专利名称：品质检查方法和品质检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动作中伴随声音的发生的工业产品(例如马达、压缩机、变换器或内置这些的产品、具有齿轮或凸轮、滑块等机械动作机构的产品)的品质检查方法。
背景技术：
除了一部分之外，几乎所有的工业产品在动作时都或多或少伴随动作音的发生。 这种动作音从电机等动力部件或压缩机等功能部件、变换器等电气部件、以及齿轮或凸轮、 滑块等机械动作机构发出。在工业产品的批量生产工序中，在产品的组装途中或完成后实施利用所述动作音的产品的检查。作为工业产品发出的动作音，有稳定音和非稳定音。例如，作为设备的电机或压缩机等中由于线圈或转子或叶片、涡杆维持稳定的旋转状态，所以动作音维持一定的音质、音调、大小。将从这种工业产品发出的动作音称为稳定音。另一方面，光盘驱动器在盘的插入、排出动作时发出的动作音、或汽车导航仪的显示器在开闭动作时发出的动作音、照相机以电动进行变焦动作时发出的动作音等的音质、音调、大小根据工业产品的运动状态的变化而时时刻刻发生变化。将这种工业产品发出的动作音称为非稳定音。例如，汽车导航仪的显示器在动作开始前为无声状态，而一旦开始显示器打开动作，则汽车导航仪具备的马达或齿轮、凸轮发出动作音。汽车导航仪的显示器的打开动作开始时的动作音与停止的动作音多数情况下因齿轮的状态或马达旋转速度的变化而不同。因此，基于非稳定音的工业产品的品质评价比基于稳定音的工业产品的品质评价难。通常，在基于动作音进行工业产品的品质的评价时，虽然实施基于人的听觉的官能性检查，但此时的判断基准凭借检查员的感觉，因检查员不同而各不相同，难以定量评价工业产品的品质。另外，即便是同一检查员，也会因身体条件、周围的环境等而在判断基准上产生偏差，所以基于人的听觉的检查缺乏定量性。因此，尝试使基于动作音的工业产品的品质评价自动化。作为现有的基于工业产品发出的动作音的自动品质检查方法，有如下方法对由噪音仪得到的每个频率的声压，设定预定值(阈值)来评价品质(例如参照专利文献1)。 图25是表示专利文献1中记载的现有的基于动作音的工业产品的品质检查方法。如图25所示，现有的工业产品的检查在频率空间的各频带中分别设置判定参数来进行。专利文献1 日本特开2006126141号公报但是，在所述现有构成中，由于仅在频率空间设定预定值(图25中显示为“判定参数”)，所以仅将工业产品发出的稳定音作为评价对象。因此，难以评价发出随时间经过而变化的非稳定音的工业产品的品质。另外，现有检查方法中，由于仅用物理声音的大小的指标即声压等级来评价品质， 所以若声压等级在预定值以下，则评价为合格品。但是，有时即便声压等级为预定值以下也因音质而想处理为不合格，仅用声压等级难以有效判别工业产品的品质。
发明内容
本发明用于解决上述现有的问题，其目的在于提供一种基于注重于音质的声音的检查方法。为了实现上述目的，本发明的品质检查方法，其特征在于，从多个合格品样品中取得与作为检查对象的被检工件为同种的所述合格品样品的动作音，作为合格品声音信息， 使用心理音响参数，将多个所述合格品声音信息进行数值化，作为对应于经过时间的合格品声音评价量，根据多个所述合格品声音评价量，决定判定用的要预先设定的值，取得从所述被检工作发出的动作音，作为被检声音信息，将所述被检工件的所述被检声音信息进行数值化，作为对应于经过时间的被检声音评价量，根据对所述被检工件的所述被检声音评价量与决定的所述预先设定的值进行比较而得到的结果，检查所述被检工件的品质。发明效果如上所述，根据本发明的品质检查方法，能够从音质方面评价动作音，以接近人的听觉检查的评价等级来检查产品的品质。
