KR20150126267A - 임계치 파형 작성 장치 - Google Patents

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KR20150126267A
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사토루 나카이
슌야 하세가와
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마사시 츠루
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]
관측 파형의 평균화에 의한 평활화의 효과로 관측 파형의 특징이 소실되는 일이 없는 진짜로 평균적인 평균 파형을 얻어, 관측 파형의 시간축 방향의 편차가 관측치축 방향의 편차로서 나타나는 일이 없는 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성 장치를 얻을 것.
[해결 수단]
관측 파형으로부터 특징점을 추출하는 특징 추출부(13)와, 특징 추출부(13)에서 추출된 특징점을 평가하는 상관 평가부(14)와, 특징점에 의거하여, 관측 파형의 시간축 방향 및 관측치축 방향의 통계 처리를 행하는 통계 처리부(15)와, 시간축 방향 및 관측치축 방향으로 통계 처리된 값에 의거하여, 관측 파형의 정상성을 판정하기 위해 이용되는 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성부(16)를 구비한다.

Description

임계치 파형 작성 장치{THRESHOLD WAVE SHAPE CREATION APPARATUS}
본 발명은, 관측 파형의 정상성(正常性)을 판정하기 위해 이용되는 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성 장치에 관한 것이다.
종래, 부적합함을 포함한 제품을 시장에 출하하는 것을 막기 위해, 제조한 제품의 양부를 판정하기 위한 검사가 행하여지고 있다. 제조한 제품의 검사 방법의 하나로서, 제조한 제품에 대해 시험신호(試驗信號)를 주고, 시험신호를 준 때의 제품의 행동을, 센서(sensor)를 통하여 계측하고, 계측 결과를 시계열로서 집록(集錄)한 계측 파형을 미리 설정한 기준인 임계치 또는 임계치 파형과 비교하여 제품의 양부를 판정하는 방법이 알려져 있다.
예를 들면 임계치 파형에 의한 판정 방법은, 집록한 파형이, 미리 사전에 설정한 임계치 파형의 상한 파형 또는 하한 파형을 일탈하지 않는지를 판정의 기준으로 하는 것이다. 임계치 파형에 의한 판정 방법은, 임계치 파형을 설정할 뿐이면 좋기 때문에, 다양한 분야에서 적용이 가능하다. 특히, 다품종 변량(變量) 생산이 행하여지고 있는 경우에 실익이 있다.
임계치 파형의 작성 방법은, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법은, 복수의 정상 파형으로부터 산출한 평균 파형에, 이들 복수의 정상 파형의 표준편차를 가하여 상한 파형으로 하고, 감하여 하한 파형으로 하는 것이다. 이에 대해, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 방법은, 복수의 정상 파형의 평균 또는 표준편차를 평가하는 것이 아니라, 복수의 정상 파형으로 둘러싸여진 공간을 양(良)으로 판정하여야 할 공간으로 하여, 상한 파형 및 하한 파형을 작성하는 것이다.
일본 특개2002-341909호 공보 일본 특개2004-239879호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 제안되어 있는 방법은, 취득한 복수의 정상 파형을 평균하여 얻어진 평균 파형이 진짜로 평균적인 정상 파형이라고는 한할 수가 없다. 진짜로 평균적인 것으로 하기 위해서는, 어느 정도의 수의 정상 파형을 취득하여 평균할 필요가 있고, 정상 파형의 취득수가 1 내지 2개 정도로는 불충분하다. 한편, 어느 정도의 수의 정상 파형을 취득하여 평균하면, 정상 파형의 평균화에 의해 파형의 특징이 평활화되어 버려, 양부를 판정하여야 할 파형의 특징을 소실되어, 평균 파형이 진짜로 평균적인 파형이라고는 할 수 없는 것으로 되는 경우가 있다.
또한, 특허 문헌 1의 방법에서는, 정상 파형 내에 급히 값이 변화하는 부분, 즉 상승 부분 또는 하강 부분이 포함되어 있을 때, 상승 부분 또는 하강 부분에서의 표준편차는, 불안정한 것으로 되기 쉽다. 시작의 트리거(trigger)에 의해 파형의 관측을 시작하고 있기 때문에, 관측된 파형의 시각은 동일하다고 간주할 수 있지만, 실제의 검사 대상에서 일어나고 있는 물리 현상은, 시각이 완전히 일치한다고는 한할 수가 없고, 다소의 시각의 어긋남을 수반한다. 상승 부분이, 시간축 방향으로 전후로 어긋나면, 상승 부분의 시각의 어긋남은, 결과적으로 관측치의 편차가 되어, 표준편차에 나타난다. 그러나, 표준편차에 나타나는 것은, 실제로는 관측치의 편차가 아니라, 시각의 편차이다. 따라서, 실제로는 관측치는 그다지 흐트러지지 않은 것이지만, 시각이 어긋나 흐트러짐에 의해, 과대한 임계치 파형이 작성되게 된다. 즉, 시간축(時間軸) 방향의 파형의 편차가, 관측치축(觀測値軸) 방향의 파형의 편차로 간주되어, 통계적으로 평가되고, 비키는 량에 반영되게 되고, 작성된 임계치 파형 중, 특히 상승 부분 또는 하강 부분에 있어서, 올바른 상한 또는 하한을 나타내고 있다고 할 수가 없다.
또한, 특허 문헌 2에 제안되어 있는 방법에 의해 작성된 임계치 파형의 상한 및 하한이 타당한 것이다라고 할 수 있기 위해서는, 어느 정도의 수의 정상 파형을 취득하는 것만으로는 불충분하고, 어느 정도의 편차의 넓이로써 적당하게 흐트러진 복수의 정상 파형을 취득할 필요가 있다. 그러나, 이것은 용이한 것이 아니다. 또한, 어느 정도의 편차의 넓이로써 적당하게 흐트러진 복수의 정상 파형을 취득할 수 있는지의 여부를 검증하기 위해서도, 결국 특허 문헌 1에서의 표준편차와 같은 통계적 평가가 필요해진다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 관측 파형의 평균화에 의한 평활화의 효과로 관측 파형의 특징이 소실되는 일이 없는 진짜로 평균적인 평균 파형을 얻고, 관측 파형의 시간축 방향의 편차가 관측치축 방향의 편차가 되고 나타나는 일이 없는 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 관측 파형의 정상성을 판정하기 위해 이용되는 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성 장치로서, 관측 파형으로부터, 특징점을 추출하는 특징 추출부와, 상기 특징 추출부에서 추출된 상기 특징점을 평가하는 상관(相關) 평가부와, 상기 특징점에 의거하여, 관측 파형의 시간축 방향 및 관측치축 방향의 통계 처리를 행하는 통계 처리부와, 상기 시간축 방향 및 상기 관측치축 방향으로의 통계 처리에 의거하여 상기 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 관측 파형의 평균화에 의한 평활화의 효과로 관측 파형의 특징이 소실되는 일이 없는 진짜로 평균적인 평균 파형을 얻어, 관측 파형의 시간축 방향의 편차가 관측치축 방향의 편차가 되어 나타나는 일이 없는 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 얻을 수 있고, 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 이용함으로써, 과부족 없이, 제품의 양부 판정일 때에 계측된 파형과 임계치 파형을 비교할 수 있다는 효과를 이룬다.
도 1은, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치의 실시의 형태 1의 하드웨어(hardware) 구성을 도시하는 도면.
도 2는, 임계치 파형의 작성을 실행하는 프로그램(program)의 구성을 도시하는 도면.
도 3은, 파형의 구조가 크게 변화하는 점을 도시하는 도면.
도 4는, 파형의 각도 변화의 가장 단순한 유형을 도시하는 도면.
도 5는, 1군의 각도 변화의 평가가 필요한 제1의 유형을 도시하는 도면.
도 6은, 1군의 각도 변화의 평가가 필요한 제2의 유형을 도시하는 도면.
도 7은, 다른 파형 사이에서의 대응하는 특징점의 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 8은, 특징 추출부에서 추출된 특징점 및 특징점의 상관을 도시하는 도면.
도 9는, 실시의 형태 1에서의 평균 파형, 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 도시하는 도면.
도 10은, 실시의 형태 1에서 산출된 평균 파형에 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 가미하여 작성한 임계치 파형을 도시하는 도면.
도 11은, 임계치 파형 작성부에서의 평균 파형의 평가방법을 모식적으로 설명하는 도면.
도 12는, 실시의 형태 2에서의 평활화의 정도 조정에 의한 특징점의 추출을 도시하는 도면.
도 13은, 평탄 구간에서의 관측치의 점군에 의거한 관측치축 방향의 표준편차의 평가를 모식적으로 도시하는 도면.
도 14는, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치의 실시의 형태 3의 구성을 도시하는 도면.
도 15는, 실시의 형태 3에서의 이상 발생 구간에 대한 임계치 파형의 작성 과정을 모식적으로 도시하는 도면.
도 16은, 특허 문헌 1의 임계치 파형의 작성 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 17은, 특허 문헌 1의 통계 처리에서의 복수의 관측 파형의 대응 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 18은, 특허 문헌 1의 통계 처리에서 복수의 관측 파형, 평균 파형, 표준편차 및 임계치 파형을 도시하는 도면.
이하에, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치 및 방법의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
실시의 형태 1.
우선, 실시 형태 1의 이해를 촉구하기 위해, 특허 문헌 1의 파형 비교의 방법 및 그 문제점에 관해, 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명한다.
