JPH05340799A - 振動判別装置 - Google Patents
振動判別装置Info
- Publication number
- JPH05340799A JPH05340799A JP15201792A JP15201792A JPH05340799A JP H05340799 A JPH05340799 A JP H05340799A JP 15201792 A JP15201792 A JP 15201792A JP 15201792 A JP15201792 A JP 15201792A JP H05340799 A JPH05340799 A JP H05340799A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- acceleration
- output
- acceleration waveform
- earthquake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】地震の判別をより正確に行え、また、機械の異
常な振動を判別できるよう振動判別装置を提供する。 【構成】振動加速度波形から複数の特徴量を抽出し、こ
れらに基づいて、地震を判別する。また、予め機械の正
常動作時の振動加速度波形を学習しておき、振動検出部
から得られる振動加速度波形と予め学習した振動加速度
波形とから機械の異常振動を判別する。
常な振動を判別できるよう振動判別装置を提供する。 【構成】振動加速度波形から複数の特徴量を抽出し、こ
れらに基づいて、地震を判別する。また、予め機械の正
常動作時の振動加速度波形を学習しておき、振動検出部
から得られる振動加速度波形と予め学習した振動加速度
波形とから機械の異常振動を判別する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地震による振動を判別
したり、機械の異常な振動を判別する振動判別装置に関
する。
したり、機械の異常な振動を判別する振動判別装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、地震を検出する地震センサでは、
振動の加速度を検知し、この加速度が予め設定されてい
るレベルを越えるようなときに、地震であるとして警報
を発するなどの処理を行うように構成されている。
振動の加速度を検知し、この加速度が予め設定されてい
るレベルを越えるようなときに、地震であるとして警報
を発するなどの処理を行うように構成されている。
【0003】ところで、各種アクチュエータ、例えば、
エアーシリンダなどでは、ピストンロッドが上死点、下
死点に来たか否かを検出して該エアーシリンダが正常に
動作しているかを判定するように構成されている。
エアーシリンダなどでは、ピストンロッドが上死点、下
死点に来たか否かを検出して該エアーシリンダが正常に
動作しているかを判定するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の地震センサで
は、単に振動の加速度の大きさが予め設定されているレ
ベルを越えたときに、地震であると判別して警報を発す
るものであるために、正確な判別ができない場合があ
る。
は、単に振動の加速度の大きさが予め設定されているレ
ベルを越えたときに、地震であると判別して警報を発す
るものであるために、正確な判別ができない場合があ
る。
【0005】また、従来のエアーシリンダなどでは、ピ
ストンロッドの位置検出によって正常に動作しているか
否かを判別するので、エアーシリンダの動作が停止して
からでないと異常を検知できず、動作が停止する前に故
障を予知するといったことは困難であった。
ストンロッドの位置検出によって正常に動作しているか
否かを判別するので、エアーシリンダの動作が停止して
からでないと異常を検知できず、動作が停止する前に故
障を予知するといったことは困難であった。
【0006】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、地震の判別をより正確に行え、また、機械の
異常な振動を判別できるようにして機械の故障の予知を
行えるようにすることを目的とする。
であって、地震の判別をより正確に行え、また、機械の
異常な振動を判別できるようにして機械の故障の予知を
行えるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
を達成するために、次のように構成している。
【0008】すなわち、請求項第1項記載の本発明の振
動判別装置は、振動を検出する振動検出部と、該振動検
出部の出力に対応する振動加速度波形から予め設定され
た検出レベルに基づいて複数の特徴量を抽出し、これら
特徴量に基づいて、地震を判別する判別部とを備えてい
る。
動判別装置は、振動を検出する振動検出部と、該振動検
出部の出力に対応する振動加速度波形から予め設定され
た検出レベルに基づいて複数の特徴量を抽出し、これら
特徴量に基づいて、地震を判別する判別部とを備えてい
る。
【0009】また、請求項第2項記載の本発明は、機械
の異常振動を判別する振動判別装置であって、前記機械
の振動を検出する振動検出部と、前記機械の正常動作時
における前記振動検出部の出力に対応する振動加速度波
形を予め学習する学習部と、予め学習した振動加速度波
形と前記振動検出部の出力に対応する振動加速度波形と
に基づいて、前記機械の異常振動を判別する判別部とを
備えている。
の異常振動を判別する振動判別装置であって、前記機械
の振動を検出する振動検出部と、前記機械の正常動作時
における前記振動検出部の出力に対応する振動加速度波
形を予め学習する学習部と、予め学習した振動加速度波
形と前記振動検出部の出力に対応する振動加速度波形と
に基づいて、前記機械の異常振動を判別する判別部とを
備えている。
【0010】
【作用】請求項第1項記載の本発明によれば、振動加速
度波形から複数の特徴量を抽出し、これらに基づいて、
地震を判別するので、単に振動加速度の大きさで判別す
る従来例に比べてより正確な判別が可能となる。
度波形から複数の特徴量を抽出し、これらに基づいて、
地震を判別するので、単に振動加速度の大きさで判別す
る従来例に比べてより正確な判別が可能となる。
【0011】請求項第2項記載の本発明によれば、予め
機械の正常動作時の振動加速度波形を学習しておき、振
動検出部から得られる振動加速度波形と予め学習した振
動加速度波形とから機械の異常振動を判別するので、機
械が停止しまう前に、機械の異常を検知することも可能
となる。
機械の正常動作時の振動加速度波形を学習しておき、振
動検出部から得られる振動加速度波形と予め学習した振
動加速度波形とから機械の異常振動を判別するので、機