图1是本发明实施方式1中的基于非稳定音的品质检查方法的流程图。图2是本发明实施方式1中的用于设定预定值的预定值决定方法的流程图。图3是声波形数据取得分析处理的流程图。图4是声波形数据时间偏移处理的流程图。图5是声波形数据预定值比较处理的流程图。图6是声波形数据预定值比较结果掩蔽处理的流程图。图7是异响判定处理的流程图。图8是合格品声波形数据取得分析处理的流程图。图9是合格品声波形数据时间偏移处理的流程图。图10是合格品声波形数据增加数量处理的流程图。图11是预定值决定方法的流程图。图12是掩蔽区域设定处理的流程图。图13是表示本发明实施方式1中用于实施品质检查方法的装置构成例的概略图。图14是表示声波形数据取得分析处理与合格品声波形数据取得分析处理中取得的声波形数据、部分声波形数据U(i)与部分声波形数据W(i)的关系图。图15是表示声波形数据时间偏移处理中相对时间差h = 4时的心理音响参数排列的移位操作的图。图16是表示声波形数据时间偏移处理中相对时间差h = 4时的心理音响参数排列的移位操作的图。图17是表示本发明实施方式1中用于实施预定值决定方法的装置构成例的概略图。图18是表示合格品声波形数据时间偏移处理中相对时间差h (Y) = 4时的心理音响参数排列的移位操作的图。
图19是表示合格品声波形数据时间偏移处理中相对时间差h (Y) = 4时的心理音响参数排列的移位操作的图。图20是表示掩蔽区域设定处理中的掩蔽预定值Lmt与掩蔽基准值Lmb (i)的关系、以及基于Lmt的设定差异的掩蔽区域差异的图。图21是对有关响度值的实际合格品样品数据组的直方图与在合格品数据增加数量处理中增加数量的虚拟合格品数据组的直方图进行比较的图。图22是对有关锐度的实际合格品样品数据组的直方图与在合格品数据增加数量处理中增加数量的虚拟合格品数据组的直方图进行比较的图。图23是对有关粗糙度值的实际合格品样品数据组的直方图与在合格品数据增加数量处理中增加数量的虚拟合格品数据组的直方图进行比较的图。图24是对有关变动强度值的实际合格品样品数据组的直方图与在合格品数据增加数量处理中增加数量的虚拟合格品数据组的直方图进行比较的图。图25是表示专利文献1中记载的现有品质检查方法的图。图26是表示由软件实现的计算机的功能结构的框图。符号说明1 被检工件2集音器3 A/D 变换机4驱动装置5计算机6 显示器7输入装置8合格品样品9合格品样品组
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。(实施方式1)图1是表示本发明实施方式1中的基于非稳定音的品质检查方法的流程的流程图。图2是表示本发明实施方式1中的用于基于非稳定音的品质检查方法中的预定值决定方法的流程的流程图。另外，图13是表示本发明实施方式1中用于进行基于非稳定音的品质检查的装置构成例的概略图。另外，图17是表示本发明实施方式1中用于进行预定值决定的装置构成的概略图。此外，图17所示的装置的基本构成与图13 —样，图17与图13中动作音的发生源不同。即，图13中记载的装置取得作为工业产品的被检工件1的动作音，作为动作音的发生源。另一方面，图17中记载的装置取得事先准备的合格品样品8的动作音。该合格品样品8是合格品样品组9中的任一个。合格品样品组9由与被检工件1为同种的工业产品、 且为合格品工业产品的多个合格品样品8构成。本实施方式1中说明的基于非稳定音的品质检查方法是将图1、图2的流程图所示的方法结合的方法。另外，图1、图2的流程图所示的非稳定品质检查方法和预定值(阈值)决定方法通常由计算机5内构成的程序执行。在图13所示的装置中，来自被检工件1的声音由集音器2集音，由A/D变换机3 进行模数变换之后，作为数字数据输入到计算机5中。