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JP2006292734A - Judgment model creation support device, inspection device, durability test device and durability test method for inspection device - Google Patents

Judgment model creation support device, inspection device, durability test device and durability test method for inspection device Download PDF

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JP2006292734A
JP2006292734A JP2006069228A JP2006069228A JP2006292734A JP 2006292734 A JP2006292734 A JP 2006292734A JP 2006069228 A JP2006069228 A JP 2006069228A JP 2006069228 A JP2006069228 A JP 2006069228A JP 2006292734 A JP2006292734 A JP 2006292734A
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JP
Japan
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waveform data
determination
data
determination model
inspection
Prior art date
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Application number
JP2006069228A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuma Fukui
郁磨 福井
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
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Abstract

【課題】耐久試験を自動的に行なうことに適した検査装置を提供すること。
【解決手段】ワーク(エンジン)にセンサを付け(S1)、耐久試験を開始(S2)。一定時間経過後、耐久試験を一旦停止(S3)。そして、取得したセンシングデータを、検査装置10内の判定アルゴリズム作成手段へ渡す(S4)。初期状態であれば、正常状態と推定し、判定アルゴリズム作成手段は、正常の波形データとして数値化し正常領域を規定する基準空間,判定モデルを作成し、判定アルゴリズムに登録し(S5)、判定モデルから異常と判定する閾値をセットする(S6)。ついで、耐久試験を再開し(S7)、長時間にわたってエンジンを回転させ続ける。耐久試験実行中に各センサから得られるセンシングデータを検査装置内の判定アルゴリズムに与え、リアルタイムに状態判定を行ない(S8)、閾値を超えることがあれば瞬間停止命令を耐久試験機に出力する(S9)。
【選択図】図2
An inspection apparatus suitable for automatically performing an endurance test is provided.
A sensor is attached to a work (engine) (S1), and an endurance test is started (S2). After a certain period of time, the durability test is temporarily stopped (S3). And the acquired sensing data is passed to the determination algorithm preparation means in the test | inspection apparatus 10 (S4). If it is in the initial state, it is estimated as a normal state, and the judgment algorithm creating means creates a reference space and a judgment model that are digitized as normal waveform data and defines a normal region, and registers it in the judgment algorithm (S5). Is set to a threshold value for determining an abnormality (S6). Next, the endurance test is restarted (S7), and the engine is kept rotating for a long time. Sensing data obtained from each sensor during the endurance test is given to the determination algorithm in the inspection device, state determination is performed in real time (S8), and if the threshold is exceeded, an instantaneous stop command is output to the endurance tester ( S9).
[Selection] Figure 2

Description

この発明は、検査装置用の判定モデル作成支援装置および検査装置ならびに耐久試験装置用異常検出装置および耐久試験方法に関するもので、より具体的には、入力された波形信号に対して特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて状態を判定するものに関する。   The present invention relates to a determination model creation support device for an inspection device, an inspection device, an abnormality detection device for an endurance test device, and an endurance test method. More specifically, the present invention extracts feature quantities from an input waveform signal. And determining the state based on the extracted feature amount.

検査対象物から発生する音等に基づき、その検査対象物が正常か異常かを検査する製品検査や設備診断がある。設備診断は、工作機械や生産設備自体が発生する振動や音に基づいて、工作機械や生産設備自体が正常に動作しているかどうか、そろそろ手入れや調整などのメンテナンスが必要かどうかを診断するものである。具体例ではNC加工機,半導体プラント、食品プラントなど設備診断がある。製品検査は、製品が発生する振動や音に基づいてその製品が正常品か不良品かを検査するものである。どちらも振動または音に基づいて検査する点で共通している。製品検査のほうを主に説明すると、生産設備や生産システムによって製造される製品は、その内部に音源や振動源を内蔵するものがある。また製品の動作によって音が発生したり、振動が発生したりするものがある。例えば、家電製品の冷蔵庫,エアコン,洗濯機では、モータ等の部品が組み込まれていて、稼働するとモータ等の回転に伴って音や振動を発生する。例えば自動車では、エンジン,パワーステアリング,パワーシート,ミッションその他の至る所に音源または振動源がある。   There are product inspections and facility diagnosis for inspecting whether the inspection object is normal or abnormal based on sound generated from the inspection object. Equipment diagnosis is based on the vibration and sound generated by machine tools and production facilities themselves, and diagnoses whether the machine tools and production facilities themselves are operating normally, and whether maintenance such as maintenance and adjustment is almost necessary. It is. Specific examples include equipment diagnosis such as NC processing machines, semiconductor plants, and food plants. In the product inspection, whether a product is a normal product or a defective product is inspected based on vibration or sound generated from the product. Both are common in that they are inspected based on vibration or sound. Product inspection is mainly explained. Some products manufactured by production facilities and production systems have a built-in sound source or vibration source. There are also products that generate sound or vibrate depending on the operation of the product. For example, in refrigerators, air conditioners, and washing machines for home appliances, components such as a motor are incorporated, and when operated, sound and vibration are generated as the motor rotates. For example, in automobiles, there are sound sources or vibration sources all over the engine, power steering, power seat, mission and so on.

このような製品に係る音や振動は、正常な動作に伴い必然的に発生するものもあれば、不良に伴って発生するものもある。その不良に伴う異常音、振動は、モータ内部の異常接触、回転機構部分の軸受け(ベアリング)の異常,回転機構内部の異常接触,回転機構のアンバランス,異物混入などに起因して生じる。より具体的には、機構の動作によって生じる異常音の例には、モータ内部の回転部と固定部が回転中の一瞬だけこすれ合うような異常音がある。回転機構の異常音には、回転ギヤの1回転について1度の頻度で発生するギヤ欠け,ギヤへの異物かみ込み,軸受けのスポット傷などに起因する異常音がある。また、人が不快と感じる音の例には、一定の動作音のなかに一瞬だけ混じる「キッ」という音がある。正常品では一定の動作音だけが聞こえるとすれば、「キッ」という音が生じる製品は不良品とみなすことができる。   Some of the sounds and vibrations related to such products are inevitably generated with normal operation, and others are generated with defects. Abnormal noise and vibration associated with the failure are caused by abnormal contact inside the motor, bearing (bearing) abnormality in the rotation mechanism, abnormal contact inside the rotation mechanism, imbalance in the rotation mechanism, contamination, etc. More specifically, examples of abnormal sounds generated by the operation of the mechanism include abnormal sounds in which the rotating part and the fixed part inside the motor rub against each other for a moment during rotation. The abnormal sound of the rotating mechanism includes an abnormal sound caused by a gear chip occurring once per rotation of the rotating gear, a foreign object biting into the gear, a spot flaw on the bearing, and the like. An example of a sound that a person feels unpleasant is a “kick” sound that is mixed for a moment in a certain operation sound. Assuming that a normal product can only hear a certain operating sound, a product that produces a “click” sound can be regarded as a defective product.

また、陶器製品や、樹脂部品を組み合わせてなる製品では、そのもの自体に音源や振動源となる部品をもたないが、ひび割れ等があるかないかを検査する場合がある。このような製品における検査は、検査対象の陶器や樹脂部分をハンマーなどの工具でたたいて、音を鳴らして検査する。対象物にひび割れがない場合は高い音色で響く音がするが、ひび割れがある場合は鈍い音がするので、この違いによって検査できる。   In addition, a ceramic product or a product made by combining resin parts does not have a sound source or a vibration source, but may be inspected for cracks or the like. In the inspection of such a product, the pottery or resin part to be inspected is hit with a tool such as a hammer and a sound is generated. When there is no crack in the object, a sound that resonates with a high tone is produced, but when there is a crack, a dull sound is produced.

なお、明細書中で言う「音」は、音と振動とを含む。なお明細書中では、異常音と異常振動とを「異常音」または「異音」と総称している。また「振動」を振動と音とを含む意味で用いている。   Note that “sound” in the specification includes sound and vibration. In the specification, abnormal sounds and abnormal vibrations are collectively referred to as “abnormal sounds” or “abnormal sounds”. In addition, “vibration” is used to include vibration and sound.

係る異常や不良に伴う音は、人間にとって不快であるばかりでなく、製品自体において故障を発生させるおそれもある。そのような音が生じる製品は、生産工程で検査して良品を区分けする必要がある。そこで、生産設備や生産システムにて製造された各製品に対して、品質保証を目的として、生産工場においては、通常、検査員による聴覚や触覚などの五感に頼った「官能検査」を行ない、異常音の有無の判断を行っている。具体的には、人間が耳で音を聞いたり、人間が手で触って振動を確認したりすることによって行っている。なお、官能検査は、官能検査用語 JIS(日本工業規格)のZ8144により定義されている。   The sound accompanying such an abnormality or defect is not only unpleasant for humans, but may also cause a failure in the product itself. Products that produce such sounds need to be inspected during the production process to classify non-defective products. Therefore, for the purpose of quality assurance for each product manufactured by the production equipment and production system, the production factory usually performs "sensory inspection" that relies on the five senses such as hearing and touch by the inspector. Judging whether there is any abnormal sound. Specifically, humans listen to sounds with their ears or humans touch them with their hands to check vibrations. The sensory test is defined by the sensory test term JIS (Japanese Industrial Standard) Z8144.

ところで、係る検査員の五感に頼った官能検査では、熟練した技術を要するばかりでなく、判定結果に個人差によるばらつきが大きい。さらには、官能検査の判定結果のデータ化,数値化が難しく管理も困難となるという問題がある。そこで、係る問題を解決するため、定量的かつ明確な基準による検査を目的とした異音検査装置がある。   By the way, the sensory test that relies on the five senses of the inspector requires not only a skilled technique but also a large variation due to individual differences in determination results. Furthermore, there is a problem that it is difficult to make data and numerical values of judgment results of sensory tests difficult to manage. Therefore, in order to solve such a problem, there is an abnormal sound inspection apparatus for the purpose of inspection based on a quantitative and clear standard.

この異音検査装置は、「官能検査」工程の自動化を目的とした装置であり、製品駆動部の振動や音をセンサで測定し、センサで取り込んだアナログ信号を解析して検査するものである。   This abnormal noise inspection apparatus is an apparatus for the purpose of automating the “sensory inspection” process. It measures vibration and sound of a product drive unit with a sensor and analyzes and inspects an analog signal captured by the sensor. .

このように検査対象から得られた振動波形から正常/異常を判別する検査(いわゆる異音検査)を自動的に行なう異音検査装置としては、従来、特許文献1に開示されたものがある。この特許文献1に開示された発明は、時間軸波形から得られた特徴量と周波数波形から得られた特徴量とを用いて検査対象の正常/異常を総合的に判別するものである。   As an abnormal sound inspection apparatus that automatically performs an inspection (so-called abnormal sound inspection) for determining normality / abnormality from a vibration waveform obtained from an inspection object as described above, there is one disclosed in Patent Document 1 in the past. The invention disclosed in Patent Document 1 comprehensively determines normality / abnormality of an inspection object using a feature amount obtained from a time axis waveform and a feature amount obtained from a frequency waveform.

また、特許文献2に開示された発明のように、良品(正常品)から得られた正常データのみで正常品が存在する正常領域を形成し、検出値が正常領域内であれば正常と判断し、検出値が正常領域外であれば異常と判断する技術がある。この特許文献2に開示された発明では、複数の入力情報を用いて、正常な状態が許容される正常領域を多次元ベクトルで設定し、検出値が正常領域内であれば正常と判断し、領域外であれば異常と判断するようになっている。   Further, as in the invention disclosed in Patent Document 2, a normal area where a normal product exists is formed only from normal data obtained from a non-defective product (normal product), and if the detected value is within the normal region, it is determined to be normal. However, there is a technique for determining an abnormality if the detected value is outside the normal region. In the invention disclosed in Patent Document 2, using a plurality of input information, a normal region in which a normal state is allowed is set as a multidimensional vector, and if the detected value is within the normal region, it is determined as normal, If it is out of the area, it is judged as abnormal.

特許第3484665号Japanese Patent No. 3484665 特許第3103193号Japanese Patent No. 3103193

ところで、エンジン、トランスミッション、タイヤなどの開発においては、試作段階で試運転を継続して行ない、弱い部分(試運転中に破損する部品)がないことを耐久試験で確認を行なうことが多い。この耐久試験において、試験ワーク(前述の試作エンジン、トランスミッション、タイヤなど)は、回転計・温度計・振動計、などでリアルタイムに状態変化を記録することがなされている。この試験において、どこか1箇所破損が発生した時にただちに停止しなければ、破損した部品により別の部位の破損が起こり、2次破損,3次破損,……と、破損が拡大し、破損が拡大した後で試験を停止し、試験ワークを分解確認しても、一番弱い1次破損部位の特定が極めて難しいし、仮に特定できたとしても多大な時間と労力を要する。   By the way, in the development of engines, transmissions, tires, etc., trial operation is continued at the prototype stage, and it is often confirmed by endurance tests that there are no weak parts (parts damaged during the trial operation). In this endurance test, test workpieces (the aforementioned prototype engine, transmission, tire, etc.) are recorded in real time with a tachometer, thermometer, vibration meter, or the like. In this test, if one place breakage occurs, if it does not stop immediately, the damaged part will cause another part breakage, secondary damage, tertiary damage, ... Even if the test is stopped after the enlargement and the test workpiece is disassembled and confirmed, it is extremely difficult to identify the weakest primary breakage site, and even if it can be identified, it takes a lot of time and labor.

一方、一次破損する部品は、突然破損するわけではなく、その予兆として何かしらの変化が発生する。一例を挙げると、通常破損する前に、磨耗や変形による微妙な異常発生し、その状態のまま耐久試験を継続して実施することで最終的に異常拡大により耐え切れない部品の1次破損が発生する。そして、係る微妙な異常発生や、少なくとも1次破損を生じた場合、それが、ワーク構成要素の運動の変化によるワーク振動の変化や、ワーク駆動負荷の変化や、部位ごとのワーク温度の変化や、ワーク筐体ひずみの変化が生じ、それに伴い、各部位の変化よるワーク駆動音の変化が生じる。つまり、上記の複数の複合的な情報が音として放射されることになる。   On the other hand, a part that is primarily damaged is not suddenly damaged, and some change occurs as a sign of the damage. For example, subtle abnormalities occur due to wear or deformation before normal breakage, and by continuing the durability test in that state, the primary breakage of parts that cannot be endured due to abnormal enlargement eventually occurs. appear. And when such a subtle abnormality occurs or at least a primary breakage occurs, this may be a change in workpiece vibration due to a change in workpiece component movement, a change in workpiece drive load, a change in workpiece temperature for each part, Then, a change in the work housing distortion occurs, and accordingly, a change in the work drive sound due to a change in each part occurs. That is, the plurality of complex information is emitted as sound.

異常(1次破損の前後)で耐久試験を行なっている試験対象物から発生する音色は差異がでる。そこで、通常の異音検査と同様に、試験ワークに詳しい検査員が耐久試験中の試験ワークのそばに駐在し、音を聞くことで、音色の変化を検出できれば、その段階で1次破損が生じたことを検出することはできる。つまり、人間は、特定の情報(特定の周波数のみ、特定の振動モードのみ、特定の部位の温度のみ)を見るのではなく、音色という全周波数帯域のパターン(の変化)を捕らえて判断するため、正常状態と異常状態の違いに気が付くのである。よって、従来の耐久試験の際に用いていた検査システムのように、特定の情報(特定の周波数のみ、特定の振動モードのみ、特定の部位の温度のみ)に基づいて異常の判断を行なっている限り、1次破損の段階或いは1次破損しそうな予兆段階での異常を検出することは不可能であり、被害が拡大して初めて検出することができるのである。   There is a difference in the timbre generated from the test object being tested for durability under abnormal conditions (before and after primary damage). Therefore, as in the case of normal abnormal noise inspection, if an inspector who is familiar with the test work is stationed near the test work during the endurance test and hears the sound, a change in the timbre can be detected, and the primary damage will occur at that stage. It can be detected that it has occurred. In other words, humans do not look at specific information (only specific frequencies, only specific vibration modes, and only specific part temperatures), but rather capture and judge the pattern (changes) of the timbre in all frequency bands. You will notice the difference between normal and abnormal states. Therefore, as in the inspection system used in the conventional endurance test, the abnormality is determined based on specific information (only a specific frequency, only a specific vibration mode, and only a specific part temperature). As long as it is impossible to detect an abnormality at the stage of primary breakage or a predictive stage at which primary breakage is likely to occur, it can be detected only after the damage has expanded.

このように、検査員の聴感を利用すれば1次破損の段階或いは1次破損しそうな予兆段階で異常に気が付くことが多いことは事実であるものの、係る検査員による異常検出の実現性は低い。耐久試験は長い場合は24時間から1週間継続する場合もあり、人が付きっ切りで異常が発生しないか監視することは実質的には不可能であるからである。また、人はその時々により、より感度良く1次破損を見つける場合もあれば、2次3次破損になってからよくやく気が付くなど、判定にバラツキがでるという問題を有することは、通常の異音検査と同様である。   Thus, although it is true that abnormalities are often noticed at the stage of primary damage or a sign stage where primary damage is likely to occur if the auditory sense is used, the feasibility of detecting abnormalities by such inspectors is low. . This is because the endurance test may last for 24 hours to a week if it is long, and it is practically impossible to monitor whether there is any abnormality due to human beings. In addition, it is normal for a person to find a primary breakage with a higher sensitivity from time to time, or to notice it quickly after a secondary or tertiary breakage. It is the same as sound inspection.

また、特許文献等に開示した従来の音や振動などの波形信号に基づいて良否(異常)を判定する検査装置の場合、試験ワークを駆動させ、その間センシングを行ない、5秒から30秒など一定秒数の波形データを取り込み、その取り込んだ波形データに対して正常らしさの判断を行なう。つまり、一定時間駆動させて得られた一定秒数の波形データ全体に対し、良否判定を行なうようになっている。   Further, in the case of an inspection apparatus for judging pass / fail (abnormality) based on conventional waveform signals such as sound and vibration disclosed in patent documents, etc., a test work is driven and sensing is performed during that time, and a fixed time such as 5 to 30 seconds. The waveform data for the number of seconds is captured, and the normality of the captured waveform data is determined. That is, pass / fail judgment is performed on the entire waveform data of a fixed number of seconds obtained by driving for a fixed time.

これに対し、耐久試験の場合には、上述した通り、24時間以上という従来の異音検査装置が対象としていた連続波形に比べて非常に長い波形データが連続して入力され、その入力された波形データに対してリアルタイムで判定を行なうことから、従来の検査装置(異音検査装置)をそのまま適用することはできない。   On the other hand, in the case of the durability test, as described above, very long waveform data is continuously input compared to the continuous waveform targeted by the conventional abnormal sound inspection apparatus of 24 hours or more, and the input is performed. Since the determination is performed on the waveform data in real time, the conventional inspection device (abnormal sound inspection device) cannot be applied as it is.

しかも、耐久試験に実装することを考慮すると、破損発生時に試験を中断停止させるまでに許される時間が短いために0.1秒から1秒などの短い時間の波形データに対して正常/異常の判断を行なうことが必要となり、係る点からも従来の数秒間の波形データに基づく良否判定(異常検出)アルゴリズムをそのまま適用することが困難である。   In addition, considering the implementation in the endurance test, the time allowed to interrupt and stop the test when damage occurs is short, so normal / abnormal for waveform data of a short time such as 0.1 to 1 second. Judging from this point, it is difficult to apply the conventional pass / fail judgment (abnormality detection) algorithm based on waveform data for several seconds.

この発明は、短時間の波形データであっても良否判定/異常判定を行なうことができ、比較的長時間にわたり連続して駆動させている検査対象物から連続して取得する波形データに対しても、異常発生時にその異常検出を短時間で行なうことができる検査装置用の判定モデル作成支援装置および検査装置ならびに耐久試験装置用異常検出装置および耐久試験方法を提供することにある。   The present invention can perform pass / fail determination / abnormality determination even for short-time waveform data, and can be applied to waveform data obtained continuously from an inspection object that is continuously driven for a relatively long time. Another object of the present invention is to provide a determination model creation support apparatus and inspection apparatus for an inspection apparatus, an abnormality detection apparatus for an endurance test apparatus, and an endurance test method that can detect the abnormality in a short time when an abnormality occurs.

(1)本発明の検査装置用の判定モデル作成支援装置は、検査対象品から取得した波形データから特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて検査対象品の状態を判定する検査装置用の判定モデル作成支援装置であって、 取得した波形データを設定された単位時間分のデータに分割する分割波形データ作成手段と、その分割波形データ作成手段で作成された単位時間分の複数個の分割波形データに基づいて、各分割波形データ単位で特徴量を演算する手段と、その分割波形データ単位で演算された特徴量に基づいて、単位時間毎に検査対象品の状態を判定するための判定モデルを作成するモデル作成手段を備えて構成した。このようにすると、例え単位時間(N秒)が短くても、異なる分割波形データから形成されるため、精度の良い判定モデルを作成することができる。   (1) A determination model creation support apparatus for an inspection apparatus according to the present invention is for an inspection apparatus that extracts a feature amount from waveform data acquired from an inspection target product and determines the state of the inspection target product based on the extracted feature amount. A determination model creation support apparatus for dividing waveform data creation means for dividing the acquired waveform data into data for a set unit time, and a plurality of unit times for the unit time created by the divided waveform data creation means Based on the divided waveform data, means for calculating the feature amount in each divided waveform data unit, and for determining the state of the inspection target product for each unit time based on the feature amount calculated in the divided waveform data unit A model creation means for creating a judgment model is provided. In this way, even if the unit time (N seconds) is short, since it is formed from different divided waveform data, an accurate determination model can be created.

