兆検知装置は、X線管の内部で生じる振動を計測する第1の振動センサと、X線管の外部で生じる振動を計測する第2の振動センサと、前記第1の振動センサにより計測される振動の振動データを周波数分析する周波数分析部と、を備え、前記第2の振動センサで計測される振動の振動レベルが既定の閾値よりも低くなったタイミングをトリガとして、前記第1の振動センサによって計測される振動の振動データを取得し、前記周波数分析部を介して前記振動データの周波数分析を行い、その周波数分析結果に基づき故障予兆検知を行うことを特徴とするX線管故障予兆検知装置である。 An X-ray tube failure sign detection apparatus according to the present invention includes a first vibration sensor that measures vibration generated inside an X-ray tube, a second vibration sensor that measures vibration generated outside the X-ray tube, A frequency analysis unit that analyzes frequency of vibration data measured by the first vibration sensor, and triggers a timing when the vibration level of the vibration measured by the second vibration sensor becomes lower than a predetermined threshold value. The vibration data of the vibration measured by the first vibration sensor is acquired, the frequency analysis of the vibration data is performed via the frequency analysis unit, and the failure sign detection is performed based on the frequency analysis result. Is an X-ray tube failure sign detection device.
本発明によれば、X線装置の改造をできるだけ少なくし、かつ、インバータの電磁ノイズの影響を受けることなく、X線管の故障予兆を検知することが可能なX線管故障予兆検知装置、X線管故障予兆検知方法およびX線装置が提供される。 According to the present invention, an X-ray tube failure sign detection device capable of detecting a failure sign of an X-ray tube with minimal modification of the X-ray device and without being affected by the electromagnetic noise of the inverter, An X-ray tube failure sign detection method and an X-ray apparatus are provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るX線管故障予兆検知装置10を備えたX線装置100の全体構成の例を示した図である。図1に示すように、X線装置100は、X線管故障予兆検知装置10と、X線管12と、高電圧装置16と、フィラメント加熱装置17と、スタータ装置18と、交流電源19と、を含んで構成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of an
X線管12は、X線管筐体120に真空管の一種であるX線管球121が収納、固定されて構成される。そして、X線管球121内には、回転陽極123および陰極124が収納されている。このとき、回転陽極123は、X線管球121の容器の内壁に個体ベアリングなどのベアリング機構を介して支持され、また、回転陽極123が配設されたX線管球121の外側には、回転陽極123を回転させる交流磁場を供給するステータ122が配設されている。
このようなX線管12においては、陰極124と回転陽極123との間に高電圧が印加されると、陰極124のフィラメントから放出された電子がその高電圧により加速され、回転陽極123に取り付けられたターゲット材123aに衝突することによりX線が発生する。The X-ray tube 12 is configured by housing and fixing an
In such an X-ray tube 12, when a high voltage is applied between the
高電圧装置16は、X線管12の陰極124と回転陽極123との間に印加する高電圧を発生させる装置であり、交流電源19につながれた直流電源161と、直流電圧から特定周波数の交流電圧を発生させる高電圧用インバータ162と、特定周波数の交流電圧を直流電圧へ変換する高電圧用トランス163と、を含んで構成される。
The high voltage device 16 is a device that generates a high voltage applied between the
フィラメント加熱装置17は、陰極124のフィラメントを加熱させる電流を発生させる装置であり、高電圧装置16と同様に、直流電源171と、フィラメント用インバータ172と、フィラメント用トランス173と、を含んで構成される。
The filament heating device 17 is a device that generates a current for heating the filament of the
スタータ装置18は、X線管12のステータ122に磁力を発生させるための電圧を発生させるための装置であり、直流電源181と、スタータ用インバータ182と、スタータ用トランス183と、スタータ制御装置184と、を含んで構成される。スタータ制御装置184は、ステータ122への電圧の加え方を制御することにより、回転陽極123の回転を制御する。
The starter device 18 is a device for generating a voltage for generating a magnetic force in the
X線管故障予兆検知装置10は、いわゆるパソコンなどのコンピュータによって構成されるデータ処理ユニット11と、X線管12の内部で生じる振動やX線管12の位置、姿勢、温度などを計測するソース用センサユニット13と、X線管12の外部に起因する振動を計測する雑音用センサユニット14と、雑音用センサユニット14をX線管12の内部の振動から遮断する振動遮断材15と、を含んで構成される。
The X-ray tube failure
ここで、ソース用センサユニット13に含まれる加速度センサ131(図2参照)は、X線管筐体120に取り付けられ、とくに回転陽極123が回転するときに生ずるわずかな振動(音)を計測するものである。しかしながら、加速度センサ131は、高電圧用インバータ162、フィラメント用インバータ172、スタータ用インバータ182などからの電磁ノイズの影響を免れ得ないのが現実である。
Here, the acceleration sensor 131 (see FIG. 2) included in the source sensor unit 13 is attached to the
一方、雑音用センサユニット14は、主として高電圧用インバータ162、フィラメント用インバータ172、スタータ用インバータ182などからの電磁ノイズによって生じる振動、すなわち、加速度センサ131にとっては雑音(ノイズ)となるものを計測する。従って、本実施形態では、雑音用センサユニット14は、振動を伝播しない素材の振動遮断材15を介してX線管筐体120に取り付けられ、X線管12の内部で発生する振動を計測しないようにされている。
On the other hand, the noise sensor unit 14 measures vibrations caused by electromagnetic noise mainly from the
なお、雑音用センサユニット14は、振動遮断材15を介してX線管筐体120に取り付けられるのではなく、X線管12からできるだけ離れた場所、例えば、電磁ノイズの発生源である高電圧用インバータ162に近い場所に設置されてもよい。
The noise sensor unit 14 is not attached to the
図2は、本発明の実施形態に係るX線管故障予兆検知装置10のハードウェア構成の例を示した図である。図2に示すように、X線管故障予兆検知装置10のソース用センサユニット13は、加速度センサ131、温度センサ132、ジャイロセンサ133、A/D変換器134、信号処理部135を含んで構成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the X-ray tube failure
ここで、加速度センサ131は、いわゆる3軸加速度センサであり、X線管12が受ける3次元(x方向、y方向およびz方向)の加速度を計測する。また、温度センサ132は、X線管筐体120の温度を計測し、ジャイロセンサ133は、X線管筐体120の回転角度を計測する。
Here, the
A/D変換器134は、加速度センサ131、温度センサ132およびジャイロセンサ133で計測したそれぞれのアナログ信号をディジタルデータへ変換する。
The A /
信号処理部135は、A/D変換されたそれぞれのディジタルデータからX線管12の故障予兆検知(以下、故障予兆診断とも、単に、診断ともいう)に不必要な周波数成分を除去する役割を果たす。そして、信号処理部135は、加速度センサ131を介して得られる3次元の加速度データを、X線管12が発する振動データに変換し、X線管振動データSaとして出力する。さらに、信号処理部135は、各方向の加速度データを積分することにより、X線管12の位置を表す筐体位置データSb(とくに、X座標とY座標)を算出し、出力する。同様に、信号処理部135は、温度センサ132を介して得られる温度データを筐体温度データScとして出力し、ジャイロセンサ133を介して得られる角度データを筐体角度データSdとして出力する。
The
なお、ソース用センサユニット13において、A/D変換器134と信号処理部135とで、その処理順番は逆であってもよい。X線管12が発する振動を検知するセンサとしては、加速度センサ131の代わりに音声検知用のマイクロフォンを用いてもよい。
In the source sensor unit 13, the processing order of the A /
