TW202142850A - 振動處理裝置、振動處理方法以及程式 - Google Patents

振動處理裝置、振動處理方法以及程式 Download PDF

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大西康晴
福田靖行
渡邉佐枝
田代昇
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Abstract

振動處理裝置(10)，包含振動資訊取得部(110)、基準區域設定部(120)、以及判斷部(130)。振動資訊取得部(110)，取得示意振動感測器(222)的檢測結果的檢測資料，振動資訊取得部(110)，藉由處理該檢測資料，以產生振動資訊。振動資訊，示意個別的頻率的振幅的大小。基準區域設定部(120)，產生示意設定於振動資訊的基準區域的資料。基準區域，依照個別的頻率示意判斷輸送帶(20)為正常的振幅的範圍。判斷部(130)在某個時間點產生的振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離基準區域時，判斷監視對象在該時間點產生異常。

Description

振動處理裝置、振動處理方法以及程式
本發明關於振動處理裝置、振動處理方法、以及程式。
有一種使用振動或聲音感測器於設備的監視的方法。舉例來說，在生產材料的加工時，取得加工機產生的振動資料，藉由捕捉到異常振動時，停止生產材料的加工，以避免製造損失。專利文獻1揭示一種方法，是在監視對象的設備安裝感測器，基於該感測器測量的時序資料，執行該設備的監視。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利 特開2009-270843號公報
[發明所欲解決的課題]
本發明者探討新的技術，用以更精確判斷監視對象是否產生異常。本發明的目的的一例，在於更精確判斷監視對象是否產生異常。 [用以解決課題的手段]
根據本發明，提供了一種振動處理裝置，包含：振動資訊取得裝置，取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果；基準區域設定裝置，處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及判斷裝置，在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。
根據本發明，提供了一種振動處理方法，由電腦執行：取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果；處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。
根據本發明，提供了一種程式，使電腦擁有以下功能：取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果；處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。 [發明的效果]
根據本發明，可以更精確判斷監視對象是否產生異常。
以下，針對本發明的實施形態，使用圖式進行說明。另外，所有的圖式中，對同樣的構成元件給予同樣的符號，並省略適當的說明。
第1圖用以說明關於實施形態的振動處理裝置10的使用環境。關於實施形態的振動處理裝置10，藉由處理監視對象產生的振動，來偵測與/或預測該監視對象的異常。監視對象，為設置於工廠等的設備。以下的說明中，假設監視對象為輸送帶(Belt Conveyor)20。輸送帶20搬運例如製鐵工廠或發電廠當中的煤或焦炭。另外，若輸送帶20設置於製鐵工廠時，輸送帶20也有可能搬運鐵礦石。
輸送帶20中，有安裝至少一個振動感測器222。本圖示意的例子中，輸送帶20包含複數個旋轉軸220。振動感測器222偵測輸送帶20的皮帶210或旋轉軸產生的振動。本圖示意的例子中，振動感測器222安裝在複數個旋轉軸220的每一個，或是在它們的附近。然而，振動感測器222也可以安裝在輸送帶20的其他部分。
作為輸送帶20產生的異常，有皮帶210的部分斷裂、搬運物30的掉落、旋轉軸220的異常等。然後，該等異常發生時，或是異常準備要發生時，皮帶210或旋轉軸220會產生與正常情況不同的振動。振動處理裝置10藉由處理振動感測器222偵測的振動，以偵測該異常，或預測該異常的發生。
另外，輸送帶20是由控制裝置22控制。振動處理裝置10從控制裝置22取得輸送帶20的控制資訊，使用該控制資訊進行異常的偵測與/或預測。
第2圖示意振動處理裝置10的機能構成的一例。本圖示意的例子中，振動處理裝置10包含：振動資訊取得部110、基準區域設定部120、以及判斷部130。
振動資訊取得部110取得示意振動感測器222的檢測結果的檢測資料，與該檢測時間點(例如，示意檢測年月日以及時刻的資訊)對應。接著，振動資訊取得部110藉由處理該檢測資料，產生振動資訊。振動資訊示意個別的頻率的振幅的大小。
基準區域設定部120產生示意設定於振動資訊的基準區域的資料。基準區域，依照個別的頻率示意判斷輸送帶20為正常的振幅的範圍。舉例來說，基準區域設定部120處理輸送帶20未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個振動資訊，使用該處理的結果設定基準區域。此處執行的處理，舉例來說為統計處理。針對基準區域的設定方法的詳細例子，使用其他的圖在後面描述。基準區域設定部120使基準區域記憶部122記憶設定的基準區域。基準區域記憶部122可以是振動處理裝置10的一部分，也可以位於振動處理裝置10的外部。
判斷部130在某個時間點產生的振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離基準區域時，判斷監視對象在該時間點產生異常。判斷部130反覆執行該處理。判斷部130執行判斷的間隔，舉例來說，為1分鐘以上、24個小時以下，但並不限於該範圍。
本圖示意的例子中，振動資訊取得部110使振動感測器222取得的檢測資料以及振動感測器222產生的振動資訊，與該檢測資料的檢測時間點對應，並且使振動資訊記憶部112記憶振動感測器222取得的檢測資料以及振動感測器222產生的振動資訊。振動資訊記憶部112可以是振動處理裝置10的一部分，也可以位於振動處理裝置10的外部。