并且，在与计算机5连接的显示器6 中显示数据，由驱动装置4根据来自输入装置7的输入等，使被检工件1动作。另外，在图17所示的装置中，来自从合格品样品组9中提取的合格品样品8的声音由集音器2集音，由A/D变换机3进行模数变换之后，作为数字数据输入到计算机5中。 并且，在与计算机5连接的显示器6中显示数据，由驱动装置4根据来自输入装置7的输入等，使合格品样品8动作。另外，计算机5只要可执行后述的处理的程度即可，构成计算机5的记录媒体、 CPU、接口等的规格、显示器6的规格、输入装置7的规格也只要是可实现本实施方式1中说明的处理的结构，则当然不对特定构成做任何限定。另外，也可以代替计算机5而使用程序装置(sequencer)(注册商标)等的可进行逻辑控制或判断的设备。另外，集音器2只要是麦克风或加速度传感器、激光位移计等能够将被检工件1的动作音即音响振动变换为声波形信号的设备，则任何形式或方式皆可。图26中表示本实施方式1中由软件实现的计算机的功能结构的框图。图26中， 计算机5具有与集音部11连接的数值化部16、与数值化部16连接的偏移部12、与偏移部 12连接的预定值比较部13和增加数量部17、与预定值比较部连接的掩蔽处理部14、与掩蔽处理部14及显示器6连接的品质评价部15、与增加数量部17及预定值比较部13连接的预定值决定部18、与预定值决定部18及掩蔽处理部14连接的区域决定部19，作为功能结构。接着，说明图1所示的基于非稳定音的品质检查方法的概要。若步骤SO中开始检查处理，则首先在步骤Sl中，由集音器2取得在驱动装置4的作用下动作的被检工件1发出的动作音，作为声波形信号，并由A/D变换机3变换为作为声音信息的声波形数据。集音器2和A/D变换机3作为取得声音信息的集音单元11发挥功能。并且，将声波形数据数值化，作为对应于经过时间的声音评价量即心理音响参数。 该数值化通过计算机5的数值化部16的运算进行。接着，在步骤S2中，对步骤Sl中得到的心理音响参数进行时间偏移处理，以取得与事先准备的基准波形数据的时间整合性。该时间偏移处理由偏移部12进行。接着，在步骤S3中，将步骤S2中适当进行了时间偏移处理后的心理音响参数与作为事先准备的预定值的预定值数据相比较。该比较处理由预定值比较部13进行。接着，在步骤S4中，为了从步骤S3中比较心理音响参数与预定值数据的结果的数据中仅提取判定所需的部分，使用事先准备的掩蔽数据，进行掩蔽处理。该掩蔽处理由掩蔽处理部14进行。接着，在步骤S5中，使用步骤S4中进行掩蔽处理后的与预定值数据比较的结果数据，实施步骤Sl中取得的被检工件1的声波形数据是否是异响的判定。该判定处理由品质评价部15执行，在步骤S6中结束检查处理。另外，关于步骤Sl到步骤S5的各步骤的更详细的处理的说明，在后面叙述。下面，说明图2所示的预定值决定方法的流程。在步骤S7中若开始预定值设定处理，则首先在步骤S8中，对事先准备的P个合格品样品8的全部以与步骤Sl同样的工序取得声波形数据，算出心理音响参数。由此，得到 P个量的心理音响参数。这些处理由集音部件11和数值化部16进行。接着，在步骤S9中，从在步骤S8中取得的对P个量的合格品样品8的心理音响参数中选择一个。将该心理音响参数视为基准波形数据。并且，以与步骤S2同样的过程对其他心理音响参数进行时间偏移处理，以便能取得与所述基准波形数据的时间整合性。该时间偏移处理由偏移部12进行。接着，在步骤SlO中，对步骤S9中适当进行时间偏移处理而消除了时间轴上的错位的状态的对P个合格品样品8的心理音响参数进行统计处理，从而按各时刻的数据点，使样品数据的个数虚拟地增加Q个量。