(2)分割波形データ作成手段は、波形データを所定位置から単位時間分毎に分割する機能を備えるとよい。(3)また、分割波形データ作成手段は、単位時間分毎に分割する際の分割開始位置をランダムに決定する機能を備えるようにしてもよい。(4)さらに、分割波形データ作成手段は、分割処理をする際の基準長さとなる単位時間をランダムに決定する機能を備えてもよい。いずれの場合も、多数の分割波形データを収集できるので、精度の良い判定モデルを作成することができる。そして、前者では満遍なく分割波形データを取得することができ、後者ではランダムに採ることから実際の検査・判定時においてどの時点で発生するかわからない異常を確実に検出するのに適した判定モデルを作成することができる。   (2) The divided waveform data creating means may have a function of dividing the waveform data every unit time from a predetermined position. (3) Further, the divided waveform data creating means may have a function of randomly determining a division start position when dividing every unit time. (4) Furthermore, the divided waveform data creating means may have a function of randomly determining a unit time that becomes a reference length when the division processing is performed. In either case, since a large number of divided waveform data can be collected, a highly accurate determination model can be created. In the former, the divided waveform data can be obtained evenly, and in the latter, it is randomly selected, so a judgment model suitable for reliably detecting abnormalities that do not know at which point in actual inspection / judgment is created. can do.

(5)また、動作が所定のパターンで繰り返し変動する検査対象品から取得した波形信号に対して特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて検査対象品の状態を判定する検査装置用の判定モデル作成支援装置であって、取得した波形データを設定された単位時間分のデータに分割する分割波形データ作成手段と、その分割波形データ作成手段で作成された単位時間分の複数個の分割波形データに基づいて、各分割波形データ単位で特徴量を演算する手段と、その分割波形データ単位で演算された特徴量に基づいて、前記分割波形データ作成手段で分割された前記パターン内の各領域についての判定モデルを作成するモデル作成手段を備えて構成することもできる。このようにすると、例えば、検査対象物の動作(動作プロファイル)が周期的に繰り返し実行されるような場合に、各分割された領域でそれぞれ適した判定モデルを製造することができる。   (5) Further, for an inspection apparatus that extracts a feature amount from a waveform signal acquired from an inspection target product whose operation repeatedly varies in a predetermined pattern, and determines the state of the inspection target product based on the extracted feature amount A determination model creation support device, a divided waveform data creation unit that divides acquired waveform data into data for a set unit time, and a plurality of divisions for a unit time created by the divided waveform data creation unit Based on the waveform data, means for calculating the feature amount in each divided waveform data unit, and on the basis of the feature amount calculated in the divided waveform data unit, each of the patterns in the pattern divided by the divided waveform data creating means A model creation means for creating a determination model for a region can also be provided. In this way, for example, when the motion (motion profile) of the inspection object is periodically and repeatedly executed, a determination model suitable for each divided region can be manufactured.

(6)上記(1)から(5)において、特徴量を求める手段は、分割波形データを所定サイズのフレームにさらに分割するフレーム分割処理を実行するとともに、その分割されたフレームに基づいて特徴量を抽出する機能を備え、所定サイズをランダムに決定する機能を備えることができる。(7)この場合に、前記特徴量を求める手段は、前記フレーム分割処理を実行して得られた各フレームに対し、周波数分析を行ない、全周波数帯域での特徴量を求めるものとするとよい。このようにすると、多数のフレームを収集できるので、精度の良い判定モデルを作成することができる。特に、1つの分割波形データに従って、その領域の判定モデルを作成する場合でも、多数の情報に基づき精度の良い判定モデルを作成することができる。   (6) In the above (1) to (5), the means for obtaining the feature amount performs a frame division process for further dividing the divided waveform data into frames of a predetermined size, and also based on the divided frames. And a function of randomly determining a predetermined size. (7) In this case, it is preferable that the means for obtaining the feature amount performs frequency analysis on each frame obtained by executing the frame division process and obtains the feature amount in the entire frequency band. In this way, since a large number of frames can be collected, a highly accurate determination model can be created. In particular, even when a determination model for the region is created according to one divided waveform data, a highly accurate determination model can be created based on a large amount of information.

(8)本発明に係る検査装置は、上述した(1)から(7)の判定モデル作成支援装置で作成された判定モデルに基づき、取得した検査対象の波形データに対して状態判定を行なう判定手段を備えるようにした。   (8) The inspection apparatus according to the present invention is configured to perform state determination on the acquired waveform data to be inspected based on the determination model created by the determination model creation support apparatus of (1) to (7) described above. Means are provided.

(9)さらに、動作が所定のパターンで繰り返し変動するものに対する検査装置であって、(5)に記載の判定モデル作成支援装置が、繰り返し変動する1つのパターン部分に対応する波形データに基づいて作成した領域毎の判定モデルを取得し、検査対象の状態判定を行なうに際し、取得した波形データ部分にそれぞれ対応する領域の判定モデルを使用して判定処理をする判定手段を備えるようにするとよい。   (9) Further, the inspection apparatus is for an apparatus whose operation is repeatedly fluctuated in a predetermined pattern, and the determination model creation support apparatus according to (5) is based on waveform data corresponding to one pattern portion that fluctuates repeatedly. When the created determination model for each region is acquired and the state of the inspection target is determined, it is preferable to include a determination unit that performs determination processing using the determination model of the region corresponding to each of the acquired waveform data portions.

(10)また、本発明に係る耐久試験装置は、検査対象品の耐久性を試験する耐久試験装置であって、耐久試験開始後の動作が安定している期間に取得した波形データを正常データとして作成された判定モデルを用い、前記耐久試験の実行中に取得した波形データに基づき異常か否かを判断する判定手段を備えて構成することができる。   (10) Further, the durability test apparatus according to the present invention is an endurance test apparatus for testing the durability of a product to be inspected, and waveform data acquired during a period when the operation after the start of the durability test is stable is normal data. Using the determination model created as follows, it can be configured to include determination means for determining whether there is an abnormality based on the waveform data acquired during the execution of the durability test.

(11)この場合に、判定モデル作成機能は、上述した(1)から(7)の判定モデル作成支援装置により構成されるとよい。   (11) In this case, the determination model creation function may be configured by the above-described determination model creation support devices (1) to (7).

(12)本発明に係る耐久試験方法は、耐久試験の対象となる駆動体を所定時間回転させ、そのときに取得した波形データを(1)から(7)のいずれかに記載の判定モデル作成支援装置に与える処理ステップと、判定モデル作成支援装置が、与えられた波形データを正常データとして異常検出のための判定モデルを作成する処理ステップと、その後、耐久試験を実行し、その耐久試験の実行中に取得した波形データに基づいて、判定モデル作成支援装置が作成した判定モデルを用いて異常の有無を判断する処理ステップと、異常を検知した場合に、異常検知信号を出力する処理ステップを実行するようにした。この異常検知信号の出力に伴い、前記駆動体の回転を停止することができる。   (12) In the durability test method according to the present invention, the driving body to be subjected to the durability test is rotated for a predetermined time, and the waveform data acquired at that time is generated as a determination model according to any one of (1) to (7) A processing step to be applied to the support device, a processing model in which the determination model creation support device creates a determination model for abnormality detection using the given waveform data as normal data, and then executes an endurance test. Based on the waveform data acquired during execution, a processing step for determining the presence / absence of an abnormality using the determination model created by the determination model creation support device, and a processing step for outputting an abnormality detection signal when an abnormality is detected I tried to run. With the output of the abnormality detection signal, the rotation of the driving body can be stopped.

本発明では、短時間の波形データであっても良否判定/異常判定を行なうことができる。その結果、比較的長時間にわたり連続して駆動させている検査対象物から連続して取得する波形データに対しても、異常発生時にその異常検出を短時間で行ない、異常発生と共に耐久試験を停止することが可能となる。もちろん、耐久試験に限らず、従来から一般に行なわれる数秒間の波形データを取得し、正常/異常を判断する検査装置にも適用することで、より短時間で判断が行なえる。   In the present invention, quality determination / abnormality determination can be performed even with short-time waveform data. As a result, even for waveform data that is continuously acquired from an inspection object that has been continuously driven for a relatively long time, the abnormality is detected in a short time when an abnormality occurs, and the durability test is stopped when the abnormality occurs. It becomes possible to do. Of course, it is possible to make a determination in a shorter time by acquiring waveform data for a few seconds, which has been generally performed conventionally, and applying it to an inspection apparatus for determining normality / abnormality as well as the durability test.

図1は、本発明の好適な一実施形態の1つである耐久試験システムの概略構成を示している。図1に示すように、試験対象物であるエンジン1の回転軸に、モータリングベンチなどの駆動装置2を連結し、その駆動装置2を回転駆動させることで強制的にエンジン1を回転させることができるようになっている。駆動装置2は、サーボモータと、そのサーボモータの回転を制御するサーボドライバなどを備え、PLC3からの制御命令に従って内蔵するサーボモータが所定の回転速度で回転する。サーボモータであるため、任意の回転数で等速回転をすることもできるし、回転数の増減速制御も精度良くできる。これにより、エンジン1を比較的長時間(1日〜2週間、さらにはそれ以上)にわたって、所望の回転数で連続して駆動し続けることができる。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an endurance test system which is one preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a driving device 2 such as a motoring bench is connected to a rotating shaft of an engine 1 that is a test object, and the driving device 2 is driven to rotate to forcibly rotate the engine 1. Can be done. The drive device 2 includes a servo motor and a servo driver that controls the rotation of the servo motor, and the built-in servo motor rotates at a predetermined rotation speed in accordance with a control command from the PLC 3. Since it is a servo motor, it can be rotated at a constant speed at an arbitrary rotation speed, and the speed increase / decrease control can be performed with high accuracy. As a result, the engine 1 can be continuously driven at a desired rotational speed for a relatively long time (one day to two weeks or more).

耐久試験対象のエンジン1の周囲には、試験中にエンジン1から発生する音を検出するためのセンサ(マイクロフォン4)を配置し、エンジン1の振動を検出するための振動センサ5をエンジン1の所定位置に接触させた状態で配置する。本実施形態では、マイクロフォン4は、エンジン1の上下2カ所に設置し、異なる方向からの音情報を収集するようにしたが、設置数および設置位置は任意である。この点は、振動センサ5についても同様である。さらに、図示するように、音を検出するためのマイクロフォン4と、振動を検出する振動センサ5のように異なる種類のセンサを設置する必要は必ずしもない。要は、異常を検出するための基となる波形データを検出できるようになっていればよい。   A sensor (microphone 4) for detecting sound generated from the engine 1 during the test is arranged around the engine 1 to be subjected to the durability test, and the vibration sensor 5 for detecting the vibration of the engine 1 is disposed on the engine 1. It arrange | positions in the state contacted to the predetermined position. In the present embodiment, the microphones 4 are installed at two locations above and below the engine 1 to collect sound information from different directions, but the number of installations and installation positions are arbitrary. The same applies to the vibration sensor 5. Further, as shown in the drawing, it is not always necessary to install different types of sensors such as the microphone 4 for detecting sound and the vibration sensor 5 for detecting vibration. In short, it is only necessary to be able to detect waveform data as a basis for detecting an abnormality.

マイクロフォン4ならびに振動センサ5の各種のセンサからは、アナログの波形データが出力されるため、それら各波形データは、AD変換器6にてデジタルデータに変更後、検査装置10に与えるようになっている。さらにこの検査装置10に対しては、PLC3からは、動作タイミングが与えられたり、駆動装置2からは、その駆動装置2に設置したモニタリングセンサ(エンコーダー、トルク計等)からの波形データがAD変換器6を介して与えられたりしている。   Since analog waveform data is output from the various sensors of the microphone 4 and the vibration sensor 5, each waveform data is changed to digital data by the AD converter 6 and then given to the inspection device 10. Yes. Further, the operation timing is given from the PLC 3 to the inspection device 10, and the waveform data from the monitoring sensor (encoder, torque meter, etc.) installed in the driving device 2 is AD converted from the driving device 2. It is given through the vessel 6.

検査装置10は、波形データや、異常検出するための判定モデル・判定ルール等のデータを格納するデータベース7を備え、そのデータベース7から取得した判定モデル等に従い、A/D変換器6から取得した波形データに対して異常の有無を判断し、異常を検出した場合には、判定結果として異常発生通知をPLC3に送る。PLC3は、係る異常発生通知を受信すると、駆動装置2に対して瞬時停止命令を出力し、駆動装置2のサーボモータの回転を瞬時に停止する。サーボモータであるため、瞬時停止命令を受けると、比較的瞬時に停止することができる。これにより、耐久試験中のエンジン1の回転も停止する。   The inspection apparatus 10 includes a database 7 that stores waveform data and data such as a determination model and a determination rule for detecting an abnormality, and is acquired from the A / D converter 6 in accordance with the determination model acquired from the database 7. The presence / absence of an abnormality in the waveform data is determined, and when an abnormality is detected, an abnormality occurrence notification is sent to the PLC 3 as a determination result. When the PLC 3 receives the abnormality occurrence notification, the PLC 3 outputs an instantaneous stop command to the drive device 2 and instantaneously stops the rotation of the servo motor of the drive device 2. Since it is a servo motor, it can be stopped relatively instantaneously upon receiving an instantaneous stop command. Thereby, the rotation of the engine 1 during the durability test is also stopped.

後述するように、異常の検出は、例えば1秒程度の波形データに基づいて行なうことができるため、異常発生とほぼ同時に異常を検出することができる。ここで検出する異常は、エンジン1の部品の一次破損の発生はもちろんのこと、このまま駆動し続けると一次破損のおそれが高いといった状態も異常に含む。そして、このように1秒間の波形データに従って迅速かつ精度良く判定をすることができるので、その検出結果をPLC3に伝達することで、駆動装置2の回転駆動を停止し、エンジン1の回転も停止する。これにより、1次損傷(或いはそのおそれ)の異常検知から実際に回転駆動するエンジン1を停止するまでを短期間(1秒強)で行なうことができる。   As will be described later, the abnormality can be detected based on waveform data of, for example, about 1 second, so that the abnormality can be detected almost simultaneously with the occurrence of the abnormality. The abnormality detected here includes not only the occurrence of primary damage of parts of the engine 1, but also abnormally a state where there is a high possibility of primary damage if the driving is continued as it is. Since the determination can be made quickly and accurately according to the waveform data for 1 second in this way, the rotation result of the drive device 2 is stopped and the rotation of the engine 1 is also stopped by transmitting the detection result to the PLC 3. To do. Thereby, it is possible to perform in a short period (a little over 1 second) from the abnormality detection of the primary damage (or its fear) to the actual stop of the engine 1 that is rotationally driven.

図2は、本実施形態で行なう耐久試験の全体の流れを説明する図である。まず、ワークにセンサを付ける(S1)。ここでいうワークは、耐久試験対象であるエンジン1である。つまり、図1に示すように、耐久試験をしようとするエンジン1をモータリングベンダ等の駆動装置2に取り付けた後、そのエンジン1の所定位置に各センサ4,5を取り付ける。取付方法は、各センサに応じて適宜設定され、接触させた状態で取り付けるものもあれば、所定距離はなした状態で設置するのもある。これらのセンサの設置・取付方法は、従来の異音検査で行なわれているものと同様である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the overall flow of the durability test performed in this embodiment. First, a sensor is attached to the workpiece (S1). The workpiece referred to here is the engine 1 that is the subject of the durability test. That is, as shown in FIG. 1, after the engine 1 to be subjected to the durability test is attached to a driving device 2 such as a motoring bender, the sensors 4 and 5 are attached to predetermined positions of the engine 1. The attachment method is appropriately set according to each sensor, and there are some attachment methods in contact with each other, and some attachments at a predetermined distance. The method for installing and attaching these sensors is the same as that used in the conventional abnormal noise inspection.

センサの設置が完了したならば、耐久試験を開始する(S2)。このとき、ある回転数で一定時間定速回転させたり、加速させたり、減速させたり、加速・減速・定速などを所定のパターンで繰り返し動作させるなど、各種の動作プロファイルを繰り返し行なう。そし、各動作プルファイルの実行中に、各種センサ(マイクロフォン4,振動センサ5や、駆動装置2に実装されているモニタリングセンサ等)から取得したセンシングデータ(波形データ)をA/D変換器6にてデジタルデータに変換後、検査装置10に取り込む。この取り込まれた波形データは、データベース7に格納されたり、検査装置10内の一次記憶手段等に格納されたりする。基本的に、耐久試験にかけるエンジン1は良品であるため、耐久試験開始直後に得られるセンシングデータである波形データは、良品に基づく正常な波形データと言える。   If the sensor installation is completed, the durability test is started (S2). At this time, various operation profiles are repeatedly performed such as rotating at a constant speed at a certain speed for a certain time, accelerating, decelerating, or repeatedly accelerating, decelerating, or constant speed in a predetermined pattern. Then, during the execution of each operation pull file, sensing data (waveform data) acquired from various sensors (microphone 4, vibration sensor 5, monitoring sensor mounted on the driving device 2, etc.) is converted into an A / D converter 6. Then, the data is converted into digital data and taken into the inspection apparatus 10. The captured waveform data is stored in the database 7 or stored in a primary storage unit or the like in the inspection apparatus 10. Basically, since the engine 1 subjected to the durability test is a non-defective product, the waveform data which is sensing data obtained immediately after the start of the durability test can be said to be normal waveform data based on the non-defective product.

耐久試験開始後、一定時間経過したならば、耐久試験を一旦停止させる(S3)。そして、それまでに取得したセンシングデータを、正常状態のデータとして検査装置10内に実装された判定アルゴリズム作成手段(判定モデル作成支援装置)へ渡す(S4)。そして、判定アルゴリズム作成手段は、与えられた正常の波形データを数値化し正常領域を規定する基準空間,判定モデルを作成し、判定アルゴリズムに登録する(S5)。この判定アルゴリズムは、検査装置10内にインストールされたアブケーションプログラムの1つであり、耐久試験時に状態判定(異常が発生していないかの判定)を行なう異常検出手段(機能)を実現するものである。実際には、ここでの登録は、例えばデータベース7に登録する。なお、ならし運転が必要なワーク(エンジン)は、当該ならし運転終了後から初期正常状態として数回センシングデータを取得し、それに基づいて判定アルゴリズム(判定モデル)を作成する。   If a certain time has elapsed after the start of the durability test, the durability test is temporarily stopped (S3). Then, the sensing data acquired so far is transferred to the determination algorithm creating means (determination model creation support device) mounted in the inspection apparatus 10 as normal state data (S4). Then, the determination algorithm creating means digitizes the given normal waveform data, creates a reference space and a judgment model that defines the normal region, and registers them in the judgment algorithm (S5). This determination algorithm is one of the abduction programs installed in the inspection apparatus 10 and realizes an abnormality detection means (function) that performs state determination (determination of whether an abnormality has occurred) during an endurance test. It is. Actually, the registration here is registered in the database 7, for example. Note that a work (engine) that requires a leveling operation acquires sensing data several times as an initial normal state after the leveling operation ends, and creates a determination algorithm (determination model) based on the acquired sensing data.

良品の波形データは、厳密に言うとエンジン1ごとによって異なるばかりか、駆動装置2とエンジン1の組み合わせや、エンジン1を駆動装置2に取り付けたときの連結状態や、周囲環境によって異なる。そこで、各エンジン1に対して耐久試験を行なう都度、実際の長時間にわたる連続運転を行なう前に、その都度一定時間動作させ、そのエンジン1について行なう耐久試験の環境をも考慮した正常な波形データを取得し、基準空間・判定モデルを作成するようにした。   Strictly speaking, the waveform data of the non-defective product is not only different depending on the engine 1, but is different depending on the combination of the driving device 2 and the engine 1, the connection state when the engine 1 is attached to the driving device 2, and the surrounding environment. Therefore, each time an endurance test is performed on each engine 1, normal waveform data that takes into consideration the environment of the endurance test that is performed for a certain period of time each time before the actual continuous operation for a long time is performed. Was obtained, and a reference space / judgment model was created.

上述したS4,S5の監視用アルゴリズムの生成プロセスが完了したならば、判定モデルから求められる異常と判定する閾値(基準空間から一定距離離れたエリアを特定・検出するための値)をセットする(S6)。この閾値は、検査装置10内の判定アルゴリズム(当該アルゴリズムを実行する機能)に登録する。   When the above-described generation process of the monitoring algorithm of S4 and S5 is completed, a threshold value (a value for specifying / detecting an area away from the reference space by a certain distance) determined from the determination model is set (the value for specifying / detecting an area). S6). This threshold value is registered in a determination algorithm (function for executing the algorithm) in the inspection apparatus 10.

