本发明涉及一种对使用传感器来实现的测量中的异常状态进行判定的异常状态判定系统。
背景技术：
在测量装置中，准确地检测传感器的异常并发出警报很重要。但是，根据传感器所处的环境，可能会在判定是否发生异常时作出误判定。为了应对该问题，例如，提出了一种温度传感器异常诊断装置，其防止了装配于汽车的温度传感器因环境变化而引起的误判定(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1所述的温度传感器异常诊断装置中，通过外部气温传感器或进气温度传感器的运转开始时的检测值与运转开始后经过规定时间后的检测值的差值，取消异常诊断或者校正用于异常诊断的阈值。由此，防止汽车运转开始时的误判定。
但是，在为了防止误判定而取消了异常诊断的情况下，会变成完全无法进行温度传感器的异常诊断的状态，因此，作为诊断装置的可靠性受损。另一方面，在为了防止误判定而校正作为异常状态的判定条件的阈值的情况下，例如，在阈值根据装置的构成构件的规格等来确定的情况下，无法变更异常状态的判定条件，因此，会变成无法使用该温度传感器异常诊断装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-89797号
技术实现要素：
发明所要解决的问题
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种异常状态判定系统，其即使在无法变更对使用传感器来实现的测量中的异常状态进行判定的判定条件的情况下，也能防止误判定，可靠性高。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的一个实施方案的异常状态判定系统具备：
异常状态判定部，使用基于从传感器输出的信号的检测信号来判定异常状态；以及
特定处理部，当满足规定的条件时，在向所述异常状态判定部输入前的阶段进行调整所述检测信号的强度的控制处理。
发明效果
根据上述的实施方案，能提供一种状态判定系统，其即使在无法变更对使用传感器来实现的测量中的异常状态进行判定的判定条件的情况下，也能防止误判定，可靠性高。
附图说明
图1a是表示包括本发明的一个实施方式的异常状态判定系统的测量装置的概要的框图。
图1b是表示包括本发明的其他实施方式的异常状态判定系统的测量装置的概要的框图。
图2a是表示通过特定处理部进行调整检测信号的强度的控制处理前的状态的李萨如图形。
图2b是表示通过特定处理部进行调整检测信号的强度的控制处理后的状态的李萨如图形。
图3是表示由特定处理部控制的校正量计算部的电路的一例的电路图。
图4是表示特定处理部和校正量计算部的电路的其他例子的电路图。
图5是示意地表示具备包括异常状态判定系统的测量装置的工作机械的一例的立体图。
附图标记说明
2：测量装置；10、10’：传感器；12：标尺；20：测量部；30：校正量计算部；40：异常判定部；50：特定处理部；60：输出调整部：70：模数转换器；80：检测信号校正部；100：异常状态判定系统；200：工作机械；210：框架；220：加工台。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的实施方式、实施例进行说明。需要说明的是，以下的说明是用于将本发明的技术思想具体化的内容，只要没有特定的记载，本发明不限于以下的内容。
各附图中，有时对具有相同功能的构件标注相同的附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性，有时为了方便而分为实施方式、实施例来表示，而不同的实施方式、实施例所示的构成可以部分置换或组合。排在后面进行说明的实施方式、实施例中省略了对与之前说明的相同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别地，关于由相同的构成得到的相同的作用效果，不会在每个实施方式、实施例中都逐一提及。为了明确说明各附图所示的构件的大小、位置关系等，有时也会夸张地表示。
