异响检测装置、加工机异响检测系统以及异响检测方法
【专利摘要】具有：不变区间判定部(1)，其对被检测对象的动作是否是不变区间的动作进行判定；校正用参数生成部(3)，在判定为是不变区间的动作的情况下，该校正用参数生成部(3)根据对不变区间的动作音进行观测得到的观测信号，生成用于对不变区间外的时间区间的观测信号进行校正的校正用参数；特征提取部(4)，在判定为是不变区间外的时间区间的动作的情况下，该特征提取部(4)基于不变区间外的时间区间的被检测对象的观测信号以及校正用参数，对不变区间外的时间区间的被检测对象的动作音的特征量进行提取；以及异响判定部(5)，其基于所提取的特征量而对在被检测对象是否发生异响进行判定。
【专利说明】
异响检测装置、加工机异响检测系统以及异响检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种技术，该技术对设备的动作音进行监督，对该设备的由于异常动 作而产生的异响进行检测。
【背景技术】
[0002] 首先，作为被设为异响检测对象的设备，能够举出例如NC(Numerical Control :数 控)加工机等。作为NC加工机，存在例如激光加工机、NC切削机、NC车床等。
[0003] 为了从作为检测对象的设备等的动作音中对异响进行检测，需要从该设备的动作 音中提取对异响的特征进行数值化后的特征量。对于异响的特征量（以下称为特征量)的提 取方法，以往公开了多种方法。
[0004] 例如，在专利文献1中公开了下述方法，即，以将传感器的观测信号分割为数个频 带时的时间波形的峰值作为异响的特征量，其中，该传感器对设备的动作进行观测。另外， 在专利文献2中公开了下述方法，即，在将传感器的观测信号的平方平均以平面状进行绘图 后，将超过规定阈值的那部分的平均水平、或者没有超过阈值的那部分的平均水平等作为 特征量。
[0005] 另外，在专利文献3中公开了下述方法，即，将传感器的观测信号的频谱的峰值除 以平均值得到的值作为特征量之一。由于该特征量表示频谱相对于平均值的变化程度，是 利用传感器的灵敏度进行归一化得到的无因次量(Dimensionless quantity)，因此不依赖 于传感器的灵敏度、设置部位，只要作为对象的设备的动作音相同，提取的就是相同的特征 量。因此，即使在对传感器的种类、设置条件进行了变更的情况下，也不需要进行校正用参 数的重新设定。
[0006] 专利文献1:日本特开2008 - 076246号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2007 -114052号公报 [0008] 专利文献3:日本特开2003 - 214944号公报
【发明内容】
[0009] 但是，在上述专利文献1及专利文献2所公开的特征量的提取方法中，即使作为检 测对象的设备的动作音相同，所提取的特征量也会根据所使用的传感器的种类、以及传感 器的设置位置、传感器的灵敏度等设置条件而变化。因此，即使在某个传感器的设置 (setting)中决定了适合于异响检测的特征量的阈值，也不能将该阈值应用于不同的传感 器或者不同的设置条件。因此，存在下述课题，即，在对传感器或者传感器的设置进行变更 的情况下需要对与传感器的观测信号相乘的校正系数等校正用参数重新进行设定，或者对 特征量的阈值重新进行设定，花费很大的作业成本。
[0010] 另一方面，在上述专利文献3所公开的技术中，能够提取不受由于传感器的种类、 设置条件的不同所造成的影响的特征量，能够掌握传感器的观测信号的相对变化量，但是 存在下述课题，即，不能掌握传感器的观测信号的绝对量。
[0011] 例如，在利用激光加工机进行金属板的切断加工时存在下述加工条件，即，在正常 地进行切断的情况下产生恒定的高声压，在发生异常的情况下产生恒定的低声压。在该加 工条件下，由于在激光加工机的正常动作时和异常动作时声压均恒定而几乎不随时间变 化，因此如专利文献3所公开的技术那样掌握住相对变化量的特征量是不适用的，适用的是 掌握住声压水平等绝对量的特征量。但是，为了将声压水平作为特征量使用，需要如前述专 利文献1及专利文献2所公开的技术那样，每当对传感器的种类、设置条件进行变更时，对校 正用参数或者特征量的阈值重新进行设定。
[0012] 即，上述专利文献1至专利文献3所公开的技术存在下述课题，即，在对传感器的种 类、设置条件进行变更的情况下需要校正步骤，如果试图避免该校正步骤，则能够利用的特 征提取方法受到限定，检测能力下降。