そして、実際の耐久試験の運用に移行する。つまり、耐久試験を再開し(S7)、要求される動作プロファイルに従って、長時間にわたってエンジン1を回転させ続ける。そして、その耐久試験実行中に各センサから得られるセンシングデータ(波形データ)を検査装置10内の判定アルゴリズムに与え、リアルタイムに状態判定を行ない(S8)、閾値を超えることがあれば瞬時停止命令を耐久試験機(駆動装置2)に出力する(S9)。   And it shifts to operation of an actual endurance test. That is, the durability test is resumed (S7), and the engine 1 is continuously rotated for a long time according to the required operation profile. Then, sensing data (waveform data) obtained from each sensor during the execution of the durability test is given to the determination algorithm in the inspection apparatus 10, and the state is determined in real time (S8). If the threshold is exceeded, an instantaneous stop command is issued. Is output to the durability tester (drive device 2) (S9).

すなわち、検査装置10は、後述するごとく、単位時間毎の波形データに基づいて異常の有無の判断ができるため、閾値を超えて異常を検出したならば、PLC3に対し、判定結果として異常検出通知をする(判定結果のビットを「0」から「1」にするなど)。この異常検出通知を受信したPLC3は、駆動装置2に対して瞬時停止命令を出力する。これにより、駆動装置2内のサーボモータは、緊急停止するため、エンジン1の回転も瞬時に停止する。よって、異常検知もリアルタイムで瞬時(例えば、異常発生から1秒程度)に行なえ、それに伴う耐久試験の停止処理も遅滞することなく行なえるので、2次破損に至る前にエンジンを停止することができる。よって、1次破損している場合には、その破損している部品を容易に特定できるし、1次破損前に停止したような場合でも、弱っている(破損を生じそうな)部品の特定は比較的容易に行なえる。その結果、耐久試験並びにそれに基づく解析に要する時間を大幅に短縮することができる。   That is, as will be described later, the inspection apparatus 10 can determine the presence / absence of an abnormality based on the waveform data for each unit time. Therefore, if an abnormality is detected exceeding the threshold, an abnormality detection notification is sent to the PLC 3 as a determination result. (The bit of the determination result is changed from “0” to “1”, etc.). The PLC 3 that has received this abnormality detection notification outputs an instantaneous stop command to the drive device 2. As a result, the servo motor in the drive device 2 stops urgently, so that the rotation of the engine 1 also stops instantaneously. Therefore, abnormality detection can be performed in real time (for example, about 1 second after the occurrence of abnormality), and the end process of the durability test can be performed without delay, so the engine can be stopped before secondary damage occurs. it can. Therefore, when the primary breakage occurs, the damaged part can be easily identified, and even when it stops before the primary breakage, identification of the weakened (probable breakage) part Is relatively easy to do. As a result, the time required for the durability test and the analysis based thereon can be greatly shortened.

図3は、本実施形態の判定アルゴリズム生成ならびにそれに基づく判定処理の概略イメージを示している。図3(a)は、従来のインライン検査機に用いる(異音)検査装置に概略イメージ図である。インライン検査機の場合、ある程度の長さ(図では、6秒)の時間全てにおける正常状態の音色を判断基準に判定モデルを作成し、その判定モデルにしたがって良否判定(異常判定)を行なう。   FIG. 3 shows a schematic image of determination algorithm generation and determination processing based thereon according to the present embodiment. FIG. 3A is a schematic image diagram of an (abnormal sound) inspection apparatus used in a conventional in-line inspection machine. In the case of an in-line inspection machine, a determination model is created based on a timbre in a normal state for a certain length of time (6 seconds in the figure) as a determination criterion, and pass / fail determination (abnormality determination) is performed according to the determination model.

この従来のインライン検査機の判定アルゴリズムをそのまま適用すると、例えば、6秒分の波形から判定モデルを作ることになるので、この6秒のどこかに異常がある場合、異常があることは判定できるが、異常が発生したタイミングで検査機を止めることはできない。これは、今までのインライン検査機の場合、試験対象が正常か異常かの判断のみで良いので、一連の波形データの中のどの部分で異常が発生し、不良と判断したかまでは特定する必要がない(異常発生タイミングで止める必要がない)ためである。   If the determination algorithm of this conventional in-line inspection machine is applied as it is, for example, a determination model is created from a waveform for 6 seconds. Therefore, if there is an abnormality somewhere in this 6 seconds, it can be determined that there is an abnormality. However, the inspection machine cannot be stopped at the timing when an abnormality occurs. In the case of conventional in-line inspection machines, it is only necessary to determine whether the test target is normal or abnormal, so specify the part in the series of waveform data where the abnormality occurred and it was determined to be defective. This is because it is not necessary (it is not necessary to stop at the timing of occurrence of an abnormality).

そこで、本実施形態では、ある程度の長さ正常状態の波形データを取得した場合、その全体の波形データから判定モデルを作るのではなく、図3(b)に示すように、任意の時間(図示の例では1秒)に分割し、その時々の正常状態の音色を判断基準に判定モデルを生成し、その判定モデルに基づく判定アルゴリズムを実行する。これにより、図3(b)の場合、1秒ごとに異常がないかを検出でき、図3(a)の場合のように6秒間待つことなく異常を検知し、そこで停止することができる。尚、実際には、判定処理のため、停止命令を発生まで若干の遅れは生じる。   Therefore, in this embodiment, when waveform data of a certain length of normal state is acquired, a determination model is not created from the entire waveform data, but as shown in FIG. In this example, a determination model is generated on the basis of the timbre of the normal state at that time, and a determination algorithm based on the determination model is executed. Thus, in the case of FIG. 3B, it can be detected whether there is an abnormality every second, and an abnormality can be detected without waiting for 6 seconds as in the case of FIG. 3A, and can be stopped there. Actually, there is a slight delay until the stop command is generated because of the determination process.

尚、図3(b)では、6秒間の波形データを1秒ごとに分割し、各エリア毎に「判定モデル1」,「判定モデル2」,「判定モデル3」,「判定モデル4」,「判定モデル5」,「判定モデル6」と別々に分けて判定モデルを作成したが、例えば、耐久試験の内容が、ある回転数で長時間定速回転させた場合の状態変化を調べるようなものの場合、その他の外部条件が変化しないとすると、実際には、各判定モデル1から6に基づき、1秒間用の判定モデルを作成することで、より高精度な判定モデルを作成することができる。また、加速や、減速など所定のパターンで繰り返し速度を変化させる(途中に、定速状態が入ることもある)ような耐久試験の場合には、各速度などの異なる外部条件に応じてモデルを作成し、それに基づいて判断することになる。要は、一括して取得した波形データの全体に対して判定モデルを作成するのではなく、より短い時間に分割して判定モデルを作成するようにした。なお、監視する単位は固定ではなく、0.5秒でも良いし、1秒以上でも良い。これは、異常発生(検知)から停止までに要求される仕様(許容時間)に応じて設定する。   In FIG. 3B, the waveform data for 6 seconds is divided every second, and “determination model 1”, “determination model 2”, “determination model 3”, “determination model 4”, Although the determination model is created separately from “determination model 5” and “determination model 6”, for example, the content of the endurance test is to examine the state change when rotating at a constant speed for a long time at a certain rotation speed. In the case of a thing, if other external conditions do not change, a more accurate determination model can be created by actually creating a determination model for one second based on each determination model 1 to 6. . Also, in the case of an endurance test where the speed is repeatedly changed in a predetermined pattern such as acceleration or deceleration (a constant speed state may be entered midway), the model can be selected according to different external conditions such as each speed. Create and make decisions based on it. In short, instead of creating a judgment model for the entire waveform data acquired in a lump, the judgment model is created by dividing it into shorter times. The unit to be monitored is not fixed and may be 0.5 seconds or 1 second or more. This is set according to the specification (allowable time) required from the occurrence of abnormality (detection) to the stop.

次に、上記した各種の実施形態を実施するための検査装置10の具体的な内部構造を説明する。図4は、判定アルゴリズムを作成するための機能ブロックを示している。検査装置10は、エンジン1や駆動装置2に配置した各種の計測装置(マイクロフォン4,振動センサ5等)から波形データを取得する。本実施形態では、波形データは1つのエンジンに対する耐久試験において、複数種・複数箇所から取得するため、検査装置10は複数個の波形データを扱う。   Next, a specific internal structure of the inspection apparatus 10 for implementing the various embodiments described above will be described. FIG. 4 shows functional blocks for creating a determination algorithm. The inspection device 10 acquires waveform data from various measurement devices (such as the microphone 4 and the vibration sensor 5) disposed in the engine 1 and the drive device 2. In the present embodiment, since the waveform data is acquired from a plurality of types and a plurality of locations in an endurance test for one engine, the inspection apparatus 10 handles a plurality of waveform data.

図2のS2,S3を実行して取得した波形データは、波形データ分割手段11と、ダミーNG生成手段12と、記録波形表示手段13とに与えられる。波形データ分割手段11は、取得した波形データを複数の領域に分割するものである。この波形データ分割手段11で分割された分割波形データ毎に特徴量が求められ、最終的な判定モデルが作成される。   The waveform data obtained by executing S2 and S3 in FIG. 2 is given to the waveform data dividing means 11, the dummy NG generating means 12, and the recorded waveform display means 13. The waveform data dividing means 11 divides the acquired waveform data into a plurality of areas. A feature amount is obtained for each divided waveform data divided by the waveform data dividing means 11, and a final determination model is created.

すなわち、波形データ分割手段11は、図5に示すように、取得した連続波形データを単位時間(N秒)で分割する。このN秒は、少なくとも瞬時停止時間、つまり、使用者から要求される異常発生から緊急停止するための時間(異常検出として許容される時間)を用いる。本実施形態では、1秒以内に異常検知をしたいという要求に伴い、N=1として波形データを1秒単位で分割している。図5は、定速回転定トルクで継続試験を行っているうちの0秒〜6秒を切り出して表示したものである。   That is, the waveform data dividing means 11 divides the acquired continuous waveform data by unit time (N seconds) as shown in FIG. The N seconds use at least an instantaneous stop time, that is, a time required for an emergency stop from the occurrence of an abnormality requested by the user (time allowed for abnormality detection). In the present embodiment, in response to a request to detect abnormality within one second, the waveform data is divided in units of one second with N = 1. FIG. 5 shows a cut-out display of 0 to 6 seconds during the continuous test at constant speed rotation and constant torque.

後述するにように、このN=1で分割した分割波形データに基づいて作成された判定モデルを用いることにより、1秒以内に異常検知をすることができ、異常発生に伴う瞬時停止時間は約1秒となる。そして、分割の仕方であるが、図5中実線の両方向矢印で示すように、まず、(1)先頭からN秒(1秒)単位で連続して順次分割する。つまり、1秒ごとに規則正しく分割する。これにより、図示の例では6個分の分割波形データが抽出される。後述するように、この分割波形データ毎に特徴量抽出を行なう。よって、6秒間に存在する波形データの全てが、いずれかの分割波形データ中に存在するため、特徴量を生成する際にどこかに影響を与えることができる。さらに、本実施の形態では、(2)の処理として、図5中破線の両方向矢印で示すように、分割開始位置をランダムして、所定数の波形データを抽出する。この(2)の処理により抽出された分割波形データ同士は、その一部分が重なるともあれば、6秒間の波形データのうち、分割開始位置をランダムにして抽出されたいずれの分割波形データにも属さない波形部分も存在する。このように、いずれの分割波形データにも属さない波形部分が存在したとしても、(1)の処理に基づく分割波形データのいずれかには属するため、特徴量抽出には反映されるため問題はない。   As will be described later, by using the determination model created based on the divided waveform data divided by N = 1, an abnormality can be detected within one second, and the instantaneous stop time associated with the occurrence of the abnormality is about 1 second. Then, as shown in FIG. 5, as indicated by a solid double-directional arrow, first, (1) division is successively performed in units of N seconds (1 second) from the beginning. That is, it is divided regularly every second. Thereby, in the illustrated example, six pieces of divided waveform data are extracted. As will be described later, feature amount extraction is performed for each divided waveform data. Therefore, since all of the waveform data existing in 6 seconds is present in any one of the divided waveform data, it is possible to influence somewhere when generating the feature amount. Furthermore, in the present embodiment, as the processing of (2), as shown by the double-pointed arrows in FIG. 5, the division start position is randomized and a predetermined number of waveform data is extracted. The divided waveform data extracted by the process (2) does not belong to any of the divided waveform data extracted by randomly dividing the division start position out of the waveform data for 6 seconds, if there is a partial overlap. There is also a waveform portion. Thus, even if there is a waveform portion that does not belong to any divided waveform data, it belongs to any of the divided waveform data based on the processing of (1) and is therefore reflected in the feature amount extraction. Absent.

一例を挙げると、「0.7秒目〜1.7秒目」の領域,「0.75秒目〜1.75秒目」の領域、「0.9秒目〜1.9秒目」の領域,「0.5秒目〜1.5秒目」の領域…というように各領域毎に分割波形データが抽出される。ただし、いずれの場合も抽出される分割波形データの長さは同じ(1秒)である。   For example, “0.7 second to 1.7 second” region, “0.75 second to 1.75 second” region, “0.9 second to 1.9 second” The divided waveform data is extracted for each area, such as the area of “0.5 second to 1.5 second”. However, the length of the divided waveform data extracted in any case is the same (1 second).

また、Nは任意の値をとることができ、例えばN=2とすると、図6に示すようになる。この場合も、先頭から2秒単位で連続して順次分割して3つの波形データ(図中実線の両方向矢印)がとれるとともに、図6中破線の両方向矢印で示すように、分割開始位置をランダムして、所定数の波形データを抽出する。Nの最大値は、取得した波形データの最長時間(図5の場合6秒)である。   Further, N can take an arbitrary value. For example, when N = 2, it is as shown in FIG. In this case as well, three waveform data (solid double-directional arrows in the figure) can be obtained sequentially and sequentially from the beginning in units of 2 seconds, and the division start position is randomly set as indicated by the broken-line double arrows in FIG. Then, a predetermined number of waveform data is extracted. The maximum value of N is the longest time of the acquired waveform data (6 seconds in FIG. 5).

このように、仮に使用者から要求される異常発生から緊急停止するための時間が1秒としても、異常の原因によっては、1秒間の分割波形データでは検出できず、それ以上の長さ(例えば2秒間)の分割波形データに基づく特徴量により初めて検出できるようなものもある。係る場合、異常発生に伴い停止するまでに約2秒かかってしまい、ユーザの要求する1秒よりも長くなるが、それでも従来の6秒よりは早期に停止でき、異常箇所の特定も容易になる。なお、便宜上1秒と2秒を例にとって説明したが、実際には、Nの値もランダムに設定する。また、Nは整数としても良いし、整数に限らなくても良い。   In this way, even if the time required for an emergency stop from the occurrence of an abnormality requested by the user is 1 second, depending on the cause of the abnormality, it cannot be detected from the divided waveform data for 1 second, and a longer length (for example, Some of them can be detected for the first time by the feature amount based on the divided waveform data (for 2 seconds). In such a case, it takes about 2 seconds to stop due to the occurrence of an abnormality, which is longer than 1 second requested by the user, but still can be stopped earlier than the conventional 6 seconds, and the location of the abnormality can be easily identified. . In addition, although 1 second and 2 seconds were demonstrated as an example for convenience, actually, the value of N is also set at random. Further, N may be an integer or not limited to an integer.

すなわち、1秒後に止めたいのであれば、基本的には1秒ごとに切り取った波形から生成した判定モデルがメインの判定になる。しかし、1秒以上のスパンのトレンドがある情報を判定に生かすには、この時間分の波形データから作成した判定モデルを使うのが良い。もちろん、N秒は何秒でもよく、複数個のデータベース、判定モデルを用意しても良い。   That is, if it is desired to stop after one second, basically, a determination model generated from a waveform cut every second is the main determination. However, in order to make use of information having a trend of a span of 1 second or longer, it is preferable to use a determination model created from waveform data for this time. Of course, N seconds may be any number, and a plurality of databases and determination models may be prepared.

このように、Nを1より長い値に設定して作成した判定ルール(判定モデル)は、1秒以内の瞬停には寄与しないが、長い時間トレンドの情報を判定に組み込めるメリットがあるため、演算能力に余裕があれば、種々の時間毎の波形データから作成した判定モデルも組み込むとよいのである。   In this way, the determination rule (determination model) created by setting N to a value longer than 1 does not contribute to instantaneous interruption within 1 second, but has an advantage that information on a long time trend can be incorporated into the determination. If there is a surplus in computing capability, a judgment model created from various time-dependent waveform data may be incorporated.

ダミーNG生成手段12は、S2,S3の実行により得られた正常の波形データを変形させるものである。そして、このダミーNG生成手段12で作成されたダミーNGデータは、波形データ分割手段11に与えられる。本実施形態の場合、正常品についてのサンプルデータを得ることができるものの、不良品(異常)についてのサンプルデータ(NGデータ)は得られない。これは、耐久試験の場合、その前提として初期に得られたデータが正常データであり、長期に連続して運転することで異常が発生することを検出することが目的であるので、当初から異常のサンプルデータが得られないためである。   The dummy NG generation means 12 deforms normal waveform data obtained by executing S2 and S3. The dummy NG data created by the dummy NG generating means 12 is given to the waveform data dividing means 11. In the case of the present embodiment, sample data for a normal product can be obtained, but sample data (NG data) for a defective product (abnormal) cannot be obtained. This is because in the endurance test, the data obtained at the initial stage as a premise is normal data, and the purpose is to detect the occurrence of abnormality by continuous operation for a long time. This is because the sample data cannot be obtained.

そこで、ダミーNG生成手段12により、正常品のサンプルデータ(波形データ)を取り込んで、その正常波形データに基づいて擬似的にNGデータを作成するようにした。このように作成したダミーNGデータは、作成した判定アルゴリズムの評価に利用することができる。つまり、ダミーNG生成手段12が後段の各手段にダミーNGデータを与え、それに基づいて判定した結果、正しく異常と判断できるか否かにより、作成された認識アルゴリズムの精度を推定できる。つまり、初期状態から変化したことを、判定モデルが正しく検出することができるかを検証するためのデータとして使用することができる。   Therefore, sample data (waveform data) of a normal product is taken in by the dummy NG generation means 12, and pseudo NG data is created based on the normal waveform data. The dummy NG data created in this way can be used for evaluation of the created determination algorithm. In other words, the accuracy of the created recognition algorithm can be estimated based on whether or not the dummy NG generation unit 12 provides dummy NG data to the subsequent units, and based on the determination, whether or not the determination can be made correctly. That is, it can be used as data for verifying whether or not the determination model can correctly detect the change from the initial state.

図7は、ダミーNG生成手段12の一例を示している。このダミーNG生成手段12は、入力側に波形変形パラメータ設定手段12aを備え、入力された波形データに対し変形のためのパラメータを設定する。   FIG. 7 shows an example of the dummy NG generation means 12. The dummy NG generation unit 12 includes a waveform deformation parameter setting unit 12a on the input side, and sets parameters for deformation for the input waveform data.

この波形変形パラメータ設定手段12aが設定するパラメータ例としては、(1)波形ライブラリの異常モード波形合成(偏芯異常波形の合成、衝撃波形の合成),(2)駆動条件固有周波数のn次増幅(回転周波数、噛合い周波数の1〜4次の振幅を1.5倍化),(3)特定orランダム周波数増幅(周波数500〜1000Hzの振幅を1.2倍化)(4)FM変調、AM変調,(5)位相ズラシ(元の波形の位相を微妙にずらし、元の波形と合成する)等がある。   Examples of parameters set by the waveform deformation parameter setting means 12a include: (1) Abnormal mode waveform synthesis (synthesis of eccentric abnormal waveform, synthesis of impact waveform) in waveform library, (2) nth-order amplification of drive condition specific frequency (Rotation frequency, 1st to 4th order amplitude of meshing frequency is multiplied by 1.5), (3) Specific or random frequency amplification (Amplitude of frequency 500 to 1000 Hz is multiplied by 1.2) (4) FM modulation, AM modulation, (5) phase shift (the phase of the original waveform is slightly shifted and synthesized with the original waveform), etc.

