JPH0310123A - 音響分析による異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転機器、振動機器、これらを装備した装置
あるいは設備など、稼働中に音波を発生する機器、装置
あるいは設備についての、異常検出装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来の音響分析による異常検出装置は、第２図に示すよ
うに、監視対象である被診断設備ｌで発生する音を集音
する集音マイク２と、シンクロスコープ３やデータレコ
ーダ４並びに音を直接聞く、イヤホーン６などを組み合
わせたものである。マイク２は、被診断設備１の診断部
分７（例えば、軸受けなど）の直近に設置し診断部分７
で発生する音を集音し、その音波形をシンクロスコープ
３やデータレコーダ４で表示および記録する。シンクロ
スコープ３の音波形の目視により異常音の発生有無を判
断するが、データレコーダ４に記録した音波形はＦＦＴ
（高速フーリエ変換装置）５でパワースペクトラム解析
を行ない音の周波数発生状況（パワースペクトラム分布
）を人が見極め異常か否かの判断を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術における音響分析による異常検出装置では、
集音マイク２を診断部分７に指向させる指向方向の調整
や、異常有無の判定ために１人の労力を多とする。また
、異常有無判定の基準データ（正常時のパワースペクト
ラム分布）の収集や蓄積ならびに比較に時間を費やすな
ど、異常診断の効率が低いという問題であった。

このような問題を解決するために、複数個の集音マイク
を準備し、各診断部分に各集音マイク２を指向させ、ま
た任意の箇所にそれらのデータ集取を行なうシンクロス
コープ３やデータレコーダ４を集約常設して、時分割で
各集音マイク２毎に異常有無判定をする監視態様が考え
られる。しかし、この態様だと各部の集音１分析および
異常有無判定に時間が掛かり、しかもコスト的に不利で
ある。

本発明は、上記問題点を有利に解決した音響分析による
異常検出装置を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の異常検出装置は、監視対象に対して規則的に上
下左右に首を振る集音マイクと、監視対象を撮影するカ
メラと、集音マイクから取り入れた音波のパワースペク
トラム分析を行なうフーリエ変換手段と、分析値を基準
値と比較し異常を検出する音診断手段と、異常検出時そ
れを報知し前記カメラの視野を異常音発生部に定める監
視手段と、を有する。

〔作用〕

集音マイクが監視対象を上下左右に走査して監視対象各
部が発生する音波を集音する。フーリエ変換手段が、集
音された音波のパワースペクトラムを分析し、音診断手
段が、分析値を基準値と比較して異常を検出する。した
がって、監視対象の上下左右を走査しつつ、各部から発
生する音波がパワースペクトラム分析されて、これに基
づいて各部の異常検出が行なわれる。

しかして、マイクが監視対象のある部位に指向している
ときに音診断手段が異常を検出すると、監視手段が、こ
の異常を報知しカメラの視野を該異常が検出された部位
に定める。したがって、カメラのビデオ信号は、監視対
象の異常部位を示すものとなる。

マイクの上下左右駆動により監視対象の監視すべき領域
の全体を走査して監視するので、１組の、マイク、フー
リエ変換手段、監視手段およびカメラで広範囲の異常検
出が自動的に行なわれる。したがって、異常検出装置の
設備コストが低減する。

異常検出が上述のように自動的に行なわれて、異常を検
出したときにはそれが報知されかつカメラが異常部位を
撮影するので、監視者は、異常の報知により異常がある
ことを知り、カメラのビデオ信号（例えばモニタテレビ
）で異常部位を知ることができる。監視者は自らパワー
スペクトラム分析データを基準値と比較して異常を判定
する必要がないので、労力が大幅に低減し、かつ、異常
判定のばらつきがなくなる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。これにおいて、被診
断設備１が複数に渡り存在する空間部に対向して、音波
測定装置８が設置されている。

この音波測定装置８は、集音マイク２と集音方向の、映
像を映し出すためのカメラＩＯを有し、さらには、電気
制御装置１９内の２軸駆動コントローラ１６によりＸ、
Ｙ方向に駆動付勢される２軸駆動機構９を有している。

この実施例では、集音マイク２とカメラ１０は一体であ
り、共に２軸駆動機椅９で支持されており、それらの前
方の同一点に指向している。

基準値設定時および実監視時には、２軸駆動コントロー
ラ１６が、所定速度でマイク２をＸ、Ｙ方向に走査駆動
し、Ｘ位置データおよびＹ位置データを生成してこれを
データ蓄積メモリ１４に、読比しｌ書込みアドレスデー
タとして与える。