도 16은, 특허 문헌 1의 임계치 파형의 작성 방법을 모식적으로 도시하는 도면이다.
<특허 문헌 1의 임계치 파형의 작성>
양품인 것을 알고 있는 제품에 대해 시험신호를 주고, 시험신호를 준 때의 제품의 행동을 샘플링(sampling) 간격(Δt)으로 계측하는 검사를 행하는 것으로 하고, 검사의 시작을 트리거 검출하여 시작시각(t1)을 유지함과 함께 샘플링을 시작하고, 검사의 종료도 트리거 검출하여 종료시각(tn)을 유지함과 함께 샘플링을 정지하고, 1사이클(cycle)의 소요시간이 tn-t1아고, 파형 점수(点數)가 n점(点)이 되었다고 한다. 또한, 검사의 소요시간은 매회 일정하기 때문에, 1사이클의 개작 트리거로 파형 집록을 시작하고, 파형 집록의 시작 후, 파형 점수가 n점이 된 시점에서, 파형 집록을 종료하여도, 같은 것이다. 상기한 바와 같이, 양품인 것을 알고 있는 제품에 대해 시험신호를 주고, 파형 집록을 행함에 의해, 도시를 생략한 정상 파형을 얻는다. 마찬가지로 하여, 불량품인 것을 알고 있는 제품에 대해서도 시험신호를 주고, 파형 집록을 행하고, 도시를 생략하는 이상(異常) 파형을 얻는다.
이와 같이 하여 정상 파형과 이상 파형을 몇 가지 취득하고, 이들 취득하고 싶은 몇 가지의 정상 파형과 이상 파형에 의거하여 임계치 파형을 규정한다. 예를 들면, 취득하고 싶은 몇 가지의 정상 파형을 평균하여 얻어진 평균 파형(m)을 위 방향으로 비켜서 상한 파형(h)을, 아래 방향으로 비켜서 하한 파형(l)을, 각각 작성한다. 평균 파형(m)의 시간(t)에서의 관측치축 방향의 값은 m(t)로 표시되는 것으로 하고, 마찬가지로, 상한 파형(h)의 관측치축 방향의 값은 h(t)로 표시되고, 하한 파형(l)의 관측치축 방향의 값은 l(t)로 표시된다. 취득한 이상 파형의 모두가, 샘플링 구간(t1 내지 tn)에서, 작성한 임계치 파형을 일탈한 것을 확인하고, 최종적으로 상한 파형(h) 및 하한 파형(l)을, 상한 및 하한으로 하는 임계치 파형으로서 규정한다. 규정한 임계치 파형의 상한 파형(h) 및 하한 파형(l)도 파형 점수가 n점이고, 샘플링 간격(Δt)이다.
<특허 문헌 1의 계측 파형의 판정>
검사 대상인 제품에 대해서도 마찬가지로 시험신호를 주고, 시험신호를 준 때의 행동을 샘플링 구간(t1 내지 tn), 및, 샘플링 간격(Δt)으로 계측하고, 시간(t)에서의 관측치축 방향의 값이 f(t)로 표시되는 도시를 생략한 계측 파형이 얻어졌다고 한다. 계측 파형이 임계치 파형을 일탈하고 있는지 여부의 판정은, 계측 파형의 각 점의 값과, 임계치 파형의 각 점의 값을 비교함에 의해 행한다. 예를 들면, 도 16에 도시하는 바와 같이 임계치 파형으로서 상한 파형(h)과 하한 파형(l)의 양쪽이 설정되어 있는 경우에는, 계측 파형의 각 점의 값이, 상한 파형(h)의 각 점의 값보다 작고, 또한, 하한 파형(l)의 각 점의 값보다 큰 것, 즉 l(t1)<f(t1)<h(t1), l(t2)<f(t2)<h(t2), …, l(tn)<f(tn)<h(tn)인 것을 확인할 수 있다면, 계측 파형이 임계치 파형을 일탈하지 않고, 제품은 양품이라고 판정한다.
이상의 예에서는, 횡축을 시간 또는 샘플링점수, 종축을 관측치로 하고 있지만, 그와 같이 하여 관측 파형을 다른 단위의 파형으로 변환한 경우, 예를 들면 푸리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT)이라면, 변환 후의 횡축은 주파수, 종축은 주파수 성분의 크기, 환언하면 스펙트럼(spectrum)이 된다. 관측 파형을 다른 단위의 파형으로 변환하는 경우에도, 변환 후의 파형에 대한 임계치 파형을 미리 설정하여 두면, 마찬가지로 판정이 이루어진다.
이와 같이, 제조 가공 후의 제품에 대해 검사를 행하고, 제품의 양부를 판정하는 특허 문헌 1의 방식에서는, 제조 가공 공정의 후에 검사 공정을 마련할 필요가 있고, 검사 공정을 마련하는 분만큼 제품 1개당의 제조 시작부터 완료까지 필요로 하는 시간도 길어진다. 이것을 해결하기 위해, 제조 가공 공정 중에서의 제어 지령 또는 제조 가공 상황을 계측하여 얻어진 파형이, 정상적인 제조 가공시의 파형으로부터 일탈하지 않는지를 확인함에 의해, 제품의 양부를 판정하는 방법이 있다. 제조 가공 공정 중에서의 제어 지령 또는 제조 가공 상황을 계측하여 얻은 파형이 정상적인 제조 가공시의 파형으로부터 일탈하지 않는지를 확인하는 방법은, 인라인 검사(in-line inspection)라든지 기상검사(機上檢査) 또는 온·머신·베리피케이션(on-machine verification)이라고 불리거나 한다.
기상검사에 의한 파형의 판정 방법도 상술한 예와 마찬가지면 좋다. 즉, 제조한 제품에 대해 시험신호를 주고, 시험신호를 준 때의 제품의 행동을 계측하는 대신에, 1개의 제품의 제조 가공의 상황, 즉 1사이클의 상황을 계측하고, 얻어진 파형을, 미리 설정한 상한 파형 또는 하한 파형과 비교하면 좋다.
한편, 상술한 평균 파형(m)을 상하로 비키는 량은, 경험적으로 정할 필요가 있다. 몇 가지의 정상 파형과 몇 가지의 이상 파형을 취득할 수 있는 경우는, 이들의 정상 파형을 양으로 판정할 수 있고, 이들의 이상 파형을 부로 판정할 수 있도록, 비키는 량을 조정할 수 있는데, 조정한 양이 적당하다고 할 수 있기 위해서는, 어느 정도의 수의 정상 파형 및 이상 파형을 취득하여 비교할 필요가 있고, 평균 파형을 상하로 비키는 량을 조정하는 작업은 번잡한 것으로 된다. 또한, 통상, 생산 라인(production line)은 양품을 제조하기 위해 있기 때문에, 어느 정도의 수의 정상 파형의 취득은 비교적 용이함에 비하여, 어느 정도의 수의 이상 파형을 취득하는 것은 곤란하기 때문에 평균 파형을 상하로 비키는 량을 조정하는 작업은 몹시 곤란하다.
그래서, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법을 채용하여, 복수의 정상 파형의 표준편차를 가미하여 평균 파형(m)의 비키는 량을 정하는 것은 통계적으로 우수한 것이지만, 이미 기술한 바와 같이, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법에서는, 과대한 임계치 파형이 작성될 가능성이 있다. 과대한 임계치 파형이 작성되는 문제에 관해서는, 도 17 및 도 18을 이용하여 설명한다.
도 17은, 특허 문헌 1의 통계 처리에서의 복수의 관측 파형의 대응 관계를 모식적으로 도시하는 도면이다. 파형(w1 내지 w3)은, 모두 형상이 동일한 파형이지만, 서로 시간축 방향으로 약간 빗나가 있다. 파형(w1 내지 w3)의 시간(t)에서의 관측치축 방향의 값은, 각각, f1(t) 내지 f3(t)로 표시된다. 예를 들면, 시각(tk)에서의 관측치를 각각 f1(tk) 내지 f3(tk)로 한다. 파형(w1 내지 w3)이 평탄한 곳에서의 시각(tk)의 관측치의 평균 및 표준편차는, 그렇게 문제가 되지 않지만, 파형(w1 내지 w3)의 돌출부분이 관측되는 시각(tj)의 관측치(f1(tj) 내지 f3(tj))의 평균 및 표준편차는, 분명히 파형(w1 내지 w3)의 시간축 방향으로의 어긋남이 관측치의 어긋남이 되어 나타나, 과대한 임계치 파형이 작성된다는 문제가 생겨버린다. 예를 들면, 본래라면, 파형(w3)의 관측치(f3(tj))는, 파형(w1)의 관측치(f1(tj))가 아니라, 관측치(f1(ti))와의 대응 관계에서, 편차가 통계 평가될 것이기 때문이다.
또한, 이와 같은 종래의 통계 처리에 의거하여, 파형(w1 내지 wn)의 시간(tk)에서의 관측치를, 각각 f1(tk) 내지 fn(tk), f1(tk) 내지 fn(tk)의 평균 파형의 값을 m(tk)로 표시하는 것으로 하여 일반화하면, 평균 파형은,
[수식 1]
Figure pat00001
으로서 구하여지고, 마찬가지로 하여 f1(tk) 내지 fn(tk)의 표준편차(v(tk))도,
[수식 2]
Figure pat00002
으로서 구할 수 있다.