ここで(1)の波形合成は、正常波形では生じない異常波形を合成することにより、その合成した異常波形部分の影響から合成後の波形データは重ね合わされた部分で正常データと異なる波形データが出現し、異常データとなる。また、(2)は、例えばギヤなどを想定した場合、噛合い周波数により異常時に発生する音や振動は特定の周波数に出現する。この噛合い周波数は、歯数と回転周波数により算出できる。そこで、各周波数のn次の振幅を大きくすることにより(正常品のパワーを上げることにより)、正常データと異なる異常データとなる。詳細な説明は省略するが他の場合も、正常では得られない波形データを生成することができる。   Here, in the waveform synthesis of (1), by synthesizing an abnormal waveform that does not occur in the normal waveform, the synthesized waveform data is overlapped with the waveform data different from the normal data due to the effect of the synthesized abnormal waveform portion. Appears and becomes abnormal data. In (2), for example, assuming a gear or the like, sound or vibration generated at the time of abnormality due to the meshing frequency appears at a specific frequency. This meshing frequency can be calculated from the number of teeth and the rotational frequency. Therefore, by increasing the n-th order amplitude of each frequency (by increasing the power of a normal product), abnormal data different from normal data is obtained. Although detailed explanation is omitted, in other cases, waveform data that cannot be obtained normally can be generated.

設定したパラメータは、波形データとともに次段の変形仕様設定手段12bに与えられる。この変形仕様設定手段12bは、波形変形パラメータを実験計画直行表にもとづき変形する仕様を設定するもので、例えば波形合成については「on/offの2水準」,「特定周波数については周波数を3水準」,増幅については「1.2倍,1.5倍,2倍の3水準」がある。このように、波形変形する際の各パラメータの値等を設定する。   The set parameters are given to the next-stage modification specification setting means 12b together with the waveform data. The deformation specification setting means 12b sets a specification for deforming the waveform deformation parameter based on the experiment plan direct table. For example, the waveform synthesis is “two levels of on / off” and “three levels of frequency for a specific frequency”. "With respect to amplification, there are" three levels of 1.2 times, 1.5 times and 2 times ". In this way, the value of each parameter when the waveform is deformed is set.

そして、波形データ選択手段12cは、直行表の実験数だけ波形データをランダムに選ぶ。そして、その選ばれた波形データに対し、波形変形手段12dは、直行表に基づいた変形仕様設定手段で選んだ変形量に従い波形データを変更する。これにより、最終的にダミーNG波形が生成され、波形データとして正常な波形データに追加する。つまり、この波形データに基づいても、良否判定を行なうことができ、不良品と判定できれば、検査装置10の検査アルゴリズムの信頼性が向上する。   Then, the waveform data selection means 12c randomly selects the waveform data by the number of experiments in the orthogonal table. And the waveform deformation | transformation means 12d changes the waveform data with respect to the selected waveform data according to the deformation | transformation amount selected by the deformation | transformation specification setting means based on an orthogonal table. As a result, a dummy NG waveform is finally generated and added to normal waveform data as waveform data. That is, even if it can be determined based on this waveform data, the reliability of the inspection algorithm of the inspection apparatus 10 can be improved if it is determined that the product is defective.

記録波形表示手段13は、各計測装置から取り込んだ波形データまたは記録手段に記憶しておいた記録波形データを表示するものである。検査装置10は、汎用のパソコンなどにより構成することができるので、記録波形表示手段13は、係るパソコンが備えたディスプレイ・モニタにより実現できる。また、耐久試験の場合、連続した波形データが取り込まれ、リアルタイムで異常判定が行われるため、通常の作業においてはこの記録波形表示手段13は、リアルタイムで入力される波形データをスルー状態で表示することになる。また、このように連続して取り込まれる波形データは、データベース7やその他の記憶手段に格納されるため、異常発生に伴う停止後に解析を行なう場合などにおいて、その解析の際に記憶された波形データを読み出して表示することもある。つまり、記録波形表示手段13における「記録波形」とは、「記録する波形」と「記録した波形」の両方の意味を持つ。   The recorded waveform display means 13 displays the waveform data fetched from each measuring device or the recorded waveform data stored in the recording means. Since the inspection apparatus 10 can be constituted by a general-purpose personal computer or the like, the recorded waveform display means 13 can be realized by a display monitor provided in the personal computer. In the case of an endurance test, continuous waveform data is taken in and abnormality determination is performed in real time. Therefore, in a normal operation, the recorded waveform display means 13 displays the waveform data input in real time in a through state. It will be. In addition, since the waveform data continuously captured in this way is stored in the database 7 or other storage means, the waveform data stored at the time of the analysis in the case of performing the analysis after the stop due to the occurrence of abnormality is stored. May be read and displayed. That is, the “recording waveform” in the recording waveform display means 13 has both the meanings of “recording waveform” and “recorded waveform”.

波形データ分割手段で分割された分割波形データは、次段の波形データ数値化手段14に与えられる。波形データ数値化手段14は、後述するように与えられた分割波形データを数値化して特徴量化するものである。   The divided waveform data divided by the waveform data dividing means is given to the waveform data digitizing means 14 at the next stage. The waveform data digitizing means 14 digitizes the divided waveform data given as will be described later and converts it into a feature value.

また、波形データ数値化手段14には、数値化手段調整手段9ならびに波形データの履歴記録手段(データベース)7が接続される。数値化手段調整手段9は、波形データ数値化手段14が特徴量抽出するに際し、その特徴量のパラメータ調整を行なうもので、係るパラメータ調整のための指示を波形データ数値化手段14に与える機能を有する。また、帯域分割設定,フレーム分割設定,フレームバリエーション数設定等も行なう。   The waveform data digitizing means 14 is connected to a digitizing means adjusting means 9 and a waveform data history recording means (database) 7. The digitizing means adjusting means 9 performs parameter adjustment of the feature quantity when the waveform data digitizing means 14 extracts the feature quantity, and has a function of giving an instruction for parameter adjustment to the waveform data digitizing means 14. Have. Band division setting, frame division setting, frame variation number setting, etc. are also performed.

波形データの履歴記録手段7は、上記したエンジン1を、駆動装置2を用いて強制的に回転駆動した際に生じる音などの波形データを記録するものである。正常/異常の判断結果を関連づけて格納しても良い。また、係る判断結果に対し、その記録した波形データを再生し、人が判断し、判断結果を修正することもある。   The waveform data history recording means 7 records waveform data such as sound generated when the engine 1 is forcibly rotated using the driving device 2. Normal / abnormal judgment results may be stored in association with each other. In addition, the recorded waveform data may be reproduced for such a determination result, and a person may determine and correct the determination result.

波形データ数値化手段14は、与えられた分割波形データから所定の特徴量を抽出するものである。抽出する特徴量は、振動レベルの平均値や、大きさを示すRMS(Route mean Square Value)のほか、各種のものを用いることができる。係る特徴量は、各条件、例えば、分割波形データを作成する際の単位時間(N)毎に生成する。さらに図示は省略するが、周囲温度や、回転数や、加速・減速の状態など、動作プロファイル毎に作成する。波形データ数値化手段14は、波形データ数値化結果、つまり求めた各特徴量を数値化結果表示手段13″に対して出力表示することができる。   The waveform data digitizing means 14 extracts a predetermined feature amount from the given divided waveform data. As the feature quantity to be extracted, various values can be used in addition to the average value of the vibration level and the RMS (Route Mean Square Value) indicating the magnitude. The feature amount is generated for each condition, for example, for each unit time (N) when the divided waveform data is created. Further, although not shown in the figure, it is created for each operation profile such as ambient temperature, rotation speed, acceleration / deceleration states, and the like. The waveform data digitizing means 14 can output and display the waveform data digitizing results, that is, the obtained characteristic quantities to the digitized result display means 13 ″.

ここでは、定速回転している場合、まず、Nが同一の分割波形データ単位で特徴量を求める。例えば、N=1とすると、(1)と(2)の方法でそれぞれ1秒ごとに抽出した分割波形データについて、それぞれ特徴量を求める。判定結果(正常)と波形データ数値化手段14で求めた特徴量とを関連付けて特徴量・履歴データベース15に格納する。このとき、特徴量と履歴はレコードNo.により関連づけられて格納される。   Here, when rotating at a constant speed, first, a feature amount is obtained in divided waveform data units in which N is the same. For example, when N = 1, feature amounts are obtained for each of the divided waveform data extracted every second by the methods (1) and (2). The determination result (normal) and the feature quantity obtained by the waveform data digitizing means 14 are associated with each other and stored in the feature quantity / history database 15. At this time, the feature amount and history are recorded in the record No. Are stored in association with each other.

この特徴量・履歴データベース15のデータ構造の一例を示すと、図8のようになる。履歴の欄(正常/異常(異常種類付き))は、波形データの履歴記録手段7から与えられたデータ(履歴種類)が格納され、それ以降の特徴量の欄に波形データ数値化手段14から与えられた各特徴量が格納される。モデル(判定アルゴリズム)の作成時においては、履歴の欄は、全て「正常」となる。   An example of the data structure of the feature quantity / history database 15 is shown in FIG. In the history column (normal / abnormal (with abnormality type)), data (history type) given from the waveform data history recording means 7 is stored, and from the waveform data digitizing means 14 in the subsequent feature quantity column. Each given feature is stored. When a model (determination algorithm) is created, all the history columns are “normal”.

図8において、Fx1,Fx2,Fx3,…が、それぞれ各レコードNo.で特定される分割波形データについての特徴量である。例えば、レコードNo1が、最初の分割波形データについての特徴量であり、レコードNo2が、次の分割波形データについての特徴量であり、……、レコードNo6が、最後の分割波形データについての特徴量である。また、具体的な図示は省略しているが、この後に(2)の開始位置をランダムに設定した各分割波形データについての特徴量が記録される。   In FIG. 8, Fx1, Fx2, Fx3,. This is the feature amount for the divided waveform data specified by For example, record No. 1 is a feature amount for the first divided waveform data, record No. 2 is a feature amount for the next divided waveform data, and record No. 6 is a feature amount for the last divided waveform data. It is. Further, although not specifically shown, the feature amount for each divided waveform data in which the start position of (2) is set at random is recorded.

上述した特徴量の抽出処理は、時間軸で分割した分割波形データ(時間軸系波形形状)に基づいて作成したが、本実施形態では、さらにFFTやオーダ変換などの周波数分解により求めた周波数軸系の特徴量も抽出するようにした。このFFT処理等をする対象波形データも、分割波形データである。そして、本実施形態では、図9に示すように、各分割波形データに対し、所定のフレームサイズでフレーム分割を行なう。図9の例ではm個に分割される。フレーム分割を行なう関係上、フレームサイズは、N秒以下(この例では1秒以下)とし、ランダムに決定する。ただし、デジタル処理の関係で2のべき乗の数値になるようにする。   The feature amount extraction process described above is created based on the divided waveform data (time axis system waveform shape) divided on the time axis, but in this embodiment, the frequency axis obtained by frequency decomposition such as FFT or order conversion is further used. System features are also extracted. The target waveform data to be subjected to the FFT processing is also divided waveform data. In this embodiment, as shown in FIG. 9, each divided waveform data is divided into frames with a predetermined frame size. In the example of FIG. 9, it is divided into m pieces. Because of frame division, the frame size is set to N seconds or less (in this example, 1 second or less) and is determined randomly. However, it is set to a power of 2 in relation to digital processing.

そして、各フレーム毎にFFTを実行し、各周波数帯域(F1からFn)の周波数成分を求める。これにより、図10に示すように、各周波数帯域(F1からFn)と各フレーム(T1からTm)のマトリクスで周波数成分が特定される。そこで、各周波数帯域ごとに時間方向にパワーの平均値と標準偏差を計算する。ついて、求めた平均値と標準偏差を、横一列に並べなおして特徴量(1)とする(図11参照)。   Then, FFT is performed for each frame, and frequency components of each frequency band (F1 to Fn) are obtained. As a result, as shown in FIG. 10, the frequency component is specified by the matrix of each frequency band (F1 to Fn) and each frame (T1 to Tm). Therefore, the average value and standard deviation of power are calculated in the time direction for each frequency band. Then, the obtained average value and standard deviation are rearranged in a horizontal row to obtain the feature quantity (1) (see FIG. 11).

その後、フレームサイズをランダムに決めなおし、上記と同様の処理を行ない、特徴量(2)を得る。以下、指定回数のn回行ない、全ての特徴量(1)〜(n)を横一列に並べて、最終的な特徴量とする(図11参照)。なお、図11では、図示の便宜上2段に分けて描画しているが、実際には、1列に並べたイメージ(連続するデータ群)で格納する。この例では、(1)〜(n)を横一列に並べて特徴量としたが、これらを対数変換したものを最終的な特徴量としてもよい。   Thereafter, the frame size is re-determined at random, and the same processing as described above is performed to obtain the feature amount (2). Thereafter, the designated number of times is performed n times, and all feature quantities (1) to (n) are arranged in a horizontal row to obtain a final feature quantity (see FIG. 11). In FIG. 11, the drawing is divided into two stages for convenience of illustration, but in actuality, the images are stored in one row (consecutive data group). In this example, (1) to (n) are arranged in a horizontal row and used as feature amounts. However, a logarithmic conversion of these may be used as a final feature amount.

図12に示すグラフは、試験ワークの駆動中の音色を周波数パターンとして表現したものである(任意の周波数帯域を40分割した例を示している)。人の聴感は、計測機器とは異なり、特定の周波数単独で感知しているのではなく、可聴領域の全周波数帯域をある種のパターンとして認識していると考えられる。そのため、どの周波数帯域のパワーが変化しても、「音が変わった」と認識できる。従来のインライン検査における検査装置のように、特定の破損を検出するのであれば、特定の周波数だけで判別ができる可能性があるため、通常、前処理として係る特定の周波数を抽出するフィルタリング処理を実行する。しかし、本実施形態の適用対象である耐久試験の場合、1次破損はどの部品で起こるか分からず、そのためその1時破損に伴い発生する音変化が、どの周波数帯域に生じるか分からない。そこで、本実施形態では、全周波数帯域を検査対象範囲として特徴量を求め、判定モデルを作成することにより、人の聴感のように全周波数帯域をパターンとして認識する手法とした。   The graph shown in FIG. 12 represents the timbre during driving of the test work as a frequency pattern (shows an example in which an arbitrary frequency band is divided into 40). Unlike a measurement device, human hearing is not detected by a specific frequency alone, but is considered to recognize the entire frequency band of the audible region as a certain pattern. Therefore, it can be recognized that “the sound has changed” regardless of the power of any frequency band. If a specific breakage is detected as in an inspection device in a conventional in-line inspection, since it may be possible to discriminate only at a specific frequency, a filtering process for extracting the specific frequency as a pre-processing is usually performed. Execute. However, in the case of the durability test to which the present embodiment is applied, it is not known in which part the primary damage occurs, and therefore it is not known in which frequency band the sound change that occurs due to the one-time damage occurs. Therefore, in the present embodiment, a feature amount is obtained with the entire frequency band as the inspection target range, and a determination model is created to recognize the entire frequency band as a pattern like human hearing.

つまり、本実施形態では、上記の考え方に基づき、特定の周波数だけを見るのではなく、周波数帯域全体(F1からFn)を見て、周波数のパターンを任意の方法で数値で表し、人の聴感を模倣するようにした。なお、音の変化をもとにこの原理を説明しているが、音を波形として一般化してもこの原理が適応できるのはもちろんである。例えば、振動を振動センサ(加速度センサ)でセンシングを行ない、その波形をスピーカーで再生すれば、マイクでセンシングした時と同様な状態変化を人は聴感として感知できる。加速度センサを、温度センサやひずみゲージに変更しても同様のことがいえる。   That is, in the present embodiment, based on the above-described concept, not only a specific frequency is seen, but the entire frequency band (F1 to Fn) is seen, and the frequency pattern is expressed numerically by an arbitrary method, so that human hearing I tried to imitate. Although this principle is explained based on the change of sound, it goes without saying that this principle can be applied even if the sound is generalized as a waveform. For example, if vibration is sensed by a vibration sensor (acceleration sensor) and the waveform is reproduced by a speaker, a person can sense a change in state similar to that sensed by a microphone. The same can be said even if the acceleration sensor is changed to a temperature sensor or a strain gauge.

図13は、波形データ数値化手段14の内部構造の一例を示している。図13に示すように、波形データ数値化手段14は、波形データ分割手段11から取得した複数の分割波形データを、格納する時間軸系波形形状テンプレート郡記憶部14aと、各分割波形データに対してそれぞれフレーム分割処理をするフレーム分割部14fを備えている。フレーム分割部14fは、図9を用いて説明したように、まず、分割するフレームサイズをランダムに決定し、決定したフレームサイズに従って各分割波形データをフレーム分割する機能を備えている。そして、係るフレーム分割処理を、フレームサイズを変更しながら所定回数実行する。フレーム分割部14fにて生成された波形データが、周波数分解処理部14bに与えられる。周波数分解処理部14bは、与えられたフレーム単位の波形データに対し、FFTやオーダ変換などの周波数分解を行なう。つまり、図10を用いて説明した処理を実行する。そして、求めた各特徴量データが、周波数軸系波形形状のテンプレート郡記憶部14cに格納される。各テンプレート群記憶部14a,14cに登録されるデータは、1つの分割波形データから複数種の特徴量データが抽出されたものである。各種の特徴量データは、それぞれ特定関数により求められる。   FIG. 13 shows an example of the internal structure of the waveform data digitizing means 14. As shown in FIG. 13, the waveform data digitizing means 14 stores a plurality of divided waveform data acquired from the waveform data dividing means 11 for the time axis system waveform shape template group storage unit 14a for storing each divided waveform data. Each of which has a frame dividing unit 14f for performing frame dividing processing. As described with reference to FIG. 9, the frame dividing unit 14 f has a function of first randomly determining a frame size to be divided and dividing each divided waveform data into frames according to the determined frame size. Then, the frame division process is executed a predetermined number of times while changing the frame size. The waveform data generated by the frame dividing unit 14f is given to the frequency resolution processing unit 14b. The frequency decomposition processing unit 14b performs frequency decomposition such as FFT and order conversion on the given waveform unit waveform data. That is, the process described with reference to FIG. 10 is executed. Then, the obtained feature amount data is stored in the template group storage unit 14c having the frequency axis system waveform shape. The data registered in the template group storage units 14a and 14c is obtained by extracting a plurality of types of feature data from one divided waveform data. Various types of feature data are obtained by specific functions.

ところで、波形データ数値化手段14が特定関数により求める項目は、平均値,最大値等予め決まっている(必要に応じて追加されることはある)が、それらの特徴量を求めるための特定関数(演算式)は、調整可能なパラメータ(係数及び定数)を含み、そのパラメータを適切に設定することにより、良否判定(異常検出)の精度が上がる。換言すると、調整が適切でないと、良否判定(異常検出)の精度が低下する。そして、従来は係るパラメータの設定は、熟練した検査担当者がトライ&エラーにより調整し、最終的に決定している。もちろん本発明でも、従来と同様に調整をマニュアル操作によってパラメータを設定しても良いが、本実施形態では、検査装置10が自動的にパラメータを最適化し、最適な値に設定された特定関数を用いて波形データを数値化(特徴量抽出)をするようにしている。   By the way, items to be obtained by the waveform data digitizing means 14 using a specific function are predetermined such as an average value and a maximum value (may be added if necessary). The (arithmetic expression) includes adjustable parameters (coefficients and constants), and the accuracy of pass / fail judgment (abnormality detection) is improved by appropriately setting the parameters. In other words, if the adjustment is not appropriate, the accuracy of the pass / fail judgment (abnormality detection) decreases. Conventionally, the setting of such parameters is finally determined by a skilled inspector who adjusts by trial and error. Of course, in the present invention, the parameter may be set by manual operation in the same manner as in the past, but in this embodiment, the inspection apparatus 10 automatically optimizes the parameter and sets the specific function set to the optimum value. The waveform data is digitized (feature value extraction).

具体的には、波形データ数値化手段14は、波形データを数値化する際に使用する特定関数を調整し、最適化する特定関数最適化部14dを備えている。この特定関数最適化部14dは、数値化手段調整手段9からの指示により、特定関数の各種パラメータを変更する。具体的には、図14に示すフローチャートを実施する機能を有する。   Specifically, the waveform data digitizing means 14 includes a specific function optimizing unit 14d that adjusts and optimizes a specific function used when digitizing the waveform data. The specific function optimizing unit 14d changes various parameters of the specific function according to instructions from the digitizing means adjusting means 9. Specifically, it has a function of executing the flowchart shown in FIG.

すなわち、特定関数最適化部14dは、まず、特定関数の係数および定数の組み合わせ効果を調べ、調査条件を実験計画直行表に基づき設定する(S11)。つまり、数値化手段調整手段9からの指示に従い、係数および定数の組み合わせを複数パターン設定し、調査条件(調査仕様)と関連づけた直行表を作成する。次いで、特定関数最適化部14dは、正常と異常を信号因子としてデータ数を誤差因子として各調査仕様(実験NO.)ごとの動特性(sn比)を算出する(S12)。つまり、与えられた複数個の波形データに対し、各調査仕様で規定されるパラメータ(係数および定数)で設定された特定関数を用いて数値化し(特徴量を求め)、OK(正常・良品)を示す特徴量(数値)のグループとNG(異常・不良)を示す特徴量(数値)のグループの距離がどれだけ離れているか等を求める。   That is, the specific function optimizing unit 14d first examines the combination effect of the coefficients and constants of the specific function, and sets the investigation condition based on the experiment plan direct table (S11). That is, according to the instruction from the digitizing means adjusting means 9, a plurality of combinations of coefficients and constants are set, and an orthogonal table associated with the investigation conditions (survey specifications) is created. Next, the specific function optimizing unit 14d calculates dynamic characteristics (sn ratio) for each investigation specification (experiment NO.) Using normality and abnormality as signal factors and the number of data as error factors (S12). In other words, a plurality of waveform data is digitized using a specific function set with parameters (coefficients and constants) defined in each survey specification (features are obtained), and OK (normal / good) The distance between the group of feature quantities (numerical values) indicating NG and the group of feature quantities (numerical values) indicating NG (abnormal / bad) is determined.