振動資訊取得部110可以實時(Real-Time)取得檢測資料，也可以批次取得檢測資料。振動資訊取得部110取得檢測資料後，產生上述的振動資訊；然而，該產生時間點可以是在取得檢測資料之後馬上產生，也可以是批次式的。後者的情況下，振動資訊取得部110將取得的檢測資料與該檢測鑄資料的檢測時間點對應，使振動資訊記憶部112記憶取得的檢測資料，在產生振動資訊時，從振動資訊記憶部112讀取檢測資料。
另外，基準區域設定部120也可以每隔一定的時間設定基準區域(包含更新。以下亦同)，也可以使用從控制裝置22取得的輸送帶20的控制資訊，決定基準區域的設定時間點。以其中一例，基準區域設定部120在該控制資訊滿足設定條件時，設定基準區域。舉例來說，基準區域設定部120可以在停止的輸送帶20運作時，使用運作後的振動資訊，設定基準區域。另外，基準區域設定部120可以在輸送帶20停止期間，使用該輸送帶20停止前的振動資訊，設定基準區域。另外，基準區域設定部120可以在輸送帶的運作條件變化時，使用變化後的振動資訊，設定基準區域。此處的運作條件舉例來說，為皮帶210的速度、以及輸送帶20設置的位置的氣候(例如是否有降雨或降雪)的至少一者，但並不以此為限。另外，針對輸送帶20設置的位置的氣候，可以從控制裝置22取得，也可以從不同於控制裝置22的裝置(例如，在網路上提供氣象資訊的伺服器)取得。
第3圖用以說明基準區域的一例。本圖示意的例子中，基準區域設定部120依照個別的頻率算出振幅的統計值。該統計值可以是平均值，也可以是其他的統計處理的結果(例如中位數)。接著，基準區域設定部120設定基準區域包含該統計值。例如，基準區域設定部120將統計值加上第1基準值t1 之後的值，作為基準區域的上限值。另外，基準區域設定部120將統計值減掉第2基準值t2 之後的值，作為基準區域的下限值。此處，第1基準值t1 與第2基準值t2 可以互為相同的值，也可以互為不同的值。另外，第1基準值t1 與第2基準值t2 可以在任何一個頻率中互為相同的值，也可以在至少一部分的頻率中，為不同於其他頻率的值。
第4圖示意振動處理裝置10的硬體構成例。振動處理裝置10包含：匯流排1010、處理器1020、記憶體1030、儲存裝置1040、輸入輸出介面1050、以及網路介面1060。
匯流排1010是為了讓處理器1020、記憶體1030、儲存裝置1040、輸入輸出介面1050、以及網路介面1060彼此之間互相傳送、接收資料的資料傳送路徑。然而，互相連接處理器1020等的方法並不限於匯流排連接。
處理器1020是以中央處理器(Central Processing Unit，CPU)或圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)等實現的處理器。
記憶體1030是以隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)等實現的主記憶裝置。
儲存裝置1040是以硬碟(Hard Disk Drive，HDD)、固態硬碟(Solid State Drive，SSD)、記憶卡、或是唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)等實現的輔助記憶裝置。儲存裝置1040記憶程式模組，該程式模組實現振動處理裝置10的各機能(例如，振動資訊取得部110、基準區域設定部120、以及判斷部130)。處理器1020藉由在記憶體1030上讀取並執行各程式模組，以實現該模式模組對應的各機能。另外，儲存裝置1040也可以作為振動資訊記憶部112以及基準區域記憶部112來發揮功能。
輸入輸出介面1050是用以連接振動處理裝置10與各種輸入輸出機器的介面。舉例來說，振動處理裝置10透過輸入輸出介面1050，與控制裝置22以及振動感測器222通訊。
網路介面1060是用來將振動處理裝置10與網路連接的介面。該網路舉例來說，為區域網路(Local Area Network，LAN)或廣域網路(Wide Area Network，WAN)。網路介面1060與網路連接的方法，可以是無線連接，也可以是有線連接。振動處理裝置10也可以透過網路介面1060，與控制裝置22以及振動感測器222通訊。
第5圖為一流程圖，示意振動處理裝置10的基準區域設定部120執行的處理的一例。首先，基準區域設定部120判斷基準區域的設定條件是否滿足(步驟S10)。設定條件的具體例子，如使用第2圖來說明的方式進行。如滿足設定條件時(步驟S10：Yes)，基準區域設定部120從振動資訊記憶部112當中，讀取滿足條件的振動資訊，處理該複數個振動條件，例如統計處理(步驟S20)。接著，基準區域設定部120使用處理的結果設定基準區域(步驟S30)，使基準區域記憶部122記憶示意設定的基準區域的資訊(步驟S40)。
第6圖為一流程圖，示意振動處理裝置10的判斷部130執行的處理的一例。首先，判斷部130從基準區域記憶部122當中，讀取示意基準區域的資訊(步驟S110)。接著，判斷部130一旦取得成為處理對象的振動資訊(步驟S120)，則在該振動區域中，判斷是否有振幅在基準區域外的頻率(步驟S130)。若有基準區域外的頻率(步驟S130：Yes)，則判斷部130判斷已經發生異常，或有可能發生異常，產生並輸出異常資訊。此處，判斷部130除了輸出異常資訊之外，還可以連帶輸出成為處理對象的振動資訊對應的檢測時間點。另外，異常資訊舉例來說，輸出至輸送帶20的管理者的終端。該終端可以是固定式終端，也可以是攜帶式終端(步驟S140)。
另外，成為基準區域外的頻率，有可能因輸送帶20產生的異常的種類不同而異。因此，判斷部130也可以使用振幅偏離基準區域的頻率，選擇應該輸出的資訊。舉例來說，基準區域記憶部122可以事先將複數個頻率或頻帶的每一個，與該頻率或該頻帶對應的異常的種類進行對應並記憶。接著，判斷部130特定振幅偏離基準區域的頻率，將特定的頻率對應的異常的種類，用基準區域記憶部122來特定。然後，判斷部130將示意特定的異常的種類的資訊，包含在異常資訊之中。此處，判斷部130也可以將示意對於特定的異常的對應方法的資訊，包含在異常資訊之中。
以上，根據本實施形態，振動處理裝置10的基準區域設定部120，處理輸送帶20未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷輸送帶20為正常的振幅的基準區域。接著，在任何一個時間點產生的振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷部130判斷輸送帶20在該時間點產生異常。因此，可以更精確判斷輸送帶20是否產生異常。