由此，进行在合格品样品8的个数较少的状况下也可容易地进行预定值决定的准备。该处理由增加数量部17进行。接着，在步骤Sll中，根据步骤SlO中增加的Q个虚拟样品数据与P个合格品样品 8的心理音响参数，使用标准偏差法或最大最小法中的任一方法，决定用于判定动作音是否为异响的预定值(阈值)。该决定由预定值决定部18进行。接着，在步骤S12中，以在步骤Sll中决定预定值的过程中求出的心理音响参数的平均值、最大值、上限预定值中的任一个为基准，限定声波形数据的判定部分，决定用于防止不必要的过检测的掩蔽处理所需的掩蔽区域。该决定由区域决定部19进行，在步骤S13 中结束预定值设定处理。另外，关于步骤S8到步骤S12的每个步骤的更详细的处理的说明，在后面叙述。接着，对于在前面图1中说明的基于非稳定音的品质检查方法，对步骤Sl到步骤 S5的每个步骤进一步详细说明。首先，说明步骤Sl的声波形数据取得分析处理。图3是详细表示步骤Sl的声波形数据取得分析处理的流程图。 在步骤S14中若开始声波形数据取得分析处理，则在步骤S15中，作为取得被检工件1的声波形数据的事先准备，设定声波形数据取得时间T、部分声波形取得时间At、时间窗幅度数k。这里，将声波形数据取得时间T设定得比被检工件1的动作音发生时间τ的长度足够长(例如将动作音发生时间τ前后各1秒设为余量区间，将动作音发生时间τ+2秒设为Τ)。另外，在后述的预定值(阈值)决定方法的程序中也可以设定Τ，所以这里原样使用在预定值决定方法的步骤中设定的Τ。关于部分声波形取得时间Δ t、时间窗幅度数k的设定，也同样原样使用在预定值决定方法的步骤中设定的At、k。通常，对于At与k，为了计算机5的现实性能和后述的心理音响参数计算的方便，设定为At = I毫秒 2毫秒左右、k = 100 2000左右。接着，在步骤S16中，将用于以At单位对所取得的声波形数据的累计数进行计数的变量i设定为0，并由计算机5开始取得声波形数据。接着，在步骤S17中，从计算机5经由驱动装置4向被检工件1发出动作开始指令。这里，被检工件1从驱动装置4接受动作开始指令后开始决定的动作，从被检工件1开始发生动作音。接着，在步骤S18中，由集音器2取得从被检工件1中伴随动作而发出的动作音， 作为部分声波形数据U(i)。此时取得的声波形数据的时间幅度是部分声波形取得时间 At。接着，在步骤S19中，将从当前最新的部分声波形数据U (i)起至回溯k 1个量的部分声波形数据U(i-l)、U(i-2)…U(i-k)为止按时间序列顺序追加到U (i)的过去时间侧， 从而构成一个部分声波形数据W(i)。ff(i)的时间幅度为k*At。这样，通过1次波形取得动作而由集音器2取得的声波形数据为时间幅度At，但为了计算后续的步骤中所需的数据，而能够得到时间幅度k*At的波形数据。其中，在i < k的情况下，由于不存在比检查动作开始时的部分声波形数据U(O)更位于过去的部分声波形数据，所以过去侧的部分声波形数据截止于U(0)。图14中图示了 k = 5时的i = 0 12的U(i)与W(i)的波形取得范围。可知当i》5时一边使时间幅度5At的时间窗错位一边取得声波形数据。接着，在步骤S20中，根据得到的部分声波形数据W(i)，算出心理音响参数。这里， 算出响度L(i)、噪度N(i)、锐度S(i)、粗糙度R(i)、变动强度F(i)，作为心理音响参数。这里，所谓心理音响参数是为了解决以往在声音的评价中使用的声压等级的数值会表示与基于人的听觉的官能评价不同的结果的问题而设计的参数，被提倡为与人的听觉相关性较高的评价量。响度是表示以人的听觉感觉到的声音的大小的数值，噪度是表示人感觉到的声音的嘈杂度的数值，锐度是表示声音的金属感或高亢感的数值，粗糙度是表示声音的不光滑感或粗糙感的数值，变动强度是表示声音的起伏感或变动感的数值，特点是通过与非线性听觉的频率特性同等的处理来计算。