도 18은, 특허 문헌 1의 통계 처리에서의 복수의 관측 파형, 평균 파형, 표준편차 및 임계치 파형을 도시하는 도면이다. 도 18(a)에 도시된 관측된 복수의 파형(w4 내지 w6)은, 모두 요철에 관해 같은 형상 특징을 갖는 정상 파형이지만, 관측치축 방향으로도 시간축 방향으로도 조금 흐트러져 있다. 도 18(b)에는, 식(1)에 의거하여 각 시간에서 파형(w4 내지 w6)을 평균한 평균 파형(m1)이 도시되어 있는데, 평균 파형(m1)에서는, 파형(w4 내지 w6)이 갖고 있던 상승 직후의 오버슈트(overshoot) 부분이 되는 볼록부가 거의 소실되어 버림을 알 수 있다. 식(1)에 근거하면, 평균 파형(m1)은, 파형(w4 내지 w6) 각각의 볼록부의 최대치를 평균하고 있는 것이 아니라, 시간(4)에서의 파형(w4 내지 w6)의 관측치의 평균, 시간(5)에서의 파형(w4 내지 w6)의 관측치의 평균과 같이, 각 시간에서 평균 처리하고 있기 때문이다. 또한, 도 18(c)에는, 식(2)에 의거하여 각 시간에서 산출된 표준편차를 특정배(特定倍)한 값이 도시되어 있는데, 표준편차를 특정배한 값은, 파형(w4 내지 w6)의 상승 또는 하강의 부분에서 돌출하여 큰 값이 된다. 표준편차를 특정배한 값을 이용하여, 특허 문헌 1의 방식에 의해 임계치 파형을 작성하면, 도 18(d)에 도시하는 바와 같이, 상승 부분 또는 하강 부분에서 과대한 임계치가 되는 상한 파형(h1) 및 하한 파형(l1)에 의해 상하한이 규정된 임계치 파형이 작성되어 버려, 올바른 상한 및 하한을 나타내고 있다고는 말할 수 없음을 알 수 있다.
다음에, 이상에 있어서의 도 16 내지 도 18을 이용한 설명도 고려하여, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치에 관해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치의 실시의 형태 1의 하드웨어 구성을 도시하는 도면이다. 임계치 파형 작성 장치(1)는, 마이크로프로세서(microprocessor)(2)와, 시스템 버스(system bus)(3), 격납 메모리(storage memory)(4)와, 입력부(5)와, 보존부(6)와, 표시부(7)를 구비한다. 격납 메모리(4) 및 보존부(6)는, 임계치 파형의 작성을 실행하는 프로그램을 기억할 수 있다. 마이크로프로세서(2)는, 임계치 파형의 작성을 실행하는 프로그램에 따라 처리를 행하고, 보존부(6)에 기억된 정상 파형으로부터, 평균 파형 및 임계치 파형을 작성한다. 표시부(7)는, 작성한 평균 파형 및 임계치 파형을 확인하기 위해 사용된다. 임계치 파형 작성 장치(1)는, 퍼스널 컴퓨터(personal computer)라도 좋고, 검사 장치 또는 계측장치에서 관측한 정상 파형을 퍼스널 컴퓨터상에 유지하고, 퍼스널 컴퓨터상에서 오프라인(offline)으로 작성한 평균 파형 및 임계치 파형을, 검사 장치에 전송하여 사용한다. 또한, 임계치 파형 작성 장치(1)는, 검사 장치라도 좋다. 임계치 파형 작성 장치(1)가 검사 장치인 경우, 검사 장치가 평균 파형 및 임계치 파형의 작성 기능을 구비하게 되고, 검사의 사전에 관측한 정상 파형에 의거하여 평균 파형 및 임계치 파형을 작성하여 유지하고, 이에 의거하여, 검사 대상의 관측 파형에 관해 양부 판정을 행한다.
도 2는, 임계치 파형의 작성을 실행하는 프로그램의 구성을 도시하는 도면이다. 임계치 파형 작성 프로그램(threshold waveshape creation program)(11)은, 격납 메모리(4) 또는 보존부(6)에 기억되는 것이고, 노이즈 처리부(noise processing part)(12)와, 특징 추출부(13)와, 상관 평가부(14)와, 통계 처리부(15)와, 임계치 파형 작성부(16)를 구비한다.
임계치 파형 작성 프로그램(11)은, 처음에 필요에 응하여, 노이즈 처리부(12)에서의 검사의 사전에 관측된 정상 파형에 대해 노이즈(noise)의 제거를 행한다. 양품에 관해 관측된 정상 파형에는 노이즈가 포함되는 것이 있고, 정상 파형에 포함되는 노이즈에 의해 본래라면 파형의 특징점이 아닌 곳이 특징점으로서 추출되어 버리는 것을 막기 위해서이다. 다음에, 특징 추출부(13)에서, 관측한 정상 파형의 특징점을 추출한다. 그리고, 상관 평가부(14)에서, 특징 추출부(13)에서 추출한 특징점을 평가하고, 특징점 중 복수의 정상 파형의 사이에서 상관이 인정되는 것을 진짜의 특징점으로서 채용한다. 통계 처리부(15)에서, 각각의 정상 파형의 진짜의 특징점의 관측치의 평균을 산출하고, 또한, 시간의 평균을 산출한다. 여기서, 관측치의 평균 산출은 관측치축 방향의 통계 처리의 일종이고, 시간의 평균 산출은 시간축 방향의 통계 처리의 일종이다. 또한, 통계 처리부(15)는, 특징점 사이의 구간에 관해서는 똑같이 대응하는 것과 의제(擬制)하여 관측치와 시각의 평균을 산출하고, 이들 산출 결과로부터 작성한 평균 파형을, 임계치 파형을 작성할 때의 기본이 되는 하나의 정상 파형으로 한다. 또한, 통계 처리부(15)는, 관측치 및 시간의 평균을 산출한 때의 대응점에 관해, 관측치 및 시간의 표준편차를 산출한다. 관측치의 표준편차 산출은 관측치축 방향의 통계 처리의 일종이고, 시간의 표준편차 산출은 시간축 방향의 통계 처리의 일종이다. 최후에, 임계치 파형 작성부(16)에서, 통계 처리부(15)에서 얻어진 평균 파형에 대해 관측치 및 시간의 표준편차를 가미한 임계치 파형을 작성한다. 관측치 및 시간의 표준편차를 가미한 임계치 파형은, 상한 파형 및 하한 파형이다. 필요에 응하여, 사전에 관측한 복수의 정상 파형과, 추출된 특징점, 평균 파형 또는 임계치 파형을 비교하여, 평균 파형 또는 임계치 파형의 작성이 타당한지의 여부를 판단하고, 평균 파형 또는 임계치 파형의 작성에 관한 파라미터(parameter)를 조정하여, 재차 평균 파형 또는 임계치 파형의 작성을 행한다.
노이즈 처리부(12)는, 로우패스 필터(lowpass filter)에 의한 노이즈 제거(noise rejection)를 행한다. 로우패스 필터의 구체례를 들면, 이동평균 필터(moving average filter) 또는 척도 공간 필터(Scale Space Filtering)이다. 로우패스 필터에 이동평균 필터를 적용하면 시정수, 척도 공간 필터를 적용하면 척도(尺度)에 의해, 제거할 수 있는 노이즈의 정도를 조정할 수 있다. 또한, 척도란, 컨볼루션 적분의 기저 함수인 가우스 함수(Gauss function)의 확산을 의미한다. 즉, 노이즈 처리부(12)에서는, 시정수 또는 척도라는 제거 파라미터(21)를 조정하여, 노이즈 제거를 행하는 것이 가능하다.
이에 의해 노이즈가 제거되는 반면, 평활화의 효과에 의해 관측 파형의 특징점이 소실되는 경우도 있기 때문에, 과대한 제거 파라미터(removal parameter)(21)에 의한 노이즈 제거는 바람직하지 않다. 예를 들면, 이동평균 필터의 경우에서는, 너무 큰 시정수를 설정해서는 안 되고, 최저한으로 멈추어야 할 것이다. 단, 그러면, 노이즈가 완전하게 제거되지 않게 되어, 본래라면 파형의 특징점이 아닌 곳이 특징점으로서 추출되어 버리는 것을 완전하게 막을 수가 없다. 이에 대처하기 위해, 후단에 상관 평가부(14)를 마련하고 있는 것이다. 또한, 상관 평가부(14)를 마련하는 경우라도, 과도하게 특징점이 추출되어 버려 본래라면 진짜의 특징점이 아닌 곳까지가 상관 있음으로 평가되어 진짜의 특징점으로서 채용되지 않도록, 최저한의 노이즈 제거는, 최초의 노이즈 처리부(12)에서의 행하여야 할 것이다.
특징 추출부(13)는, 관측된 복수의 정상 파형의 각각으로부터 파형의 구조상의 복수의 특징점을 추출한다. 파형의 구조상의 특징점이란, 예를 들면, 파형의 구조가 크게 변화하는 점으로서, 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 미리 설정한 임계치를 초과하는 점(点)이다. 이 점(点)에 관해, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 3은, 파형의 구조가 크게 변화하는 점을 도시하는 도면이다. 도 3에는, 관측된 하나의 파형이 도시되어 있고, 파형의 변화의 정도를 나타내는 값으로 파형의 곡률을 채용하는 경우, 샘플링점(P1 내지 P6)에서는, 곡률이 미리 설정된 임계치를 초과하고 있고, 샘플링점(P1 내지 P6)이 파형의 구조가 크게 변화하는 점, 즉, 파형의 구조상의 특징점이 된다. 또한, 파형은 샘플링점을 선분으로 연결하여 구성되기 때문에, 샘플링점을 영결한 선분이 이루는 각도를 곡률 대신에 평가하고, 샘플링점을 영결한 선분의 각도가 미리 설정된 임계치를 초과하는 점을 파형의 구조상의 특징점으로 간주하여도 좋다.