(本发明的一个实施方式的异常状态判定系统)
首先，参照图1，对包括本发明的一个实施方式的异常状态判定系统的测量装置进行说明。图1是表示包括本发明的一个实施方式的异常状态判定系统的测量装置的概要的框图。
本实施方式的测量装置2具备：传感器10、输出调整部60、模数转换器70、检测信号校正部80、测量部20、校正量计算部30、异常状态判定部40以及特定处理部50。通过异常判定部40和特定处理部50，构成本实施方式的异常状态判定系统100(参照图1a的双点划线)。
传感器10可以采用以位置传感器、加速度传感器、振动传感器、载荷传感器、温度传感器为代表的任意的传感器。
从传感器10输出的模拟信号被输出调整部60放大，被模数转换器70转换为直流而成为检测信号。然后，检测信号通过检测信号校正部80被校正了偏移量等，分别输入至测量部20、校正量计算部30、异常状态判定部40以及特定处理部50。
测量部20基于来自传感器10的信号，具体而言使用检测信号，确定与传感器的种类相应的测量值，输出测量数据。
校正量计算部30基于检测信号，计算出用于校正输出调整部60的增益的增益校正系数并发送给输出调整部60，以使被输出调整部60放大的检测信号的强度处于适应性范围。进而，校正量计算部30计算出对检测信号的距离初始位置的偏移量进行校正的偏移校正系数，发送给检测信号校正部80。需要说明的是，在传感器10输出具有相位差的信号的情况下，校正量计算部30计算出对检测信号的相位差进行校正的相位差校正系数，发送给检测信号校正部80。
如上所述，在本实施方式中，关于对检测信号的强度进行校正的增益的校正，在模拟信号的阶段进行校正，关于偏移、相位差的校正，在数字信号的阶段进行。用虚线的箭头表示为了进行增益、偏移等的校正而从校正量计算部30发送给输出调整部60或检测信号校正部80的反馈信号。
构成异常状态判定系统100的异常状态判定部40使用基于从传感器10输出的信号的检测信号来判定异常状态，在判定为发生了异常状态时进行输出警报信号的控制处理。
构成异常状态判定系统100的特定处理部50在满足规定的条件时，在向异常状态判定部40输入前的阶段进行调整检测信号的强度的控制处理。这里所说的“调整”是指减弱或增强强度，以使检测信号的强度处于规定的范围内。调整检测信号的强度的控制处理可以通过对检测信号实施滤波或加以屏蔽来实现，如后文进行说明的，也可以通过调整输出调整部60的增益来实现。
“异常状态”是指，在使用了传感器10的测量装置2中，由于短路、断线、构成构件的损伤等而应该停止计测的状态。此外，“满足规定的条件”是指，尽管实际上没有发生“异常状态”，但因外部干扰、环境因素等，检测信号出现非常大(或者小)的值，成为异常状态判定部40判定为异常状态的状况的情况。在“满足规定的条件”的情况下，如后所文进行说明的，也包括如下情况：在比通过来自校正量计算部30的反馈信号来进行输出调整部60的增益的校正的间隔短的间隔中，检测信号大幅变化，异常状态判定部40判定为异常状态。
在异常状态的判定中可能会发生误判定的情况下，一般会变更判定异常状态的条件自身。但是，在根据例如装置的构成构件的输入容许值等而确定了异常状态的判定值的情况下，无法变更判定异常状态的条件。就图1a所示的情况而言，可以例示出异常状态的判定值根据模数转换器70的输入容许值来确定的情况。
在本实施方式中，在可能会发生误判定的情况下，特定处理部50在向异常状态判定部40输入前的阶段，进行调整检测信号的强度的控制处理，因此，即使在无法变更判定的条件的情况下也能可靠地防止误判定。
作为具体例，可以例举出如下的控制处理：异常状态判定部40对检测信号和规定的阈值进行比较，在检测信号的值比阈值大的(或者小的)情况下，判定为发生了异常事态。