械が停止しまう前に、機械の異常を検知することも可能
となる。
【0012】
【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。
て、詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施例の振動判別装置
の構成図であり、この実施例は、地震を検出して警報を
発する装置である。
の構成図であり、この実施例は、地震を検出して警報を
発する装置である。
【0014】この実施例の振動判別装置は、振動を検出
して対応する周波数信号を出力する振動検出部1と、こ
の振動検出部1の出力に基づいて、後述のよう地震であ
るか否かを判定するマイクロコンピュータ2と、外部か
ら検出レベルなどの設定を行う設定部3と、マイクロコ
ンピュータ2の出力に応答して異常時に警報信号などを
図示しない警報装置に出力する出力部4とを備えてい
る。
して対応する周波数信号を出力する振動検出部1と、こ
の振動検出部1の出力に基づいて、後述のよう地震であ
るか否かを判定するマイクロコンピュータ2と、外部か
ら検出レベルなどの設定を行う設定部3と、マイクロコ
ンピュータ2の出力に応答して異常時に警報信号などを
図示しない警報装置に出力する出力部4とを備えてい
る。
【0015】この実施例の振動検出部1は、CR発振回
路5と、このCR発振回路5の出力を分周する分周器6
とを備えている。
路5と、このCR発振回路5の出力を分周する分周器6
とを備えている。
【0016】CR発振回路5は、後述の容量センサ10
からなる容量変化部Cと、抵抗Rと、安定化抵抗Rf
と、インバータ7〜9とから構成されており、容量セン
サ10の容量変化を、次式に示される関係で周波数f0
(Hz)に変換して出力するものである。
からなる容量変化部Cと、抵抗Rと、安定化抵抗Rf
と、インバータ7〜9とから構成されており、容量セン
サ10の容量変化を、次式に示される関係で周波数f0
(Hz)に変換して出力するものである。
【0017】fout=1/(2.2CR) 振動に応じて静電容量が変化する容量センサ10は、図
2の分解斜視図および図3の断面図に示されるように、
ケース11内に、固定電極12が形成されたプリント配
線基板13と、振動バネを有する可動電極14とを、ス
ペーサ15を介して収納し、カバー16を取り付けるこ
とにより構成される。この容量センサ10においては、
振動により発生する加速度により、可動電極14が揺動
し、この可動電極14と固定電極12との間の静電容量
C(ファラッド)は、次式によって与えられる。
2の分解斜視図および図3の断面図に示されるように、
ケース11内に、固定電極12が形成されたプリント配
線基板13と、振動バネを有する可動電極14とを、ス
ペーサ15を介して収納し、カバー16を取り付けるこ
とにより構成される。この容量センサ10においては、
振動により発生する加速度により、可動電極14が揺動
し、この可動電極14と固定電極12との間の静電容量
C(ファラッド)は、次式によって与えられる。
【0018】C=ε0・(S/d) ここで、S:各電極の対向した面積 d:電極間距離 ε0:誘電率 すなわち、可動電極14が揺動することにより、電極間
に発生する容量が変化することになり、CR発振回路5
は、その容量変化に応じた周波数の信号を出力する。
に発生する容量が変化することになり、CR発振回路5
は、その容量変化に応じた周波数の信号を出力する。
【0019】マイクロコンピュータ2は、周波数計測タ
イマ17と、CR発振回路出力の基準周期(静止時の周
期)が予め記憶されている基準周期記憶部18と、振動
検出部1の出力から振動加速度の演算などを行う演算部
19と、後述のようにファジィ推論や学習を行って地震
であるか否かを判別する制御部20とを備えている。
イマ17と、CR発振回路出力の基準周期(静止時の周
期)が予め記憶されている基準周期記憶部18と、振動
検出部1の出力から振動加速度の演算などを行う演算部
19と、後述のようにファジィ推論や学習を行って地震
であるか否かを判別する制御部20とを備えている。
【0020】このマイクロコンピュータ2では、先ず、
振動検出部1の出力から振動加速度を次のようにして算
出する。
振動検出部1の出力から振動加速度を次のようにして算
出する。
【0021】すなわち、振動検出部1の出力は、図4
(A)に示される静止時の基本周期Tに対して、電極が
接近したとき(+側に振動)は、図4(B)に示される
ようにT+となり、電極が離れたとき(−側に振動)
は、図4(C)に示されるようにT-となり、振動加速
度は、次式によって算出される。
(A)に示される静止時の基本周期Tに対して、電極が
接近したとき(+側に振動)は、図4(B)に示される
ようにT+となり、電極が離れたとき(−側に振動)
は、図4(C)に示されるようにT-となり、振動加速
度は、次式によって算出される。
【0022】+側振動加速度(ΔT+)=T+−T −側振動加速度(ΔT-)=T-−T かかる演算を、周波数計測タイマ17、演算部19およ
び基準周期記憶部18などによって行い、この加速度を
一定周期毎にサンプリングすることにより、図5に示さ
れるように、振動加速度波形を得ることができる。
び基準周期記憶部18などによって行い、この加速度を
一定周期毎にサンプリングすることにより、図5に示さ
れるように、振動加速度波形を得ることができる。
【0023】この実施例では、さらに、図6に示される
ように、サンプリングした振動加速度のデータの4点で
の移動平均処理を行って図7に示されるように、加速度
波形から不要な高周波成分をカットしている。なお、図
6において、Xiは入力、Yiは応答出力、Tは時間、
M=4である。
ように、サンプリングした振動加速度のデータの4点で
の移動平均処理を行って図7に示されるように、加速度
波形から不要な高周波成分をカットしている。なお、図
6において、Xiは入力、Yiは応答出力、Tは時間、
M=4である。
【0024】この実施例のマイクロコンピュータ2は、
図8の機能ブロック図に示されるように、振動検出部1
の出力から上述のようにして得られる加速度波形に基づ
いて、後述する特徴量を抽出し、この特徴量に基づい
て、ファジィ推論することにより、地震であるか否かを
判別する判別部としての推論部22と、予め振動検出部
1の出力に対応する加速度波形を学習して推論部22に
おける判別を設置状況に応じて補正する補正部23とし
ての機能を備えている。
図8の機能ブロック図に示されるように、振動検出部1
の出力から上述のようにして得られる加速度波形に基づ
いて、後述する特徴量を抽出し、この特徴量に基づい
て、ファジィ推論することにより、地震であるか否かを