특징 추출부(13)에서 특징점을 추출할 때에는, 임계치가 되는 특징 기준 파라미터(feature standard parameter)(23)를 설정하는 이외에, 종횡비 파라미터(aspect ratio parameter)(22)를 설정할 필요가 있다. 파형의 횡축은 시간임에 대해, 종축은 관측치이고 단위가 다르기 때문에, 시간에 대해 관측치가 어느 정도가 되는지에 의해, 파형의 곡률 및 각도의 값도 변하기 때문이다.
파형의 구조가 크게 변하는 점의 판단은, 파형을 대국적으로 평가할 필요가 있는 것에 주의한다. 대상이 되는 샘플링점의 부근만으로부터 임계치로써 판단하면, 본래라면 파형의 특징점으로서 추출되어야 할 곳이 특징점으로서 추출되지 않는 경우가 있기 때문이다.
도 4는, 파형의 각도(角度) 변화의 가장 단순한 유형을 도시하는 도면이다. 도 4에는, 샘플링점(P7 내지 P14)으로 구성된 파형이 도시되어 있다. 파형의 변화의 정도를 나타내는 값에 각도 변화를 채용하고, 각도 변화를 임계치 판정함에 의해 특징점을 추출하는 경우, 파형의 각도 변화는, 예를 들면, 각도 변화(Δθ1, Δθ2)로 정의할 수 있다. 각도 변화(Δθ1)는, 샘플링점(P10)의 각도 변화이고, 샘플링점(P9, P10)을 연결하는 선분에 대한 샘플링점(P10, P11)을 연결하는 선분의 경사각도에 상당한다. 또한, 각도 변화(Δθ2)는, 샘플링점(P11)의 각도 변화이고, 샘플링점(P10, P11)을 연결하는 선분에 대한 샘플링점(P11, P12)을 연결하는 선분의 경사각도에 상당한다. 특징 기준 파라미터(23)로서, 오목형상으로 되어 있는 특징점을 판단한 기준인 기준 각도(θ1)를 +50도로 하고, 볼록형상으로 되어 있는 특징점을 판단하는 기준인 기준 각도(θ2)를 -50도로 설정하면, 각도 변화(Δθ1)가 +60도를 이루는 샘플링점(P10)은 파형이 국소적으로 오목형상으로 되어 있는 특징점으로서 추출되고, 각도 변화(Δθ2)가 -60도를 이루는 점은 파형이 국소적으로 볼록형상으로 되어 있는 특징점으로서 추출된다. 그러나, 요철형상의 특징이 같은 파형이라도, 샘플링의 되는 방식에 따라서는, 요철형상이 특징점으로서 추출되지 않는 일이 있다.
도 5는, 1군의 각도 변화의 평가가 필요한 제1의 유형을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 파형은, 도 4에 도시된 파형과 같이 샘플링점(P7 내지 P14)으로 구성되고, 요철형상의 특징도 같지만, 샘플링점(P9, P10)의 어느 점에서의 각도 변화(Δθ3, Δθ1)도 도 4에 도시한 기준 각도(θ1)를 초과하지 않고, 샘플링점(P9, P10)의 어느 점도 오목형상으로 되어 있는 특징점으로서 추출되지 않는다. 또한, 각도 변화(Δθ3)는, 샘플링점(P9)의 각도 변화이고, 샘플링점(P8, P9)을 연결하는 선분에 대한 샘플링점(P9, P10)을 연결하는 선분의 경사각도에 상당한다.
도 6은, 1군의 각도 변화의 평가가 필요한 제2의 유형을 도시하는 도면이다. 도 6에 도시된 파형은, 도 4에 도시된 파형과 같이 샘플링점(P7 내지 P14)으로 구성되고, 요철형상의 특징도 같지만, 샘플링점(P11, P12)의 어느 점에서의 각도 변화(Δθ2, Δθ4)도 도 4에 도시한 기준 각도(θ2)를 초과하지 않고, 샘플링점(P11, P12)의 어느 점도 볼록형상으로 되어 있는 특징점으로서 추출되지 않는다. 또한, 각도 변화(Δθ4)는, 샘플링점(P12)의 각도 변화이고, 샘플링점(P11, P12)을 연결하는 선분에 대한 샘플링점(P12, P13)을 연결하는 선분의 경사각도에 상당한다.
도 5 및 도 6에서, 특징점이 추출되지 않는 사태를 막기 위해서는, 같은 방향으로 연속해서 각도 변화하고 있는 점군(点群)을 1묶음에 취급하고, 1묶음으로 한 점군의 각도 변화의 총합을 1군의 각도 변화로 하여, 이것을 임계치 판정하여야 한다. 예를 들면, 도 5의 파형의 경우에는, 샘플링점(P9, P10)을 1군로서 취급하고, 1군으로 한 샘플링점(P9, P10)의 각도 변화(Δθ1')(=각도 변화(Δθ3) +각도 변화(Δθ1))가 기준 각도(θ1)를 초과한다고 판단된 경우, 점군인 샘플링점(P9, P10)의 한가운데의 점을, 오목형상으로 되어 있는 특징점으로서 의제하여 취급하고면 좋다. 도 6의 경우도 마찬가지로 하여, 샘플링점(P11, P12)을 1군로서 취급하고, 1군으로 한 샘플링점(P11, P12)의 각도 변화(Δθ2')(=각도 변화(Δθ2) +각도 변화(Δθ4))가 기준 각도(θ2)를 초과한다고 판단된 경우, 점군인 샘플링점(P11, P12)의 한가운데의 점을, 볼록형상으로 되어 있는 특징점으로서 의제하여 취급하고면 좋다.
도 7은, 다른 파형 사이에서의 대응하는 특징점의 관계를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 7에는, 2개의 파형(W1, W2)이 도시되어 있고, 시간(T)에서의 파형(W1, W2)의 관측치가, 각각 F1(T), F2(T)로 나타난다. 파형(W1)상의 관측치(F1(T2))에 대응하는 샘플링점(P15) 및 파형(W2)상의 관측치(F2(T3))에 대응하는 샘플링점(P21)이, 상승의 시작점이고, 다른 시각에서 서로 대응하는 특징점으로서 추출된다. 그리고, 파형(W1)상의 관측치(F1(T3))에 대응하는 샘플링점(P16) 및 파형(W2)상의 관측치(F2(T4))에 대응하는 샘플링점(P22)이, 상승의 종료점이고, 다른 시각에서 서로 대응하는 특징점으로서 추출된다. 다음에, 파형(W1)상의 관측치(F1(T7))에 대응하는 샘플링점(P19) 및 파형(W2)상의 관측치(F2(T6))에 대응하는 샘플링점(P24)이, 하강의 시작점이고, 다른 시각에서 서로 대응하는 특징점으로서 추출된다. 그리고, 파형(W1)상의 관측치(F1(T8))에 대응하는 샘플링점(P20) 및 파형(W2)상의 관측치(F2(T7))에 대응하는 샘플링점(P25)이, 하강의 종료점이고, 다른 시각에서 서로 대응하는 특징점으로서 추출된다. 또한, 각 특징점의 사이의 구간은 일양하게 대응하는 것으로 하고, 파형(W1)상의 관측치(F1(T5))에 대응하는 샘플링점(P18)은, 파형(W2)상의 관측치F2(T5)에 대응하는 샘플링점(P23)에 대응하는 것으로 의제한다. 또한, 파형(W1)상의 관측치(F1(T4))에 대응하는 샘플링점(P17)은, 파형(W2)상의 샘플링점(P22, P23)의 중점(中点)에 대응하는 점이 있는 것으로 의제한다.
따라서 특징 추출부(13)에서 정상 파형의 특징점을 추출하여 둠에 의해, 도 7로 설명한 바와 같이 복수의 정상 파형의 사이에서, 대응하는 점을 정할 수 있다. 그러므로, 임계치 파형 작성 프로그램에서는, 관측치축 방향과 시간축 방향의 양쪽에서 평균 또는 표준편차라고 한 통계적인 평가가 가능해진다. 예를 들면, 도 7의 경우에 있어서, 파형(W1, W2)의 상승의 시작점인 샘플링점(P15, P21)에서의 관측치의 평균치(M(Ti))는,
[수식 3]
Figure pat00003
[수식 4]
Figure pat00004
로 구하여지고, 정상 파형의 표준편차는, 관측치축 방향의 표준편차(Vf(Ti)) 및 시간축 방향의 표준편차(Vt(Ti))로서,
[수식 5]
Figure pat00005
[수식 6]
Figure pat00006
로 각각 구하여진다.