关于这些心理音响参数的计算，在 E. Zwicker著、山田由纪子译“心理音响学”中详细揭露。另外，关于响度的求法，由IS0532B 标准化，关于噪度的求法，由IS03891标准化。接着，在步骤S21中，按时间序列来排列步骤S20中得到的各个心理音响参数。心理音响参数的计算在步骤S20中按每个At实施，将各个心理音响参数值计算出用于以At 单位对声波形数据的累计数进行计数的变量i的数量，所以按i的顺序排列存储各心理音响参数值。接着，在步骤S22中，根据用于以At单位对声波形数据的累计数进行计数的变量 i的数量，判断声波形数据取得时间的累计是否达到声波形数据取得时间T，若声波形数据取得时间的累计未达到声波形数据取得时间T，则在步骤S23中将变量i加1后，再次从步骤S18开始继续处理。若声波形数据取得时间的累计达到声波形数据取得时间T，则结束声波形数据取得动作，前进到步骤S24。在步骤S24的时刻，得到通过反复执行步骤S21而生成的、相当于时间幅度T的心理音响参数的时间序列排列，在步骤S25中结束声波形数据取得分析处理。这里，若设各心理音响参数的时间序列排列的数据数量为η个，则为T = n*At。在工业产品中进行基于非稳定音的品质检查的情况下，假设如下状况，即有限时间内的被检工件的动作音为对象，被检工件的动作音发生某动作时间幅度τ。在本实施方式1中，在步骤S16中开始取得声波形数据，声波形数据取得时间T如上所述，被设定成与被检工件的动作时间τ相比具有足够大的余量(Τ> τ)。因此，通过适当地设定步骤S16和向被检工件1发出动作开始指令的步骤S17的执行时间间隔，能够在声波形数据取得时间T内在数据开头部分与数据末尾部分包含某种程度的无动作区间的状态下取得想要评价的被检工件1的动作音的声波形数据。下面，说明步骤S2的声波形数据时间偏移处理。图4是进一步详细表示步骤S2 的声波形数据时间偏移处理的流程图。在步骤S26中若开始声波形数据时间偏移处理，则在步骤S27中，算出对步骤Sl 中取得的被检工件1的动作音的、响度值排列L(i) (i = 0 n-1)的微分波形排列D(i)。 D(i)由下述(式1)求出。D(i) = L(i)-L(i-1) ...(式 1)其中，设L(_l) = L(O)，在 i = 0 时，D(O) = L(0)_L(_1) = L(O)-L(O) = 0。D(i) 是所谓的差分值的排列，但这里为了方便称为微分波形排列。接着，在步骤S28中，对于在后述的预定值决定方法的过程中设定的基准响度波形排列Lb⑴(i =0 n-1)，也与步骤S27—样，算出微分波形排列Db(i)。Db(i)由下述 (式2)求出。Db(i) = Lb(i)-Lb(i-1) ...(式 2)其中，设Lb (-1) = Lb(O)，在 i = 0 时，Db(O) =Lb(0)_Lb(_l) =Lb(O)-Lb(O)= O0接着，在步骤S29中，算出步骤S27、S28中求出的微分波形排列D(i)与Db⑴的互相关函数Φ (t) (-n+1 ( t ( n-1)。互相关函数Φ (t)由下述(式3)求出。[算式1]
权利要求
1.一种品质检查方法，其中，从多个合格品样品中取得与作为检查对象的被检工件为同种的所述合格品样品的动作音，作为合格品声音信息，使用心理音响参数，将多个所述合格品声音信息进行数值化，作为对应于经过时间的合格品声音评价量，根据多个所述合格品声音评价量，决定判定用的预先设定的值， 取得从所述被检工作发出的动作音，作为被检声音信息，将所述被检工件的所述被检声音信息进行数值化，作为对应于经过时间的被检声音评价量，根据对所述被检工件的所述被检声音评价量与决定的所述预先设定的值进行比较的结果，检查所述被检工件的品质。