設置ｌｌの各部が発生する音は、集音マイク２で集音さ
れ、音波信号（音波強度に対応するレベルの電気信号：
オーディオ信号）に変換される。音波信号は、Ａ／Ｄコ
ンバータ１２でデジタルデータ（音波データ）に変換さ
れる。音波データは高速フーリエ変換装置Ｅ１３に与え
られ、フーリエ変換装置Ｗ１３が、音波データに基づき
集音音波のパワースペクトラム（周波数強度分布）を分
析する。

データ蓄積メモリ１４には、設備１が正常なときにマイ
ク２をＸ、Ｙ方向に二次元走査したときの、フーリエ変
換装置１３の分析データが基準値として、Ｘ、Ｙ走査位
置（２軸駆動コントローラ１６が与える読出し／書込み
アドレスデータ）と対応付けて書込まれている。実監視
時には、マイク２のＸ、Ｙ走査と同期して、マイク２が
指向しているＸ、Ｙ位置に対応する基準値がデータ蓄積
メモリ１４から読み出される。

音診断装置１５が、フーリエ変換装置１３の現分析デー
タを；メモリ１４から読み出された基準値と比較して、
基準値に対する現分析データの偏差が設定値以上である
と、異常信号を発生する。

この異常信号に応答して、２軸駆動コントローラ１６は
、そこでマイク２のＸ、Ｙ走査駆動を停止すると共に、
警報装置１７の異常表示灯が点灯されかつブザーが鳴動
付勢される。カメラ１０がマイク２と一体に機構９で支
持され、かつ、マイク２の指向方向とカメラ１０の指向
位置が同一であるので、カメラモニター（ＣＲＴデイス
プレィ）１１は、異常音発生部の撮影像となる。

監視者は、警報装置１７のブザーの鳴動又は異常表示灯
の点灯により異常発生を知り、カメラモニター１１の表
示画像より異常発生位置を知る。

監視者が所定の処置を施こして、２軸駆動コントローラ
１６にスタートを入力すると、２軸駆動コントローラは
再度マイク２のＸ、Ｙ走査駆動を開始する。

なお駆動パターン設定器１８は、走査領域入力装置であ
る。異常監視対象の設備１に対して音波測定装置を設置
したとき、基準値の設定に先立って監視者は、駆動パタ
ーン設定器１８の操作ボードを操作して、２軸駆動機構
９のＸ、Ｙ走査駆動の機構上の始点（０，０）と終点（
ｍ、ｎ）の間の繰返し走査を指示する。これに応答して
２軸駆動コントローラ１６が、（０、０）から（ｗ、ｎ
）の間の繰返しＸ、Ｙ走査を開始する。監視者はこの走
査の間カメラモニター１１の撮影画像を目視して、それ
が被診断設備１の、異常監視走査をすべき領域の始点（
実走査始点）に達したときに、ストップを入力してＸ、
Ｙ走査を停止し、次いでスタート位置として書込む指示
を入力する。この入力があると、２軸コントローラ１６
のメモリのスタート位置レジスタに、その時の２軸駆動
機構９のＸ、Ｙ走査位置（実走査始点）が書込まれる。

監視者は次にスタートを入力する。これにより２軸駆動
コントローラがその時のＸ、Ｙ位置からまたＸ、Ｙ走査
駆動を開始する。

監視者はこの走査が始まるとカメラモニター１１の撮影
画像を目視して、それが被診断設備１の、異常監視走査
をすべき領域の、Ｘ方向の一方の終端に達したときに、
ストップを入力してＸ。

Ｙ走査を停止し、次いでＸ方向反転位置として書込む指
示を入力する。この入力があると、２軸コントローラ１
６のメモリのＸ方向反転位置レジスタに、その時の２軸
駆動機構９のＸ走査位置（Ｘ方向実走査反転点）が書込
まれる。監視者は次にスタートを入力する。これにより
２軸駆動コントローラがその時のＸ、Ｙ位置からまたＸ
、Ｙ走査駆動を開始する。Ｘ、Ｙ走査のＸ方向走査が被
診、９断設備１の、異常監視走査をすべき領域の、Ｘ方
向始端に達したときに、ストップを入力してＸ。

Ｙ走査を停止し１次いでＸ方向反転位置として書込む指
示を入力する。この入力があると、２軸コントローラ１
６のメモリのＸ方向反転位置レジスタに、その時の２軸
駆動機構９のＸ走査位置（Ｘ方向実走査反転点）が書込
まれる。監視者は次にスタートを入力する。監視者はこ
のように、Ｘ走査各ラインについて、Ｘ方向走査の終端
位［（−方の反転点）位置と始端位置（他方の反転点）
の入力を行なう。