상관 평가부(14)는, 복수의 정상 파형으로부터 추출한 특징점에 관해 상관이 인정된 것을 진짜의 특징점으로서 채용하고, 동일 그룹(group)이 동일한 상관을 갖는 복수의 특징점으로 이루어지도록 진짜의 특징점을 복수로 그룹화(grouping)한다. 노이즈의 영향에 의해, 본래라면 파형의 특징점이 아닌 곳이 특징점으로서 추출되어 버리는 것을 막기 위해서이다. 복수의 정상 파형은, 서로 같은 파형의 특징을 갖기 때문에, 각각의 정상 파형으로부터는, 대략 같은 위치에 특징점이 추출된다. 그리고, 일부의 파형만으로부터 추출된 특징점은, 노이즈의 영향에 의해 특징 판단의 기준치를 초과한 것으로 해석할 수 있다. 이 점에 관해, 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은, 특징 추출부에서 추출된 특징점 및 그 상관을 도시하는 도면이다. 도 8(a)가 파형(W3)과 파형(W3)의 특징점(P26 내지 P30)을 도시하고, 도 8(b)가 파형(W4)과 파형(W4)의 특징점(P31 내지 P36)을 도시하고, 도 8(c)가 파형(W5)과 파형(W5)의 특징점(P37 내지 P42)을 도시하고, 도 8(d)가 이들 특징점(P26 내지 P42)만을 플롯(plot)한 상태를 도시한다. 도 8(d)의 시간(3 내지 5) 부근에서, 파형(W3 내지 W5)으로부터 추출된 오목한 특징점(P26, P31, P37)은, 서로 근접하여 존재하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 어느 파형(W3 내지 W5)으로부터도 추출되고, 일정범위 내에서 근접하고 있는 동종의 특징점은, 상관이 인정된다고 해석되기 때문에, 상관 평가부(14)에서 진짜의 특징점으로서 채용하다. 또한, 여기에서 동종의 특징점이란, 같은 오목한 특징점 또는 같은 볼록한 특징점을 의미한다. 또한, 상관 평가부(14)는, 이들 복수의 파형(W3 내지 W5) 사이에서 동일한 상관이 인정되는 특징점(P26, P31, P37)을 그룹화하고, 서로 대응하는 점군으로서 채용한다. 어느 정도의 범위를 근접하고 상관 있음으로 판단하는지의 판단 기준이 되는 임계치는, 상관도 파라미터(correlation parameter)(24)로서 설정 또는 조정한다. 예를 들면, 상관도 파라미터(24)의 구체례에는, 시간축 방향의 근접 범위 및 관측치축 방향의 근접 범위를 들 수 있다. 이에 의해, 상관 평가부(14)에서, 시간(4 내지 6) 부근에서 파형(W3 내지 W5)으로부터 추출된 볼록한 특징점(P27, P32, P38)은, 서로 근접한 동종의 특징점이고 상관 있음으로 판단되기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용됨과 함께, 동일한 상관이 인정되는 점군으로서 그룹화된다. 또한, 상관 평가부(14)에서, 시간(5 내지 8) 부근에서 파형(W3 내지 W5)으로부터 추출된 오목한 특징점(P28, P33, P39)은, 서로 근접한 동종의 특징점이고 상관 있음으로 판단되기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용됨과 함께, 동일한 상관이 인정되는 점군으로서 그룹화된다. 또한, 상관 평가부(14)에서, 시간(23 내지 25) 부근에서 파형(W3 내지 W5)으로부터 추출된 볼록한 특징점(P29, P35, P41)은, 서로 근접한 동종의 특징점이고 상관 있음으로 판단되기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용됨과 함께, 동일한 상관이 인정되는 점군으로서 그룹화된다. 또한, 상관 평가부(14)에서, 시간(25 내지 27) 부근에서 파형(W3 내지 W5)으로부터 추출된 오목한 특징점(P30, P36, P42)은, 서로 근접한 동종의 특징점이고 상관 있음으로 판단되기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용됨과 함께, 동일한 상관이 인정되는 점군으로서 그룹화된다. 또한, 시간(3 내지 5) 부근의 오목한 특징점(P26, P31, P37)과, 시간(5 내지 8) 부근의 오목한 특징점(P28, P33, P39)은, 동종의 오목한 특징점이고, 시각이 근접하고 있지만, 관측치가 근접하지 않아, 상관 평가부(14)에서 상관 있음으로는 판단하지 않는다. 즉, 특징점(P26, P31, P37, P28, P33, P39)은, 동일한 상관이 인정되는 점군으로서 그룹화되지 않는다. 또한, 시간(15) 부근에서 파형(W4)만으로부터 추출된 볼록한 특징점(P34)은, 다른 파형(W3, W5)으로부터 추출된 볼록한 특징점(P27, P29, P38, P41) 중 근접하여 존재하는 것이 없기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용되지 않는다. 마찬가지로, 시간(16) 부근에서 파형(W5)만으로부터 추출된 오목한 특징점(P40)도, 다른 파형(W3, W4)으로부터 추출된 오목한 특징점(P26, P28, P30, P31, P33, P36) 중 근접하여 존재하는 것이 없기 때문에, 진짜의 특징점으로서 채용되지 않는다.
통계 처리부(15)는, 상관 평가부(14)에서 진짜의 특징점으로서 채용되고 그룹화된 각각의 정상 파형의 특징점의 관측치 및 시간의 평균을, 그룹마다 산출하여 평균 파형을 작성한다. 또한, 특징점 사이의 구간에 관해서는 일양하게 대응하는 것과 의제하여, 대응하는 점을 정하고, 각각의 정상 파형의 대응하는 점으로부터 관측치 및 시간의 평균을 산출한다. 또한, 진짜의 특징점은, 각각의 정상 파형에서 샘플링점으로서 대응하는 점이 존재하지만, 특징점 사이의 구간에 관해서는 하나의 정상 파형상의 샘플링점에 대응하는 점이, 다른 정상 파형상의 샘플링점으로서 존재하지 않고, 선분상의 점으로서 존재하는 경우도 있기 때문에, 그와 같은 선분상의 점을 산출하여도 좋고, 또한, 선분상의 점의 부근에 존재하는 샘플링점을 대응하는 점인 것으로 대체하여 근사하여도 좋다.
이와 같이 하여 정상 파형 사이의 대응하는 점이 정하여지면 식(3) 및 식(4)에 의거하여 평균 파형을 얻을 수 있고, 임계치 파형을 작성할 때의 기초가 되는 1의 정상 파형이 된다. 통계 처리부(15)는, 또한 식(5) 및 식(6)에 의거하여 관측치축 방향과 시간축 방향의 표준편차를 각각 산출한다. 정상 파형은 모두 n개의 샘플링점군으로 구성되고, 각 샘플링점의 시간은, 시간을 샘플링 번호로 하면 정수치(整數値)이지만, 얻어진 평균 파형의 각 점의 시간은, 평균 연산의 결과이기 때문에, 대개는 정수치가 아니다. 도 16에 도시한 바와 같이, 파형 비교를 하기 위해서는, 평균 파형 및 임계치 파형도 n개의 샘플링점군으로 구성되고, 각 샘플링점의 시간도 맞출 필요가 있다. 그래서, 평균 연산의 결과를 정수로 하여 이것을 평균 파형으로 하여도 좋고, 소수치의 좌표치로 나타나는 점군으로 이루어지는 선분을 보간하여, 정수치의 좌표치로 나타나는 점군을 산출하여 이것을 평균으로 하여도 좋다. 평균 연산의 결과를 정수로 하는 방법의 한 예에는, 사사오입으로 정돈하는 방법을 들 수 있다.
도 9는, 실시의 형태 1에서의 평균 파형, 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 도시하는 도면이다. 도 9(a)는, 통계 처리부(15)에서, 도 8(d)에 도시한 진짜의 특징점으로서 채용된 각각의 정상 파형의 진짜의 특징점에서, 동일한 상관이 인정되는 점군마다 식(3) 및 식(4)에 의거하여 관측치 및 시간의 평균을 산출하여 작성한 평균 파형(M1)을 도시하고 있다. 평균 파형(M1)의 특징점(P43)은, 도 8(d)의 특징점(P26, P31, P37)의 관측치의 평균치 및 시간의 평균치를 나타내고, 동일한 상관이 인정되는 특징점(P26, P31, P37)으로 이루어지는 점군에 대응하는 점이다. 마찬가지로, 평균 파형(M1)의 특징점(P44)은, 도 8(d)의 특징점(P27, P32, P38)의 관측치의 평균치 및 시간의 평균치를 나타내고, 동일한 상관이 인정되는 특징점(P27, P32, P38)으로 이루어지는 점군에 대응하는 점이다. 특징점(P45)은, 도 8(d)의 특징점(P28, P33, P39)의 관측치의 평균치 및 시간의 평균치를 나타내고, 동일한 상관이 인정되는 특징점(P28, P33, P39)으로 이루어지는 점군에 대응하는 점이다. 특징점(P46)은, 도 8(d)의 특징점(P29, P35, P41)의 관측치의 평균치 및 시간의 평균치를 나타내고, 동일한 상관이 인정되는 특징점(P29, P35, P41)으로 이루어지는 점군에 대응하는 점이다. 특징점(P47)은, 도 8(d)의 특징점(P30, P36, P42)의 관측치의 평균치 및 시간의 평균치를 나타내고, 동일한 상관이 인정되는 특징점(P30, P36, P42)으로 이루어지는 점군에 대응하는 점이다. 도 9(b)는, 통계 처리부(15)에서, 도 8(d)에 도시한 진짜의 특징점으로서 채용된 각각의 정상 파형의 진짜의 특징점에서, 동일한 상관이 인정되는 점군마다 식(5)에 의거하여 산출된 관측치의 표준편차를 도시하고 있다. 도 9(c)는, 통계 처리부(15)에서, 도 8(d)에 도시한 진짜의 특징점으로서 채용된 각각의 정상 파형의 진짜의 특징점에서, 동일한 상관이 인정되는 점군마다 식(6)에 의거하여 산출된 시간의 표준편차를 도시하고 있다. 도 9(a) 내지 (c)에 도시된 통계 처리의 값은, 도 18에 도시한 종래 수법에서의 파형의 시간의 어긋남이 결과적으로 관측치의 편차로서 표준편차에 나타나 있던 것이, 관측치축 방향과 시간축 방향의 편차로서 평가되어 있다.