そして、特定関数最適化部14dは、特定関数の係数および定数の工程平均を算出し(S13)、特定関数の計数および定数ごとにsn比が高い値を選択する(S14)。この選択した値により、特定関数のパラメータ(係数および定数)が決定され、その係数および定数を用いた特定関数が最適なものと設定される(S15)。上記した特定関数のパラメータの評価・設定は、特定関数ごと、つまり、特徴量ごとに行なう。   Then, the specific function optimization unit 14d calculates a process average of the coefficients and constants of the specific function (S13), and selects a value with a high sn ratio for each count and constant of the specific function (S14). Based on the selected value, the parameters (coefficients and constants) of the specific function are determined, and the specific function using the coefficients and constants is set to be optimal (S15). The above-described parameter evaluation / setting of the specific function is performed for each specific function, that is, for each feature amount.

また、特定関数最適化部14dは、最適化された特定関数を数値化処理部14eに与える。そして、数値化処理部14eは、設定された最適な各特定関数を使い、波形データを数値化し、得られた特徴量を出力する。特徴量・履歴記憶手段7は、この出力された特徴量を格納する。   Further, the specific function optimizing unit 14d gives the optimized specific function to the numerical processing unit 14e. Then, the digitization processing unit 14e digitizes the waveform data using each set optimum specific function and outputs the obtained feature amount. The feature quantity / history storage means 7 stores the output feature quantity.

なお、特徴量・履歴データベース15に格納されたデータは、登録内容表示手段13′に表示したり、編集削除手段16を操作して変更したりすることができる。ここでいう登録内容表示手段13′と上記した記録波形表示手段13とは、物理的には同じモニタにより実現できる。また、特徴量・履歴データベース15に格納されたデータは、分割した時間(N秒)ごとに時間分割データベース18に格納される。そして、この時間分割データベース18に記憶されたデータは、登録内容表示手段13′に出力され、表示される。また、編集削除手段16は、時間分割データベース18に格納されたデータを削除・変更することができる。   The data stored in the feature quantity / history database 15 can be displayed on the registered content display means 13 ′ or can be changed by operating the edit deletion means 16. The registered content display means 13 'here and the recording waveform display means 13 described above can be physically realized by the same monitor. The data stored in the feature quantity / history database 15 is stored in the time division database 18 every divided time (N seconds). The data stored in the time division database 18 is output to the registered content display means 13 'and displayed. The editing / deleting means 16 can delete / change data stored in the time division database 18.

この時間分割データベース18に記録された各データは、分割時間別に次段の判定モデル生成手段(時間毎の)19に与えられる。この判定モデル生成手段19は、各時間毎の特徴量に基づき、検査対象の波形データ(特徴量)が各履歴種類に合致するか否かを判定するための判定式を生成する。つまり、判定モデル生成手段19は、履歴種類が正常である正常データに基づいて、正常判定をするための判定式を作成する。   Each data recorded in the time division database 18 is given to the determination model generation means (for each time) 19 in the next stage for each division time. The determination model generation unit 19 generates a determination formula for determining whether or not the waveform data (feature amount) to be inspected matches each history type based on the feature amount for each time. That is, the determination model generation means 19 creates a determination formula for determining normality based on normal data whose history type is normal.

なお、状態判定式は、マハラノビス距離方式,ユークリッド距離方式,正常-異常対比方式,ニューラルネットワーク方式,メンバシップ関数を用いたファジィ方式など各種の方式が取れる。そして、後述するごとく、自動的に作成することもできるし、従来と同様に人が作成することもできる。   Note that the state determination formula can take various methods such as Mahalanobis distance method, Euclidean distance method, normal-abnormal contrast method, neural network method, and fuzzy method using a membership function. Then, as will be described later, it can be created automatically, or can be created by a person as in the conventional case.

定速運転での試験の場合は、判定モデルは1種類作成される。しかし、判定モデルは、数秒分のデータから作成している。つまり、1秒ごとに分割した複数の波形データの特徴量から、判定モデルを生成する。ここで生成する判定モデルは、各特徴量の平均と標準偏差から、正常範囲(例えば平均から±3σ以内)を特定し、その正常範囲からの乖離度により正常/異常の判断をする判定ルール(判定モデル)を作成する。また、判定モデルとしては、各特徴量毎に正常範囲を求めておき、1秒ごとに取得した波形データから各特徴量を求め、各特徴量がそれぞれ上記の正常な範囲内(一定の乖離度内)か否かを判断し、異常となる特徴量が1つでも(或いは予め決めた所定数)あれば異常発生と判断するようにしても良いし、予め各特徴量を1つの多次元ベクトルとし、その多次元ベクトルと、検査対象の波形データから求めた多次元ベクトルとの差に基づいて異常の有無を判断することもできる。   In the case of a test at a constant speed operation, one type of judgment model is created. However, the judgment model is created from data for several seconds. That is, a determination model is generated from feature amounts of a plurality of waveform data divided every second. The determination model generated here specifies a normal range (for example, within ± 3σ from the average) from the average and standard deviation of each feature quantity, and determines a normal / abnormality based on the degree of deviation from the normal range ( (Judgment model). As a determination model, a normal range is obtained for each feature quantity, each feature quantity is obtained from waveform data acquired every second, and each feature quantity is within the above normal range (a certain degree of divergence). If there is even one feature quantity that is abnormal (or a predetermined number), it may be judged that an abnormality has occurred, or each feature quantity is preliminarily determined as one multidimensional vector. It is also possible to determine the presence or absence of abnormality based on the difference between the multidimensional vector and the multidimensional vector obtained from the waveform data to be inspected.

そして、本発明の場合、当初、判定実行手段21は、正常知識のみに基づいて判定するため、特徴量・履歴データベース15には、履歴が「正常」のもののみが格納されることになり、時間分割データベース18においても、図8に示す履歴種類が「正常」のデータのみが作成されて、格納されることになる。そのため、判定モデル生成手段19においても、正常判定するための判定式が生成され、判定実行手段21にセットされることになる。   In the case of the present invention, since the determination execution means 21 initially determines based only on normal knowledge, only those whose history is “normal” are stored in the feature quantity / history database 15. Also in the time division database 18, only data with the history type “normal” shown in FIG. 8 is created and stored. For this reason, the determination model generation unit 19 also generates a determination formula for determining normality and sets it in the determination execution unit 21.

ここで判定モデルの生成は、
正常=f(特徴量値1、特徴量値2、・・・・特徴量値n)
というように、特徴量値は列ベクトルとなっている。そこで、正常(ラベル)は1と正規化して扱うようにした(もちろん、1以外としても良い)。これにより、各特徴量値が耐久試験開始直後の初期状態と異なる値を出しだすと、f(特徴量値1、特徴量値2、・・・・特徴量値n)が1に近い値を出さなくなる。つまりf(特徴量値1、特徴量値2、・・・・特徴量値n)をみれば、正常に近いか近くないかが判断可能になる。
Here, the generation of the judgment model is
Normal = f (feature value 1, feature value 2,... Feature value n)
As described above, the feature value is a column vector. Therefore, normal (label) is normalized and handled as 1 (of course, other than 1 may be used). As a result, when each feature value is different from the initial state immediately after the start of the durability test, f (feature value 1, feature value 2,... Feature value n) is a value close to 1. It will not come out. In other words, if f (feature value 1, feature value 2,... Feature value n) is seen, it can be determined whether it is close to normal or not close.

そして、このように
正常=f(特徴量値1、特徴量値2、・・・・特徴量値n)
の表現を使って正常品と差異を計算するアルゴリズムとしては、例えば、ユークリッド距離,マハラノビス距離,ニューラルネットワークモデル等各種の方法をとることができる。
Thus, normal = f (feature value 1, feature value 2,... Feature value n)
Various algorithms such as Euclidean distance, Mahalanobis distance, and neural network model can be used as an algorithm for calculating the difference from the normal product using the expression.

また、時間分割データベース18に記録された各データは、瞬時停止閾値設定手段20にも与えられる。そして、この瞬時停止閾値設定手段20は、エンジン1から得られた波形データに基づき求められた特徴量を、判定式を用いて演算処理して得られた結果がその履歴種別に合致するものか否かを弁別するための閾値を決定するものである。そして、決定した閾値は、判定実行手段21に与えられる。   Each data recorded in the time division database 18 is also given to the instantaneous stop threshold setting means 20. The instantaneous stop threshold value setting means 20 determines whether the result obtained by calculating the feature amount obtained from the waveform data obtained from the engine 1 using the determination formula matches the history type. The threshold for discriminating whether or not is determined. The determined threshold value is given to the determination execution means 21.

これにより、判定アルゴリズム(判定モデル)が生成され、判定実行手段21は、設定された判定式ならびに閾値を用いて、与えられた検査対象の波形データ(特徴量)に基づき良否判定(異常判定)を行なう。そして、その判定結果は、表示手段23や出力手段24を介して出力されるとともに、結果記憶手段25に格納される。結果記憶手段25には、状態判定結果のみならず、人が行なった判定(履歴)や、波形データや特徴量などを関連づけて格納すると良い。また、表示手段23は、物理的には、記録波形表手段13などと同じである。   As a result, a determination algorithm (determination model) is generated, and the determination execution unit 21 determines pass / fail (abnormality determination) based on the waveform data (features) to be inspected using the set determination formula and threshold value. To do. The determination result is output via the display means 23 and the output means 24 and stored in the result storage means 25. The result storage means 25 may store not only the state determination result but also determination (history) made by a person, waveform data, feature amount, and the like in association with each other. The display means 23 is physically the same as the recording waveform table means 13 and the like.

判定モデル生成手段19は、各種の方式がとれることは先に述べたが、一例としては、図15に示す内部構造を取ることができる。この図示したものは、ユークリッド距離方式を実現するものの一例である。まず、時間分割データベース18の正常データベース18aと異常データベース18b(ダミーNG生成手段12で作成)とに格納された履歴種類毎の特徴量データを、それぞれ対応するユークリッド距離の計算・蓄積手段19a,19bに与える。正常データのユークリッド距離の計算・蓄積手段19aは、取得した正常データ(特徴量)に基づき、その特徴量の2乗の総和の平方根を算出することにより、ユークリッド距離を求め、それを蓄積する。また、異常データのユークリッド距離の計算・蓄積手段19bは、処理対象のデータが異常データであることを除き、正常データのユークリッド距離と同様にして求め、それを蓄積する。また、異常データが異常種類毎に分けられている場合には、係る異常種類毎にユークリッド距離を求め、蓄積する。   As described above, the determination model generation means 19 can take various methods. As an example, the determination model generation means 19 can have the internal structure shown in FIG. This illustrated is an example for realizing the Euclidean distance method. First, the feature amount data for each history type stored in the normal database 18a and the abnormal database 18b (created by the dummy NG generating unit 12) of the time division database 18 are respectively calculated and stored in the corresponding Euclidean distance calculating / accumulating units 19a and 19b. To give. The normal data Euclidean distance calculation / accumulation means 19a calculates and accumulates the Euclidean distance by calculating the square root of the sum of the squares of the feature quantities based on the acquired normal data (feature quantities). Also, the Euclidean distance calculation / accumulation means 19b for abnormal data is obtained and stored in the same manner as the Euclidean distance for normal data, except that the data to be processed is abnormal data. Further, when the abnormal data is divided for each abnormality type, the Euclidean distance is obtained and stored for each abnormality type.

上述のようにして算出されて蓄積された各データのユークリッド距離は、それぞれ対応する統計量計算手段19c,19dに与えられる。正常データユークリッド距離の統計量を算出する正常統計量計算手段19cは、与えられた複数個の正常データのユークリッド距離の最大値,平均値,標準偏差等の統計量を算出する。同様に、異常データユークリッド距離の統計量を算出する異常統計量計算手段19dは、与えられた複数個の異常データのユークリッド距離の最大値,平均値,標準偏差等の統計量を算出する。この場合も、異常種類毎に求める。   The Euclidean distance of each data calculated and accumulated as described above is given to the corresponding statistic calculation means 19c and 19d. The normal statistic calculating means 19c for calculating the statistic of the normal data Euclidean distance calculates a statistic such as the maximum value, average value, standard deviation, etc. of the given Euclidean distance of the plurality of normal data. Similarly, the anomaly statistic calculating means 19d for calculating the anomaly data Euclidean distance statistic calculates the statistic such as the maximum value, average value, standard deviation, etc. of the Euclidean distance of the given plural anomaly data. Also in this case, it calculates | requires for every abnormality kind.

そして、各統計量計算手段19c,19dで求められた統計量は、次段の判定式決定部19eに与えられる。判定式決定部19eは、正常統計量計算手段19cで求めた正常統計量の最大値(正常最大値)と異常統計量計算手段19dで求められた異常統計量の最小値(異常最小値)とを比較し、
正常最大値<異常最小値
であるか否かを判断する。そして、上記条件式を満足する場合には、そのとき設定された特徴量のユークリッド距離を求める式が正しいと判断し、判定実行手段21にセットする。これにより、判定実行手段21は、与えられた特徴量の2乗の総和の平方根を求めることによりユークリッド距離を算出する。
The statistic obtained by the respective statistic calculating means 19c, 19d is given to the determination formula determining unit 19e at the next stage. The determination formula determination unit 19e includes the maximum normal statistic value (normal maximum value) obtained by the normal statistic calculation unit 19c and the minimum abnormal statistic value (abnormal minimum value) obtained by the abnormal statistic calculation unit 19d. Compare
It is determined whether or not normal maximum value <abnormal minimum value. If the conditional expression is satisfied, it is determined that the expression for obtaining the Euclidean distance of the feature amount set at that time is correct, and is set in the determination execution means 21. Thereby, the determination execution means 21 calculates the Euclidean distance by obtaining the square root of the sum of the squares of the given feature values.

また、上記条件式を満足しない場合には、特徴量を算出する特定関数の設定が不適当となるので、判定式決定部19eは、数値化手段調整手段9に対し、そのパラメータ(特定関数の係数および定数)の変更要求をする。これを受けた数値化手段調整手段9は、前回セットした特定関数の係数および定数を、前回セットした値以外の値をセットする。これにより、特定関数が変更されるため、変更された特定関数に基づいて数値化された特徴量が変化し、統計値も変更される。この処理を繰り返し実行することにより、判定式決定部19eにて条件を満足するものが生成されることになる。   If the conditional expression is not satisfied, the setting of the specific function for calculating the feature amount is inappropriate. Therefore, the determination formula determining unit 19e instructs the quantifying means adjusting means 9 to determine its parameter (specific function Request change of coefficients and constants. Receiving this, the digitizing means adjusting means 9 sets the coefficient and constant of the specific function set last time to a value other than the previously set value. As a result, the specific function is changed, so that the feature quantity quantified based on the changed specific function is changed, and the statistical value is also changed. By repeatedly executing this process, the determination formula determination unit 19e generates a condition that satisfies the conditions.

判定モデル生成手段19が、上述したようにユークリッド距離方式により求めるものの場合、判定モデル生成手段19は、判定実行手段21に対して正常データユークリッド距離の計算を行なう(特徴量の2乗の総和の平方根)機能を指定する。   When the determination model generation means 19 is obtained by the Euclidean distance method as described above, the determination model generation means 19 calculates the normal data Euclidean distance to the determination execution means 21 (the sum of the squares of the feature values). Specifies the square root function.

図16は、判定モデル生成手段19の別の構成を示している。この例では、正常-異常対比方式を実現したものである。すなわち、時間分割データベース18の正常データベース18aと異常データベース18bとに格納された履歴種類毎の特徴量データを、特徴量算出手段19fに与える。この特徴量算出手段19fは、任意の特定関数を選択し、その選択した特定関数を用いて上記データベースに格納されたデータの特徴量を算出するものである。そして、正常データの特徴量は、正常データの特徴量データ記憶手段19gに格納し、異常データの特徴量は、異常データの特徴量データ記憶手段19hに格納する。   FIG. 16 shows another configuration of the determination model generation means 19. In this example, the normal-abnormal contrast method is realized. That is, the feature amount data for each history type stored in the normal database 18a and the abnormality database 18b of the time division database 18 is given to the feature amount calculation means 19f. The feature quantity calculating means 19f selects an arbitrary specific function and calculates the feature quantity of the data stored in the database using the selected specific function. The feature amount of normal data is stored in the feature amount data storage unit 19g of normal data, and the feature amount of abnormal data is stored in the feature amount data storage unit 19h of abnormal data.

上記のようにして算出されて蓄積された各データの特徴量は、それぞれ対応する統計量計算手段19i,19jに与えられる。正常データの特徴量の統計量を算出する正常統計量計算手段19iは、与えられた複数個の正常データの特徴量の最大値,平均値,標準偏差等の統計量を算出する。同様に、異常データの特徴量の統計量を算出する異常統計量計算手段19jは、与えられた複数個の異常データの特徴量の最大値,平均値,標準偏差等の統計量を算出する。この場合も、異常種類毎に求める。   The feature amount of each data calculated and accumulated as described above is given to the corresponding statistic calculation means 19i, 19j. The normal statistic calculating means 19i for calculating the statistic of the normal data feature quantity calculates the statistic quantity such as the maximum value, average value, standard deviation, etc. of the given normal data feature quantity. Similarly, the abnormal statistic calculation means 19j for calculating the statistical amount of the abnormal data feature amount calculates the statistical amount such as the maximum value, the average value, and the standard deviation of the given abnormal data. Also in this case, it calculates | requires for every abnormality kind.

そして、各統計量計算手段19i,19jで求められた統計量は、次段の判定式決定部19kに与えられる。判定式決定部19kは、正常統計量計算手段19iで求められた正常統計量の最大値(正常最大値)と異常統計量計算手段19jで求められた異常統計量の最小値(異常最小値)とを比較し、
正常最大値<異常最小値
であるか否かを判断する。そして、上記条件式を満足する場合には、特徴量算出手段19fで選抜した特定関数が正しいと判断し、状態判定手段21に定義する。これにより、判定実行手段21は、与えられた特徴量の2乗の総和の平方根を求めることによりユークリッド距離を算出する。そして、そのユークリッド距離が閾値以上か否かにより状態判定を行なう。
Then, the statistic obtained by each statistic calculation means 19i, 19j is given to the determination formula determination unit 19k in the next stage. The determination formula determination unit 19k is configured to use the maximum normal statistic value (normal maximum value) obtained by the normal statistic calculation unit 19i and the minimum abnormal statistic value (abnormal minimum value) obtained by the abnormal statistic calculation unit 19j. And compare
It is determined whether or not normal maximum value <abnormal minimum value. If the conditional expression is satisfied, it is determined that the specific function selected by the feature amount calculation unit 19f is correct and is defined in the state determination unit 21. Thereby, the determination execution means 21 calculates the Euclidean distance by obtaining the square root of the sum of the squares of the given feature values. Then, the state is determined based on whether or not the Euclidean distance is equal to or greater than a threshold value.

また、上記条件式を満足しない場合には、選抜された特定関数が不適当と判断できるので、特徴量算出手段19fに対し、使用する特定関数の変更要求をする。これを受けた特徴量算出手段19fは、前回と違う特定関数を選択し、再度特徴量を算出する。これにより、特定関数が変更されるため、変更された特定関数に基づいて数値化された特徴量が変化し、統計値も変更される。この処理を繰り返し実行することにより、判定式決定部19kにて条件を具備するものが選択されることになる。   If the conditional expression is not satisfied, it can be determined that the selected specific function is inappropriate. Therefore, the feature amount calculation unit 19f is requested to change the specific function to be used. Receiving this, the feature amount calculation means 19f selects a specific function different from the previous one, and calculates the feature amount again. As a result, the specific function is changed, so that the feature quantity quantified based on the changed specific function is changed, and the statistical value is also changed. By repeatedly executing this process, the determination formula determination unit 19k selects a condition having a condition.

なお、判定式決定部19kにおける条件は、上記したものに限ることはなく、例えば、最大値を正常の平均+3σにし、最小値を異常の平均−3σにしても良く、各種の変更実施が可能である。   The conditions in the determination formula determination unit 19k are not limited to those described above. For example, the maximum value may be normal average + 3σ, and the minimum value may be abnormal average −3σ, and various changes can be made. It is.

判定モデル生成手段19が、上述したように正常-異常対比方式により求めるものの場合、判定モデル生成手段19は、判定実行手段21に対して選抜した特定関数を定義する。   When the determination model generation means 19 is obtained by the normal-abnormal contrast method as described above, the determination model generation means 19 defines a specific function selected for the determination execution means 21.