そして、Ｘ、Ｙ走査が被診断設備１の、異常監視走査を
すべき領域の終点（実走査終点）に達したときに、スト
ップを入力してＸ、Ｙ走査を停止し、次いでエンド位置
として書込む指示を入力する。この入力があると、２軸
コントローラ１６のメモリのエンド位置レジスタに、そ
の時の２軸駆動機構９のＸ、Ｙ走査位置（実走査終点）
が書込まれる。

このように、Ｘ、Ｙ走査の実走査領域データの入力をす
ると、２軸駆動コントローラ１６のメモリに、Ｘ、Ｙ実
走査領域データ（走査パターンデータ）が書込まれてい
ることになる。この状態で、スタート指示があると、２
軸駆動コントローラ１６は、まず目標位置レジスタにス
タート位置レジスタのデータを書込んで２軸駆動機構９
を駆動する電気回路（モータドライバ）に与え、２軸駆
動機構９のＸ、Ｙ走査位置が目標位置レジスタの内容と
等しくなると、そこで定速走査をモータドライバに与え
る。その後は、目標位置レジスタにエンド位置レジスタ
のデータを書込んで、機構９のＸ、Ｙ走査位置が口振位
置レジスタの内容と等しくなったか否かをチエツクしつ
つ、等しくならない間は、まず最初はＸ方向反転位置レ
ジスタの第１番の反転位置データをＸ方向目標位置レジ
スタに書込んで、機構９のＸ走査位置をＸ方向目標位置
レジスタのデータ比較して、等しくなるとモータドライ
バにＸ走査の反転とＹ位置のインクレメントを指示して
、Ｘ方向目標位置レジスタに第２番の反転位置データを
書込む、以下同様である。

このようにして、予め設定したＸ方向の設定領域内のみ
のＸ、Ｙ走査を行なっている内に１機構９のＸ、Ｙ走査
位置が目標位置レジスタの内容と等しくなると、目標位
置レジスタにスタート位置レジスタのデータを書込んで
２軸駆動機構９を駆動する電気回路（モータドライバ）
に与え、２軸駆動機構９のＸ、Ｙ走査位置が目標位置レ
ジスタの内容と等しくなると、そこで定速走査をモータ
ドライバに与える。以下同様である。これにより、マイ
ク２は、設備ｌの、異常検出が必要な領域のみを繰返し
Ｘ、Ｙ走査する。

監視者が基準値の設定を入力（指示）すると、上述の、
必要な領域のみのＸ、Ｙ走査が開始されて、該必要な領
域のみの集音データ（フーリエ変換装置の分析データ：
これが基準値となる）が、Ｘ、Ｙ位置対応でデータ蓄積
メモリ１４に書込まわる。

その後監視者が「監視」を入力（指示）すると、上述の
必要な領域のみのＸ、Ｙ走査が繰返して行なわれ、機構
９のＸ、Ｙ位置に対応付けられている基準値がデータ蓄
積メモリ１４から読み出され、そのときマイク２で集音
されフーリエ変換装置で分析されたデータが読み出され
た基準値と比較される。

上述のように駆動パターン設定器１８を介して実走査領
域を、設備１の所要領域のみに設定しうるので、異常検
出のための機構動作および電気制御装置１９の情報処理
動作は必要最小限なものとなり、動作効率が高く、走査
の繰返しを短周期で行ない得る。

なお、上記実施例では、Ｘ、Ｙそれぞれ順次走査により
面走査するようにしているが、本発明のもう１つの実施
例では、Ｘ、Ｙ走査は点走査を行なうようにする。すな
わちこの実施例では、走査パターン設定器１８に、Ｘ、
Ｙ位置操作キー又はレバーを備える。走査パターン設定
のとき監視者は、駆動パターン設定器１８の位置操作キ
ー又はレバーを操作して機構９を手操作入力でＸ、Ｙ駆
動し、カメラモニター１１の撮影画像を目視して。

被診断設備１の１つの異常監視点を画面の中央に現わす
。そして監視点として登録する指示を入力する。これに
より２軸駆動コントローラ１６の監視点レジスタに、そ
のときの機構９のＸ、Ｙ位置データが書込まれ、かつそ
のときの集音波の分析データが基準値として、データ蓄
積メモリ１４に、該Ｘ、Ｙ位置データと対応付けて（Ｘ
、Ｙデータの記録順番と同じ順番で）登録される。