同様に、雑音用センサユニット14は、加速度センサ141、A/D変換器142、信号処理部143を含んで構成される。ここで、加速度センサ141は、いわゆる3軸加速度センサであり、自身が受ける3次元(x方向、y方向およびz方向)の加速度を計測する。A/D変換器142は、加速度センサ141で計測したそれぞれのアナログ信号をディジタルデータへ変換する。信号処理部143は、加速度センサ141を介して得られる3次元の加速度データから診断に不必要な周波数成分を除去し、X線管12以外から発せられる振動のデータ、つまり、雑音振動データSeとして出力する。
なお、雑音振動データSeを取得するセンサとしては、加速度センサ141の代わりに音声検知用のマイクロフォンを用いてもよい。Similarly, the noise sensor unit 14 includes an
As a sensor for acquiring the noise vibration data Se, a voice detection microphone may be used instead of the
X線管故障予兆検知装置10のデータ処理ユニット11は、表示装置111、警報装置112、中央処理装置113、操作入力装置114、記録装置115、記憶装置116、I/Oポート117などを含んで構成され、いわゆるパソコンなど一般的なコンピュータの構成をなしている。
The
I/Oポート117は、ソース用センサユニット13または雑音用センサユニット14から出力されるX線管振動データSa、筐体位置データSb、筐体温度データSc、筐体角度データSdおよび雑音振動データSeを取り込み、そのデータを記録装置115に書き込む。なお、記録装置115は、X線管故障予兆検知処理に必要なデータを記録しておく記憶装置であり、ここでは、テンポラリデータを記憶する記憶装置116とは、とくに区別をしている。
The I /
中央処理装置113は、例えば、記憶装置116に格納されたX線管故障予兆検知処理のプログラムを実行することにより、X線管故障予兆検知装置10が有する所定の機能を実現する。なお、その機能の詳細については、後記するところによる。
The
なお、表示装置111は、中央処理装置113が実行するプログラムに従って、操作者に対し、X線管故障予兆検知の診断の許可を求める表示を行う。操作入力装置114は、操作者が診断の許可または不許可のデータを入力するのに用いられる。警報装置112は、X線管故障予兆検知の診断結果で異常が出た場合に警報を発する装置である。
The
図3は、本発明の実施形態に係るX線管故障予兆検知装置10におけるデータ処理ユニット11の機能ブロック構成の例を示した図である。図3に示すように、データ処理ユニット11は、周波数分析部21、検知モード判定部22、雑音レベル算出部23、閾値処理部24、故障予兆検知部25、検知時間判定部26などを含んで構成される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the
周波数分析部21は、ソース用センサユニット13からX線管振動データSaを取得し、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)などにより周波数分析を行い、その結果を周波数分析結果Sfとして出力する。また、検知モード判定部22は、筐体位置データSbと筐体温度データScと筐体角度データSdとからX線管12の姿勢の角度を判定し、その結果を検知モードSgとして出力する。また、雑音レベル算出部23は、雑音振動データSeの値から雑音レベルShを算出する。また、閾値処理部24は、雑音レベルShが既定の閾値を超えたか否かを判定し、その結果を雑音低レベル信号Siとして出力する。ただし、雑音低レベル信号Siは、雑音レベルShが閾値以下であることを表す。
The
故障予兆検知部25は、雑音低レベル信号Siの立ち上がりをトリガとして、周波数分析結果Sfを用いてX線管12の故障予兆を検知し、その結果を故障予兆信号Sjとして出力する。このとき、検知時間判定部26は、診断許可信号Skの立ち上がりを開始信号とし、周波数分析結果Sfのうち回転成分が既定の閾値未満になったときを終了信号として、検知時間を計測し、既定の閾値を越えているか否かを判定することにより、純正管球であるか否かを示す純正管球検知信号Smを出力する。なお、検知時間判定部26は、故障予兆信号Sjの立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計測し、既定の閾値を越えているか否かを判定することにより、純正管球であるか否かを判定してもよい。
The failure
診断許可入力受付部27は、故障予兆検知部25からの診断許可要求信号Slを受け取り、表示装置111に診断許可を求める表示を行う。また、診断許可入力受付部27は、操作入力装置114を介して診断許可に関する入力を受け付けたときには、診断許可信号Skを故障予兆検知部25および検知時間判定部26へ向けて出力する。
The diagnosis permission
なお、以上のデータ処理ユニット11を構成する機能ブロックについては、これ以降の図面を参照して、さらに詳しく説明する。
The functional blocks constituting the
図4は、検知モード判定部22における判定処理の例を一覧表として示した図である。検知モード判定部22は、筐体角度データSdが閾値θc以上か否かを判定し、次に、筐体温度データScが閾値Tc以上か否かを判定し、さらに、筐体位置データSbのうち、x軸成分がXc以上か否かを判定し、y軸成分がYc以上か否かを判定する。そして、検知モード判定部22は、以上の4項目の判定結果に従って、予め準備された図4に示すような検知モードの分類テーブルを参照して、該当するモード番号を求め、そのモード何号を検知モードSgとして出力する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of determination processing in the detection
例えば、図4において、筐体角度データSdが閾値θc以上、筐体温度データScが閾値Tc未満、筐体位置データSbのうちX軸成分がXc以上、Y軸成分がYc未満である場合、検知モードSgは、モード番号「5」となる。なお、図4におけるモード番号の分類は、単なる例であって、具体的な意味を有するものではない。 For example, in FIG. 4, when the case angle data Sd is equal to or greater than the threshold value θc, the case temperature data Sc is less than the threshold value Tc, and the X-axis component of the case position data Sb is equal to or greater than Xc and the Y-axis component is less than Yc. The detection mode Sg is the mode number “5”. The mode number classification in FIG. 4 is merely an example and does not have a specific meaning.
図5は、雑音レベル算出部23の処理内容の例を模式的に示した図である。ここで、雑音振動データSeを時間の関数a(t)と表した場合、雑音レベルShを表す時間の関数z(t)は、例えば、式(1)によって定義することができる。
なお、この式(1)では、雑音レベルShを表す関数z(t)は、雑音振動データSeを表す関数a(t)の絶対値の時刻t〜t+dTまでの面積で表されるとしているが、単に、雑音振動データSeを表す関数a(t)の絶対値そのものであっても構わない。また、雑音レベルShの周波数分析を行い、その特定周波数成分の絶対値や時刻t〜t+dTまでの面積などを雑音レベルShとしてもよい。 In Equation (1), the function z (t) representing the noise level Sh is expressed by the area from time t to t + dT of the absolute value of the function a (t) representing the noise vibration data Se. The absolute value of the function a (t) representing the noise vibration data Se may be simply used. Alternatively, frequency analysis of the noise level Sh is performed, and the absolute value of the specific frequency component, the area from time t to t + dT, and the like may be used as the noise level Sh.
図6は、故障予兆検知部25の機能ブロック構成の例を示した図である。図6に示すように、故障予兆検知部25は、切替部254と、m個の距離算出部251と、最小値算出部252と、閾値判定部253と、を含んで構成される。本実施形態では、この故障予兆検知部25における故障予兆検知の基本的な考え方として、m平均クラスタリング手法を採用している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the failure
すなわち、m平均クラスタリング手法では、新たに取得されたデータは、過去に取得され、m個にクラスタリングされた正常データのクラスタごとの平均値と比較される。そして、新たに取得されたデータがm個のクラスタごとの平均値のいずれか1つと概ね同じとみなされる場合には、新たに取得されたデータは、正常であるとみなされる。なお、クラスタの数mは、1つであっても構わない。 That is, in the m-average clustering method, newly acquired data is compared with the average value for each cluster of normal data acquired in the past and clustered into m pieces. Then, when the newly acquired data is considered to be substantially the same as any one of the average values for the m clusters, the newly acquired data is considered normal. Note that the number m of clusters may be one.