図17は、判定モデル生成手段19のさらに別の構成を示している。この例では、ニューラルネットワーク方式を実現したものである。すなわち、時間分割データベース18の正常データベース18aと異常データベース18bとに格納された履歴種類毎の特徴量データを、スクリーニング手段19mに与える。このスクリーニング手段19mは、それぞれのデータベースの外れ値を算出し、そのデータを削除する。外れ値は、例えば、(1)平均±3σから外れるもの,(2)最大値から3つ目までのデータと最小値から3つめまでのデータ、計6点のデータを使わずに平均,標準偏差を計算して、平均±3σから外れるもの等とすることができる。   FIG. 17 shows still another configuration of the determination model generation means 19. In this example, a neural network system is realized. That is, the feature amount data for each history type stored in the normal database 18a and the abnormal database 18b of the time division database 18 is given to the screening means 19m. This screening means 19m calculates an outlier of each database and deletes the data. Outliers are, for example, (1) those that deviate from the average ± 3σ, (2) the data from the maximum value to the third and the data from the minimum value to the third, average, standard without using a total of 6 points Deviations can be calculated and deviated from the mean ± 3σ.

スクリーニング手段19mでスクリーニングされたデータをデータベース統合手段19nに与え、データ統合をする。そして、学習手段19pにて、統合したデータベースに格納された特徴量データを入力にし、履歴レベルを出力にしたニューラルネットワークモデルを学習(クラスタリングモデルの構築)させる。学習処理は、ニューラルネットワークにおいて用いられる各種の手法を用いることができる。そして、学習が終了したならば、学習結果のニューラルネットワークモデルを状態判別手段として定義し、判定実行手段21にセットする。   The data screened by the screening means 19m is given to the database integration means 19n to integrate the data. Then, the learning means 19p inputs the feature data stored in the integrated database, and learns (constructs a clustering model) a neural network model that outputs the history level. Various methods used in the neural network can be used for the learning process. When the learning is completed, the neural network model of the learning result is defined as a state determination unit and set in the determination execution unit 21.

図18は、判定モデル生成手段19のさらに別の構成を示している。この例では、正常データのみに基づき複数の特徴量を統合し、マハラノビス距離を用いて判別するモデルを作成するものである。正常データベース18aに格納された正常データの特徴量を統計処理手段19qに与え、そこにおいて全ての特徴量の統計量を算出する。求める統計量は、平均と標準偏差としている。すなわち、特徴量毎の平均値と標準偏差を求め、各特徴量の平均値を1まとめにした平均ベクトルと標準偏差を1まとめにした標準偏差ベクトルとを求める。   FIG. 18 shows still another configuration of the determination model generation means 19. In this example, a plurality of feature quantities are integrated based only on normal data, and a model for discrimination using the Mahalanobis distance is created. The feature amount of normal data stored in the normal database 18a is given to the statistical processing means 19q, and the statistic amount of all feature amounts is calculated there. The calculated statistics are the average and standard deviation. That is, an average value and a standard deviation for each feature amount are obtained, and an average vector in which the average values of the feature amounts are grouped together and a standard deviation vector in which the standard deviations are grouped together are obtained.

そして、求めた統計量は正常データベース基準化手段19rに与え、正常データベース基準化手段19rが正常データベース18aに格納されたデータを平均ベクトルと標準偏差ベクトルで基準化する。これは、各特徴量の数値の大きさにばらつきがあるため、正規化・基準化を図るのである。さらに、相関行列を求める手段19sにて各特徴量の相関行列を求め、その求めた相関行列を、逆行列を求める手段19tに渡し、相関行列の逆行列を求める。   The obtained statistics are given to the normal database standardization means 19r, and the normal database standardization means 19r standardizes the data stored in the normal database 18a with the average vector and the standard deviation vector. This is because normalization and standardization are attempted because the numerical values of the feature quantities vary. Further, a correlation matrix for each feature amount is obtained by means 19s for obtaining a correlation matrix, and the obtained correlation matrix is passed to means 19t for obtaining an inverse matrix to obtain an inverse matrix of the correlation matrix.

そして、上記手段で求めた平均ベクトル,標準偏差ベクトル並びに逆行列は、記憶手段19uに格納される。この記憶手段に格納された各データをマハラノビスの距離の計算式生成手段19vに与え、マハラノビスの距離の計算式を求める。   The average vector, standard deviation vector, and inverse matrix obtained by the above means are stored in the storage means 19u. Each data stored in the storage means is given to the Mahalanobis distance calculation formula generating means 19v to obtain a Mahalanobis distance calculation formula.

すなわち、マハラノビスの距離D^2は、特徴量数kとして各項目の値をX1,X2,……,Xkとして、n個の検査対象ワークのデータを測定した場合、各特徴量ごとの平均m1,m2,……,mkと標準偏差σ1,σ2,……,σkを求める。この時の相関行列の逆行列の成分をaijとすると、マハラノビスの距離は次式で定義される。計算式生成手段31fでは、係る式を生成し判定実行手段21にセットする。   That is, the Mahalanobis distance D ^ 2 is an average m1 for each feature quantity when the data of n inspection target workpieces is measured with the number of feature quantities k as X1, X2,. , M2,..., Mk and standard deviations σ1, σ2,. If the component of the inverse matrix of the correlation matrix at this time is aij, the Mahalanobis distance is defined by the following equation. The calculation formula generation unit 31 f generates such a formula and sets it in the determination execution unit 21.

Figure 2006292734
Figure 2006292734

耐久試験開始から初期に得られた正常データは理想的な正常データとパターンが似ているため、評価基準に近い位置にプロットされ、マハラノビスの距離が1近辺の値になる。これに対し、一次は損などを生じたことに伴い発生する異常データは正常データとのパターンの相違に合わせて評価基準から遠く離れたところにプロットされ、マハラノビスの距離が大きな値になる。そこで、マハラノビスの距離が1に近い否かにより、正常か否かの判定を簡単に行なえる。なお、使用する特定関数のマハラノビス距離の信頼性寄与率を評価し、寄与率が低いものを削除する機能を付加しても良い。   The normal data obtained in the initial stage from the start of the durability test is similar in pattern to the ideal normal data, and therefore is plotted at a position close to the evaluation standard, and the Mahalanobis distance is a value near 1. On the other hand, the abnormal data generated due to the occurrence of loss or the like in the primary is plotted far away from the evaluation standard in accordance with the pattern difference from the normal data, and the Mahalanobis distance becomes a large value. Therefore, it is possible to easily determine whether the Mahalanobis distance is close to 1 or not. Note that a function of evaluating the reliability contribution rate of the Mahalanobis distance of a specific function to be used and deleting a low contribution rate may be added.

従来の検査装置では、サンプリングした全時間の波形データから、演算するのに必要な時間分のデータを切り出すとともに、さらにその切り出したデータを一定データ数で分割して得られたひとまとまりのデータを1つのフレームとし、そのフレーム単位で、それぞれ複数種の特徴量を抽出する。そして、全フレームから得られた個々の特徴量について、同一種類の特徴量の毎に、平均その他各種の方法により代表特徴量演算値を求める。よって、代表特徴量演算値は、特徴量の種類に対応した数だけ算出される。そして、良否判定(異常判定)は、それら複数の代表特徴量演算値全て、或いはその中から選択された所定数のものを用いて判定するようにしている。使用する代表特徴量演算値の数はともかく、特徴量(代表特徴量演算値)単位(スカラー量)で比較し、判定するようにしている。   In conventional inspection equipment, data for the time required for calculation is cut out from the sampled waveform data for the entire time, and a set of data obtained by dividing the cut-out data by a fixed number of data is obtained. One frame is extracted, and a plurality of types of feature amounts are extracted for each frame. Then, for each feature quantity obtained from all the frames, a representative feature quantity calculation value is obtained for each of the same kind of feature quantity by an average or other various methods. Therefore, the number of representative feature value calculation values is calculated by the number corresponding to the type of feature value. The pass / fail determination (abnormality determination) is performed using all of the plurality of representative feature amount calculation values or a predetermined number selected from them. Regardless of the number of representative feature value calculation values used, comparison is made in units of feature values (representative feature value calculation values) (scalar amounts).

これに対し、本実施の形態では、求めた複数種類の特徴量をまとめて、1つの数値(多元的波形評価:ベクトル量)に変換するようにした。当然のことながら、良否判定(異常判定)をする際のモデルも、複数の特徴量を求めて生成されたベクトル量である。従って、良否判定は、係るモデルと検査対象の波形データに基づくベクトル量同士を比較することにより行ない、両ベクトルの距離が一定以内であれば、そのモデルに合致し、距離が離れていればモデルとは異なると判断するようにした。つまり、正常判定のみの場合、基準となるモデルは、複数種類の特徴量をまとめて求めた1つの数値(多元的波形評価:ベクトル量)が少なくとも1つあればよく、それとの距離を求めることにより良否判定(異常判定)が行なえる。すなわち、各特徴量(実際は、複数のフレームに基づいて求めた各代表特徴量演算値)をまとめたベクトル量を算出後は、距離を求める演算処理を1回するだけで良否判定を行なうことができる。そして、両ベクトル量間の距離は、本実施の形態のようにマハラノビスの距離により算出してもよいし、ユークリッドの距離その他各種の方法で算出することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the obtained plural types of feature quantities are collected and converted into one numerical value (multiple waveform evaluation: vector quantity). As a matter of course, the model for determining pass / fail (abnormality determination) is also a vector amount generated by obtaining a plurality of feature amounts. Therefore, the pass / fail judgment is made by comparing the model amount with the vector quantity based on the waveform data to be inspected. If the distance between the two vectors is within a certain range, the model is matched. Judged that it is different. In other words, in the case of only normal determination, the reference model needs to have at least one numerical value (multiple waveform evaluation: vector amount) obtained by collectively collecting a plurality of types of feature amounts, and obtaining the distance to it. The pass / fail judgment (abnormality judgment) can be performed. In other words, after calculating a vector quantity that summarizes each feature quantity (actually, each representative feature quantity computation value obtained based on a plurality of frames), it is possible to make a pass / fail judgment with only one computation process for obtaining the distance. it can. The distance between the two vector quantities may be calculated based on the Mahalanobis distance as in the present embodiment, or may be calculated using various methods such as the Euclidean distance.

この特徴量の統一化は、複数の波形データの特徴量の統一にも利用できる。もちろん、異なるセンサや、計測場所からの波形データについては、上記のように特徴量の統一を図るのではなく、各波形データの測定源(センサ)ごとに得られた波形に基づき、それぞれ判断を行ない、総合的に判断(例えば、いずれか1つでも異常が出たら一時破損等)するようにしてもよい。つまり、複数のセンシングデータ(音、温度、振動など)がある場合の判定アルゴリズム作成は、各々の波形ごとに上述した各方法を使って判断を行ない、最終的に判定アルゴリズムで判定結果を統合することができる。   This unification of feature quantities can also be used to unify feature quantities of a plurality of waveform data. Of course, for waveform data from different sensors and measurement locations, it is not necessary to unify the features as described above, but to make a judgment based on the waveforms obtained for each measurement source (sensor) of each waveform data. It is also possible to make a comprehensive judgment (for example, temporary damage or the like if any one of them is abnormal). In other words, when there are multiple sensing data (sound, temperature, vibration, etc.), the decision algorithm is created using the methods described above for each waveform, and finally the decision results are integrated by the decision algorithm. be able to.

瞬時停止閾値設定手段20は、マニュアル操作によりしきい値を設定するものである。すなわち、図19に示すように、瞬時停止閾値設定手段20は、時間分割データベース18に格納された正常データについての特徴量データを正常分布確認手段20aに与え、時間分割データベース18に格納された異常データ(ダミーNGデータ)についての特徴量データをダミーNG分布確認手段20bに与える。異常種類が設定されている類場合には、その異常種類ごとに与えられる。ここで正常データ,異常データについては、履歴情報に基づいて切り分けても良いし、人の判定結果をもとに正常,異常を分けても良い。   The instantaneous stop threshold value setting means 20 sets a threshold value by manual operation. That is, as shown in FIG. 19, the instantaneous stop threshold value setting means 20 gives the feature amount data for the normal data stored in the time division database 18 to the normal distribution confirmation means 20 a, and the abnormality stored in the time division database 18. The feature amount data for the data (dummy NG data) is given to the dummy NG distribution confirmation means 20b. When an abnormality type is set, it is given for each abnormality type. Here, normal data and abnormal data may be separated based on history information, and normal and abnormal may be separated based on a person's determination result.

各分布確認手段20a,20bは、取得した履歴種別ごとの特徴量の分布状況を求めるもので、例えば、平均値,中央値,標準偏差,四分位点,n×σ(n=1,2,・・・)を算出する。そして、算出した各値を、正常分布-異常種類分布位置関係算出手段20cに与える。この正常分布−異常種類分布位置関係算出手段20cは、正常分布と1つの異常種類分布の位置関係TXを求めるものである。例えば、正常分布と異常種類Aの分布の位置関係TA,正常分布と異常種類Bの分布の位置関係TB,…というように全ての異常種類の分布と正常分布の位置関係を求める。
ここで位置関係TX(X=A,B,C,…)は、特徴量上の数値であり、例えば、
TX=正常(平均+3σ)−異常種類X(平均−3σ)
により求めることができる。また、平均は中央値に変更したり、3σを四分位点に変更したり、nXσ(n=1,2,…)に変更したりすることができる。
Each distribution confirmation means 20a, 20b calculates the distribution status of the acquired feature quantity for each history type. For example, the average value, median value, standard deviation, quartile, n × σ (n = 1, 2) , ...) is calculated. Then, each calculated value is given to the normal distribution-abnormal type distribution positional relationship calculating means 20c. This normal distribution-abnormal type distribution positional relationship calculating means 20c calculates the positional relationship TX between the normal distribution and one abnormal type distribution. For example, the positional relationship TA between the normal distribution and the abnormal type A, the positional relationship TB between the normal distribution and the abnormal type B, and so on are obtained.
Here, the positional relationship TX (X = A, B, C,...) Is a numerical value on the feature amount.
TX = normal (average + 3σ) −abnormality type X (average−3σ)
It can ask for. The average can be changed to the median, 3σ can be changed to the quartile, or nXσ (n = 1, 2,...) Can be changed.

この正常分布−異常分布位置関係算出手段20cにて求めた各異常種類との位置関係TXを、閾値決定手段20dに与える。閾値決定手段20dは、TXの符号を確認し、以下のルールに従ってΔXを求める。   The positional relationship TX with each abnormality type obtained by the normal distribution-abnormal distribution positional relationship calculating unit 20c is given to the threshold value determining unit 20d. The threshold value determination unit 20d confirms the sign of TX and obtains ΔX according to the following rules.

TXが負の場合は、正常分布と異常種類分布の一部がオーバーラップしている状態であるため、TXの中間位置をΔXとする。具体的には下記式により求める。   When TX is negative, the normal distribution and the abnormal type distribution are partially overlapped, so the intermediate position of TX is set to ΔX. Specifically, it calculates | requires by the following formula.

ΔX=1/2{正常(平均+3σ)+異常種類X(平均−3σ)}
TXが0,正の場合には、両分布がオーバーラップしていないので、異常種類Xの分布側にΔXを設定する。具体的には下記式により求める。
ΔX = 1/2 {normal (average + 3σ) + abnormality type X (average−3σ)}
When TX is 0 and positive, since both distributions do not overlap, ΔX is set on the distribution side of the abnormal type X. Specifically, it calculates | requires by the following formula.

ΔX=異常種類X(平均−3σ)
そして、全ての異常種類について、それぞれのΔXを求め、その最小を閾値Δ(Δ=min(ΔX))にする。上記式において、平均を中央値に変更したり、3σを四分位点やn×σ(n=1,2,…)に変更したりすることもできる。
ΔX = abnormality type X (average −3σ)
Then, for each abnormality type, each ΔX is obtained and the minimum is set to a threshold value Δ (Δ = min (ΔX)). In the above formula, the average can be changed to the median value, or 3σ can be changed to the quartile or n × σ (n = 1, 2,...).

図20は、瞬時停止閾値設定手段20の別の構成を示している。図19に示した例では、正常分布と異常(ダミーNG)分布を必要としたが、この例では、一方の分布に基づいて設定することができる。具体的には、時間分割データベース18に格納されたデータを収集し、検査装置10にかけたエンジン1の全ての特徴量の値を集計する。具体的には、特徴量値の標準偏差σを求める。   FIG. 20 shows another configuration of the instantaneous stop threshold value setting means 20. In the example shown in FIG. 19, a normal distribution and an abnormal (dummy NG) distribution are required. In this example, the distribution can be set based on one of the distributions. Specifically, the data stored in the time division database 18 is collected, and the values of all the feature values of the engine 1 applied to the inspection device 10 are totaled. Specifically, the standard deviation σ of the feature value is obtained.

また、瞬時停止閾値設定手段20は、各種の登録手段20fを備えている。具体的には、(1)エンジン1の廃棄コストA0,(2)廃棄判定の閾値Δ0(任意の特徴量レベル),(3)エンジン1のリワークコストAを登録する。ここで、廃棄コストとは、異常(不良)と判定されて廃棄処理する際に係るコストである。例えば、製造に係る費用や廃棄する際にかかる費用などがある。リワークコストは、異常(不良)と判定されたエンジン1について、部品交換等を行ない作り直して良品にするために要するコストである。   The instantaneous stop threshold setting means 20 includes various registration means 20f. Specifically, (1) discard cost A0 of the engine 1, (2) threshold value Δ0 (arbitrary feature amount level) for discard determination, and (3) rework cost A of the engine 1 are registered. Here, the disposal cost is a cost associated with disposal processing when it is determined to be abnormal (defective). For example, there are costs for manufacturing and costs for disposal. The rework cost is a cost required for replacing the parts of the engine 1 determined to be abnormal (defective) and making it a non-defective product.

特徴量集計手段20eで収集した特徴量ならびに登録手段20fで入力された登録情報は、次段の損失関数算出手段20gに与えられる。この損失関数算出手段20gは、下記式に基づき損失関数Lを算出する。   The feature amount collected by the feature amount totaling unit 20e and the registration information input by the registration unit 20f are given to the loss function calculation unit 20g in the next stage. This loss function calculation means 20g calculates the loss function L based on the following formula.

L=(A0/Δ0^2)×σ^2
そして、このようにして求めた損失関数Lを次段の閾値算出手段20hに与え、そこにおいて下記式に基づき閾値Δを算出する。
L = (A0 / Δ0 ^ 2) × σ ^ 2
Then, the loss function L obtained in this way is given to the next-stage threshold value calculation means 20h, where the threshold value Δ is calculated based on the following equation.

Δ=(A/A0)^(1/2)×Δ0
Δ = (A / A0) ^ (1/2) × Δ0

ここで、評価関数Lについて説明する。特性の変化は品質の変化であるが、これを損害金額で示すことで品質をマネジメント指標として機能させるようにしている。すなわち、着目している工程で品質維持するコストと次工程以降で発生する品質損害金額の和とを最小にバランスさせる閾値で管理するようにした。   Here, the evaluation function L will be described. The change in characteristics is a change in quality, but by indicating this as a loss amount, quality is made to function as a management index. That is, management is performed with a threshold value that balances the cost of maintaining the quality in the process of interest and the sum of the amount of quality damage occurring in the subsequent process to the minimum.

つまり、品質を機能の安定性に費やす費用で考えた場合、品質は経済損失で定義でき、金額で管理目標(閾値)を決めることができる。たとえば、出荷後に使用者に渡り、そこで機能が安定しないとクレームになり、損害がでる。これが使用者の損害である。一方、機能の安定性を検査して、それを手直ししたり、あるいはそこで廃棄するとそれは着目している工程の経済的損失である。また、工程で損失を出さずに、製造物を出荷すると、使用者の段階で損失が大きくなる。逆に工程で修理をするなどして損失を完全に吸収すると、工程の段階での損失が最大化される。重要なのは、この2つの損失をバランスさせて最小化することである。   In other words, when quality is considered as the cost for functional stability, quality can be defined by economic loss, and the management target (threshold value) can be determined by the amount. For example, if the function is not stable, it will be complained and damaged. This is a user's damage. On the other hand, if the stability of the function is examined and revised or discarded there, it is an economic loss of the process of interest. Further, if a product is shipped without causing a loss in the process, the loss increases at the user's stage. Conversely, if the loss is completely absorbed by repairing the process, the loss at the process stage is maximized. What is important is to balance and minimize these two losses.

上記した2つの損失バランスは、図21に示すように表現できる。すなわち、ある特徴量Yについての品質が悪くなるほど経済損失が高くなる。そして、一般的に品質(機能性)が悪化すると損失が急激に立ち上がる。そして、上記した式から閾値Δを求めると、OK側の領域αの面積とNG側の領域βの面積とが等しくなり、2つの損失のバランスがとれ、損失を最小にすることができる。   The above two loss balances can be expressed as shown in FIG. That is, the economic loss increases as the quality of a certain feature amount Y deteriorates. And generally, when quality (functionality) deteriorates, loss rises rapidly. Then, when the threshold value Δ is obtained from the above-described equation, the area of the OK side region α and the area of the NG side region β are equal, and the two losses can be balanced and the loss can be minimized.