判別する判別部としての推論部22と、予め振動検出部
1の出力に対応する加速度波形を学習して推論部22に
おける判別を設置状況に応じて補正する補正部23とし
ての機能を備えている。
【0025】補正部23は、初期設定時などにおける外
部からの操作によって、切換回路24を介して加速度波
形が与えられ、これを学習する学習部25と、この学習
部25の学習データに基づいて、推論部22の判定出力
を補正するゲイン調整部26とを備えている。
部からの操作によって、切換回路24を介して加速度波
形が与えられ、これを学習する学習部25と、この学習
部25の学習データに基づいて、推論部22の判定出力
を補正するゲイン調整部26とを備えている。
【0026】推論部22では、例えば、図9に示される
加速度波形から振動加速度を算出するとともに、ゼロク
ロス点から振動周期を算出し、さらに、次の4種類の特
徴量1〜4を抽出する。
加速度波形から振動加速度を算出するとともに、ゼロク
ロス点から振動周期を算出し、さらに、次の4種類の特
徴量1〜4を抽出する。
【0027】すなわち、特徴量1は、所定時間内で図9
に示される検出レベルを越えたエネルギーの総和ESU
Mであり、特徴量2は、所定時間内でのエネルギーの総
和SESUMであり、特徴量3は、加速度波形がゼロク
ロスした点間の時間(半周期)が、0.3s以下の度数
TSであり、特徴量4は、加速度波形がゼロクロスした
点間の時間(半周期)が、0.3sを越える度数TBで
ある。
に示される検出レベルを越えたエネルギーの総和ESU
Mであり、特徴量2は、所定時間内でのエネルギーの総
和SESUMであり、特徴量3は、加速度波形がゼロク
ロスした点間の時間(半周期)が、0.3s以下の度数
TSであり、特徴量4は、加速度波形がゼロクロスした
点間の時間(半周期)が、0.3sを越える度数TBで
ある。
【0028】ここで、加速度波形からエネルギーを算出
するための処理を説明する。
するための処理を説明する。
【0029】加速度aを積分することにより、すなわ
ち、加速度波形の面積を求めることによって、速度vを
算出することができる。この速度vとエネルギーEと
は、 E=(1/2)・mv2 なる関係がある、すなわち、エネルギーEは、速度vの
2乗と比例関係がある。
ち、加速度波形の面積を求めることによって、速度vを
算出することができる。この速度vとエネルギーEと
は、 E=(1/2)・mv2 なる関係がある、すなわち、エネルギーEは、速度vの
2乗と比例関係がある。
【0030】そこで、速度とエネルギーとの換算テーブ
ルを予め準備しておき、前記換算テーブルからエネルギ
ーを算出するものである。
ルを予め準備しておき、前記換算テーブルからエネルギ
ーを算出するものである。
【0031】この実施例では、推論22部による判別
は、図10および図11に示されるメンバーシップ関数
および下記の表1〜表3のファジィルールによって行
う。
は、図10および図11に示されるメンバーシップ関数
および下記の表1〜表3のファジィルールによって行
う。
【0032】すなわち、図10(A)は特徴量1(ES
UM)のメンバーシップ関数を示し、「SLM」、「M
DL」、「BIG」の3個のラベルを有しており、図1
0(B)は特徴量2(SESUM)のメンバーシップ関
数を示し、「SML」、「MDL」、「BIG」の3個
のラベルを有しており、図10(C)は特徴量3(T
S)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、「BI
G」の2個のラベルを有しており、図10(D)は特徴
量4(TB)のメンバーシップ関数を示し、「SM
L」、「BIG」の2個のラベルを有している。
UM)のメンバーシップ関数を示し、「SLM」、「M
DL」、「BIG」の3個のラベルを有しており、図1
0(B)は特徴量2(SESUM)のメンバーシップ関
数を示し、「SML」、「MDL」、「BIG」の3個
のラベルを有しており、図10(C)は特徴量3(T
S)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、「BI
G」の2個のラベルを有しており、図10(D)は特徴
量4(TB)のメンバーシップ関数を示し、「SM
L」、「BIG」の2個のラベルを有している。
【0033】図11は後件部である判定出力のメンバー
シップ関数を示しており、「unout(警報非出
力)」、「out(警報出力)」の2個のラベルを有し
ている。
シップ関数を示しており、「unout(警報非出
力)」、「out(警報出力)」の2個のラベルを有し
ている。
【0034】また、ファジィルールは、次の表1〜表3
の通りであり、この実施例では、エネルギーに対応する
特徴量1,2に基づいて、表1のファジィルールに従っ
てファジィ推論を行い、この推論によって「un ou
t」であると判定されたときには、表2のファジィルー
ルに従って、また、「out」であると判定されたとき
には、、表3のファジィルールに従って、周期度数に対
応する特徴量3,4に基づいてファジィ推論して最終的
に、判定する。
の通りであり、この実施例では、エネルギーに対応する
特徴量1,2に基づいて、表1のファジィルールに従っ
てファジィ推論を行い、この推論によって「un ou
t」であると判定されたときには、表2のファジィルー
ルに従って、また、「out」であると判定されたとき
には、、表3のファジィルールに従って、周期度数に対
応する特徴量3,4に基づいてファジィ推論して最終的
に、判定する。
【0035】すなわち、表2は、最初のファジィ推論で
「un out」と判定されたときのファジィルール、
表3は最初のファジィ推論で「out」と判定されたと
きのファジィルールである。
「un out」と判定されたときのファジィルール、
表3は最初のファジィ推論で「out」と判定されたと
きのファジィルールである。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】この推論部22によるファジィ推論は、図
12に示されるように、先ず、データをサンプリングし
(ステップ1)、上述の4種類の特徴量1〜4を抽出し
(ステップ2)、次のようにして行われる(ステップ
3)。
12に示されるように、先ず、データをサンプリングし
(ステップ1)、上述の4種類の特徴量1〜4を抽出し
(ステップ2)、次のようにして行われる(ステップ
3)。
【0040】すなわち、特徴量1(ESUM)および特
徴量2(SESUM)により、表1の各ファジィルール
の対応するメンバーシップ関数において適合度が求めら
れる。そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合
度の最も小さい値が前件部適合度として選択される(M