此时，可以例举出：特定处理部50在满足规定的条件时将用于减小或放大输出调整部60的放大的增益的反馈信号发送给输出调整部60，以使检测信号的强度处于规定的范围内(参照图1的虚线箭头)。需要说明的是，不仅可以从特定处理部50向输出调整部60发送反馈信号的情况，也可以通过特定处理部50控制校正量计算部30(参照图1的单点划线的箭头)，从校正量计算部30向输出调整部60发送反馈信号，以使输出调整部60的放大的增益变小。
从校正量计算部30、特定处理部50输出的反馈信号既可以由电气电路生成，也可以由基于规定的算法的软件生成。需要说明的是，在由于短路、断线、构成构件的损伤等而发生了异常状态的情况下，即使通过特定处理部50调整了检测信号的强度，检测信号也依然具有供异常状态判定部40判定异常的充分的强度，因此，能可靠地检测异常状态。
如上所述，在本实施方式中，能提供一种异常状态判定系统100，其即使在无法变更对使用传感器10来实现的测量中的异常状态进行判定的判定条件的情况下，也能防止误判定，可靠性高。
在具备上述的异常状态判定系统100和传感器10、使用检测信号来确定测量值的测量部20以及用于校正检测信号的强度的校正量计算部30的测量装置2中，也能起到相同的效果。
(本发明的一个实施方式的异常状态判定系统)
接着，参照图1b，对本发明的其他实施方式的异常状态判定系统进行说明。图1b是表示包括本发明的其他实施方式的异常状态判定系统的测量装置的概要的框图。
在本实施方式中，传感器10’与上述图1a所示的一个实施方式不同。图1b所示的传感器10’是与具有磁图案的标尺12隔开规定间隔地配置的磁传感器。传感器10’具有两个mr传感器，标尺12具有以间距λ交替配置ns极的磁图案。
mr传感器是在基板上被图案化的薄膜传感器，当与标尺12保持一定的间隔相对移动时，电阻值根据来自标尺12的泄漏磁场的大小而变化，输出信号。为了抵消高次谐波分量等的失真分量，两个mr传感器间隔λ/6进行配置，传感器10输出相位偏移90度的正弦波和余弦波。
测量部20能在基于正弦波和余弦波的检测信号达到峰值时掌握“到达了磁图案的n极或s极的位置”这一情况。由此，测量部20能基于达到峰值的次数，准确地确定与标尺12的基准位置的距离。
此外，在周期性变化的正弦波和余弦波达到峰值的时间点才能掌握振幅，因此，校正量计算部30在达到正弦波和余弦波的峰值的时间点向输出调整部60发送增益校正系数，完成输出调整部60的增益的校正。同样地，由于在达到峰值的时间点才能掌握与原点的偏移量，因此，校正量计算部30在达到正弦波和余弦波的峰值的时间点向检测信号校正部80发送偏移校正系数，完成检测信号的偏移的校正。而且，由于在达到峰值的时间点才能准确地掌握正弦波和余弦波的相位差，因此，校正量计算部30在达到正弦波和余弦波的峰值的时间点向检测信号校正部80发送相位差校正系数，完成检测信号的相位差的校正。
关于传感器10’以外的部分，图1b所示的实施方式与图1a所示的实施方式相同，因此，省略其他各构成部的详细说明。
＜李萨如图形＞
接着，参照图2a和图2b，对根据传感器10与标尺12之间的相对移动，在传感器10输出正弦波信号和余弦波信号时特定处理部50进行调整检测信号的强度的控制处理的情况进行说明。图2a是表示通过特定处理部进行调整检测信号的强度的控制处理前的状态的李萨如图形。图2b是表示通过特定处理部进行调整检测信号的强度的控制处理后的状态的李萨如图形。
在此，李萨如图形是将相互正交的两个简谐振动作为有序对而获得的点的轨迹所描绘出的平面图形。在图2a和图2b中，以纵轴为正弦(sin)，以横轴为余弦(cos)。在相位偏移90度的正弦和余弦中，李萨如图形成为圆形。