以上，已參照圖式針對本發明的實施形態進行說明，然而這些為本發明的例示，也可以採用上述以外各式各樣的構成。
另外，上述說明使用的複數個流程圖中，依照順序記載了複數個程序(處理)；然而，各實施形態執行的程序的執行順序，並不限於該記載的先後順序。各實施形態中，在內容上不妨礙圖示的程序的先後順序的範圍內，可以進行變更。另外，上述的各實施形態，在內容不牴觸的範圍內，可以進行組合。
以上的實施形態的一部分或全部，也可以記載於以下的附記，但並不限於以下。 1. 一種振動處理裝置，包含： 振動資訊取得裝置，取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 基準區域設定裝置，處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 判斷裝置，在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。 2. 如上述1記載的振動處理裝置， 其中，前述處理為依照個別的頻率得出振幅的平均值的處理； 其中，前述基準區域設定裝置，設定前述基準區域包含前述平均值。 3. 如上述1或2記載的振動處理裝置， 其中，前述監視對象為輸送帶(Belt Conveyor)。 4. 如上述3記載的振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在停止的前述輸送帶運作時，使用運作後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 5. 如上述3記載的振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在前述輸送帶停止期間，使用前述輸送帶停止前的前述振動資訊，設定前述基準區域。 6. 如上述3記載的振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在前述輸送帶的運作條件變化時，使用變化後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 7. 如上述6記載的振動處理裝置， 其中，前述運作條件，為前述輸送帶的速度、以及前述輸送帶設置的位置的氣候的至少一者。 8. 如上述1~7任何一項記載的振動處理裝置， 其中，前述判斷裝置，使用振幅偏離前述基準區域的頻率，選擇應該輸出的資訊，輸出選擇的前述資訊。 9. 一種振動處理方法，由電腦執行： 取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。 10. 如上述9記載的振動處理方法， 其中，前述處理為依照個別的頻率得出振幅的平均值的處理； 其中，前述電腦，設定前述基準區域包含前述平均值。 11. 如上述9或10記載的振動處理方法， 其中，前述監視對象為輸送帶(Belt Conveyor)。 12. 如上述11記載的振動處理方法， 其中，前述電腦在停止的前述輸送帶運作時，使用運作後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 13. 如上述11記載的振動處理方法， 其中，前述電腦在前述輸送帶停止期間，使用前述輸送帶停止前的前述振動資訊，設定前述基準區域。 14. 如上述11記載的振動處理方法， 其中，前述電腦在前述輸送帶的運作條件變化時，使用變化後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 15. 如上述14記載的振動處理方法， 其中，前述運作條件，為前述輸送帶的速度、以及前述輸送帶設置的位置的氣候的至少一者。 16. 如上述9~15任何一項記載的振動處理方法， 其中，前述電腦，使用振幅偏離前述基準區域的頻率，選擇應該輸出的資訊，輸出選擇的前述資訊。 17. 一種程式，使電腦擁有以下功能： 取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。 18. 如上述17記載的程式， 其中，前述處理為依照個別的頻率得出振幅的平均值的處理； 其中，使前述電腦設定前述基準區域包含前述平均值。 19. 如上述17或18記載的程式， 其中，前述監視對象為輸送帶(Belt Conveyor)。 20. 如上述19記載的程式， 其中，使前述電腦在停止的前述輸送帶運作時，使用運作後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 21. 如上述19記載的程式， 其中，使前述電腦在前述輸送帶停止期間，使用前述輸送帶停止前的前述振動資訊，設定前述基準區域。 22. 如上述19記載的程式， 其中，使前述電腦在前述輸送帶的運作條件變化時，使用變化後的前述振動資訊，設定前述基準區域。 23. 如上述22記載的程式， 其中，前述運作條件，為前述輸送帶的速度、以及前述輸送帶設置的位置的氣候的至少一者。 24. 如上述17~23任何一項記載的程式， 其中，使前述電腦使用振幅偏離前述基準區域的頻率，選擇應該輸出的資訊，輸出選擇的前述資訊。
本申請案以2020年1月8日申請的日本申請案「特願2020-001362號」為基礎主張優先權，並將該揭露的所有內容併入本文。
10:振動處理裝置 20:輸送帶 22:控制裝置 30:搬運物 110:振動資訊取得部 112:振動資訊記憶部 120:基準區域設定部 122:基準區域記憶部 130:判斷部 210:皮帶 220:旋轉軸 222:振動感測器 1010:匯流排 1020:處理器 1030:記憶體 1040:儲存裝置 1050:輸入輸出介面 1060:網路介面 S10~S40:步驟 S110~S140:步驟
第1圖用以說明關於實施形態的振動處理裝置的使用環境。 第2圖示意振動處理裝置的機能構成的一例。 第3圖用以說明基準區域的一例。 第4圖示意振動處理裝置的硬體構成例。 第5圖為一流程圖，示意振動處理裝置的基準區域設定部執行的處理的一例。 第6圖為一流程圖，示意振動處理裝置的判斷部執行的處理的一例。
10:振動處理裝置
22:控制裝置
110:振動資訊取得部
112:振動資訊記憶部
120:基準區域設定部
122:基準區域記憶部
130:判斷部
222:振動感測器