IN演算)。このように各ファジィルールにおいて得ら
れる前件部適合度によって各ファジィルールの後件部に
関する各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断
されたすべてのファジィルールに関する各メンバーシッ
プ関数が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形
の重心位置に対応する位置の出力値が求められ、この出
力値によって、地震(「out(警報出力)」)である
か否かが判定される。
徴量2(SESUM)により、表1の各ファジィルール
の対応するメンバーシップ関数において適合度が求めら
れる。そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合
度の最も小さい値が前件部適合度として選択される(M
IN演算)。このように各ファジィルールにおいて得ら
れる前件部適合度によって各ファジィルールの後件部に
関する各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断
されたすべてのファジィルールに関する各メンバーシッ
プ関数が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形
の重心位置に対応する位置の出力値が求められ、この出
力値によって、地震(「out(警報出力)」)である
か否かが判定される。
【0041】この最初のファジィ推論によって「un
out」であると判定されると、特徴量3(TS)およ
び特徴量4(TB)により、表2の各ファジィルールの
対応するメンバーシップ関数において適合度が求められ
る。そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合度
の最も小さい値が前件部適合度として選択される(MI
N演算)。このように各ファジィルールにおいて得られ
る前件部適合度によって各ファジィルールの後件部に関
する各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断さ
れたすべてのファジィルールに関する各メンバーシップ
関数が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形の
重心位置に対応する位置の出力値が求められ、この出力
値によって、最終的に判定される。
out」であると判定されると、特徴量3(TS)およ
び特徴量4(TB)により、表2の各ファジィルールの
対応するメンバーシップ関数において適合度が求められ
る。そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合度
の最も小さい値が前件部適合度として選択される(MI
N演算)。このように各ファジィルールにおいて得られ
る前件部適合度によって各ファジィルールの後件部に関
する各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断さ
れたすべてのファジィルールに関する各メンバーシップ
関数が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形の
重心位置に対応する位置の出力値が求められ、この出力
値によって、最終的に判定される。
【0042】また、最初のファジィ推論によって「ou
t」であると判定されると、特徴量3(TS)および特
徴量4(TB)により、表3の各ファジィルールの対応
するメンバーシップ関数において適合度が求められる。
そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合度の最
も小さい値が前件部適合度として選択される(MIN演
算)。このように各ファジィルールにおいて得られる前
件部適合度によって各ファジィルールの後件部に関する
各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断された
すべてのファジィルールに関する各メンバーシップ関数
が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形の重心
位置に対応する位置の出力値が求められ、この出力値に
よって、最終的に地震(「out」)であるか否かが判
定される。
t」であると判定されると、特徴量3(TS)および特
徴量4(TB)により、表3の各ファジィルールの対応
するメンバーシップ関数において適合度が求められる。
そして、各ファジィルール毎に、各前件部の適合度の最
も小さい値が前件部適合度として選択される(MIN演
算)。このように各ファジィルールにおいて得られる前
件部適合度によって各ファジィルールの後件部に関する
各メンバーシップ関数が裁断され、さらに、裁断された
すべてのファジィルールに関する各メンバーシップ関数
が重ね合わされ(MAX演算)、重ね合わせ図形の重心
位置に対応する位置の出力値が求められ、この出力値に
よって、最終的に地震(「out」)であるか否かが判
定される。
【0043】次に、この推論部22の判定出力を設置状
況を考慮したものとなるように、ゲイン調整部26で判
定出力値を補正する補正部23の動作を説明する。
況を考慮したものとなるように、ゲイン調整部26で判
定出力値を補正する補正部23の動作を説明する。
【0044】学習部25は、初期設定時などにおける外
部からの操作によって、切換回路24を介して加速度波
形が与えられ、これに基づいて、常微振動(正常時にお
ける通常の振動)のエネルギーレベルを算出し、図13
および下記の表4に示される関係に基づいて、推論部2
2からの判定出力に対するゲイン調整量、すなわち、補
正係数を求めるものである。
部からの操作によって、切換回路24を介して加速度波
形が与えられ、これに基づいて、常微振動(正常時にお
ける通常の振動)のエネルギーレベルを算出し、図13
および下記の表4に示される関係に基づいて、推論部2
2からの判定出力に対するゲイン調整量、すなわち、補
正係数を求めるものである。
【0045】
【表4】
【0046】この学習部25では、図14に示されるよ
うに、加速度波形から5ミリ秒毎に振動加速度をサンプ
リングし(ステップ1)、加速度波形がゼロクロスする
周期を求め(ステップ2)、推論部22と同様にして常
微振動のエネルギーレベルを算出し(ステップ3)、こ
のエネルギーレベルを入力としてゲイン調整量を求め、
10秒経過したか否かを判断し(ステップ5)、10秒
経過したときには、終了する。すなわち、この実施例で
は、10秒間に亘って学習を行う。
うに、加速度波形から5ミリ秒毎に振動加速度をサンプ