[0013] 本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，降低对传感器的种类、设置 条件进行变更时的校正步骤的作业成本，而不使异响的检测能力下降。
[0014] 本发明所涉及的异响检测装置具有:不变区间判定部，其参照表示被检测对象的 动作状态的状态信息，对被检测对象的动作是否是不会由于被检测对象的正常动作和异常 动作的差异而造成动作音的差异的时间区间、即不变区间的动作进行判定;校正用参数生 成部，在不变区间判定部判定为是不变区间的动作的情况下，该校正用参数生成部根据对 被检测对象的不变区间的动作音进行观测得到的观测信号，生成用于对被检测对象的不变 区间外的时间区间的观测信号进行校正的校正用参数;特征提取部，在不变区间判定部判 定为是不变区间外的时间区间的动作的情况下，该特征提取部基于不变区间外的时间区间 的被检测对象的观测信号以及由校正用参数生成部所生成的校正用参数，对不变区间外的 时间区间的被检测对象的动作音的特征量进行提取；以及异响判定部，其基于特征提取部 所提取的特征量而对在被检测对象是否发生异响进行判定。
[0015] 发明的效果
[0016] 根据本发明，对异响检测的特征提取方法进行选择时的自由度增加，能够发挥高 检测能力。并且，不需要对传感器的种类、设置条件进行变更时的校正处理，能够降低校正 步骤的作业成本。
【附图说明】
[0017] 图1是表示实施方式1所涉及的异响检测装置的结构的框图。
[0018] 图2是表示激光加工机的动作音的图。
[0019] 图3是表示实施方式1所涉及的异响检测装置的动作的流程图。
[0020] 图4是表示实施方式4所涉及的异响检测装置的结构的框图。
[0021]图5是表示实施方式4所涉及的异响检测装置的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面，为了更详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。 [0023]实施方式1
[0024]图1是表示本发明的实施方式1所涉及的异响检测装置的结构的框图。
[0025]异响检测装置10由不变区间判定部1、切换部2、校正用参数生成部3、特征提取部4 以及异响判定部5构成。另外，异响检测装置10的异响检测的对象(被检测对象)是设备20， 在设备20设置有大于或等于1个传感器30。
[0026]下面，作为被设为异响检测对象的设备20,以激光加工机为例进行说明。但是，本 发明的异响检测装置10还能够应用于除激光加工机以外的设备，当然还包含使用除激光加 工机以外而构成的结构。此外，除激光加工机以外的应用例将在后面记述。
[0027]在由激光加工机进行金属板的加工时，在正常地进行加工的情况、和发生异常的 情况下产生不同的动作音。在这里，所谓发生异常，表示下述等情况，即，在进行例如通过激 光而实施的金属板的穿孔加工(在材料处进行开孔的加工）、切断加工等时，熔融后的金属 喷射至金属板之上。由于在发生了上述异常的情况下，不仅使加工品质恶化，而且还可能给 激光加工机带来损伤，因此期望具有下述等控制动作，即，对异常的发生进行检测而将激光 加工机的动作自动地紧急停止。在激光加工机的情况下，通过将发生异常时的动作音作为 异响进行检测，从而实现上述控制动作。
[0028]传感器30对设为异响检测对象的设备20的动作进行观测。作为传感器30,能够应 用例如传声器、振动传感器(加速度传感器)等。此外，下面作为例子而示出传感器30由传声 器构成，对作为设备20的激光加工机的动作音进行观测的情况。另外，下面作为例子而示出 传声器的配置数量为1个的情况，但配置数量不限定于1个。例如，也可以设为下述结构，即， 使用多个传声器来进行波束成形，更明确地对设备20的动作音进行观测。
[0029]不变区间判定部1在设备20正在进行动作的情况下参照从设备20输入的状态信息 来判定是否是不会由于设备20的正常动作和异常动作的差异而造成动作音的差异的时间 区间（以下称为不变区间），例如产生不变的动作音的时间区间（同样地，以下称为不变区 间）。在设备20正常地进行动作的情况、以及设备20发生异常的情况这两种情况下执行该判 定处理。作为不变区间的判定方法，例如设定为设备20在不变区间的开始时以及结束时发 送触发信号，基于不变区间判定部1所发送的触发信号对不变区间进行判定。