如上所述，在正弦波和余弦波达到峰值的时间点才能求出振幅，因此，校正量计算部30基于周期性变化的信号的峰值来校正检测信号的强度。如图2a、2b所示，校正量计算部30能在顺时针前进的正弦波和余弦波到达纵轴和横轴的时间点校正检测信号的强度，但此前的阶段无法校正检测信号的强度。在图2a、2b中，用虚线的呈辐射状延伸的直线表示检测信号的更新定时，而在达到峰值前的更新定时，校正量计算部30无法校正检测信号的强度。
例如，在设置有传感器10和标尺12的构件发生振动的情况下，传感器10和标尺12之间的间隔会发生变化。由此，即使在传感器10和标尺12实际上没有相对移动的状态下，也可能会从传感器输出大的(根据振动的方向，反之输出小的)信号。尤其是，在正弦波信号和余弦波信号从上一个峰值到下一个峰值这之间的非常短的时间内，可能会从传感器10输出大的(或小的)信号。
在该情况下，校正量计算部30无法校正检测信号的强度，因此，异常状态判定部40可能会判定为发生了异常状态。也就是说，可能会在上述的“满足规定的条件”的情况下在异常状态的判定中发生误判定。
另一方面，在本实施方式的特定处理部50中使用李萨如图形，因此，能在检测信号的任意的更新定时计算出李萨如圆(圆形的李萨如图形)的半径。将检测信号的任意的更新定时下的正弦波的值设为a，将余弦波的值设为b，若将李萨如圆的半径设为r，则能通过r＝sqr(a2+b2)计算出李萨如圆的半径。
由此，能计算出相当于检测信号的任意的更新定时下的振幅的值。
在图2a、2b中，在由纵轴、横轴划分出的区域中的右上的区域中示出正弦波和余弦波的李萨如圆按顺时针前进。如图2a所示，检测信号的强度可能会因振动等而变大，异常状态判定部40判别为输入的检测信号的值比规定的阈值大(或者小)，判定为异常状态。
在此，作为异常状态判定部40判定为异常状态的一个方案，可以例示出：考虑到电子噪声等，在n次(n为2以上的整数)检测信号的更新定时判别为检测信号的值比阈值大(或者小)的情况下，判定为异常状态。
本实施方式中，在基于正弦波和余弦波的李萨如圆的半径比规定的上限值大时或比规定的下限值小时，计算出半径与目标值(在此为中央值)的差值，进行与差值相应的(例如，与差值成比例的)输出调整部60的增益的校正。例如，在半径与上限值的差值大的情况下，进行更大幅度地减小增益的校正。需要说明的是，在此处使用的反馈控制中，可以采用比例控制、积分控制、微分控制、以上控制的任意的组合等已知的任意方法。
通过这样的控制处理，如图2b所示，能使基于正弦波和余弦波的李萨如圆的半径收敛于上限值与下限值之间的区域。
如上所述，异常状态判定部40在检测信号的多个更新定时下检测信号的值比阈值大(或者小)情况下判定为异常状态。由此，即使异常状态判定部40一度被输入了大的检测信号的值，也能通过上述的控制处理，在下个更新定时，使检测信号的值收敛于由阈值限定的范围内，因此，能防止异常状态判定部40判定为异常状态。
需要说明的是，在使用李萨如圆的半径的情况下，能求出振幅，但无法求出与输出调整部60的初始位置的偏移量。但是，偏移量比用于判定是否为异常状态的阈值小，不会对异常状态判定部40的判定造成影响。
如上所述，在本实施方式中，传感器10是与具有磁图案的标尺12隔开规定间隔地配置的磁传感器，通过传感器10与标尺12之间的相对移动，传感器10输出正弦波信号和余弦波信号。此时，特定处理部50计算出基于检测信号的正弦波和余弦波的李萨如圆的半径，在该半径超出规定的范围时，进行调整检测信号的强度的控制处理。
传感器10与标尺12之间的间隔会因振动等而发生变化，即使在传感器10和标尺12没有相对移动的情况下，异常状态判定部40也有可能会被输入强的(或者弱的)检测信号，或者有可能在达到正弦波和余弦波的峰值前，在非常短的时间内，异常状态判定部40被输入强的(或者弱的)检测信号。即使在这样的情况下，在本实施方式中，也能迅速地减弱(或者增强)检测信号的强度，恰当地进行误判定防止控制。
特别地，在本实施方式中，在检测信号的每个更新定时，特定处理部50进行李萨如圆的半径的值与规定的值的比较。由此，能在李萨如圆的半径超出规定的范围时迅速地调整检测信号的强度。