本実施形態の場合、新たに取得されるデータは、X線管振動データSaを周波数分析して取得されるn個の周波数成分からなるベクトル(y1,y2,・・・.yn)である。また、過去に取得されたm個の正常データは、過去の正常時(すなわち、X線管12に異常がないとき)に取得されたn個の周波数成分からなるm個のクラスタそれぞれの中心を表すベクトル(y1ai,y2ai,・・・.ynai)(j=1,・・・,m)である。なお、ここでは、クラスタの中心を表すベクトルの各成分は、それぞれのクラスタに属するベクトルの各成分の平均値で表されるものとする。In the case of the present embodiment, newly acquired data is a vector (y1, y2,... Yn) composed of n frequency components acquired by frequency analysis of the X-ray tube vibration data Sa. Further, the m normal data acquired in the past is the center of each of the m clusters composed of n frequency components acquired in the past normal time (that is, when there is no abnormality in the X-ray tube 12). This is a vector (y1a i , y2a i ,... Yna i ) (j = 1,..., M). Here, each component of the vector representing the center of the cluster is represented by an average value of each component of the vector belonging to each cluster.
また、本実施形態では、新たに取得されたn個の周波数成分からなるベクトル(y1,y2,・・・,yn)と各クラスタの中心を表すm個のベクトルとの距離を求め(距離はm個求められる)、さらに、その求められたm個の距離の最小値を求める。そして、その最小値の距離が予め定められた閾値の距離よりも小さかった場合には、新たに取得されたベクトル(y1,y2,・・・,yn)は、距離が最小となったクラスタの中心を表すベクトルと概ね同じと判断され、正常なデータとみなされる。
一方、最小値の距離が前記閾値の距離以上である場合には、新たに取得されたベクトル(y1,y2,・・・,yn)は、いずれのクラスタに属するものではないと判断され、異常なデータとみなされる。In the present embodiment, the distance between the newly acquired vector (y1, y2,..., Yn) consisting of n frequency components and m vectors representing the centers of the clusters is obtained (the distance is m is obtained), and the minimum value of the obtained m distances is obtained. If the minimum distance is smaller than a predetermined threshold distance, the newly acquired vector (y1, y2,..., Yn) It is judged to be almost the same as the vector representing the center, and is regarded as normal data.
On the other hand, if the minimum distance is equal to or greater than the threshold distance, it is determined that the newly acquired vector (y1, y2,..., Yn) does not belong to any cluster and is abnormal. Data is considered.
図6に示した故障予兆検知部25では、以上に説明したm平均クラスタリング手法に基づいて故障予兆が検知される。以下、故障予兆検知部25を構成する各ブロックの機能について説明する。
The failure
切替部254は、閾値処理部24(図3参照)から出力される雑音低レベル信号Siを受け取り、診断許可入力受付部27に対し、診断許可要求信号Slを出力する。また、切替部254は、診断許可入力受付部27から出力される診断許可信号Skを受け取り、周波数分析結果Sfを周波数成分y1,y2,・・・,ynに分解する。
The
距離算出部251のうちj番目の距離算出部251#j(i=1,・・・,m)は、切替部254から出力される周波数成分y1,y2,・・・,ynが表すベクトルと、正常なX線管振動データSaから予め求められているj番目のクラスタの中心(平均値)が表すベクトルとの距離を計算する。ここで、j番目の距離算出部251#jで算出される距離Ljを次の式(2)で定義する。
次に、最小値算出部252は、距離算出部251#1〜#mにより算出された距離L1〜Lmの中から最小値を求める演算を行い、その結果求められる最小値を異常度Snとして出力する。また、閾値判定部253は、異常度Snが既定の閾値以上であるか否かを判定し、その閾値以上であった場合には、故障予兆信号Sjを出力する。Next, the minimum
図7は、切替部254の機能ブロック構成の例を示した図である。図7に示すように、切替部254においてスイッチ2540は、診断許可信号SkがONの場合には、周波数分析結果Sfをデマルチプレクサ2543につなぎ、診断許可信号SkがOFFの場合には、周波数分析仮結果出力部2541の出力をデマルチプレクサ2543につなぐ。その結果、デマルチプレクサ2543は、診断許可信号SkのON/OFFに応じて周波数分析結果Sfまたは周波数分析仮結果を取り込むこととなり、周波数成分y1〜ynとして出力する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the
このとき、周波数分析仮結果出力部2541は、周波数分析仮結果として、検知モードSgごとの周波数成分y1〜ynの平均値y1a1〜ynanを出力する。すなわち、検知モードSgにおける平均値y1a1〜ynanを出力することにより、距離算出部251で演算される距離L1〜Lmの値が0になる。つまり、異常度Snが0になるので、閾値判定部253で閾値判定されたときに故障予兆信号Sjが検知されなくなるため診断機能をオフにすることができる。In this case, the frequency analysis provisional
さらに、切替部254は、雑音低レベル信号Siから診断許可要求発生部2542により診断許可要求信号Slを発生させる機能を有している。
Further, the
図8は、検知時間判定部26の機能ブロック構成の例を示した図である。図8に示すように、検知時間判定部26において、スイッチ260は、診断許可信号SkがONの場合には、周波数分析結果Sfをデマルチプレクサ263につなぎ、診断許可信号SkがOFFの場合には、周波数分析仮結果出力部261の出力をデマルチプレクサ263につなぐ。そして、デマルチプレクサ263からは、周波数分析結果Sfまたは周波数分析仮結果に基づく周波数成分y1〜ynが出力される。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the detection
なお、周波数分析仮結果出力部261の役割は、切替部254における周波数分析仮結果出力部2541の役割と同じである。
The role of the frequency analysis temporary
第一閾値処理部264は、回転陽極123の回転の周波数成分yiが既定の閾値を越えているか否かを判定し、その閾値を下回る場合に回転終了信号を出力する。第一時間計測部265は、診断許可信号Skを開始信号、前記の回転終了信号を終了信号として、時間計測を行い、検知時間#1として出力する。また、第二閾値処理部267は、第一時間計測部265により計測された検知時間#1が既定の閾値を下回っているか否かを判定し、その閾値を下回っている場合には、判定結果#1をONとして出力し、閾値を下回っていない場合には、判定結果#1をOFFとして出力する。
The first threshold
一方、第二時間計測部266は、故障予兆信号SjがOFFからONになったときに時間計測を開始し、ONからOFFになったときに時間計測を終了し、その結果を検知時間#2として出力する。第三閾値処理部268は、第二時間計測部266により計測された検知時間#2が既定の閾値を下回っているか否かを判定し、検知時間#2がその閾値を下回っている場合には、判定結果#2をONとして出力し、閾値を下回っていない場合には、判定結果#2をOFFとして出力する。さらに、検知時間判定部26は、判定結果#1と判定結果#2の論理積を取った内容を、純正管球検知信号Smとして出力する。
On the other hand, the second
なお、以上のようにして判定され、出力される純正管球検知信号Smは、次の考え方に基づくものである。すなわち、純正のX線管球121が雑音レベルShの低下から回転停止までの時間、または、故障予兆信号Sjの検知から検知終了までの検知時間を考慮して設計されているのに対して、非純正のX線管球121はその特性上、各時間が純正のX線管球121と異なるのが一般的である。非純正のX線管球121が使用されるのは、その価格が安いからである。そのため、非純正のX線管球121では、前記した回転停止時間などを短縮するなどのために余分な工数が費やされることはない。よって、各時間が一定値以下であるか否か判定することにより、X線管球が純正であるか否かを判断することができる。
The genuine tube detection signal Sm that is determined and output as described above is based on the following concept. That is, the
図9は、X線管故障予兆検知装置10におけるX線管故障予兆検知処理の全体処理フローの例を示した図である。まず、雑音用センサユニット14は、主として、インバータの電磁ノイズなど外部起因の雑音振動を計測する(ステップS01)。次に、データ処理ユニット11は、雑音レベル算出部23を介して、雑音用センサユニット14から雑音振動データSeを取得し、雑音レベルShを算出する(ステップS02)。次に、データ処理ユニット11は、閾値処理部24を介して雑音レベルShが既定の閾値より低いか否かを判定し(ステップS03)、その閾値より低くない場合には(ステップS03でNo)、当該X線管故障予兆検知処理を終了する。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the entire processing flow of the X-ray tube failure sign detection process in the X-ray tube failure
一方、雑音レベルShが既定の閾値より低い場合には(ステップS03でYes)、データ処理ユニット11は、診断許可入力受付部27を介して、操作者による診断許可の操作入力を受け付け(ステップS04)、診断許可されなかった場合には(ステップS05でNo)、当該X線管故障予兆検知処理を終了する。
On the other hand, when the noise level Sh is lower than the predetermined threshold value (Yes in step S03), the
一方、診断許可された場合には(ステップS05でYes)、ソース用センサユニット13は、X線管12の振動を計測し(ステップS06)、X線管12の筐体位置を計測し(ステップS07)、X線管12の筐体温度を計測し(ステップS08)、さらに、X線管12の筐体角度を計測する(ステップS09)。 On the other hand, when the diagnosis is permitted (Yes in step S05), the source sensor unit 13 measures the vibration of the X-ray tube 12 (step S06) and measures the housing position of the X-ray tube 12 (step S06). S07), the housing temperature of the X-ray tube 12 is measured (step S08), and the housing angle of the X-ray tube 12 is further measured (step S09).