リングし(ステップ1)、加速度波形がゼロクロスする
周期を求め(ステップ2)、推論部22と同様にして常
微振動のエネルギーレベルを算出し(ステップ3)、こ
のエネルギーレベルを入力としてゲイン調整量を求め、
10秒経過したか否かを判断し(ステップ5)、10秒
経過したときには、終了する。すなわち、この実施例で
は、10秒間に亘って学習を行う。
【0047】このようして学習部25で得られたゲイン
調整量で推論部22の判定出力を補正する。
調整量で推論部22の判定出力を補正する。
【0048】したがって、設置状況に応じた判別が行え
ることになる。
ることになる。
【0049】さらに、この実施例では、周囲環境等の影
響によつて、センサ出力のドリフトが考えられるので、
このドリフト補正を次のようして行っている。
響によつて、センサ出力のドリフトが考えられるので、
このドリフト補正を次のようして行っている。
【0050】すなわち、図15に示されるように、検出
加速度が検出レベル、例えば、+5galを越えて10
秒以内にセンサの原点値とクロスしない場合には、ドリ
フトが発生したものと判断し、そのときの測定値をドリ
フト補正値とするものである。
加速度が検出レベル、例えば、+5galを越えて10
秒以内にセンサの原点値とクロスしない場合には、ドリ
フトが発生したものと判断し、そのときの測定値をドリ
フト補正値とするものである。
【0051】このように、振動加速度波形から特徴量を
抽出して地震を判別して警報を出力するようにしている
ので、単に加速度の大きさのみで地震を判別する従来例
に比べて正確な判別が可能である。
抽出して地震を判別して警報を出力するようにしている
ので、単に加速度の大きさのみで地震を判別する従来例
に比べて正確な判別が可能である。
【0052】この振動判別装置は、外部から予め設定さ
れる検出レベルに応じて地震を判別できるので、例え
ば、高精度が要求される工作機械に影響を及ぼすような
震動を検出をすることも可能であり、これによって、工
作機械による加工不良の低減を図ることができる。
れる検出レベルに応じて地震を判別できるので、例え
ば、高精度が要求される工作機械に影響を及ぼすような
震動を検出をすることも可能であり、これによって、工
作機械による加工不良の低減を図ることができる。
【0053】また、振動の検出には、静電容量方式の加
速度センサを用いているので、従来の地震センサに比べ
てコストの低減を図ることができる。
速度センサを用いているので、従来の地震センサに比べ
てコストの低減を図ることができる。
【0054】図16は、本発明の他の実施例の振動判別
装置27の構成図であり、この振動判別装置27は、図
17に示されるように、エアーシリンダ28に取り付け
られて該エアーシリンダ28の異常振動を検出するもの
であり、上述の実施例に対応する部分には、同一の参照
符を付す。
装置27の構成図であり、この振動判別装置27は、図
17に示されるように、エアーシリンダ28に取り付け
られて該エアーシリンダ28の異常振動を検出するもの
であり、上述の実施例に対応する部分には、同一の参照
符を付す。
【0055】この実施例の振動判別装27置は、振動を
検出して対応する周波数信号を出力する振動検出部1
と、この振動検出部1の出力に基づいて、異常な振動で
あるか否かを判定するマイクロコンピュータ29と、外
部から検出レベルなどの設定を行う設定部3と、マイク
ロコンピュータ29の出力に応答して異常時に警報信号
などを図示しない警報装置に出力する出力部4とを備え
ている。
検出して対応する周波数信号を出力する振動検出部1
と、この振動検出部1の出力に基づいて、異常な振動で
あるか否かを判定するマイクロコンピュータ29と、外
部から検出レベルなどの設定を行う設定部3と、マイク
ロコンピュータ29の出力に応答して異常時に警報信号
などを図示しない警報装置に出力する出力部4とを備え
ている。
【0056】振動を検出して加速度波形を得て移動平均
処理を施すまでの処理は、上述の実施例と同様である。
処理を施すまでの処理は、上述の実施例と同様である。
【0057】この実施例では、移動平均処理の後、振動
周波数を帯域別に分類するために、2次フィルタ(ソフ
トウェアLPF)を通している。
周波数を帯域別に分類するために、2次フィルタ(ソフ
トウェアLPF)を通している。
【0058】すなわち、図18に示されるように、移動
平均処理をした加速度波形の振幅出力YiおよびYiが
原点から離れて次に原点をクロスするまでの経過時間t
(1/2周期)を入力とし、この周期tによって範囲を
設けて層別し、その結果から入力波形Yiにフィルタ係
数knを掛け合わせて2次フィルタの出力とするもので
ある。この2次フィルタの出力に基づいて、後述の学習
や推論が行われる。
平均処理をした加速度波形の振幅出力YiおよびYiが
原点から離れて次に原点をクロスするまでの経過時間t
(1/2周期)を入力とし、この周期tによって範囲を
設けて層別し、その結果から入力波形Yiにフィルタ係
数knを掛け合わせて2次フィルタの出力とするもので
ある。この2次フィルタの出力に基づいて、後述の学習
や推論が行われる。
【0059】この実施例のマイクロコンピュータ29
は、図19の機能ブロック図に示されるように、エアー
シリンダ28の正常動作時における振動加速度波形を予
め学習する学習部30と、予め学習した振動加速度波形
と振動検出部1の出力に対応する振動加速度波形とに基
づいて、エアーシリンダ28の異常振動を判別する判別
部としての推論部としての機能を備えている。
は、図19の機能ブロック図に示されるように、エアー
シリンダ28の正常動作時における振動加速度波形を予
め学習する学習部30と、予め学習した振動加速度波形
と振動検出部1の出力に対応する振動加速度波形とに基
づいて、エアーシリンダ28の異常振動を判別する判別
部としての推論部としての機能を備えている。
【0060】この実施例では、設備を設置したときやメ
ンテナンスが完了したときに、図20のフローチャート
に示されるように、エアーシリンダ28の正常動作時に
おける振動加速度波形を予め学習する。
ンテナンスが完了したときに、図20のフローチャート
に示されるように、エアーシリンダ28の正常動作時に
おける振動加速度波形を予め学習する。
【0061】すなわち、外部スイッチによって波形学習
モードとなり(ステップ1)、下死点から上死点へ動作
を開始(行き)し(ステップ2)、そのときの加速度波
形データを採取し(ステップ3)、さらに、上死点から
下死点へ動作を開始し(戻り)(ステップ4)、そのと
きの加速度波形データを採取し(ステップ5)、4サイ
クル終了したか否かを判断し(ステップ6)、4サイク
ル終了したときには、学習データを記憶して(ステップ
7)終了する。