また、この方法によれば、正常データのみ、或いは異常データのみというように一方の履歴種類のみでも閾値を設定することができる。よって、正常判定のみを行なう期間においては、係る方法で閾値を決めると好ましい。   Further, according to this method, the threshold can be set only with one history type such as only normal data or only abnormal data. Therefore, it is preferable to determine the threshold value by such a method during a period in which only normality determination is performed.

なお、上述したように、本実施形態では、判定モデルは図2のS4,S5に示すように、正常状態のデータに基づいて作成するが、より正確な判定ルール・モデルを作成するために、異常状態のデータ(ダミーNGデータ)を用いても良い。   As described above, in the present embodiment, the determination model is created based on normal state data as shown in S4 and S5 in FIG. 2, but in order to create a more accurate determination rule model, Data in an abnormal state (dummy NG data) may be used.

図22は、検査稼動時における本検査装置10の内部構成を示している。この検査稼働時においては、基本的には図4に示すアルゴリズム作成機能のうち、判定モデルを作成したり、判定モデルの調整を行なうためにのみ必要な機能が不要となる。具体的には、数値化手段調整手段9,ダミーNG生成手段12ならびに判定モデル生成手段19が不要となる。なお、単純に異常検出のみを考慮すると、編集削除手段16等も不要になるが、検査装置の判断が間違った場合に、人手による修正を可能にするために設けている。   FIG. 22 shows the internal configuration of the inspection apparatus 10 during inspection operation. During the inspection operation, basically, among the algorithm creation functions shown in FIG. 4, functions necessary only for creating a judgment model and adjusting a judgment model are not required. Specifically, the digitizing means adjusting means 9, the dummy NG generating means 12, and the determination model generating means 19 are not necessary. If only the abnormality detection is taken into consideration, the editing / deleting means 16 and the like are not required, but are provided to enable manual correction when the judgment of the inspection apparatus is wrong.

そして、検査稼動に着目して説明すると、エンジン1の耐久試験中に各種のセンサから波形テータが連続して入力されるため、波形データ分割手段11は、単位時間(N秒)で波形を分割して分割波形を生成し、次段の波形データ数値化手段14に渡す。ここでの分割処理は、先頭から順に連続して(規則正しく)分割する。ただし、モデル作成(アルゴリズム作成時に、Nをランダムに設定し、複数数種類の単位時間を設け、それに基づいて分割波形データを生成した場合には、各単位時間ごとに分割波形データを作成する。よって、複数種類の単位時間(例えば、1秒,2秒,3秒,…)からなるそれぞれの分割波形データが作成される。   Then, when focusing on the inspection operation, since waveform data is continuously input from various sensors during the durability test of the engine 1, the waveform data dividing means 11 divides the waveform in unit time (N seconds). Thus, a divided waveform is generated and passed to the waveform data digitizing means 14 at the next stage. In this division process, the division is performed sequentially (regularly) in order from the top. However, when a model is created (N is set randomly at the time of algorithm creation, a plurality of types of unit times are provided, and divided waveform data is generated based on the unit time, divided waveform data is created for each unit time. Each divided waveform data composed of a plurality of types of unit times (for example, 1 second, 2 seconds, 3 seconds,...) Is created.

波形データ数値化手段14は、エンジン1の耐久試験中に取得したセンシングデータに基づいて作成された分割波形データに対し、数値化して特徴量を求め、その特徴量を特徴量・履歴データベース15に格納する。また、同一対象に対して人による判断が同時に行われた場合には、人の判定結果も履歴情報として特徴量・履歴データベース15に格納されるようにしてもよい。ただし、耐久試験の場合、通常のインライン検査と相違して長時間連続してエンジン1を回転駆動させていることから、人(検査員)が常駐し、常時エンジン1から発生する音等を聞き続けて判断を入力するようなことはない。よって、補助的に適宜のタイミング(例えば、定時毎等)で判断し、補助データとして判断結果を登録すると、その後の解析・検査装置10の判定モデルの精度の判定等に役立つ。   The waveform data digitizing means 14 digitizes the divided waveform data created based on the sensing data acquired during the endurance test of the engine 1 to obtain a feature amount, and stores the feature amount in the feature amount / history database 15. Store. In the case where determination by a person is simultaneously performed on the same target, the determination result of the person may be stored in the feature quantity / history database 15 as history information. However, in the endurance test, unlike the normal in-line inspection, the engine 1 is continuously rotated for a long time, so a person (inspector) is stationed and listens to the sound generated from the engine 1 at all times. There is no such thing as inputting judgment continuously. Therefore, it is useful to determine the accuracy of the determination model of the analysis / inspection apparatus 10 after that by making an auxiliary determination at an appropriate timing (for example, every scheduled time) and registering the determination result as auxiliary data.

特徴量・履歴データベース15に格納された特徴量データが、判定実行手段21に与えられ、そこにおいて状態判別(異常判断)が行われる。求められた状態判別結果は、表示手段23に表示されたり、出力手段24に出力されたり、結果記憶手段25に格納されたりする。   The feature amount data stored in the feature amount / history database 15 is given to the determination execution means 21, where state determination (abnormality determination) is performed. The obtained state determination result is displayed on the display unit 23, output to the output unit 24, or stored in the result storage unit 25.

次に、具体例を挙げつつ試験稼動時の作用効果を説明する。アルゴリズム(判定モデル)生成後、本番の耐久試験として試験プロファイルを繰り返し実行する。プロファイルの先頭(0秒目)から終了(X秒目)までの単位時間(N秒)ごとに正常度合いを評価することで異常をリアルタイムに検出する。本実施形態では、瞬時停止をするための基本を1秒としているため、それぞれ1秒の長さの波形から数値化した結果(特徴量)を求める。このとき行なう特徴量は、図23(a)に示すように行ベクトルデータの形態になる。この行ベクトルデータが1秒刻みで試験中は継続的に生成される。   Next, the effect at the time of test operation is demonstrated, giving a specific example. After generating the algorithm (judgment model), the test profile is repeatedly executed as the actual endurance test. Abnormalities are detected in real time by evaluating the degree of normality for each unit time (N seconds) from the beginning (0 second) to the end (X seconds) of the profile. In this embodiment, since the basic for instantaneous stop is set to 1 second, the result (feature value) obtained by quantification from a waveform having a length of 1 second is obtained. The feature quantity performed at this time is in the form of row vector data as shown in FIG. This row vector data is generated continuously during the test in 1 second increments.

図23の場合、定速回転をしているため、使用する判定モデルは同一(図示の例では「判定モデル1」)のものを用いている(図23(b)参照)。そして、各分割波形データ毎に正常度合いを計算する(図23(c)参照)。上述したように、便宜上正常データに近ければ1としており、異常の度合いが増すほど、乖離度が大きくなり、1から離れる(大きな値を採る)ように判定モデルが作成されている。耐久試験の場合、図23に示すように、試験開始の初期では、1近辺の値が多い。   In the case of FIG. 23, since it is rotating at a constant speed, the same determination model (“determination model 1” in the illustrated example) is used (see FIG. 23B). Then, the normality degree is calculated for each divided waveform data (see FIG. 23C). As described above, it is set to 1 if it is close to normal data for the sake of convenience, and as the degree of abnormality increases, the degree of divergence increases and the determination model is created so as to depart from 1 (take a larger value). In the case of the durability test, as shown in FIG. 23, there are many values near 1 at the beginning of the test.

また、本実施形態では、単位時間(N秒)を瞬間停止として要求される1秒の他に、3秒と6秒のモデルを設定したため、それぞれの分割波形データに基づいても正常度合いが算出される(図23(d),(e)参照)。   Further, in this embodiment, since the models of 3 seconds and 6 seconds are set in addition to 1 second required for instantaneous stop as the unit time (N seconds), the normality degree is calculated based on the respective divided waveform data. (See FIGS. 23D and 23E).

一方、図24に示すように、例えば4秒目までは1付近で変動していたが、5秒目の正常度合いが2.3となり、6秒目では、3.4となり、徐々に1から離れていっている。仮に、異常判定の閾値が2.3未満であれば、5秒目の判定時点で試験機停止命令が出力される。当然の事ながら、係る場合には、エンジン1の耐久試験が停止されるため、6秒目の波形データは入力されず、よって、判定処理もされない(図24では、閾値が2.3未満でなかったので、6秒目まで判定されている)。   On the other hand, as shown in FIG. 24, for example, it fluctuated in the vicinity of 1 until the 4th second, but the normality at the 5th second becomes 2.3, becomes 3.4 at the 6th second, and gradually increases from 1. I'm away. If the abnormality determination threshold is less than 2.3, a test machine stop command is output at the determination time point in the fifth second. As a matter of course, in such a case, since the durability test of the engine 1 is stopped, the waveform data at the 6th second is not input, and therefore the determination process is not performed (in FIG. 24, the threshold value is less than 2.3). Since it was not, it is judged until the 6th second).

上記した具体例は、定速回転のため、各分割波形データに対して使用する判定モデルが共通の場合を示しているが、本発明はこれに限ることはなく、速度が変化するような動作プロファイルに対しても適用できる。すなわち、例えば説明の便宜上、エンジン1の回転数を図25に示すように、最初の1秒目で加速し、2秒目と3秒目は等速回転をさせ、4秒目→5秒目→6秒目は、減速→増速→減速という動作を繰り返し実行させるような動作プロファイルがあるとする。   Although the specific example described above shows a case where the determination model used for each divided waveform data is common because of constant speed rotation, the present invention is not limited to this, and the operation changes in speed. It can also be applied to profiles. That is, for example, for the convenience of explanation, as shown in FIG. 25, the rotational speed of the engine 1 is accelerated in the first second, and is rotated at a constant speed in the second and third seconds. → Assume that there is an operation profile that repeatedly executes an operation of deceleration → acceleration → deceleration in the sixth second.

係る場合の判定モデル(アルゴリズム)の作成は、まず、初期段階において取得した正常な波形データにたいし、波形データ分割手段11が1秒ごとに分割する。なお、このように速度(回転数)が短時間で変化する場合には、ランダムによる分割開始時期の変更は行なわない。但し、例えば、同一の動作が一定期間続くような場合には、分割開始位置をランダムに変更する手法を加えても良い。さらに、図25の例では、1秒単位の分割波形データは、それぞれ同一の動作状態であるが、本発明では必ずしもそのようになる必要はない。つまり、ある1秒間の間に0.5秒間加速した後、0.5秒間定速回転するような場合には、そのように1つの分割波形データ中で動作が変わることが、その波形部分の特徴として抽出できるので、タイミングを合わせて良否判定すれば問題はない。   In order to create a determination model (algorithm) in such a case, first, the waveform data dividing unit 11 divides the normal waveform data acquired in the initial stage every second. When the speed (number of rotations) changes in a short time as described above, the division start time is not changed randomly. However, for example, when the same operation continues for a certain period, a method of randomly changing the division start position may be added. Furthermore, in the example of FIG. 25, the divided waveform data in units of one second are in the same operation state, but this is not necessarily the case in the present invention. In other words, in the case of accelerating for 0.5 seconds during one second and then rotating at a constant speed for 0.5 seconds, the operation changes in one divided waveform data in this way. Since it can be extracted as a feature, there is no problem if the quality is determined at the same time.

そして、波形データ数値化手段では、取得した分割波形データに対して、フレーム分割して特徴量を求める。このフレーム分割する際に、フレームサイズをランダムにする手法を取り入れることで、仮に、1秒間の波形データのみしか取得できなくても、精度の良い判定モデルを作成することができる。さらに、実際には、判定モデル生成のために、図25に示すような試験プロファイルを数回繰り返し、同一タイミングの波形データを収集することができる。それにより、より正確なアルゴリズム(判定モデル)を作成することができる。一例を示すと、図26では、各分割波形データについて8回分の波形データが収集された状態となり、さらに繰り返すことで、モデル作成のために十分なデータ数が得られる。そして、1秒目から6秒目に対してそれぞれ判定モデル1から6が作成される。   Then, the waveform data digitizing means divides the acquired divided waveform data into frames and obtains feature quantities. By adopting a method of randomizing the frame size when dividing the frame, a highly accurate determination model can be created even if only waveform data for one second can be acquired. Furthermore, in practice, in order to generate a determination model, a test profile as shown in FIG. 25 can be repeated several times to collect waveform data at the same timing. Thereby, a more accurate algorithm (determination model) can be created. As an example, in FIG. 26, the waveform data for eight times is collected for each divided waveform data, and the number of data sufficient for model creation can be obtained by repeating further. Then, determination models 1 to 6 are created for the first to sixth seconds, respectively.

上述した方法により、1秒目から6秒目までのそれぞれのモデル1から6が作成された
ならば、耐久試験における実際の判定処理に移行する。動作プロファイルの各状態に対応した判定モデルを用いて判定を行なう。このタイミングは、例えばPLC3からタイミング信号を取得することで精度良く各分割波形データの切出しが行なえる。図27に示すような判定結果が得られている場合には、いずれの判定モデルについても1近辺の値となっているので、正常に動作していると判定できる。
If the respective models 1 to 6 from the first second to the sixth second are created by the above-described method, the process proceeds to an actual determination process in the durability test. Judgment is performed using a judgment model corresponding to each state of the motion profile. For this timing, for example, each divided waveform data can be cut out accurately by acquiring a timing signal from the PLC 3. When the determination result as shown in FIG. 27 is obtained, since it is a value around 1 for any determination model, it can be determined that it is operating normally.

これに対し、図24と同様に耐久試験の継続時間が長くなると、図28に示すように、例えば5秒目の判定モデル5に基づく判定結果は2.3となり、6秒目の判定モデル6に基づく判定結果は3.4となる。この場合、判定モデルが相違することから、徐々に1から離れていっているのか、増速(5秒目)と減速(6秒目)でそれぞれ異なる部品が一次破損しかけているのかは不明であるが、いずれにしても弱い部品が破損しかけているか、破損するおそれがあることは間違いない。   On the other hand, if the duration time of the durability test is increased as in FIG. 24, the determination result based on the determination model 5 at the 5th second becomes 2.3 as shown in FIG. The determination result based on is 3.4. In this case, since the judgment models are different, it is unclear whether it is gradually moving away from 1 or whether different parts are about to be primary damaged by acceleration (5th second) and deceleration (6th second). But anyway, there is no doubt that weak parts are about to break or may be damaged.

そして、仮に、全ての判定モデルに対する異常判定の閾値が2.3未満であれば、判定モデル5の判定時点で試験機停止命令が出力される。当然の事ながら、係る場合には、エンジン1の耐久試験が停止されるため、6秒目の波形データは入力されず、よって、判定処理もされない(図28では、閾値が2.3未満でなかったので、6秒目まで判定されている)。また、閾値は、判定モデル毎に設定できる。   Then, if the abnormality determination threshold for all determination models is less than 2.3, a test machine stop command is output at the determination time of the determination model 5. As a matter of course, in such a case, since the durability test of the engine 1 is stopped, the waveform data at the 6th second is not input, and therefore the determination process is not performed (in FIG. 28, the threshold value is less than 2.3). Since it was not, it is judged until the 6th second). The threshold value can be set for each determination model.

図29,図30は正常度合いの変化の表示例を、つまり、耐久試験の監視機器としての使用方法を示している。この図示の例では、ある瞬間を0秒とし、2秒後に、なんらかの軽微な異常(判定値が2.1にアップ)を検知し(一瞬、音色が変わった)、その後一旦正常時に戻った。そして、その軽微な異常を検知した後に急激に判定値が10以上に悪化(音色が急激に変化)した例を示している。係る場合、判定値が2.1となった軽微な異常を、瞬時停止をさせるための正式な異常とするか否かは、ユーザの考え方(2.1の場合には、異常の予兆の場合もあれば、正常動作における揺らぎその他の誤差にもよる場合もあり、必ずしも一次破損の前兆とは言い切れないという考えもあるし、逆の考えもある)による。そこで、例えば正常時(初期状態)の正常度合いの分布(A)の裾野を計算することで、閾値を決定できる。例えば、正常範囲を平均値±3×標準偏差とした場合、99.7%が相当するため、それを超える範囲は異常とすることができる。   FIGS. 29 and 30 show display examples of changes in normality, that is, usage methods as durability monitoring equipment. In the illustrated example, a certain moment is set to 0 second, and after 2 seconds, some minor abnormality (the judgment value is increased to 2.1) is detected (the tone is changed for a moment), and then returns to normal. Then, an example is shown in which the judgment value suddenly deteriorates to 10 or more (the timbre changes rapidly) after the minor abnormality is detected. In such a case, whether or not a minor abnormality with a determination value of 2.1 is a formal abnormality for instantaneous stop is determined by the user's way of thinking (in the case of 2.1, a sign of abnormality) In other cases, it may be due to fluctuations in normal operation and other errors, and may not always be a precursor to primary damage, or vice versa.) Therefore, for example, the threshold can be determined by calculating the base of the normality distribution (A) at the normal time (initial state). For example, when the normal range is an average value ± 3 × standard deviation, 99.7% corresponds to the normal range, and a range exceeding the normal range can be regarded as abnormal.

図1に示した適用例(耐久試験システム)では、各センサからはアナログ信号の波形データが出力され、それをA/D変換器6にてA/D変換をしたの検査装置10に与えるようにしたが、センサ自体に情報処理装置が内蔵され、デジタル信号で出力される場合には、そのまま、或いはD/D変換器を介して検査装置10に波形データ(デジタル)を与えるようにしても良い。さらには、情報諸装置の能力によっては、検査装置10の一部の機能を当該情報処理装置に実行させるようにしても良い。   In the application example (endurance test system) shown in FIG. 1, the waveform data of the analog signal is output from each sensor, and is supplied to the inspection apparatus 10 that has been A / D converted by the A / D converter 6. However, if the information processing device is built in the sensor itself and is output as a digital signal, the waveform data (digital) may be supplied to the inspection device 10 as it is or via a D / D converter. good. Furthermore, depending on the capabilities of the information devices, some functions of the inspection device 10 may be executed by the information processing device.

また、図1では、説明の便宜上、検査装置10に接続され、異常が監視される駆動装置2とエンジン1の組み合わせからなる耐久試験対象は1個であったが、実際の開発現場では、複数の試験対象に対する耐久試験を同時に実行する場合がある。係る場合には、各検査対象に検査装置を接続しても良いが、非効率であると共に、複数の検査装置10を設置することは、コストならびに設置場所が多く必要であることから好ましくない。よって、複数の耐久試験の検査対象物に対する検査を1つの検査装置10で監視するようにしても良い。この場合、仮にエンジン1ならびに駆動装置2が共に同一の型式の場合、判定モデルの共有化をすることも考えられるが、好ましくは、それぞれに対して耐久試験の開始直後の初期に得られる正常データに基づいて判定モデル・アルゴリズムを作成し、それぞれに対して個別に判断することである。これは、例え型式等が同じであっても、設置場所が異なれば、周囲環境が異なるため周囲の音などの影響を考慮する必要があるとともに、耐久試験を行なう対象物は、試作機でもあり、例え型式が同じであっても、ある程度のばらつきがあることが予想されるため、それぞれにあった判定モデル・アルゴリズムを作成し、それに基づいて判定処理をした方が正確に行なえるからである。   In FIG. 1, for the sake of convenience of explanation, there is one endurance test target composed of a combination of the drive device 2 and the engine 1 connected to the inspection device 10 and monitored for abnormalities. In some cases, an endurance test for the test object is simultaneously performed. In such a case, an inspection apparatus may be connected to each inspection object. However, it is inefficient and it is not preferable to install a plurality of inspection apparatuses 10 because a lot of cost and installation place are required. Therefore, a single inspection apparatus 10 may monitor inspections for a plurality of durability test objects. In this case, if the engine 1 and the drive device 2 are both of the same type, it may be possible to share the judgment model, but preferably normal data obtained immediately after the start of the durability test for each of them. Based on the above, a decision model algorithm is created, and each is individually judged. This means that even if the model is the same, if the installation location is different, the surrounding environment will be different, so it is necessary to consider the influence of the surrounding sound, etc. Even if the model is the same, it is expected that there will be some variation, so it is more accurate to create a decision model algorithm suitable for each and perform the decision process based on it .