次に、データ処理ユニット11は、ソース用センサユニット13からX線管振動データSaを取得し、周波数分析部21を介して、その周波数分析を行い(ステップS10)、ソース用センサユニット13から得られる筐体位置データSb、筐体温度データSc、筐体角度データを用いて、検知モード判定部22により検知モードSgを判定する(ステップS11)。
Next, the
さらに、データ処理ユニット11は、故障予兆検知部25による故障予兆検知処理を実行し(ステップS12)、検知時間判定部26による検知時間判定処理を実行して(ステップS13)、当該X線管故障予兆検知処理を終了する。なお、故障予兆検知処理および検知時間判定処理の詳細については後記する。
Further, the
図10は、ソース用センサユニット13または雑音用センサユニット14による計測処理の処理フローの例を示した図である。なお、ここでの説明では、ソース用センサユニット13または雑音用センサユニット14を、単に、センサユニットといい、3軸の加速度センサ131,141、温度センサ132またはジャイロセンサ133を、単に、センサという。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a processing flow of measurement processing by the source sensor unit 13 or the noise sensor unit 14. In the description here, the source sensor unit 13 or the noise sensor unit 14 is simply referred to as a sensor unit, and the three-
図10に示すように、センサユニットは、センサによる生データの計測を行い(ステップS21)、引き続き、その計測した生データを、A/D変換器134,142を用いてアナログデータからディジタルデータへ変換する(ステップS22)。次に、センサユニットは、ディジタルデータに変換された計測データを、信号処理部135,143によりフィルタ処理を施し、使用しない周波数成分の除去を行う(ステップS23)。なお、ステップS22とステップS23の実行順序は逆であってもよい。
As shown in FIG. 10, the sensor unit measures raw data by the sensor (step S21), and subsequently converts the measured raw data from analog data to digital data using A /
次に、センサユニットは、計測データの種別を判定し(ステップS24)、計測データの種別が筐体温度または筐体角度である場合には(ステップS24で温度、角度)、当該計測処理を終了する。さらに、センサユニットは、計測データの種別が振動データである場合には(ステップS24で振動データ)、3軸の加速度データから振動データを計算し(ステップS25)、また、計測データの種別が位置データである場合には(ステップS24で位置データ)、3軸の加速度データを積分することにより位置データを計算し(ステップS26)、それぞれ当該計測処理を終了する。 Next, the sensor unit determines the type of measurement data (step S24), and when the type of measurement data is a case temperature or a case angle (temperature, angle in step S24), the measurement process ends. To do. Further, when the type of measurement data is vibration data (vibration data in step S24), the sensor unit calculates vibration data from triaxial acceleration data (step S25), and the type of measurement data is position. If it is data (position data in step S24), the position data is calculated by integrating the three-axis acceleration data (step S26), and the measurement process is terminated.
図11は、診断許可入力受付部27による診断入力許可受付処理の詳細な処理フローの例を示した図である。なお、以下に示す診断入力許可受付処理は、図9のステップS04の処理に相当する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a detailed processing flow of the diagnosis input permission receiving process by the diagnosis permission
図11に示すように、データ処理ユニット11は、まず、記録装置115に記憶されている診断可否フラグ(後出の図14参照)を参照し、診断の可否を判定する(ステップS0401)。
As shown in FIG. 11, the
その判定の結果、診断可であった場合には(ステップS0401でYes)、データ処理ユニット11は、さらに、記録装置115に記憶されている診断時間および内部時計を参照し、診断中であるか否かを判定する(ステップS0402)。その判定の結果、診断中であった場合には(ステップS0402でYes)、データ処理ユニット11は、当該診断入力許可受付処理を終了する。それに対し、診断中でなかった場合には(ステップS0402でNo)、ステップS0404の処理に移行する。
As a result of the determination, if the diagnosis is possible (Yes in step S0401), the
一方、ステップS0401の判定で診断否であった場合には(ステップS0401でNo)、さらに、記録装置115に記憶されている診断時間および内部時計を参照し、診断停止中であるか否かを判定する(ステップS0403)。その判定の結果、診断停止中であった場合には(ステップS0403でYes)、データ処理ユニット11は、当該診断入力許可受付処理を終了する。それに対し、診断停止中でなかった場合には(ステップS0403でNo)、ステップS0404の処理に移行する。
On the other hand, if the determination in step S0401 is a diagnosis failure (No in step S0401), the diagnosis time and internal clock stored in the
そこで、データ処理ユニット11は、診断許可を求める表示を表示装置111に行い、診断許可の操作入力を受け付ける(ステップS0404)。そして、その操作入力により診断許可がされた場合には(ステップS0405でYes)、データ処理ユニット11は、表示装置111を介して操作者に対し、自動的に診断継続するか否かを問い合わせる。そして、自動的に診断継続する旨の操作入力を受け付けた場合には(ステップS0406でYes)、データ処理ユニット11は、操作入力装置114を介しての診断時間の入力を受け付け(ステップS0408)、当該診断入力許可受付処理を終了する。一方、自動的に診断継続しない旨の操作入力を受け付けた場合には(ステップS0406でNo)、データ処理ユニット11は、診断時間を0に設定し(ステップS0409)、当該診断入力許可受付処理を終了する。
Therefore, the
また、ステップS0404の操作入力により診断許可がされなかった場合には(ステップS0405でNo)、データ処理ユニット11は、表示装置111を介して操作者に対し、自動的に診断停止継続するか否かを問い合わせる。そして、自動的に診断停止継続する旨の操作入力を受け付けた場合には(ステップS0407でYes)、データ処理ユニット11は、操作入力装置114を介しての停止時間の入力を受け付け(ステップS0410)、当該診断入力許可受付処理を終了する。一方、自動的に診断継続しない旨の操作入力を受け付けた場合には(ステップS0407でNo)、データ処理ユニット11は、停止時間を0に設定し(ステップS0411)、当該診断入力許可受付処理を終了する。
If the diagnosis is not permitted by the operation input in step S0404 (No in step S0405), the
なお、以上の診断入力許可受付処理に係る表示画面の例については、別途、図面を参照して説明する。 An example of the display screen related to the above diagnostic input permission acceptance process will be described separately with reference to the drawings.