モードとなり(ステップ1)、下死点から上死点へ動作
を開始(行き)し(ステップ2)、そのときの加速度波
形データを採取し(ステップ3)、さらに、上死点から
下死点へ動作を開始し(戻り)(ステップ4)、そのと
きの加速度波形データを採取し(ステップ5)、4サイ
クル終了したか否かを判断し(ステップ6)、4サイク
ル終了したときには、学習データを記憶して(ステップ
7)終了する。
【0062】この学習モードでは、波形データから次の
基本データを採取する。
基本データを採取する。
【0063】行きのサイクルタイムTSF 戻りのサイクルタイムTSR 行きの第1ピーク加速度FGF 行きの第2ピーク加速度SGF 戻りの第1ピーク加速度FGR 戻りの第2ピーク加速度SGR 設定(しきい値)加速度以上の加速度が発生した回数
GPLS 次に、学習が終了した後の通常動作時の処理を図21の
フローチャートに基づいて説明する。
GPLS 次に、学習が終了した後の通常動作時の処理を図21の
フローチャートに基づいて説明する。
【0064】先ず、加速度波形データを採取し(ステッ
プ1)、さらに、行きおよび戻りサイクルタイムを採取
し(ステップ2)、後述のように特徴量を抽出してファ
ジィ推論することにより、動作状態を解析し(ステップ
3)、正常であるか否かを判断し(ステップ4)、異常
な振動であるときには、警報を出力する(ステップ
5)。
プ1)、さらに、行きおよび戻りサイクルタイムを採取
し(ステップ2)、後述のように特徴量を抽出してファ
ジィ推論することにより、動作状態を解析し(ステップ
3)、正常であるか否かを判断し(ステップ4)、異常
な振動であるときには、警報を出力する(ステップ
5)。
【0065】この通常動作時においては、初期学習と同
様のデータを採取し、次のデータを特徴量とする。
様のデータを採取し、次のデータを特徴量とする。
【0066】初期のGPLS−現在のGPLS=GP
LSS 初期のTSF−現在のTSF=TSFS 初期のTSR−現在のTSR=TSRS 初期のFGF−現在のFGF=FGFS 初期のFGR−現在のFGR=FGRS これらの5種類の特徴量を入力としてファジィ推論して
異常な振動であるか否かを判別する。
LSS 初期のTSF−現在のTSF=TSFS 初期のTSR−現在のTSR=TSRS 初期のFGF−現在のFGF=FGFS 初期のFGR−現在のFGR=FGRS これらの5種類の特徴量を入力としてファジィ推論して
異常な振動であるか否かを判別する。
【0067】このファジィ推論は、図22および図23
に示されるメンバーシップ関数および下記の表5のファ
ジィルールによって行う。
に示されるメンバーシップ関数および下記の表5のファ
ジィルールによって行う。
【0068】すなわち、図22(A)は特徴量1(GP
LSS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(B)は特徴量2(T
SFS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(C)は特徴量3(T
SRS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(D)は特徴量4(F
GFS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(E)は特徴量5(F
GRS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有している。
LSS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(B)は特徴量2(T
SFS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(C)は特徴量3(T
SRS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(D)は特徴量4(F
GFS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有しており、図22(E)は特徴量5(F
GRS)のメンバーシップ関数を示し、「SML」、
「MSL」、「MDL」、「MBG」、「BIG」の5
個のラベルを有している。
【0069】図23は後件部である判定出力のメンバー
シップ関数値を示しており、「NB(良好)」、「NM
(良)」、「ZR(正常)」、「やや停止確率大(メン
テナンス準備要)」、「停止確率大(メンテナンス
要)」の5個のラベルを有している。
シップ関数値を示しており、「NB(良好)」、「NM
(良)」、「ZR(正常)」、「やや停止確率大(メン
テナンス準備要)」、「停止確率大(メンテナンス
要)」の5個のラベルを有している。
【0070】また、ファジィルールは、次の表5の通り
である。
である。
【0071】
【表5】
【0072】このように、正常動作時の加速度波形から
得られたデータと動作時の加速度波形から得られたデー
タとから特徴量を抽出し、ファジィ推論して異常振動を
判別するので、エアーシリンダ28が異常停止する以前
に、異常を検出することができる、すなわち、故障の予
知ができることになる。なお、図24(A)に1/2サ
イクルにおける正常動作時の加速度波形、図24(B)
に異常振動時の加速度波形の例を示している。
得られたデータと動作時の加速度波形から得られたデー
タとから特徴量を抽出し、ファジィ推論して異常振動を
判別するので、エアーシリンダ28が異常停止する以前
に、異常を検出することができる、すなわち、故障の予
知ができることになる。なお、図24(A)に1/2サ
イクルにおける正常動作時の加速度波形、図24(B)
に異常振動時の加速度波形の例を示している。
【0073】上述の実施例では、エアーシリンダの異常
振動を判別したけれども、本発明は、他のアクチュエー
タやその他の機械の異常振動の判別にも適用できるのは
勿論である。
振動を判別したけれども、本発明は、他のアクチュエー
タやその他の機械の異常振動の判別にも適用できるのは
勿論である。
【0074】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動加速
度波形から予め設定された検出レベルに基づいて複数の
特徴量を抽出して地震を判別するので、正確な判別が行
えることになる。
度波形から予め設定された検出レベルに基づいて複数の
特徴量を抽出して地震を判別するので、正確な判別が行
えることになる。
【0075】また、機械の正常動作時の振動加速度波形
を予め学習しておき、この学習した振動加速度波形と振
動検出部で検出される振動加速度波形とに基づいて、機
械の異常振動を判別するので、機械が完全に故障する以