監視者はこのような操作を、設備１の所要監視点のそれ
ぞれについて行ない、全監視点についてこの入力を終了
すると、エンドを入力する。このエンド入力に対応して
、監視点レジスタの、前述のＸ、Ｙ位置データの最後に
、エンドデータが書込まれ、かつデータ蓄積メモリ１４
の、基準値データの最後にエンドデータが書込まれる。

その後監視者が「監視」を入力（指示）すると、２軸駆
動コントローラ１６が、監視点レジスタの第１番のＸ、
Ｙ位置データを読み出して機構９を該位置に駆動し、停
止させる。この停止に連動して、フーリエ変換装置１３
が該位置での集音波を分析し、音診断装置１５が、デー
タ蓄積メモリ１４から第１番の基準値を読み出して、装
置１３が分析したデータが異常であるか否かを判定する
。

音診断装置１５が正常の情報を発生すると、これに応答
して２軸駆動コントローラ１６は、監視点レジスタの第
２番のＸ、Ｙ位置データを読み出して機構９を該位置に
駆動し、停止させる。この停止に連動して、フーリエ変
換装置１３が該位置での集音波を分析し、音診断装置１
５が、データ蓄積メモリ１４から第２番の基準値を読み
出して、装置１３が分析したデータが異常であるか否か
を判定する。音斡断装置１５が正常を判定すると、同様
に第３番のＸ、Ｙ位置への位置決め等を行なう。以下同
様である。２軸駆動コントローラ１６は、監視点レジス
タからの読出しデータが「エンド」であると、監視点レ
ジスタの第１番のＸ、Ｙ位置データを読み出して機構９
を該位置に駆動する。

このように、駆動パターン設定器１８で監視点として設
定した位置の異常検出が、位置入力順に順次に行なわれ
、繰返えされる。

音診断装置１５が「異常」を検出したときには、異常情
報に応答して２軸駆動コントローラ１６はそこで検出位
置の更新を停止し、リセット入力。

Ｘ、Ｙ駆動入力、又は、ｒ監視」入力が到来するまで停
止を継続する。異常情報に応答して警報袋＠１７がブザ
ーを鳴らし異常表示灯を点灯する。

監視者はカメラモニター１１の画面から、設備１の異常
位置を認知する。画面の中央に映った部位が異常である
。

なお、上記２実施例のいずれにおいても、操業条件によ
り音波形が変化する場合があるので、操業条件毎に上述
の基準値の設定（データ蓄積メモリ１４への書込み）を
行なって、操業条件対応で基準値（正常データＢ、Ｂ’
、Ｂ”・・・）をメモリ１４に書込み、「監視」を指示
するときには、電気制御装置１９に操業条件を入力して
これにより読み出す基準値グループ（Ｂ、Ｂ’　、Ｂ”
・・・）を指定するようにするのが好ましい。

また、正常であるにもかかわらず、異常と誤判別された
場合には監視者の判断でそのときのデータを、正常デー
タとして追加蓄積するか、あるいは基準値として更新す
るのが好ましい。追加蓄積する場合には、基準値が複数
組となり、いずれかの基準値との比較において正常を判
定すると、音診断装置１５は正常情報を発生し、他の基
準値との比較において異常と判定しても異常情報を発生
しない。

〔効果〕

本発明の装置により、従来人間の点検に頼っていた設備
診断業務が自動で達成でき、しかも、限定された時間の
みの診断であったのが、短時間の繰り返し診断が達成で
き、保全の信頼性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成概要を示すブロック
図である。 第２図は、従来の音響分析による異常検出装置の概要を
示す外観図である。 １：被診断設備（監視対象） ２：集音マイク（集音マイク） ３ニシンクロスコープ　　　４：データレコーダ５：フ
ーリエ変換装置　　　６：イヤホーン７：診断部分　　
　　　　　８：音波測定装置９：２軸駆動機構　　　　
　１０：カメラ（カメラ）１１：カメラモニター　　　
　１２：Ａ／Ｄ変換器１３：高速フーリエ変換装置（フ
ーリエ変換手段）１４：データ蓄積メモリ １５：音診断装置（音診断手段） １６：２軸駆動コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 監視対象が発生する音波を分析して監視対象の異常を検
   出する異常検出装置において、監視対象に対して規則的
   に上下左右に首を振る集音マイクと、監視対象を撮影す
   るカメラと、集音マイクから取り入れた音波のパワース
   ペクトラム分析を行なうフーリエ変換手段と、分析値を
   基準値と比較し異常を検出する音診断手段と、異常検出
   時それを報知し前記カメラの視野を異常音発生部に定め
   る監視手段と、を有することを特徴とする、音響分析に
   よる異常検出装置。