図12は、故障予兆検知部25による故障予兆検知処理の詳細な処理フローの例を示した図である。なお、以下に示す故障予兆検知処理は、図9のステップS12の処理に相当する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a detailed processing flow of the failure sign detection process by the failure
データ処理ユニット11は、検知モード判定部22で判定された検知モードSgを取り込み、記録装置115を参照して、検知モードSgに対応する周波数成分の平均値データを読み込む(ステップS121)。次に、繰り返しのカウンタjに1をセットし(ステップS122)、距離算出部251#jにより距離Ljを算出し(ステップS123)、カウンタjをカウントアップしながら、ステップS123の処理をカウンタj=mになるまで繰り返し実行する(ステップS124)。ここで、mは、特徴のある周波数成分の数、つまり、記録装置115に平均値データが用意されている周波数成分の数である。The
次に、データ処理ユニット11は、最小値算出部252を介して、距離L1〜距離Lmのうちから最小値を算出し(ステップS125)、その最小値を異常度Snとする。続いて、データ処理ユニット11は、閾値判定部253を介して、異常度Snが既定の閾値より大きいか否かを判定し(ステップS126)、異常度Snが既定の閾値より大きい場合には、故障予兆信号Sjを出力する。Next, the
図13は、検知時間判定部26による検知時間判定処理の詳細な処理フローの例を示した図である。なお、以下に示す検知時間判定処理は、図9のステップS13の処理に相当する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a detailed processing flow of detection time determination processing by the detection
まず、データ処理ユニット11は、診断許可信号Skが拒否から許可へ変化したか否かを判定し(S1301)、拒否から許可へ変化した場合には(S1301でYes)、第一時間計測部265により検知時間#1の計測を開始する(ステップS1302)。また、診断許可信号Skが拒否から許可へ変化しない場合には(S1301でNo)、ステップS1302の処理はスキップされる。
First, the
次に、データ処理ユニット11は、故障予兆信号SjがOFFからONへ変化したか否かを判定し(ステップS1303)、故障予兆信号SjがOFFからONへ変化した場合には(ステップS1303でYes)、第二時間計測部266による検知時間#2の計測を開始する(ステップS1304)。また、故障予兆信号SjがOFFからONへ変化しない場合には(ステップS1303でNo)、ステップS1304の処理はスキップされる。
Next, the
続いて、データ処理ユニット11は、デマルチプレクサ263から出力される周波数成分yiが既定の閾値yc以上であるか否かを判定し(ステップS1305)、既定の閾値yc以上であった場合には(ステップS1305でYes)、第一時間計測部265による検知時間#1の計測を終了する(ステップS1306)。さらに、データ処理ユニット11は、第二閾値処理部267による第二閾値処理を実行することによって(ステップS1307)、検知時間#1の値が既定の閾値以上であった場合には、判定結果#1にYを設定し、既定の閾値以上でなかった場合には、判定結果#1にNを設定する。一方、ステップS1305の判定で、周波数成分yiが既定の閾値yc以上でなかった場合には(ステップS1305でNo)、データ処理ユニット11は、判定結果#1にYを設定する(ステップS1308)。
Subsequently, the
次に、データ処理ユニット11は、故障予兆信号SjがONからOFFへ変化したか否かを判定し(ステップS1309)、故障予兆信号SjがONからOFFへ変化した場合には(ステップS1309でYes)、第二時間計測部266による検知時間#2の計測を終了する(ステップS1310)。さらに、データ処理ユニット11は、第三閾値処理部268による第三閾値処理を実行することによって(ステップS1311)、検知時間#2の値が既定の閾値以上であった場合には、判定結果#2にYを設定し、既定の閾値以上でなかった場合には、判定結果#2にNを設定する。一方、ステップS1309の判定で、故障予兆信号SjがONからOFFへ変化しない場合には(ステップS1309でNo)、データ処理ユニット11は、判定結果#2にYを設定する(ステップS1312)。
Next, the
次に、データ処理ユニット11は、判定結果#1および判定結果#2の両方ともにYが設定されているか否かを判定し(ステップS1313)、両方ともにYが設定されている場合には(ステップS1313でYes)、純正管球検知信号SmにYを設定する(ステップS1314)。一方、判定結果#1および判定結果#2の両方ともにYが設定されていない場合には、データ処理ユニット11は、純正管球検知信号SmにNを設定する(ステップS1315)。ここで、純正管球検知信号SmがYの場合、X線管12として純正管球が使用されているとみなされ、純正管球検知信号SmがNの場合、X線管12として純正管球が使用されていないとみなされる。
Next, the
図14は、記録装置115に記憶されるデータ構成の例を示した図である。図14に示すように、記録装置115には、周波数分析用データ1151、雑音レベル算出用時間間隔(dT)1152、雑音低レベル閾値(ac)1153、検知モード判定用データ1154、故障予兆検知用データ1155、検知時間判定用データ1156、診断許可入力受付用データ1157が格納されている。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a data configuration stored in the
周波数分析用データ1151は、周波数分析部21によって使用されるデータであり、サンプリング周波数(fs)と周波数分解能(fc)とにより構成される。
サンプリング周波数(fs)は、計測データをサンプリングする周波数を表し、周波数分解能(fc)は、周波数分析結果を出力する周波数の間隔を表す。すなわち、周波数分析部21は、サンプリング周波数(fs)と周波数分解能(fc)とに基づき、FFT(高速フーリエ変換)の点数を決定してFFT演算を行う。The frequency analysis data 1151 is data used by the
The sampling frequency (fs) represents the frequency at which the measurement data is sampled, and the frequency resolution (fc) represents the frequency interval at which the frequency analysis result is output. In other words, the
雑音レベル算出量時間間隔(dT)1152は、雑音レベル算出部23によって使用される変数であり、雑音レベルの算出において積分の区間に使われるパラメータである(図5も参照)。また、雑音低レベル閾値(ac)1153は、閾値処理部24によって使用される変数であり、雑音レベルが低いか否かを判定する閾値として用いられる。
The noise level calculation amount time interval (dT) 1152 is a variable used by the noise
検知モード判定用データ1154は、検知モード判定部22によって使用され、計測されたX線管12の位置、温度および角度から検知モードSgを判定するためのテーブルである(図4も参照)。
そのため、検知モード判定用データ1154としては、角度閾値、温度閾値、X軸閾値、Y軸閾値が格納されている。さらに、検知モード判定用データ1154のモード用テーブル要素として、それぞれの検知モードのモード番号ごとに、計測された角度が角度閾値以上か否か、計測された温度が温度閾値以上か否か、計測された位置のX座標がX軸閾値以上か否か、Y座標がY軸閾値以上か否かというデータが格納される。The detection mode determination data 1154 is a table used by the detection
Therefore, as the detection mode determination data 1154, an angle threshold, a temperature threshold, an X-axis threshold, and a Y-axis threshold are stored. Further, as a mode table element of the detection mode determination data 1154, for each mode number of each detection mode, whether the measured angle is equal to or greater than the angle threshold, whether the measured temperature is equal to or greater than the temperature threshold is measured. Data indicating whether or not the X coordinate at the position is greater than or equal to the X-axis threshold and whether or not the Y coordinate is greater than or equal to the Y-axis threshold is stored.
故障予兆検知用データ1155は、故障予兆検知部25によって使用され、故障予兆検知に関する計算を行うための変数あり、検知モード数分の検知モードi用平均値データと異常度閾値とからなる。
検知モードi用平均値データは、検知モードiにおける距離計算用の平均値を蓄積したものである。すなわち、検知モードi用平均値データは、m個分の距離算出j用平均値データから成り、さらに、それぞれの距離算出j用平均値データは、n個分の周波数成分kの平均値から成る。すなわち、周波数成分kの平均値は、検知モードi、クラスタjにおける周波数成分kの平均値を表したものである。
また、異常度閾値は、閾値判定部253が異常度Snの閾値判定を行う場合に用いられる閾値である。The failure sign detection data 1155 is used by the failure
The average value data for detection mode i is an accumulation of average values for distance calculation in detection mode i. That is, the average value data for detection mode i is composed of m distance calculation j average value data, and each distance calculation j average value data is composed of n frequency component k average values. . That is, the average value of the frequency component k represents the average value of the frequency component k in the detection mode i and the cluster j.