前にそれを検知することが可能となる。
を予め学習しておき、この学習した振動加速度波形と振
動検出部で検出される振動加速度波形とに基づいて、機
械の異常振動を判別するので、機械が完全に故障する以
前にそれを検知することが可能となる。
【図1】本発明が適用された実施例の全体構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】容量センサの分解斜視図である。
【図3】容量センサの断面図である。
【図4】振動のよる周波数の変化を示す波形図である。
【図5】振動加速度の波形図である。
【図6】移動平均処理の構成図である。
【図7】移動平均処理を説明するための加速度波形図で
ある。
ある。
【図8】図1の実施例の機能ブロック図である。
【図9】特徴量の抽出を説明するための加速度波形図で
ある。
ある。
【図10】前件部のメンバーシップ関数を示す図であ
る。
る。
【図11】後件部のメンバーシップ関数を示す図であ
る。
る。
【図12】動作説明に供するフローチャートである。
【図13】ゲインとエネルギーレベルとの関係を示す図
である。
である。
【図14】動作説明に供するフローチャートである。
【図15】ドリフト補正を説明するための図である。
【図16】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図17】図16の実施例が適用されたエアーシリンダ
の斜視図である。
の斜視図である。
【図18】2次フィルタの説明図である。
【図19】図16の実施例の機能ブロック図である。
【図20】動作説明に供するフローチャートである。
【図21】動作説明に供するフローチャートである。
【図22】前件部のメンバーシップ関数を示す図であ
る。
る。
【図23】後件部のメンバーシップ関数を示す図であ
る。
る。
【図24】正常時および異常時の加速度波形を示す図で
ある。
ある。
1 振動検出部 2,29 マイクロコンピュータ 22,31 推論部 25.30 学習部
Claims (2)
- 【請求項1】振動を検出する振動検出部と、 該振動検出部の出力に対応する振動加速度波形から予め
設定された検出レベルに基づいて複数の特徴量を抽出
し、これら特徴量に基づいて、地震を判別する判別部
と、 を備えることを特徴とする振動判別装置。 - 【請求項2】機械の異常振動を判別する振動判別装置で
あって、 前記機械の振動を検出する振動検出部と、 前記機械の正常動作時における前記振動検出部の出力に
対応する振動加速度波形を予め学習する学習部と、 予め学習した振動加速度波形と前記振動検出部の出力に
対応する振動加速度波形とに基づいて、前記機械の異常
振動を判別する判別部と、 を備えることを特徴とする振動判別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15201792A JPH05340799A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 振動判別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15201792A JPH05340799A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 振動判別装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340799A true JPH05340799A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15531241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15201792A Pending JPH05340799A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 振動判別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05340799A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113351A (ja) * | 1995-08-15 | 1997-05-02 | Omron Corp | 振動監視装置及び振動監視条件決定装置 |
| JPH09138179A (ja) * | 1995-11-14 | 1997-05-27 | Akashi:Kk | 計測保全機構付き釣合い試験機 |
| JPH10160508A (ja) * | 1996-11-26 | 1998-06-19 | Omron Corp | 状態判別装置 |
| JPH10332477A (ja) * | 1997-05-31 | 1998-12-18 | Omron Corp | 振動監視装置 |
| EP0758740A3 (en) * | 1995-08-15 | 1999-01-27 | Omron Corporation | Vibration monitor and monitoring method |
| JPH1172378A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Omron Corp | 状態判定装置 |
| JPH1172379A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Omron Corp | 状態判定装置 |
| WO2001079794A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Alessandro Lana | Electronic sensor with an inertial system for detecting vibrations |
| JP2008002986A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Ohbayashi Corp | 損傷検出方法、損傷検出装置、損傷検出システム |
| JP2018071113A (ja) * | 2016-10-26 | 2018-05-10 | 清水建設株式会社 | 繰り返し作業の施工管理方法 |
| WO2020050482A1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 대한민국(행정안전부 국립재난안전연구원장) | 지진동 감지 센서 및 이를 이용한 지진 대응 시스템 |