此时，若异常状态判定部40在多个更新定时下的检测信号的值超出阈值时正要判定为发生了异常状态，通过特定处理部50的调整检测信号强度的控制，就能可靠地防止则异常状态判定部40进行误判定。
特别地，在用于异常状态的判定的阈值根据模数转换器70的输入容许值来确定的情况下，能有效地防止误判定，其中，模数转换器70在信号的传递顺序中配置于异常状态判定部40和特定处理部50的上游侧。
需要说明的是，并不限定于从传感器10输出正弦波和余弦波的情况，同样适用于从传感器10输出周期性变化的其他任意的信号的情况。
通过校正量计算部30，基于周期性变化的信号的拐点处的值，校正检测信号的强度。在该情况下，在从周期性变化的信号的上一个拐点到下一个拐点之间的短间隔内被输入强度大的检测信号的情况下，校正量计算部30无法校正检测信号的强度。由此，异常状态判定部40可能会判定为发生了异常状态。
即使在这样的情况下，在基于周期性变化的信号的检测信号的值超出规定的范围时，特定处理部50例如也能使用李萨如图形来进行调整检测信号的强度的控制处理。由此，能准确地防止误判定。
也就是说，从传感器10输出周期性变化的信号，特定处理部50在基于周期性变化的信号的检测信号的值超出规定的范围时进行调整检测信号的强度的控制处理。
由此，即使在从传感器10输出周期性变化的信号的情况下，也能可靠地防止误判定的产生。
需要说明的是，像使用图1a通过一个实施方式来说明的那样，并不限于从传感器10输出周期性变化的信号的情况，也包括从传感器10输出其他任意的方案的信号的情况。只要本实施方式的异常状态判定系统100至少具备使用基于从传感器10输出的信号的检测信号来判定异常状态的异常状态判定部40和在满足规定的条件时在向异常状态判定部40输入前的阶段进行调整检测信号的强度的控制处理的特定处理部50，就能提供一种异常状态判定系统，其即使在无法变更对使用传感器来实现的测量中的异常状态进行判定的判定条件的情况下，也能防止误判定，可靠性高。
(校正量计算部和特定处理部的电路的一例)
接着，参照图3，对实现上述实施方式的校正量计算部30和特定处理部50的具体的电路的一例进行说明。图3是表示由特定处理部控制的校正量计算部的电路的一例的电路图。图3所示的校正量计算部30具有分别通过正弦波和余弦波来确定用于进行增益的校正的增益校正系数的电路和确定用于校正偏移的偏移校正系数的电路。进而，具有确定用于校正正弦波和余弦波的相位差的相位差校正系数的电路。
首先，对确定正弦波的增益校正系数的电路进行说明。当基于正弦波的峰值的振幅数据被更新时，可以取得振幅数据与振幅的目标值的差值，对差值乘以振幅校正环路增益，生成正弦波的增益校正系数。该增益校正系数被发送给输出调整部60侧。振幅数据被更新的定时是正弦波达到峰值的定时，因此，与检测信号的更新定时相比，间隔相当长。
在该电路中，在满足规定的条件的情况(异常状态判定部40可能会进行误判断的情况)下，即使在基于正弦波的峰值的振幅数据被更新前时间点，特定处理部50也控制校正量计算部30，生成将检测信号的输出调整到规定的值的增益校正系数，向输出调整部60发送该增益校正系数。
进行余弦波的增益的校正的电路也与上述进行正弦波的增益的校正的电路相同，省略详细的说明。
接着，对确定正弦波的偏移校正系数的电路进行说明。当基于正弦波的峰值的偏移数据被更新时，对偏移量乘以偏移校正环路增益，生成正弦波的偏移校正系数。该偏移校正系数被发送给检测信号校正部80。需要说明的是，在偏移的校正中，由于目标值为零位置，因此，不取得差值，以使偏移量为零的方式进行校正。与上述同样地，振幅数据被更新的定时是正弦波达到峰值的定时，因此，与检测信号的更新定时相比，间隔相当长。
进行余弦波的偏移的校正的电路也与上述进行正弦波的偏移的校正的电路相同，省略详细的说明。