The abnormality level threshold value is a threshold value used when the threshold
検知時間判定用データ1156は、検知時間判定部26によって使用され、判定結果#1用閾値と判定結果#2用閾値と周波数成分閾値とからなる。
判定結果#1用閾値は、第二閾値処理部267が閾値判定に使用する閾値であり(図13のステップS1307)、判定結果#2用閾値は、第三閾値処理部268が閾値判定に使用する閾値である(図13のステップS1311)。
周波数成分閾値は、第一閾値処理部264が閾値判定に使用するための閾値である(図13のステップS1305)。The detection time determination data 1156 is used by the detection
The threshold for
The frequency component threshold is a threshold used by the first
診断許可入力受付用データ1157は、診断許可入力受付部27によって使用され、診断(停止)時間と診断可否のデータからなる。
診断(停止)時間は、診断を一定時間自動的に継続させる際に診断の継続開始から終了までの時間を表したものである。また、診断(停止)時間は、診断を一定時間自動的に停止させる際に診断の停止開始から終了までの時間を示すこともできる。
診断可否は、診断または診断停止が自動的に継続中の場合、診断しているか停止しているかを表すデータである。The diagnosis permission input reception data 1157 is used by the diagnosis permission
The diagnosis (stop) time represents the time from the start to the end of diagnosis when the diagnosis is automatically continued for a certain period of time. The diagnosis (stop) time can also indicate the time from the start to the end of diagnosis when the diagnosis is automatically stopped for a certain time.
The diagnosis availability is data indicating whether a diagnosis or a stop has been made when diagnosis or diagnosis stop is automatically continued.
図15は、診断許可入力受付部27による診断許可入力受付処理が実行される際に表示装置111に表示される表示画面の例を示した図である。まず、表示装置111には診断の可否を聞く画面G01が表示される。そこで、「はい」が選択されると、自動的に診断するか否かを聞く画面G02が表示される。次に、画面G02で「いいえ」が選択されると、画面G01に戻る。また、画面G02で「はい」が選択されると、診断時間の入力を受け付ける画面G03が表示される。画面G03で、診断時間の入力が完了すると、診断が継続中であることを表す画面G04に移動する。そして、診断継続時間が経過すると、診断の可否を聞く画面G01に戻る。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a display screen displayed on the
一方、画面G01で「いいえ」が選択されると、自動的に停止を継続するか否かを聞く画面G05が表示される。そして、画面G05で「いいえ」が選択されると、画面G01に戻る。また、画面G05で「はい」が選択されると、停止時間の入力を受け付ける画面G06が表示される。画面G06で、停止時間の入力が完了すると、停止が継続中であることを表す画面G07に移動する。そして、停止継続時間が経過すると、診断の可否を聞く画面G01に戻る。 On the other hand, when “No” is selected on the screen G01, a screen G05 is displayed to ask whether or not to continue the stop automatically. When “No” is selected on the screen G05, the screen returns to the screen G01. Further, when “Yes” is selected on the screen G05, a screen G06 for accepting the input of the stop time is displayed. When the input of the stop time is completed on the screen G06, the screen moves to a screen G07 indicating that the stop is continuing. When the stop duration time elapses, the screen returns to the screen G01 for asking whether diagnosis is possible.
図16は、雑音レベルSh、雑音低レベル信号Siおよび周波数成分y1,y2,ynのタイムチャートの例を示した図である。図16において、横軸は時間軸、縦軸は、上から順に雑音レベルSh、雑音低レベル信号Si、周波数成分y1,y2,ynそれぞれの値である。ここで、周波数成分y1,y2,ynについては、雑音を含めた計測値を太い実線で表し、雑音を含めない真値を太い破線で表している。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a time chart of the noise level Sh, the noise low level signal Si, and the frequency components y1, y2, and yn. In FIG. 16, the horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the values of the noise level Sh, the noise low level signal Si, and the frequency components y1, y2, and yn in order from the top. Here, for the frequency components y1, y2, and yn, the measured values including noise are represented by thick solid lines, and the true values not including noise are represented by thick broken lines.
図16に示すように、細い破線のタイミングで雑音レベルSh(=z(t))が既定の閾値(図14に示す雑音低レベル閾値(ac)1153)以下に低下すると、閾値処理部24は、雑音低レベル信号SiをONにする。そして、この細い破線を境に雑音が小さくなるため、周波数成分y1,y2,ynは、計測値と真値との差が縮まる。そのため雑音レベルShの閾値処理を行い、そのタイミングで診断を開始することにより、雑音の影響を最小限に抑えて、故障予兆診断を行うことが可能となる。
As shown in FIG. 16, when the noise level Sh (= z (t)) falls below a predetermined threshold (noise low level threshold (ac) 1153 shown in FIG. 14) at the timing of the thin broken line, the
図17は、検知時間判定部26における検知時間判定に関するタイムチャートの例を示した図である。図17において、横軸は時間軸、縦軸は、上から順に周波数成分yi、診断許可信号Sk,回転終了信号、検知時間#1、判定結果#1、故障予兆信号Sj、検知時間#2、判定結果#2、純正管球検知信号Smそれぞれの値である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a time chart relating to detection time determination in the detection
ここで、診断許可信号Skが立ち上がると検知時間#1の計数が開始され検知時間#1は増加する。周波数成分yiが既定の閾値以下になると、回転終了信号はOFFからONになり、そのタイミングで検知時間#1の計測が終了し、検知時間#1の値は一定になる。その間に検知時間#1の値が既定の閾値を超えた時点で、判定結果#1はY(ON)からN(OFF)に変化する。
Here, when the diagnosis permission signal Sk rises, counting of the
一方、故障予兆信号SjがOFFからONになると検知時間#2の計数が開始され、そのタイミングから検知時間#2の値が増加する。故障予兆信号SjがONからOFFになると検知時間#2の計数が終了し、そのタイミングで検知時間#2の値が一定になる。その間に検知時間#2の値が既定の閾値を超えた時点で、判定結果#2は、Y(ON)からN(OFF)に変化する。そして、判定結果#1と判定結果#2のどちらかがNになったタイミングで、純正管球検知信号Smは、Y(ON)からN(OFF)へ変化する。
On the other hand, when the failure predictor signal Sj is turned from OFF to ON, counting of the
図18は、スタータ制御装置184における制御処理フローの例を示した図である。図18に示すように、スタータ制御装置184は、まず、回転陽極123の回転駆動を開始する(ステップS181)。具体的にはステータ122に駆動電流を供給して、回転陽極123を回転させる。続いて、スタータ制御装置184は、回転陽極123の回転駆動を終了する(ステップS182)。具体的にはステータ122への駆動電流の供給を停止する。その後、数秒間ダミーカウントする(ステップS183)。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a control processing flow in the
次に、スタータ制御装置184は、回転陽極123の回転制動を開始する(ステップS184)。具体的には回転陽極123が停止するようにステータ122に制動電流を供給する。続いて、スタータ制御装置184は、回転陽極123の回転制動を終了する(ステップS185)。具体的には回転陽極123への制動電流の供給を停止する。
Next, the
以上の制御処理において、数秒間のダミーカウント(ステップS183)の間には、ステータ122への電流供給が停止されるので、雑音レベルShが既定の閾値以下に低下する。従って、X線管故障予兆検知装置10は、この数秒間のダミーカウント(ステップS183)の間に、雑音の影響をあまり受けることなく故障予兆を検知することが可能になる。
In the above control process, the current supply to the
以上、本発明の実施形態によれば、インバータなど雑音発生源からの雑音レベルを判定し、雑音レベルが低くなっている間に故障予兆検知を行うことができる。従って、雑音発生源からの雑音の影響を受けずに、回転陽極123などからの異音の発生を検知することができる。この場合、スタータ制御装置184などから新たに制御信号を取り込むなど改造を加える必要もない。
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to determine a noise level from a noise generation source such as an inverter, and to detect a failure sign while the noise level is low. Therefore, it is possible to detect the occurrence of abnormal noise from the
また、本実施形態では、X線管12の筐体位置、筐体角度および筐体温度に基づき検知モードを判定しているので、検知モードすなわちX線管12の様々な筐体位置、筐体角度および筐体温度に応じて適切な故障予兆検知を行うことができる。 In this embodiment, since the detection mode is determined based on the housing position, housing angle, and housing temperature of the X-ray tube 12, the detection mode, that is, various housing positions and housings of the X-ray tube 12 are determined. Appropriate failure sign detection can be performed according to the angle and the casing temperature.