2.根据权利要求1所述的品质检查方法，其中，使用响度、粗糙度、噪度、变动强度、锐度中的至少一个作为所述心理音响参数。
3.根据权利要求1所述的品质检查方法，其中，将下述声音评价量使用为从所述合格品样品得到的多个所述合格品声音评价量，决定所述判定用的预先设定的值，所述声音评价量是将从多个所述合格品声音评价量中以允许重复选择的随机提取来选择的一个所述合格品声音评价量、与将多个所述合格品声音评价量的标准偏差、ο ^ λ X的随机系数λ X以及具有平均为0、标准偏差为1的分布的正态随机数相乘而得到的值相加而得到的。
4.根据权利要求1所述的品质检查方法，其中，从多个所述合格品声音评价量之中选择一个声音评价量，对该声音评价量，按每个时间序列点求出时间序列上邻接的合格品声音评价量的差分，对其他的所有所述合格品声音评价量，也同样按每个时间序列点求出时间序列上邻接的合格品声音评价量的差分，并求出所选择的一个所述合格品声音评价量的差分与其他合格品声音评价量的差分的有关时间序列点的合格品互相关函数，根据具有所述合格品互相关函数的最大值的排列位置的指标，在具有所述合格品互相关函数的最大值的排列位置的指标为正值时，将所述合格品声音评价量的有关时间序列的排列关系向时间序列的未来侧错位所述指标的绝对值的量，在具有所述合格品互相关函数的最大值的排列位置的指标为负值时，将所述合格品声音评价量的有关时间序列的排列关系向时间序列的过去侧错位所述指标的绝对值的量之后，在时间序列整体上求出所述合格品声音评价量的平均值，并决定基准波形， 决定所述判定用的预先设定的值。
5.根据权利要求1所述的品质检查方法，其中，按每个时间序列点，求出所述被检声音评价量和所述基准波形的、时间序列上邻接的声音评价量值的差分，并求出所述被检声音评价量的差分与所述基准波形的差分的有关时间序列点的被检互相关函数，根据具有所述被检互相关函数的最大值的排列位置的指标，在具有所述被检互相关函数的最大值的排列位置的指标为正值时，将被检声音评价量的有关时间序列的排列关系向时间序列的未来侧错位所述指标的绝对值的量，在具有所述被检互相关函数的最大值的排列位置的指标为负值时，将被检声音评价量的有关时间序列的排列关系向时间序列的过去侧错位所述指标的绝对值的量之后，根据对所述被检工件的所述被检声音评价量与决定的所述预先设定的值进行比较的结果，检查所述被检工件的品质。
6. 一种品质检查装置，其中，具备品质评价部，该品质评价部利用权利要求1至5中任一项所述的品质检查方法，评价所述被检工件的品质。
全文摘要
本发明的品质检查方法和品质检查装置，从音质方面评价作为工业产品的动作音之一的非稳定音，实现接近人的听觉检查的基于非稳定音的品质检查。用集音器(2)将合格品样品(8)的动作音变换为声波形数据，经由A/D变换机(3)取入计算机(5)，变换为心理音响参数。再根据多个量的合格品样品的心理音响参数，利用合格品样品的数据偏差使虚拟合格品数据增加数量。根据合格品样品数据与虚拟合格品数据的心理音响参数，用统计方法算出预定值与判定掩蔽数据，生成预定值数据。用集音器(2)将被检工件(1)的动作音变换为声波形数据，经A/D变换机取入计算机，变换为心理音响参数后，按每心理音响参数与在先生成的预定值比较，实施异响判定。
文档编号G01H17/00GK102252749SQ20111012754
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者大森丰, 武智洋平 申请人:松下电器产业株式会社