임계치 파형 작성부(16)는, 도 9(a)에 도시하는 평균 파형(M1)의 특징점(P43 내지 P47)의 각각에 대해, 특징점(P43 내지 P47)의 각각에 대응하는 도 8(d)에 도시된 동일한 상관이 인정되는 점군마다 산출된 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를, 미리 설정된 허용도에 응하여 가미하여, 임계치 파형을 작성한다. 또한, 작성하는 임계치 파형은, 상한 파형 및 하한 파형이다. 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 미리 설정된 허용도에 응하여 가미한다는 것은, 관측치 또는 시간의 표준편차의 일정배의 분만큼 가미하는 것이고, 가미한 일정배를 허용도 파라미터(tolerance parameter)(25)로 설정 또는 조정한다. 이 점에 관해, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.
도 10은, 실시의 형태 1에서 산출된 평균 파형에 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 가미하여 작성한 임계치 파형을 도시하는 도면이다. 도 11은, 임계치 파형 작성부에서의 평균 파형의 평가방법을 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 10(a)에는, 평균 파형(M1)의 특징점(P43 내지 P47)에 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차로 이루어지는 타원이 도시되어 있다. 여기서는 허용도 파라미터(25)로서 관측치 및 시간의 표준편차의 3배를 설정한 경우의 타원을 나타내고 있다. 임계치 파형 작성부(16)는, 도 10(a)에 도시한 타원의 관점에서 평균 파형(M1)을 평가하면, 도 10(b)에 도시하는 바와 같이, 그들 타원군의 외연을 구성하는 파형을 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)으로서 규정할 수 있다.
여기서, 타원군의 외연을 구성하는 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)의 구성 방법의 한 예로서는, 타원군으로 둘러싸여진 공간을 양으로 판정하여야 할 공간으로서, 평균 파형을 평가하고, 평균 파형으로부터 임계치 파형으로서의 상한 파형 및 하한 파형을 작성하는 방법이 있다. 구체적으로는, 도 11에서, 각 시간에 도시된 타원(C1 내지 C3)으로 둘러싸여진 범위를 양으로 판정하여야 할 공간이라고 한다. 타원(C1)은, 도 10(a)의 평균 파형(M1)에 상당하는 평균 파형상의 시간(T10)에 대응하는 관측치의 표준편차의 3배의 값을 단축(A1)의 길이로 하고, 평균 파형상의 시간(T10)에 대응하는 시간의 표준편차의 3배의 값을 장축(A2)의 길이로 하는 타원이다. 타원(C2)은, 평균 파형상의 시간(T11)에 대응하는 관측치의 표준편차의 3배의 값을 단축(A3)의 길이로 하고, 평균 파형상의 시간(T11)에 대응하는 시간의 표준편차의 3배의 값을 장축(A4)의 길이로 하는 타원이다. 타원(C3)은, 평균 파형상의 시간(T12)에 대응하는 관측치의 표준편차의 3배의 값을 장축(A5)의 길이로 하고, 평균 파형상의 시간(T12)에 대응하는 시간의 표준편차의 3배의 값을 단축(A6)의 길이로 하는 타원이다. 상한 파형 및 하한 파형의 작성 방법의 구체례에는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 각 시간(T10 내지 T12)에 대응하는 평균 파형상의 점에 대해, 대응하는 단축(A1, A3, A6) 또는 장축(A2, A4, A5)의 길이를 가감하여, 평균 파형을 관측치축 방향 및 시간축 방향으로 비키는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 도 11의 타원(C1)에서는, 평균 파형의 시간(T10)에 대응하는 관측치에 단축(A1)의 길이를 가산함과 함께, 평균 파형의 시간(T10)에 대응하는 시간에 장축(A2)의 길이를 감산하면 상한 파형상의 점이 된다. 마찬가지로, 타원(C1)에서, 평균 파형의 시간(T10)에 대응하는 관측치에 단축(A1)의 길이를 감산함과 함께, 평균 파형의 시간(T10)에 대응하는 시간에 장축(A2)의 길이를 가산하면 하한 파형상의 점이 된다. 즉, 특허 문헌 2에 개시되는 방법에서는, 관측된 복수의 정상 파형으로 둘러싸여진 공간을, 양으로 판정하여야 할 공간으로서, 임계치 파형을 작성하는 것이었던 바, 제1의 실시 형태에서는, 평균 파형의 각 점에 관한 관측치의 표준편차 및 시각의 표준편차로 이루어지는 타원군으로 둘러싸여진 공간을, 양으로 판정하여야 할 공간으로서, 임계치 파형을 작성하는 것이다.
여기까지 이르는 과정에서는, 조정하여야 할 파라미터로서, 제거 파라미터(21), 종횡비 파라미터(22), 특징 기준 파라미터(23), 상관도 파라미터(24), 허용도 파라미터(25)의 각 파라미터가 존재하고, 이들의 설정에 의해, 얻어지는 평균 파형(M1) 및 임계치 파형도 달라진다. 또한, 여기서 말하는 임계치 파형은, 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)을 의미한다. 그 때문에, 추출된 특징점(P43 내지 P47), 평균 파형(M1), 임계치 파형인 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)을, 관측한 복수의 정상 파형인 파형(W3 내지 W5)과 비교하여, 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)이 타당한지의 여부를 판단하고, 필요에 응하여, 이들 파라미터를 조정하여, 재차 평균 파형(M1) 및 임계치 파형의 작성을 할 수가 있다. 예를 들면, 도 10(c)와 같이, 관측한 복수의 정상 파형인 파형(W3 내지 W5)이, 얻어진 임계치 파형인 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)에 들어가도록, 파라미터를 조정한다. 또한, 이들 파라미터의 설정 또는 조정에서는, 파형 전체를 통하여 단일한 정수치를 설정하여 적용하여도 좋고, 각 시간에 다른 정수치를 설정하여 미조정하여도 좋다.
이와 같이, 실시의 형태 1에 의하면, 얻어진 복수의 정상 파형인 파형(W3 내지 W5)의 편차를, 관측치축 방향과 시간축 방향의 양쪽에서 평가할 수 있기 때문에, 평균화에 의한 평활화의 효과로 파형의 특징이 소실되는 일 없고, 진짜로 평균적인 하나의 평균 파형(M1)을 얻을 수 있고, 또한, 시간의 편차가 관측치의 편차로 되어 나타나는 일도 없고, 관측치축 방향의 표준편차와 시간 시각 방향의 표준편차로써, 비키는 량을 정할 수 있고, 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형인 상한 파형(H1) 및 하한 파형(L1)을 생성할 수 있다. 그리고, 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 이용함으로써, 과부족 없는 파형 비교를 실현할 수 있다.
또한, 제1의 실시 형태에 의한 임계치 파형에 의거한 양부 판정은, 제품 검사뿐만 아니라, 감시 제어 시스템(monitoring control system)의 이상(異常) 검지에도 사용할 수 있다. 감시 제어 시스템의 이상 검지의 한 예를 들면, 사회 인프라(infrastructure)에서의 이변(異變)의 경보 또는 평소의 전력소비의 경보이다. 종래의 감시 제어 시스템에서는, 이상 검지를 위한 판단기준으로서, 상한치, 하한치, 최상한치, 최하한치에 의한 획일적인 판정밖에 준비되어 있지 않았던 바, 본 수법을 이용하면, 예를 들면, 평소의 전력소비 패턴(electricity consumption pattern) 중, 정상적인 전력소비 패턴으로부터, 임계치 파형을 작성할 수 있고, 보다 치밀하게 에너지절약(energy saving)인지의 판단을 행하고, 경보에 의해 낭비를 미연에 막을 수 있다. 정상적인 전력소비 패턴으로부터, 임계치 파형을 작성하는 경우에도, 전력소비의 시작시각 및 종료시각은 매일 빗나가는 경우가 있기 때문에, 종래 수법에 의해 작성된 임계치 파형에 의한 판단에 비하여, 제1의 실시 형태에 의해 작성한 임계치 파형에 의해, 종래 이상으로 타당한 판단에 의해 경보를 얻을 수 있다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 1에서, 평균 및 표준편차라는 통계적 처리에 의한 평가치가 충분히 타당한 것이라고 말할 수 있기 위해서는, 어느 정도의 수의 정상 파형을 관측할 필요가 있다. 그래서, 실시의 형태 2에서는, 통계적 처리에 의한 평가치가 충분히 타당하게 되는 수의 정상 파형을 관측하지 않고도, 평균 및 표준편차라는 통계적 처리에 의한 평가치를 추정하여, 평균 파형 및 임계치 파형을 작성하는 것을 가능하게 하는 방법을 설명한다. 실시의 형태 2에서는, 임계치 파형 작성 프로그램(11)은, 관측한 정상 파형이 하나인 경우를 예로 들어, 평균 및 표준편차라는 통계적 처리에 의한 평가치를 추정하여, 평균 파형 및 임계치 파형을 작성하는 것에 대해 설명한다.