さらにまた、上述した実施形態や、変形例においては、いずれも検査装置を耐久試験を行なう現場に設置するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、検査装置自体は、開発現場とは別の遠隔地に設置し、開発現場に設置したコンピュータ(情報収集装置)と、高速の専用回線その他の通信網を利用して接続し、リアルタイムで開発現場から波形データを検査装置10が取得し、良否判定(異常判定)を行ない、その結果(特に、異常に伴う緊急停止)を上記と同一或いは別の通信網を利用して通知するようにすることもできる。特に、判定モデルの作成等の設定・調整に人手が必要になる場合、本実施形態によれば、いちいち現場に行くことなく、監視センタ等にて集中して処理をすることができる。   Furthermore, in the above-described embodiments and modifications, the inspection apparatus is installed at the site where the durability test is performed, but the present invention is not limited to this, and the inspection apparatus itself is a development site. Is connected to a computer (information gathering device) installed at a separate remote location using a high-speed dedicated line or other communication network, and the inspection device 10 acquires waveform data from the development site in real time. It is also possible to make a pass / fail determination (abnormality determination) and notify the result (especially an emergency stop due to an abnormality) using the same or different communication network. In particular, when manual setting is required for setting or adjusting a determination model, according to the present embodiment, it is possible to perform concentrated processing at a monitoring center or the like without going to the site.

また、データロガー等の情報収集装置に情報を収集したり、判定を行ない、その判定結果を他の収集したデータとともに一括して通信網を介して外部の解析センターのコンピュータに送り、そこにおいて異常原因を特定し、それを現場に返すようにしても良い。   In addition, information is collected in an information collection device such as a data logger, and judgments are made. The judgment results are sent together with other collected data to a computer in an external analysis center via a communication network, where abnormalities occur. The cause may be identified and returned to the site.

上述したように、本実施形態においては、モデルを作成するために、3つのランダム処理部を設け、短時間で精度良く異常を検出することができるようになっている。
(1)波形データのどこから単位時間(N秒)データを切り出すかをランダムに決める処理部と、
(2)切り出した波形に対して数値化する際に、フレームとして波形をさらに分割するときに、フレームの時間長をランダムに複数パターン決定する処理部と、
(3)1秒ごとの判定であっても1秒以上に渡ってのうねり傾向を判定に取り込む必要がある場合に1秒ごとに切り出した波形とは別にN秒の長さの波形を切り出す処理部とがある。このN秒もランダムに複数切り出す処理を行なう。
As described above, in this embodiment, in order to create a model, three random processing units are provided so that an abnormality can be detected accurately in a short time.
(1) a processing unit that randomly determines where to extract unit time (N seconds) data from the waveform data;
(2) a processing unit that randomly determines a plurality of patterns of time length of a frame when further dividing the waveform as a frame when digitizing the extracted waveform;
(3) Processing for cutting out a waveform having a length of N seconds separately from a waveform cut out every second when it is necessary to capture a swell tendency over one second or more even in a determination every second There is a department. A process of cutting out a plurality of N seconds at random is performed.

上記した実施形態の検査装置10は、耐久試験に用いた例を説明したが、本発明はこれに限ることはなく、従来から行なわれていた異音騒音,組立てミス,出力特性の検査分野に適用できる。また、量産を行なうラインでも、量産とは別に試作品の検査等を行なうオフラインにも適用できる。そして、より具体的には、本実施形態の検査装置10は、例えば、自動車のエンジン(音),トランスミッション(振動)などの自動車の駆動モジュールの検査機や、電動ドアミラー,電動パワーシート,電動コラム(ハンドルの位置合わせ)などの自動車のモータアクチュエーターモジュールの検査機としたり、上記の開発における異音騒音,組立てミス,出力特性の評価装置さらには開発中の試作機の評価装置として適用できる。   Although the inspection apparatus 10 of the above-described embodiment has been described as an example used for a durability test, the present invention is not limited to this, and the conventional inspection field for abnormal noise, assembly errors, and output characteristics has been used. Applicable. It can also be applied to offline production lines, such as mass production lines, where prototypes are inspected separately from mass production. More specifically, the inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes, for example, an inspection device for an automobile drive module such as an automobile engine (sound) and a transmission (vibration), an electric door mirror, an electric power seat, and an electric column. It can be used as an inspection machine for motor actuator modules of automobiles such as (positioning of steering wheel), an evaluation device for abnormal noise, assembly error, output characteristics in the above development, and an evaluation device for a prototype under development.

また、冷蔵庫,エアコン室内外機,洗濯機,掃除機,プリンタなどのモータ駆動家電の検査機並びに上記の開発における異音騒音,組立てミス,出力特性の評価装置として適用できる。   It can also be applied as an inspection machine for motor-driven home appliances such as refrigerators, air conditioner indoor / outdoor units, washing machines, vacuum cleaners, printers, etc., and as an evaluation device for abnormal noise, assembly errors and output characteristics in the above development.

さらにまた、NC加工機,半導体プラント、食品プラントなど設備の状態判別(異常状態/正常状態)を行なう設備診断機器として適用することもできる。これは、設備診断において従来は異常時のサンプルデータに基づいて異常有無の判定式(判定ルール)を作成することを既定事実・固定観念化していたのを、正常時のサンプルデータのみから正常か異常かを判定するようにしようとする考えである。設備機器を導入した直後は、通常、機器の調整をしながら(または操作パラメータの設定を調整・変更しながら)使用するので、「異常状態」は言わば不安定に発生するが、その異常状態は、メンテナンスを行なったり機器の調整をうまくしたりすることで、発生しなくすることができる。   Furthermore, the present invention can also be applied as equipment diagnosis equipment that performs equipment state determination (abnormal state / normal state) such as NC processing machines, semiconductor plants, and food plants. This is because, in facility diagnosis, the creation of a judgment formula (judgment rule) for the presence / absence of an abnormality based on the sample data at the time of an abnormality is based on the default fact / fixed idea. The idea is to try to determine whether it is abnormal. Immediately after the installation of equipment, it is usually used while adjusting the equipment (or adjusting / changing the operating parameter settings), so an “abnormal condition” occurs in an unstable manner. This can be eliminated by performing maintenance and adjusting the equipment.

つまり、設備機器の稼動安定期になると異常状態のいくつかは解決策が施されて発生しなくすることができるのである。これは、設備機器の「異常状態」のいくつかが発生しなくなるのと、検査対象物の「不良品」のいくつかが発生しなくなるのとが類似した現象であることを意味しており、この発明を設備の状態判別(異常状態/正常状態)を行なう設備診断装置として適用できることを意味する。この設備診断装置への適用時にあたって、「初期状態」は設備が安定して稼動する前の段階が該当する。また、異常種類知識については、設備機器の稼動が安定した後、設備機器自体の経年変化などに起因して、設備機器の中で定期的にメンテナンス調整が必要な箇所が判明するので、その異常状態(異常有りと異常種類との二つ)を特定して、その異常種類ごとのデータに基づいて異常判定知識を生成すればよい。異常判定知識のうち解決策が施されて発生しなくなれば、その異常種類の異常種類知識を削除し、削除した状態で判定処理をすればよい。   In other words, some of the abnormal conditions can be prevented from occurring after the solution equipment is in a stable operation period. This means that some of the “abnormal conditions” of the equipment are not generated and some of the “defective products” of the inspection object are not generated. This means that the present invention can be applied as an equipment diagnosis apparatus for performing equipment state discrimination (abnormal state / normal state). When applied to the equipment diagnosis apparatus, the “initial state” corresponds to a stage before the equipment is stably operated. In addition, with regard to abnormality type knowledge, since the operation of the equipment is stabilized, the parts of the equipment that require periodic maintenance adjustments are identified due to changes over time in the equipment itself. What is necessary is just to specify a state (two with abnormality and abnormality type), and to produce | generate abnormality determination knowledge based on the data for every abnormality type. If a solution is applied to the abnormality determination knowledge and the problem does not occur, the abnormality type knowledge of the abnormality type may be deleted, and the determination process may be performed in the deleted state.

また、設備は、プラントなどに限ったものではなく、車,飛行機などの乗り物を含み、さまざまな物品の状態判別を行なう診断機器として適用することもできる。例えば乗り物を例に挙げると、試作の段階にエンジン状態についての正常状態のデータのみに基づいて正常知識を生成する。試作時点で当然に異常となる状態が生じるが、異常状態のいくつかは試作改良で発生しなくなる。よって、試作の初期段階では、正常データのみから判定ルールを作成し、試作改良を進めて異常状態のいくつかを解決して発生しなくさせて完成に近づいた段階で、いくつかの異常種類が特定し、その異常状態のデータから異常種類知識を生成する。こうすることで、正常状態と特定の異常状態とを判定できるようになる。このように、試作段階からデータと知識とを蓄積して、正常知識と異常種類知識とを用いて正常か否かおよび異常種類のどれかを判定する診断機器をつくり、その診断機器を完成品として市場に出る車や飛行機に搭載して、エンジンの振動に基づいて正常と異常とを診断することも可能となる。   Further, the equipment is not limited to a plant or the like, but can be applied as a diagnostic device that determines the state of various articles including vehicles such as cars and airplanes. For example, taking a vehicle as an example, normal knowledge is generated based on only normal state data about the engine state at the prototype stage. Naturally, an abnormal state occurs at the time of the trial production, but some of the abnormal states are not generated by the trial production improvement. Therefore, at the initial stage of prototyping, a decision rule is created only from normal data, and the improvement of the prototyping is progressed to resolve some abnormal conditions so that they do not occur. Identify and generate abnormality type knowledge from the data of the abnormal state. By doing so, it becomes possible to determine a normal state and a specific abnormal state. In this way, data and knowledge are accumulated from the prototype stage, and using the normal knowledge and abnormality type knowledge, it is possible to create a diagnostic device that determines whether it is normal and which type of abnormality, and that diagnostic device is a finished product. As a result, it can be mounted on vehicles and airplanes on the market and diagnosed as normal or abnormal based on engine vibration.

本発明の好適な一実施形態の1つである耐久試験システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the endurance test system which is one of the suitable one embodiments of the present invention. 本実施形態で行なう耐久試験の全体の流れを説明する図である。It is a figure explaining the whole flow of the endurance test performed in this embodiment. 本実施形態の判定アルゴリズム生成ならびにそれに基づく判定処理の概略イメージを示す図である。It is a figure which shows the schematic image of the determination algorithm production | generation of this embodiment, and the determination process based on it. 判定アルゴリズムを作成するための機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block for producing a determination algorithm. 波形データ分割手段の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of a waveform data division | segmentation means. 波形データ分割手段の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of a waveform data division | segmentation means. ダミーNG生成手段の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a dummy NG production | generation means. 特徴量・履歴データベース15のデータ構造の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a data structure of a feature quantity / history database 15. FIG. 数値化処理部の機能(フレーム分割)を説明する図である。It is a figure explaining the function (frame division | segmentation) of a numerical processing part. 数値化処理部の機能(フレーム分割)を説明する図である。It is a figure explaining the function (frame division | segmentation) of a numerical processing part. 数値化処理部の機能(フレーム分割)を説明する図である。It is a figure explaining the function (frame division | segmentation) of a numerical processing part. 数値化処理部の機能(フレーム分割)の必要性を説明する図である。It is a figure explaining the necessity of the function (frame division | segmentation) of a numerical processing part. 波形データ数値化部の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a waveform data digitization part. 波形データ数値化部の機能の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of function of a waveform data digitization part. 判定モデル生成手段の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a determination model production | generation means. 判定モデル生成手段の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a determination model production | generation means. 判定モデル生成手段の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a determination model production | generation means. 判定モデル生成手段の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a determination model production | generation means. 瞬停閾値設定手段の内部構造の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the internal structure of an instantaneous stop threshold value setting means. 瞬停閾値設定手段の内部構造の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the internal structure of an instantaneous stop threshold value setting means. 図20に示す瞬停閾値設定手段の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the instantaneous power failure threshold setting means shown in FIG. 本発明に係る検査装置(検査稼動時)の好適な一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows suitable one Embodiment of the inspection apparatus (at the time of test | inspection operation) which concerns on this invention. 本発明に係る検査装置(検査稼動時)の好適な一実施形態の機能を説明する図ある。It is a figure explaining the function of one suitable embodiment of the inspection device (at the time of inspection operation) concerning the present invention. 本発明に係る検査装置(検査稼動時)の好適な一実施形態の機能を説明する図ある。It is a figure explaining the function of one suitable embodiment of the inspection device (at the time of inspection operation) concerning the present invention. 別の動作プロファイルに基づく判定モデル作成機能を説明する図である。It is a figure explaining the judgment model creation function based on another operation profile. 別の動作プロファイルに基づく判定モデル作成機能を説明する図である。It is a figure explaining the judgment model creation function based on another operation profile. 別の動作プロファイルに基づく検査稼働時の別の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining another embodiment at the time of the test operation based on another operation profile. 別の動作プロファイルに基づく検査稼働時の別の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining another embodiment at the time of the test operation based on another operation profile. 閾値設定の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of threshold value setting. 閾値設定の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of threshold value setting.

符号の説明Explanation of symbols

9 数値化手段調整手段
10 検査装置
11 波形データ数値化手段
12 ダミーNG生成手段
13 記録波形表示手段
13′ 登録内容表示手段
13″ 数値化結果表示手段
14 数値化手段調整手段
14 波形データの履歴記録手段
15 特徴量・履歴データベース
16 編集削除手段
17 履歴種類分類手段
18 時間分割データベース
18a 正常データベース
18b 異常データベース
19 判定モデル生成手段
20 瞬停閾値設定手段
21 状態判定手段
22 状態判定式更新判定手段
23 表示手段
24 出力手段
25 結果記憶手段
9 Digitizing means adjusting means 10 Inspection device 11 Waveform data digitizing means 12 Dummy NG generating means 13 Recorded waveform display means 13 'Registered content display means 13 "Digitization result display means 14 Digitizing means adjusting means 14 Record history of waveform data Means 15 Feature quantity / history database 16 Editing / deleting means 17 History type classification means 18 Time division database 18a Normal database 18b Abnormal database 19 Determination model generation means 20 Instantaneous power failure threshold setting means 21 State determination means 22 State determination expression update determination means 23 Display Means 24 Output means 25 Result storage means

Claims (12)

検査対象品から取得した波形データから特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて検査対象品の状態を判定する検査装置用の判定モデル作成支援装置であって、
取得した波形データを設定された単位時間分のデータに分割する分割波形データ作成手段と、
その分割波形データ作成手段で作成された単位時間分の複数個の分割波形データに基づいて、各分割波形データ単位で特徴量を演算する手段と、
その分割波形データ単位で演算された特徴量に基づいて、単位時間毎に検査対象品の状態を判定するための判定モデルを作成するモデル作成手段と、
を備えたことを特徴とする検査装置用の判定モデル作成支援装置。
It is a determination model creation support device for an inspection device that extracts a feature amount from waveform data acquired from an inspection target product and determines the state of the inspection target product based on the extracted feature amount,
Divided waveform data creating means for dividing the acquired waveform data into data for a set unit time; and
Based on a plurality of divided waveform data for a unit time created by the divided waveform data creating means, means for calculating a feature amount in each divided waveform data unit;
Model creation means for creating a determination model for determining the state of the product to be inspected every unit time based on the feature amount calculated in the divided waveform data unit;
A determination model creation support apparatus for an inspection apparatus, comprising:
前記分割波形データ作成手段は、波形データを所定位置から前記単位時間分毎に分割する機能を備えたことを特徴とする請求項1に記載の検査装置用の判定モデル作成支援装置。   2. The determination model creation support apparatus for an inspection apparatus according to claim 1, wherein the divided waveform data creation means has a function of dividing waveform data from the predetermined position every unit time. 前記分割波形データ作成手段は、前記単位時間分毎に分割する際の分割開始位置をランダムに決定する機能を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の検査装置用の判定モデル作成支援装置。   3. The determination model creation for an inspection apparatus according to claim 1, wherein the divided waveform data creation means has a function of randomly determining a division start position at the time of division for each unit time. Support device. 前記分割波形データ作成手段は、分割処理をする際の基準長さとなる単位時間をランダムに決定する機能を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の検査装置用の判定モデル作成支援装置。   4. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the divided waveform data creating unit has a function of randomly determining a unit time serving as a reference length for performing the dividing process. 5. Judgment model creation support device. 動作が所定のパターンで繰り返し変動する検査対象品から取得した波形信号に対して特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて検査対象品の状態を判定する検査装置用の判定モデル作成支援装置であって、
取得した波形データを設定された単位時間分のデータに分割する分割波形データ作成手段と、
その分割波形データ作成手段で作成された単位時間分の複数個の分割波形データに基づいて、各分割波形データ単位で特徴量を演算する手段と、
その分割波形データ単位で演算された特徴量に基づいて、前記分割波形データ作成手段で分割された前記パターン内の各領域についての判定モデルを作成するモデル作成手段を備えたことを特徴とする検査装置用の判定モデル作成支援装置。
Judgment model creation support device for an inspection device that extracts a feature amount from a waveform signal acquired from an inspection target product whose operation repeatedly varies in a predetermined pattern and determines the state of the inspection target product based on the extracted feature amount Because
Divided waveform data creating means for dividing the acquired waveform data into data for a set unit time; and
Based on a plurality of divided waveform data for a unit time created by the divided waveform data creating means, means for calculating a feature amount in each divided waveform data unit;
An inspection characterized by comprising model creation means for creating a determination model for each region in the pattern divided by the divided waveform data creation means based on the feature amount calculated in units of the divided waveform data Judgment model creation support device for a device.
前記特徴量を求める手段は、前記分割波形データを所定サイズのフレームにさらに分割するフレーム分割処理を実行するとともに、その分割されたフレームに基づいて特徴量を抽出する機能を備え、前記所定サイズをランダムに決定する機能とを備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の検査装置用の判定モデル作成支援装置。   The means for obtaining the feature amount includes a function of performing frame division processing for further dividing the divided waveform data into frames of a predetermined size, and extracting a feature amount based on the divided frames, The determination model creation support apparatus for an inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a function of determining at random. 前記特徴量を求める手段は、前記フレーム分割処理を実行して得られた各フレームに対し、周波数分析を行ない、全周波数帯域での特徴量を求めるものであることを特徴とする請求項6に記載の検査装置用の判定モデル作成支援装置。   The means for obtaining the feature amount performs frequency analysis on each frame obtained by executing the frame division processing, and obtains the feature amount in all frequency bands. A determination model creation support device for the described inspection device. 請求項1から7のいずれか1項に記載の判定モデル作成支援装置で作成された判定モデルに基づき、
取得した検査対象の波形データに対して状態判定を行なう判定手段を備えたことを特徴とする検査装置。
Based on the determination model created by the determination model creation support device according to any one of claims 1 to 7,
An inspection apparatus comprising determination means for performing state determination on acquired waveform data to be inspected.
動作が所定のパターンで繰り返し変動するものに対する検査装置であって、
請求項5に記載の判定モデル作成支援装置が、前記繰り返し変動する1つのパターン部分に対応する波形データに基づいて作成した領域毎の判定モデルを取得し、
検査対象の状態判定を行なうに際し、取得した波形データ部分にそれぞれ対応する領域の判定モデルを使用して判定処理をする判定手段を備えたことを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for a device whose operation repeatedly changes in a predetermined pattern,
The determination model creation support device according to claim 5 acquires a determination model for each region created based on waveform data corresponding to one pattern portion that repeatedly changes,
An inspection apparatus comprising determination means for performing determination processing using a determination model of an area corresponding to each acquired waveform data portion when determining the state of an inspection object.
検査対象品の耐久性を試験する耐久試験装置であって、
前記耐久試験開始後の動作が安定している期間に取得した波形データを正常データとして作成された判定モデルを用い、前記耐久試験の実行中に取得した波形データに基づき異常か否かを判断する判定手段を備えたことを特徴とする耐久試験装置。
An endurance test device for testing the durability of an inspection object,
Using a determination model created as normal data of waveform data acquired during the period when the operation after the endurance test is stable, it is determined whether there is an abnormality based on the waveform data acquired during the execution of the endurance test. An endurance test apparatus comprising a determination means.
前記判定モデルは、請求項1から7のいずれか1項に記載の判定モデル作成支援装置により作成されることを特徴とする請求項10に記載の耐久試験装置。   The durability test apparatus according to claim 10, wherein the determination model is created by the determination model creation support apparatus according to claim 1. 耐久試験の対象となる駆動体を所定時間回転させ、そのときに取得した波形データを請求項1から7のいずれか1項に記載の判定モデル作成支援装置に与える処理ステップと、
前記判定モデル作成支援装置が、与えられた前記波形データを正常データとして異常検出のための判定モデルを作成する処理ステップと、
その後、耐久試験を実行し、その耐久試験の実行中に取得した波形データに基づいて、前記判定モデル作成支援装置が作成した判定モデルを用いて異常の有無を判断する処理ステップと、
異常を検知した場合に、異常検知信号を出力する処理ステップとを実行する耐久試験方法。
A processing step of rotating a driving body to be subjected to an endurance test for a predetermined time, and supplying waveform data acquired at that time to the determination model creation support device according to any one of claims 1 to 7,
The determination model creation support device creates a determination model for abnormality detection using the given waveform data as normal data, and
Thereafter, a process step of performing an endurance test and determining whether there is an abnormality using the determination model created by the determination model creation support device based on the waveform data acquired during the execution of the endurance test;
An endurance test method for executing a processing step of outputting an abnormality detection signal when an abnormality is detected.
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