接着，对确定用于校正正弦波与余弦波之间的相位差的相位差校正系数的电路进行说明。当基于正弦波和余弦波的峰值的相位差数据被更新时，对相位差乘以相位差校正环路增益，生成正弦波与余弦波之间的相位差校正系数。该相位差校正系数被发送给检测信号校正部80。与上述同样地，相位差数据被更新的定时是正弦波和余弦波达到峰值的定时，因此，与检测信号的更新定时相比，间隔相当长。
(校正量计算部和特定处理部的电路的其他例子)
接着，参照图4，对实现上述实施方式的校正量计算部30和特定处理部50的电路的其他例子进行说明。图4是表示特定处理部和校正量计算部的电路的其他例子的电路图。
图4所示的校正量计算部30与图3所示的校正量计算部大致相同，具有分别通过正弦波和余弦波来进行增益的校正的电路和校正偏移的电路。此外，具有用于校正正弦波和余弦波的相位差的相位差校正系数的电路。省略关于校正量计算部30的更详细的说明。
在图4所示的例子中，构成特定处理部50的电路与校正量计算部30的进行正弦波和余弦波的增益的校正的电路连接。
在特定处理部50中，当李萨如圆的半径与检测信号的更新定时相应地被更新时，求出该半径与目标值之间的差值，对差值乘以半径校正环路增益，生成半径校正系数。与此同时，对被更新的李萨如圆的半径与半径上限数据和半径下限数据进行比较。
如果被更新的李萨如圆的半径比半径上限数据大，或者李萨如圆的半径比下限数据小，则闭合的或门p打开。由此，闭合的与门q打开，用于调整检测信号的强度的增益的校正系数被分别发送被正弦波电路和余弦波电路，然后被发送给输出调整部60。也就是说，生成的半径校正系数分别作为使正弦波和余弦波的振幅减小的增益校正数据被反馈。
此时，校正量计算部30侧的打开的与非门r和与非门s闭合，无法从校正量计算部30向输出调整部60发送增益的校正系数。
如上所述，在该电路中，通常，校正量计算部30与输出调整部60之间打开，特定处理部50与输出调整部60之间闭合，从校正量计算部30向输出调整部60发送增益校正系数。但是，在基于检测信号的李萨如圆的半径超出上限值与下限值之间的区域的情况下，校正量计算部30与输出调整部60之间从打开变为闭合，特定处理部50与输出调整部60之间从闭合变为打开，从特定处理部50向输出调整部60发送用于调整检测信号的强度的增益校正系数。
通过如上所述的电路，能可靠地防止异常状态的判定中的误判定。
(装配有包括异常状态判定系统的测量装置的工作机械)
接着，参照图5，对具备包括上述的实施方式、电路的实施例中所示的异常状态判定系统100的测量装置2的工作机械进行说明。图5是示意地表示具备包括异常状态判定系统的测量装置的工作机械的一例的立体图。
在图5所示的工作机械200中，在框架210侧装配有标尺12，在加工台220侧装配有传感器10。而且，通过电缆，与具有测量部、校正量计算部、异常判定部、特定处理部等的控制装置连接。由此，能准确地测量加工台220相对于框架210的位置。
在工作机械200中，例如，在粗加工时会发生大的振动，因此，传感器10与标尺12之间的间隔会发生变化，即使在传感器10与标尺12没有相对移动的情况下，也可能会被输入强的(根据振动的方向，反之为弱的)检测信号，或者有可能在达到周期性变化的信号的峰值前的非常短时间内被输入强的(或者弱的)检测信号。即使在这样的情况下，也能通过上述异常状态判定系统100，迅速地减弱(或者增强)检测信号的强度，恰当地进行误判定防止控制。
需要说明的是，通过异常状态判定系统100的控制处理，即使是在伴随着大的振动的粗加工时，也能持续进行通过测量装置2来实现的测量，但测量结果中可能会带入传感器10与标尺12之间的间隔变化的影响。但是，考虑到粗加工时所需的计测精度，可以说该影响在实际应用上不会产生问题。
对本发明的实施方式、实施方案进行了说明，但公开的内容可以在构成的细节处进行变化，实施方式、实施方案中的要素的组合、顺序的变化等可以在不脱离所要求保护的本发明的范围和思想的情况下实现。