실시의 형태 1에서는, 파형에 중첩한 노이즈에 의해 본래라면 파형의 특징점이 아닌 곳이 특징점으로서 추출되어 버리는 것을 막기 위해 노이즈 처리부(12)에서 노이즈 제거를 행하는 한편으로, 노이즈 제거에 의한 평활화의 효과에 의해 파형의 특징점이 소실되는 것을 막기 위해 최저한의 제거 파라미터(21)에 의한 노이즈 제거로 멈추게 하고, 상관 평가부(14)에서 상관 있는 특징점만을 진짜의 특징점으로서 대응시키는 것으로 하고 있다. 그러나, 정상 파형이 하나밖에 없는 경우는, 실시의 형태 1과 같이 상관 평가부(14)에서 상관을 평가할 수가 없다. 그래서, 실시의 형태 2에서는, 어느 정도의 큰 제거 파라미터(21)에 의한 노이즈 제거를 행하면서, 특징점을 추출할 때의 특징 기준 파라미터(23)를 느슨한 것으로 대처한다. 평활화의 정도를 서서히 크게 하면, 고주파 성분인 노이즈는 먼저 제거되지만, 본래의 파형의 특징적인 구조는 노이즈가 제거된 후에 완만하게 소실되는 것이기 때문에, 노이즈가 제거될 수 있는 정도로 큰 제거 파라미터(21)를 이용하면서, 그래도 아직 소실되는 일 없는 파형의 특징을, 특징 기준 파라미터(23)의 임계치를 내려서 추출하려고 하는 것이다.
도 12는, 실시의 형태 2에서의 평활화의 정도 조정에 의한 특징점의 추출을 도시하는 도면이다. 관측한 하나의 정상적인 파형(W6)에는, 노이즈가 포함되어 있다. 실시의 형태 2에서는, 노이즈 제거의 방법으로서, 척도 공간 필터링(filtering)을 이용한다. 척도 공간 필터링에서의 척도(s)를 크게 하여 가면 파형(W6)의 대략적인 구조만이 남겨지기 때문에, 척도(s)를 노이즈 제거 파라미터(noise rejection parameter)로서 조정한다. 하나의 파형(W6)에 대해, 척도(s)=1, 척도(s)=2, 척도(s)=3으로 하였을 때의 척도 구간 필터링 후의 각각의 파형(W61), 파형(W62), 파형(W63)은, 점차로 노이즈가 제거되어 있고, 특징 추출부(13)에서, 척도(s)=3에 대응하는 파형(W63)에 대해 특징점을 추출하면, 볼록한 특징점(P49, P51) 및 오목한 특징점(P48, P50, P52)이 추출되고, 상관 평가부(14)에서 특징점(P48 내지 P52)을 진짜의 특징점으로서 채용한다. 또한, 척도 공간 필터링은, 비특허 문헌(주기 파형의 척도 공간 필터링(전자정보통신학회 논문지 DVol. J73-D2 No. 4 pp. 544-552, 발행일 1990/04/25))에 개시되어 있는 바와 같이, 척도(s)를 크게 함에 따라 파형(W6)의 구조가 단조롭게 소실되는 것이 보증되고 있는 것이다.
정상 파형이 하나밖에 없는 경우는, 상관을 평가할 수가 없을 뿐만 아니라, 평균도 표준편차도 평가할 수가 없다. 그래서, 상관 평가부(14)에서는, 척도(s)=3로 노이즈 제거된 파형(W63)에 대해 추출된 특징점(P48 내지 P52)의 노이즈 제거 전의 파형(W6)에서의 특징점(P53 내지 P57)을, 파형(W6)에서의 진짜의 특징점으로서 채용함과 함께, 진짜의 특징점(P53 내지 P57) 사이의 구간 중, 평탄한 구간을 특정한다. 즉, 상관 평가부(14)는, 특징점(P48 내지 P52)에 의거하여, 파형(W6)의 평탄 구간을 특정한다. 실시의 형태 2에서의 상관도 파라미터(24)는, 어느 정도까지의 경사를 평탄으로 판단하는지의 기준이 되는 임계치를 설정 또는 조정하는 것으로 된다. 예를 들면, 특징점(P53 내지 P57) 중 2개의 관측치가, 임계치 범위 내라면, 2개의 특징점 사이의 구간은 평탄으로서 판단하고, 또는, 특징점(P53 내지 P57) 중 2개의 위치 사이의 점군에 대해 최소제곱법 등에 의해 직선 근사를 행하고, 근사한 직선의 경사가 임계치 범위 내라면 평탄으로 판단한다. 그리고, 통계 처리부(15)에서는, 하나의 정상적인 파형(W6)을 평균 파형으로서 취급한다.
도 13은, 평탄 구간에서의 관측치의 점군에 의거한 관측치축 방향의 표준편차의 평가를 모식적으로 도시하는 도면이다. 통계 처리부(15)는, 상관 평가부(14)에서 특정된 평탄 구간(Tjk)에 속하는 점군을 대상으로 하여, 관측치축 방향만으로의 통계 처리로서, 상관 평가부(14)에서 특정된 평탄 구간(Tjk)에 속하는 점군에 대응한 관측치의 편차인 표준편차(Vf)의 산출을 실행한다. 즉 평균 파형인 정상적인 파형(W6)의 시각(T)에서의 관측치가 F(T)로 표시되고, 정상적인 파형(W6)이 평탄 구간(Tjk)의 관측치가 F(Tj)로부터 F(Tk)였던 때, 관측치의 평균치(Mjk)는,
[수식 7]
Figure pat00007
로 구하여지기 때문에, 표준편차(Vfjk)는,
[수식 8]
Figure pat00008
로 구하여진다. 이 표준편차(Vfjk)를, 평탄 구간(Tjk)의 각 점에서의 관측치축 방향의 표준편차로서 취급한다. 파형(W6)이 평탄으로 되어 있는 부분은, 이상적으로는 평탄한 직선이 되어야 할 것인바, 중첩하는 노이즈 외에, 관측 대상의 물리현상 자체의 흔들림에 의해, 관측치에 편차가 나와 있는 것이기 때문에, 복수 파형의 관측치의 편차를 통계 평가하는 대신에, 동일 파형에서의 평탄 부분의 관측치의 편차를 통계 평가하여도, 그 취지에 일탈하지 않는다. 그리고, 식(7) 및 식(8)에 의거하여 산출된 표준편차(Vfjk)를, 평탄 구간(Tjk)의 각 샘플링점에서의 시간축 방향의 표준편차로서 의제하고, 또한, 특징점(P53 내지 P57) 사이 중 평탄 구간(Tjk)을 제외한 다른 구간의 각 샘플링점에서의 관측치축 방향의 표준편차 및 시간축 방향의 표준편차로서 의제하여 취급한다. 정상 파형이 파형(W6)의 하나인 이상, 평탄 구간(Tjk)의 관측치축 방향 이외의 편차에 관해서는, 그 취지에 일탈하지 않는 타당한 산출 방법이 찾아낼 수가 없기 때문에, 편차는 파형(W6)의 전체를 통하여 일양한 것으로 의제하는 것이다.
이와 같이 하여, 평균 파형으로서의 파형(W6) 및 파형(W6)의 각 점에 관한 관측치의 표준편차 및 시간의 표준편차를 구할 수 있기 때문에, 임계치 파형 작성부(16)에서는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 하여, 임계치 파형을 작성할 수 있다. 또한, 얻어진 정상 파형이 2 이상이지만 소수여서 평균 및 표준편차라는 통계적 처리에 의한 평가치가 충분히 타당한 것이라고는 할 수 없는 경우에는, 이들 소수이지만 복수의 정상 파형으로부터 실시의 형태 1에 의해 산출된 통계량인 평균 및 표준편차와, 각각의 정상 파형에 관해 실시의 형태 2에 의해 추정된 통계량인 평균 및 표준편차를, 평균 또는 무게부여 평균함으로써, 하나의 통계량에 하고 나서, 임계치 파형을 작성할 수도 있다.
이와 같이, 실시의 형태 2에 의하면, 얻어진 정상 파형이 하나 또는 소수라도, 실시의 형태 1에서 평가되는 통계량을 추정에 의한 평가에 의해 대체함으로써, 실시의 형태 1과 같은 수법에 의해 임계치 파형을 작성할 수 있다.
실시의 형태 3.
실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에서는, 정상 파형으로부터 임계치 파형을 작성하는 것에 관해 기술하였지만, 사전에 이상의 발생 원인을 이미 알고 있고, 동종의 원인에 의한 이상 파형을 관측할 수 있는 경우에는, 관측 파형의 전체에 관해 임계치 파형을 설정할 필요는 없고, 이상이 발생하는 부근에 관해 임계치 파형을 설정하면 충분한 경우가 있다. 실시의 형태 3에서는, 이와 같은 임계치 파형의 설정에 관해 설명한다.
도 14는, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치의 실시의 형태 3의 구성을 도시하는 도면이다. 실시의 형태 3에서, 임계치 파형 작성 프로그램(11)은, 이상 발생 구간 추출부(33)을 새롭게 구비하고 있고, 이에 의해, 임계치 파형 작성부(16)는, 관측 파형에 이상이 발생한 부근에 관해서만 임계치 파형을 설정하는 기능을 구비한 것으로 된다. 도 15는, 실시의 형태 3에서의 이상 발생 구간에 대한 임계치 파형의 작성 과정을 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 15(a)가 실시의 형태 3에 관한 임계치 파형 작성 프로그램(11)에 의거하여 산출된 평균 파형(M2)을 도시하고, 도 15(b)가 이상 발생 구간(S2)을 도시하고, 도 15(c)가 이상 발생 구간(S2)에 대해서만 작성된 임계치 파형인 상한 파형(H2) 및 하한 파형(L2)을 도시한다.