Claims (10)

  1. 一種振動處理裝置，包含： 振動資訊取得裝置，取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 基準區域設定裝置，處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 判斷裝置，在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。
  2. 如請求項1之振動處理裝置， 其中，前述處理為依照個別的頻率得出振幅的平均值的處理； 其中，前述基準區域設定裝置，設定前述基準區域包含前述平均值。
  3. 如請求項1之振動處理裝置， 其中，前述監視對象為輸送帶(Belt Conveyor)。
  4. 如請求項3之振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在停止的前述輸送帶運作時，使用運作後的前述振動資訊，設定前述基準區域。
  5. 如請求項3之振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在前述輸送帶停止期間，使用前述輸送帶停止前的前述振動資訊，設定前述基準區域。
  6. 如請求項3之振動處理裝置， 其中，前述基準區域設定裝置在前述輸送帶的運作條件變化時，使用變化後的前述振動資訊，設定前述基準區域。
  7. 如請求項6之振動處理裝置， 其中，前述運作條件，為前述輸送帶的速度、以及前述輸送帶設置的位置的氣候的至少一者。
  8. 如請求項1之振動處理裝置， 其中，前述判斷裝置，使用振幅偏離前述基準區域的頻率，選擇應該輸出的資訊，輸出選擇的前述資訊。
  9. 一種振動處理方法，由電腦執行： 取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。
  10. 一種記錄媒體，記錄電腦可執行的程式； 其中，前述程式使前述電腦擁有以下功能： 取得示意個別的頻率的振幅的大小的振動資訊，也就是檢測監視對象產生的振動的結果； 處理前述監視對象未產生異常的狀態中，互不相同的時間點產生的複數個前述振動資訊，使用該處理的結果，依照個別的頻率設定用以判斷前述監視對象為正常的振幅的基準區域；以及 在第1時間點產生的前述振動資訊中，若任何一個頻率中，振幅偏離前述基準區域時，判斷前述監視對象在前述第1時間點產生異常。
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