また、純正のX線管12は、停止指令から停止までの検知時間が考慮されて設計されているのに対して、非純正のX線管12は、その特性上、検知時間が純正のX線管球と異なると考えられる。本実施形態では、検知時間が一定値以上か否かを判定することにより、X線管12が純正であるかどうかを判断することが可能できる。 In addition, the genuine X-ray tube 12 is designed in consideration of the detection time from the stop command to the stop, whereas the non-genuine X-ray tube 12 has a detection time of genuine X-ray due to its characteristics. It is thought that it is different from the tube. In the present embodiment, it is possible to determine whether or not the X-ray tube 12 is genuine by determining whether or not the detection time is equal to or greater than a certain value.
図19は、本発明の実施形態の変形例に係るX線管故障予兆検知装置10aのハードウェア構成の例を示した図である。図19に示すように、この変形例に係るX線管故障予兆検知装置10aの構成は、図2に示したX線管故障予兆検知装置10の構成と、ソース用センサユニット13aおよび雑音用センサユニット14aのそれぞれにマイクロフォンなどの音声センサ136,144が含まれる点で相違している。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of an X-ray tube failure
すなわち、本変形例では、ソース用センサユニット13aは、センサとして、加速度センサ131、温度センサ132、ジャイロセンサ133に音声センサ136が追加されている。音声センサ136は、X線管12が発する振動を音として検出し、その検出信号は、A/D変換器134および信号処理部135を経て、音声のX線管振動データSaとして出力される。従って、本変形例では、加速度センサ131の検出信号は、X線管12の位置を表す筐体位置データSbを算出するために用いられ、X線管振動データSa生成のためには用いられない。
In other words, in the present modification, the source sensor unit 13a has an
また、本変形例の雑音用センサユニット14aでは、加速度センサ141の代わりに音声センサ144が用いられている。そして、X線管12以外から発せられる雑音は、音声センサ144により検出され、A/D変換器142および信号処理部143を経て、音声の雑音振動データSeとして出力される。
In addition, in the noise sensor unit 14a of the present modification, an
以下、データ処理ユニット11の構成は、前記した実施形態での構成と同じであり、また、データ処理ユニット11で行われる様々な処理も、前記した実施形態での処理と同じである。すなわち、本変形例は、前記した実施形態を、X線管12から発せられる音の異常、つまり、異音を検出することによってX線管12の故障の予兆を検知するようにしたものといえる。
Hereinafter, the configuration of the
なお、この変形例では、音声センサ136,144としてマイクロフォンなどの音声センサが用いられるので、位置を検出する加速度センサ131としては、高周波特性を必要としない安価なものが使用可能になるなどのメリットがある。なお、音声センサ136,144の周波数特性は、人間の可聴周波数帯域に限定されず、それよりも広くても狭くても構わない。
In this modified example, since a voice sensor such as a microphone is used as the
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を加えることも可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment described above, Furthermore, various modifications are included. For example, the above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment, and further, a part or all of the configuration of another embodiment is added to the configuration of the certain embodiment. Is also possible.
10,10a X線管故障予兆検知装置
11 データ処理ユニット
12 X線管
13,13a ソース用センサユニット
14,14a 雑音用センサユニット
15 振動遮断材
16 高電圧装置
17 フィラメント加熱装置
18 スタータ装置
19 交流電源
21 周波数分析部
22 検知モード判定部
23 雑音レベル算出部
24 閾値処理部
25 故障予兆検知部
26 検知時間判定部
27 診断許可入力受付部
100 X線装置
111 表示装置
112 警報装置
113 中央処理装置
114 操作入力装置
115 記録装置
116 記憶装置
117 I/Oポート
120 X線管筐体
121 X線管球
122 ステータ
123 回転陽極
123a ターゲット材
124 陰極
131 加速度センサ(第1の振動センサ、3軸加速度センサ)
132 温度センサ
133 ジャイロセンサ(角度センサ)
134 A/D変換器
135 信号処理部
136 音声センサ(第1の振動センサ)
141 加速度センサ(第1の振動センサ、3軸加速度センサ)
142 A/D変換器
143 信号処理部
144 音声センサ(第1の振動センサ)
161 直流電源
162 高電圧用インバータ
163 高電圧用トランス
171 直流電源
172 フィラメント用インバータ
173 フィラメント用トランス
181 直流電源
182 スタータ用インバータ
183 スタータ用トランス
184 スタータ制御装置
251 距離算出部
252 最小値算出部
253 閾値判定部
254 切替部
260 スイッチ
261 周波数分析仮結果出力部
263 デマルチプレクサ
264 第一閾値処理部
265 第一時間計測部
266 第二時間計測部
267 第二閾値処理部
268 第三閾値処理部
1151 周波数分析用データ
1154 検知モード判定用データ
1155 故障予兆検知用データ
1156 検知時間判定用データ
1157 診断許可入力受付用データ
2540 スイッチ
2541 周波数分析仮結果出力部
2542 診断許可要求発生部
2543 デマルチプレクサ
Sa X線管振動データ
Sb 筐体位置データ
Sc 筐体温度データ
Sd 筐体角度データ
Se 雑音振動データ
Sf 周波数分析結果
Sg 検知モード
Sh 雑音レベル
Si 雑音低レベル信号
Sj 故障予兆信号
Sk 診断許可信号
Sl 診断許可要求信号
Sm 純正管球検知信号
Sn 異常度
So 純正管球検知信号10, 10a X-ray tube failure
132
134 A /
141 Acceleration sensor (first vibration sensor, three-axis acceleration sensor)
142 A /
161
Claims (11)
X線管の外部で生じる振動を計測する第2の振動センサと、
前記第1の振動センサにより計測される振動の振動データを周波数分析する周波数分析部と、
前記第2の振動センサで計測される振動の振動レベルが既定の閾値よりも低くなったタイミングをトリガとして、前記第1の振動センサによって計測される振動の振動データを取得し、前記周波数分析部を介して前記振動データの周波数分析を行い、その周波数分析結果に基づき故障予兆検知を行う故障予兆検知部と、
を備えること
を特徴とするX線管故障予兆検知装置。A first vibration sensor for measuring vibration generated inside the X-ray tube;
A second vibration sensor for measuring vibration generated outside the X-ray tube;
A frequency analysis unit that performs frequency analysis on vibration data of vibrations measured by the first vibration sensor;
Using the timing at which the vibration level of the vibration measured by the second vibration sensor becomes lower than a predetermined threshold as a trigger, vibration data measured by the first vibration sensor is acquired, and the frequency analysis unit A failure sign detection unit that performs frequency analysis of the vibration data through the frequency analysis and performs failure sign detection based on the frequency analysis result;
An X-ray tube failure sign detection device comprising:
前記周波数分析結果として得られる複数の周波数成分からなる第1のベクトルと、予め前記X線管が正常であるときに、前記X線管の内部で生じる振動の周波数分析結果として得られた複数の周波数成分それぞれの平均からなる1つまたは複数個の第2のベクトルとのそれぞれの距離を算出し、
前記算出された距離のうち最小の距離が予め定められた閾値以上であった場合に、前記X線管の故障予兆を検知したと判定すること
を特徴とする請求項1に記載のX線管故障予兆検知装置。The failure sign detection unit is
A first vector composed of a plurality of frequency components obtained as a result of the frequency analysis, and a plurality of frequencies obtained as a result of frequency analysis of vibrations generated inside the X-ray tube when the X-ray tube is normal in advance. Calculating a distance to each of one or more second vectors comprising an average of each frequency component;
2. The X-ray tube according to claim 1, wherein when the minimum distance among the calculated distances is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that a failure sign of the X-ray tube has been detected. Failure sign detection device.