실시의 형태 3에서, 임계치 파형 작성 프로그램(11)은, 검사의 사전(事前)에 관측된 정상 파형(31) 또는 이상 파형(32)의 각각에 대해, 노이즈 처리부(12)에서 필요에 응한 노이즈 제거를 행하고, 특징 추출부(13)에서 특징점을 추출하고, 상관 평가부(14) 및 통계 처리부(15)에서 상관 평가 및 통계 처리를 행하여, 평균 파형(M2) 및 표준편차를 산출한다. 즉, 복수의 정상 파형(31)을 관측할 수 있는 경우에는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 하여 상관을 평가하여 진짜의 특징점을 추출하고, 하나의 정상 파형밖에 이용할 수 없는 경우에는, 실시의 형태 2와 마찬가지로 하여 특징점을 추출한다. 또한, 복수의 이상 파형(32)을 관측할 수 있는 경우에는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 하고, 이들 복수의 이상 파형(32) 사이에서 서로 상관 있는 특징점을 진짜의 특징점으로서 추출하고, 하나의 이상 파형(32)밖에 이용할 수 없는 경우에는, 실시의 형태 2와 마찬가지로 하여 특징점을 추출한다.
다음에, 이상 발생 구간 추출부(33)에서, 정상 파형(31)의 특징점과, 이상 파형(32)의 특징점과의 사이에서 상관을 평가하고, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이 상관이 없는 특징점에 의해 구성된 구간을 이상 발생 구간(S2)으로서 인정한다. 이때, 어느 정도의 폭으로써 이상 발생 구간(S2)으로 인정하는지를 이상 기준 파라미터(abnormal standard parameter)(34)로써 조정한다. 예를 들면, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이, 정상 파형(31)의 특징점과는 상관이 없는 이상 파형(32)의 특징점(P58 내지 P61)에 의해 규정되는 구간(S1)에 대해, 시간축의 정방향 및 부방향으로, 이상 파형(32)의 특징점(P58 내지 P61)에 대응하는 시간의 표준편차(V)의 3배의 값을 가한 폭으로써 이상 발생 구간(S2)으로 인정하는 것이 생각된다. 하나의 이상 파형(32)밖에 이용할 수 없는 경우에는, 실시의 형태 2에 의해 의제된 표준편차에 의거하여도 좋지만, 구간(S1)에 상당하는 정상 파형(31)의 구간의 특징점에서의 시간축 방향의 표준편차에 의거하여도 좋다. 즉, 상호간에 상관 있는 정상 파형(31)의 특징점과 이상 파형(32)의 특징점에 의거하여, 각 점이 일양하게 대응한다고 의제한 경우에, 정상 파형(31)의 특징점과는 상관이 없는 이상 파형(32)의 특징점(P58 내지 P61)이, 정상 파형(31)상에서 대응하는 점의 시간의 표준편차에 의거하도록 하는 것이다.
최후에, 도 15(c)에 도시하는 바와 같이, 이렇게 하여 얻어진 이상 발생 구간(S2)에 관해서만, 임계치 파형 작성부(16)는, 통계 처리부(15)에서 산출된 평균 파형(M2) 및 표준편차를 이용하여 임계치 파형인 상한 파형(H2) 및 하한 파형(L2)을 작성한다.
실시의 형태 3에 의하면, 관측된 파형의 전체에 관해 상하한을 판정할 필요가 없어지고, 판정에 관한 처리시간은 단축된다. 높은 생산 효율화가 요구되는 결과, 1개의 제품 가공으로부터 다음의 1개의 제품 가공까지의 사이의 시간이 짧아지고 있고, 단시간의 사이에 판정 처리를 끝내야 하는 경우 등에 실익을 가져온다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 임계치 파형 작성 장치는, 관측 파형의 시간축 방향의 편차가 관측치축 방향의 편차로서 나타나는 일이 없는 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 얻을 수 있고, 진짜의 편차를 가미한 임계치 파형을 이용하는 점에서 유용하다.
1 : 임계치 파형 작성 장치
2 : 마이크로프로세서
3 : 시스템 버스
4 : 격납 메모리
5 : 입력부
6 : 보존부
7 : 표시부
11 : 임계치 파형 작성 프로그램
12 : 노이즈 처리부
13 : 특징 추출부
14 : 상관 평가부
15 : 통계 처리부
16 : 임계치 파형 작성부
21 : 제거 파라미터
22 : 종횡비 파라미터
23 : 특징 기준 파라미터
24 : 상관도 파라미터
25 : 허용도 파라미터
31 : 정상 파형
32 : 이상 파형
33 : 이상 발생 구간 추출부
34 : 이상 기준 파라미터
P1 내지 P25 : 샘플링점
P26 내지 P61 : 특징점
θ1, θ2 : 기준 각도
Δθ1 내지 Δθ4 : 각도 변화
Δθ1', Δθ 2' : 1군의 각도 변화
W1 내지 W6, w1 내지 w6 : 파형
M1, M2, m, m1 : 평균 파형
H1, H2, h, h1 : 상한 파형
L1, L2, l, l1 : 하한 파형
C1 내지 C3 : 타원
A1, A3, A6 : 단축
A2, A4, A5 : 장축
s : 척도
Tjk : 평탄 구간
S1 : 구간
S2 : 이상 발생 구간

Claims (17)

  1. 관측 파형의 정상성을 판정하기 위해 이용되는 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성 장치로서,
    관측 파형으로부터 특징점을 추출하는 특징 추출부와,
    상기 특징 추출부에서 추출된 상기 특징점을 평가하는 상관 평가부와,
    상기 특징점에 의거하여, 관측 파형의 시간축 방향 및 관측치축 방향의 통계 처리를 행하는 통계 처리부와,
    상기 시간축 방향 및 상기 관측치축 방향으로의 통계 처리에 의거하여 상기 임계치 파형을 작성하는 임계치 파형 작성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 복수의 상기 관측 파형의 각각으로부터 복수의 특징점을 추출하고,
    상기 상관 평가부는, 동일 그룹이 동일한 상관을 갖는 복수의 특징점으로 이루어지도록 상기 특징점을 복수로 그룹화하고,
    상기 통계 처리부는, 상기 통계 처리로서, 상기 그룹마다, 상기 특징점의 관측치의 평균 및 시간의 평균을 산출하여 평균 파형을 작성함과 함께, 상기 관측치 및 상기 시간의 표준편차를 산출하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 그룹에 대응하는 상기 평균 파형상의 점에 대해, 상기 표준편차를 가미하여 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 평균 파형상의 상기 점에 대해, 대응하는 상기 그룹의 상기 관측치 및 상기 시간의 표준편차에 의거한 값을 가감하여 상기 임계치 파형으로서의 상한 파형 및 하한 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 하나의 관측 파형으로부터 상기 특징점을 추출하고,
    상기 상관 평가부는, 상기 특징점에 의거하여, 상기 하나의 관측 파형이 평탄 구간을 특정하고,
    상기 통계 처리부는, 상기 평탄 구간에 속하는 복수의 점군에 대응한 관측치의 표준편차를 산출하고, 상기 산출한 관측치의 표준편차를, 상기 평탄 구간에서의 시간의 표준편차로서 의제함과 함께, 상기 구간 중 상기 평탄 구간을 제외한 다른 구간에서의 관측치 및 시간의 표준편차로서 의제하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 하나의 관측 파형에 상기 관측치 및 상기 시간의 표준편차를 가미하여 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관측 파형 중 정상 파형의 특징점과 상기 관측 파형 중 이상 파형의 상기 특징점과의 사이에서 상관이 없는 특징점으로 이루어지는 구간을 이상 발생 구간으로 인정하는 이상 발생 구간 추출부를 구비하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 이상 발생 구간에 관해서만 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 관측 파형 중 정상 파형의 특징점과 상기 관측 파형 중 이상 파형의 상기 특징점과의 사이에서 상관이 없는 특징점으로 이루어지는 구간을 이상 발생 구간으로 인정하는 이상 발생 구간 추출부를 구비하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 이상 발생 구간에 관해서만 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 관측 파형 중 정상 파형의 특징점과 상기 관측 파형 중 이상 파형의 상기 특징점과의 사이에서 상관이 없는 특징점으로 이루어지는 구간을 이상 발생 구간으로 인정하는 이상 발생 구간 추출부를 구비하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 이상 발생 구간에 관해서만 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 관측 파형 중 정상 파형의 특징점과 상기 관측 파형 중 이상 파형의 상기 특징점과의 사이에서 상관이 없는 특징점으로 이루어지는 구간을 이상 발생 구간으로 인정하는 이상 발생 구간 추출부를 구비하고,
    상기 임계치 파형 작성부는, 상기 이상 발생 구간에 관해서만 상기 임계치 파형을 작성하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 임계치 파형 작성 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 특징 추출부는, 상기 관측 파형의 변화의 정도를 나타내는 값이 임계치를 초과하는 점을 상기 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특징 추출부에서의 상기 특징점의 추출 처리의 전처리로서, 상기 관측 파형으로부터 노이즈의 제거를 행하는 노이즈 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 임계치 파형 작성 장치.
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