| WO2025216035A1 (ja) * | 2024-04-09 | 2025-10-16 | オムロン株式会社 | 感震センサおよび地震検知方法、地震検知プログラム |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP15201792A patent/JPH05340799A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113351A (ja) * | 1995-08-15 | 1997-05-02 | Omron Corp | 振動監視装置及び振動監視条件決定装置 |
| EP0758740A3 (en) * | 1995-08-15 | 1999-01-27 | Omron Corporation | Vibration monitor and monitoring method |
| JPH09138179A (ja) * | 1995-11-14 | 1997-05-27 | Akashi:Kk | 計測保全機構付き釣合い試験機 |
| JPH10160508A (ja) * | 1996-11-26 | 1998-06-19 | Omron Corp | 状態判別装置 |
| JPH10332477A (ja) * | 1997-05-31 | 1998-12-18 | Omron Corp | 振動監視装置 |
| JPH1172379A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Omron Corp | 状態判定装置 |
| JPH1172378A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Omron Corp | 状態判定装置 |
| WO2001079794A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Alessandro Lana | Electronic sensor with an inertial system for detecting vibrations |
| JP2008002986A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Ohbayashi Corp | 損傷検出方法、損傷検出装置、損傷検出システム |
| JP2018071113A (ja) * | 2016-10-26 | 2018-05-10 | 清水建設株式会社 | 繰り返し作業の施工管理方法 |
| WO2020050482A1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 대한민국(행정안전부 국립재난안전연구원장) | 지진동 감지 센서 및 이를 이용한 지진 대응 시스템 |
| US10684383B2 (en) | 2018-09-07 | 2020-06-16 | National Disaster Management Research Institute | Seismic motion sensor and earthquake response system using the same |
| WO2025216035A1 (ja) * | 2024-04-09 | 2025-10-16 | オムロン株式会社 | 感震センサおよび地震検知方法、地震検知プログラム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05340799A (ja) | 振動判別装置 | |
| Frank | Analytical and qualitative model-based fault diagnosis–a survey and some new results | |
| KR970016905A (ko) | 좌표 입력 장치 및 그 방법 | |
| US12416533B2 (en) | Method for monitoring the function of a capacitive pressure measurement cell | |
| CN120370205B (zh) | 一种直流充电桩绝缘监测方法及系统 | |
| US4917199A (en) | Automatic verification of variable capacitance weighing apparatus | |
| CN112481934A (zh) | 一种洗衣机偏心检测装置及其检测方法 | |
| KR20000068315A (ko) | 에러신호 인식장치 | |
| US20080190166A1 (en) | Device and Method for Error-Protected Detection of Measured Values in a Control Unit | |
| EP0366749B1 (en) | A transducer monitoring arrangement | |
| KR960706113A (ko) | 트랜스미터 정지/고장 검출(transmitter freeze/fault detection) | |
| JP3652629B2 (ja) | 振動波形弁別方法および加速度データ出力装置並びに液状化検知装置 | |
| JPH05341052A (ja) | 管制装置 | |
| JP3015905B2 (ja) | 自動販売機の防犯システム | |
| US5781282A (en) | Distance measurement device | |
| US5353905A (en) | Coin sorting device | |
| JPH05334535A (ja) | 防犯装置 | |
| JPH03291536A (ja) | 信号波形パターン識別方法及び地震検出方法 | |
| JPH0346982A (ja) | エレベータ位置検出装置 | |
| JPS6264921A (ja) | エンジンのノツキング検出装置 | |
| JPH03108682A (ja) | 超音波レーダ装置の異常検出装置 | |
| RU236709U1 (ru) | Устройство дистанционного измерения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра на работающем оборудовании | |
| JP3160278B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JP2715589B2 (ja) | センサー切替装置 | |
| JPH06150178A (ja) | 異常警報システム |