前記X線管が取り付けられた筐体の姿勢を表す筐体角度を検出する角度センサと、
前記X線管が取り付けられた筐体の筐体温度を検出する温度センサと、
前記位置センサ、角度センサおよび温度センサそれぞれによって検出される筐体位置、筐体角度および筐体温度それぞれの値に応じて予め設定された複数の検知モードのうち、いずれの検知モードに属するかを判定する検知モード判定部と、
をさらに備え、
前記故障予兆検知部は、
前記検知モード判定部で判定された検知モードごと予め用意された前記第2のベクトルを用いて前記故障予兆検知を行うこと
を特徴とする請求項2に記載のX線管故障予兆検知装置。A position sensor for detecting a housing position of a housing to which the X-ray tube is attached;
An angle sensor for detecting a housing angle representing a posture of the housing to which the X-ray tube is attached;
A temperature sensor for detecting a housing temperature of a housing to which the X-ray tube is attached;
Which detection mode belongs to a plurality of detection modes set in advance according to the values of the housing position, the housing angle, and the housing temperature detected by the position sensor, the angle sensor, and the temperature sensor, respectively. A detection mode determination unit for determining;
Further comprising
The failure sign detection unit is
The X-ray tube failure sign detection apparatus according to claim 2, wherein the failure sign detection is performed using the second vector prepared in advance for each detection mode determined by the detection mode determination unit.
前記故障予兆検知部により故障予兆が検知されてから、検知されなくなるまでの時間を計測し、そのとき計測された時間が既定の範囲内であることを判定する第2の判定部と、
をさらに備え、
前記第1の判定部と前記第2の判定部との結果に基づき、前記X線管が純正品であるか否かを判定すること
を特徴とする請求項1に記載のX線管故障予兆検知装置。The time from the timing when the vibration level of the vibration measured by the second vibration sensor becomes lower than a predetermined threshold to the time when the specific frequency component obtained by the frequency analysis unit falls below the predetermined threshold is measured. A first determination unit for determining that the measured time is within a predetermined range;
A second determination unit that measures a time from when a failure sign is detected by the failure sign detection unit until it is no longer detected, and determines that the measured time is within a predetermined range;
Further comprising
The X-ray tube failure sign according to claim 1, wherein it is determined whether or not the X-ray tube is a genuine product based on results of the first determination unit and the second determination unit. Detection device.
を特徴とする請求項1に記載のX線管故障予兆検知装置。The X-ray tube failure sign detection apparatus according to claim 1, wherein the vibration sensor is a triaxial acceleration sensor.
を特徴とする請求項1に記載のX線管故障予兆検知装置。The X-ray tube failure sign detection apparatus according to claim 1, wherein the vibration sensor is an audio sensor.
X線管の外部で生じる振動を計測する第2の振動センサと、
前記第1の振動センサにより計測される振動の振動データを周波数分析する周波数分析部と、
を備えたX線管故障予兆検知装置が、
前記第2の振動センサで計測される振動の振動レベルを取得するステップと、
前記取得した振動レベルが既定の閾値よりも低くなったタイミングをトリガとして、前記第1の振動センサによって計測される振動の振動データを取得し、その取得した振動データを前記周波数分析部を介して周波数分析するステップと、
前記周波数分析するステップにおける周波数分析結果に基づき、故障予兆検知を行うステップと、
を実行すること
を特徴とするX線管故障予兆検知方法。A first vibration sensor for measuring vibration generated inside the X-ray tube;
A second vibration sensor for measuring vibration generated outside the X-ray tube;
A frequency analysis unit that performs frequency analysis on vibration data of vibrations measured by the first vibration sensor;
X-ray tube failure sign detection device equipped with
Obtaining a vibration level of vibration measured by the second vibration sensor;
Using the timing when the acquired vibration level becomes lower than a predetermined threshold as a trigger, vibration data of vibration measured by the first vibration sensor is acquired, and the acquired vibration data is transmitted via the frequency analysis unit. A frequency analysis step;
Performing failure sign detection based on the frequency analysis result in the frequency analyzing step;
An X-ray tube failure sign detection method comprising:
前記周波数分析結果として得られる複数の周波数成分からなる第1のベクトルと、予め前記X線管が正常であるときに、前記X線管の内部で生じる振動の周波数分析結果として得られた複数の周波数成分それぞれの平均からなる1つまたは複数個の第2のベクトルとのそれぞれの距離を算出し、
前記算出された距離のうち最小の距離が予め定められた閾値以上であった場合に、前記X線管の故障予兆を検知したと判定すること
を特徴とする請求項7に記載のX線管故障予兆検知方法。The X-ray tube failure sign detection device performs the failure sign detection,
A first vector composed of a plurality of frequency components obtained as a result of the frequency analysis, and a plurality of frequencies obtained as a result of frequency analysis of vibrations generated inside the X-ray tube when the X-ray tube is normal in advance. Calculating a distance to each of one or more second vectors comprising an average of each frequency component;
8. The X-ray tube according to claim 7, wherein when the minimum distance among the calculated distances is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that a failure sign of the X-ray tube has been detected. Failure sign detection method.
前記X線管が取り付けられた筐体の筐体位置を検出する位置センサと、
前記X線管が取り付けられた筐体の姿勢を表す筐体角度を検出する角度センサと、
前記X線管が取り付けられた筐体の筐体温度を検出する温度センサと、
前記位置センサ、角度センサおよび温度センサそれぞれによって検出される筐体位置、筐体角度および筐体温度それぞれの値に応じて予め設定された複数の検知モードのうち、いずれの検知モードに属するかを判定する検知モード判定部と、
をさらに備え、
前記故障予兆検知を行うステップにおいて、
前記検知モード判定部で判定された検知モードごと予め用意された前記第2のベクトルを用いて前記故障予兆検知を行うこと
を特徴とする請求項8に記載のX線管故障予兆検知方法。The X-ray tube failure sign detection device is
A position sensor for detecting a housing position of a housing to which the X-ray tube is attached;
An angle sensor for detecting a housing angle representing a posture of the housing to which the X-ray tube is attached;
A temperature sensor for detecting a housing temperature of a housing to which the X-ray tube is attached;
Which detection mode belongs to a plurality of detection modes set in advance according to the values of the housing position, the housing angle, and the housing temperature detected by the position sensor, the angle sensor, and the temperature sensor, respectively. A detection mode determination unit for determining;
Further comprising
In the step of performing the failure sign detection,
The X-ray tube failure sign detection method according to claim 8, wherein the failure sign detection is performed using the second vector prepared in advance for each detection mode determined by the detection mode determination unit.
前記第2の振動センサで計測される振動の振動レベルが既定の閾値よりも低くなったタイミングから、前記周波数分析部によって得られた特定周波数成分が既定の閾値以下になるまでの時間を計測し、そのとき計測された時間が既定の範囲内であることを判定する第1の判定ステップと、
前記故障予兆検知を行うステップにより故障予兆が検知されてから、検知されなくなるまでの時間を計測し、そのとき計測された時間が既定の範囲内であることを判定する第2の判定ステップと、
前記第1の判定ステップと前記第2の判定ステップとの結果に基づき、前記X線管が純正品であるか否かを判定するステップを
さらに実行すること
を特徴とする請求項7に記載のX線管故障予兆検知方法。The X-ray tube failure sign detection device is
The time from the timing when the vibration level of the vibration measured by the second vibration sensor becomes lower than a predetermined threshold to the time when the specific frequency component obtained by the frequency analysis unit falls below the predetermined threshold is measured. A first determination step for determining that the measured time is within a predetermined range;
A second determination step of measuring a time from when a failure sign is detected by the step of performing the failure sign detection until no longer detected, and determining that the measured time is within a predetermined range;
The step of determining whether or not the X-ray tube is a genuine product based on the results of the first determination step and the second determination step is further performed. X-ray tube failure sign detection method.
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