[0030]另外，也可以构成为，设备20仅在不变区间的开始时发送触发信号，不变区间判定 部1将从接收到触发信号起的预先设定的加工过程中的规定时间区间设为不变区间。具体 地说，在将从接收到不变区间的开始时的触发信号起0.5秒期间设定为作为不变区间的时 间区间的情况下，不变区间判定部1将从接收到触发信号起0.5秒以内的区间判定为不变区 间，将超过0.5秒的区间判定为不是不变区间。
[0031]下面，举出具体例，对设备20为激光加工机的情况下的不变区间进行说明。对于激 光加工机，先于穿孔加工、切断加工而在加工的最初进行的气体排放工序相当于不变区间。 所谓气体排放，是指激光加工机对不需要的气体进行排气的工序，产生"嗖"的气流音。图2 是表示激光加工机进行气体排放及穿孔加工时的动作音的图。图2(a)表示时间波形，图2 (b)表示频谱图，分别是对从加工开始起3秒期间的激光加工机的动作音进行绘图得到的。 如图2所示，可知在加工开始时首先进行气体排放，然后接着进行穿孔加工。
[0032] 气体排放先于后续的各种激光加工进行，但由于单纯仅是不需要的气体的排气， 因此与激光加工的正常与否无关。因此，在气体排放时，与后续的激光加工是否正常进行无 关，每次都产生相同动作音。因此，在激光加工机中，将气体排放时作为不变区间，将该气体 排放的动作音作为对传感器30的观测信号进行校正时的基准、即校正用参数使用。
[0033] 切换部2参照不变区间判定部1的判定结果，将传感器30的观测信号的发送目标在 校正用参数生成部3和特征提取部4之间进行切换。具体地说，以下述方式进行切换，即，在 不变区间判定部1判定为是不变区间的期间将传感器30的观测信号发送至校正用参数生成 部3,在判定为是除不变区间以外的区间、即设为异响检测对象的区间（以下称为异响检测 对象区间）的期间将传感器30的观测信号发送至特征提取部4。通过观测信号的发送目标的 切换，从而校正用参数生成部3仅在不变区间基于输入来的观测信号而生成校正用参数。 [0034] 校正用参数生成部3基于不变区间的传感器30的观测信号，生成用于对传感器30 进行校正的参数。下面，以使用时域的方式对传感器30进行校正的情况为例进行说明。此 外，在实施方式2中示出使用频域的方式对传感器30进行校正的方法。
[0035]校正用参数生成部3基于以下的算式（1)对不变区间时的传感器30的观测信号的 RMS(Root Mean Square)值a进行计算。
[0037]在算式（1 )中，X(t)是时刻t的观测彳目号，tstart是不变区间的开始时刻，tend是不变 区间的结束时刻。此时，RMS值a成为与不变区间的观测信号的平均振幅相当的量。
[0038]然后，使用以下的算式(2)对RMS值a的倒数进行计算而对观测信号的校正系数c进 行计算。
[0040] 计算出的校正系数C被作为校正用参数而输出至特征提取部4。
[0041] 特征提取部4基于传感器30的观测信号及校正用参数对观测信号的特征量进行提 取。具体地说，使用经由切换部2从传感器30输入的观测信号x(t)、和由校正用参数生成部3 所生成的校正系数c，基于以下的算式(3)对校正后的观测信号y(t)进行计算。
[0042] y(t) =cx(t)…（3)
[0043] 在算式(3)中，观测信号y(t)能够视为以使变化区间的平均振幅为1的方式进行归 一化后的观测信号。
[0044] 因此，即使在特征提取部4使用依赖于传感器的种类、设置条件的特征提取方法的 情况下，也能够通过取代观测信号x(t)而使用校正后的观测信号y(t)进行特征提取，从而 对不依赖于传感器的种类、设置条件的特征量进行提取。即，特征提取部4在无论传感器的 种类、设置条件如何，从设备20产生的动作音都相同时，提取出相同的特征量。由此，对于在 后面记述的异响判定部5中设定的阈值，在对传感器的种类、设置条件进行了变更的情况 下，也不需要重新进行设定。作为时域中的异响的特征提取法，能够应用例如专利文献1、2 所公开的方法等。
[0045] 异响判定部5参照由特征提取部4所提取的特征量而进行是否产生了异响的判定。 在异响判定中，在特征提取部4所提取的特征量大于或等于预先设定的阈值的情况下判定 为在设备20发生异响，在小于阈值的情况下判定为设备20正常地进行动作。异响判定部5在 判定为发生异响的情况下，输出例如将激光加工机紧急停止的控制信号，或者输出利用警 报等将异常通知给作业者的异常通知信息。此外，作为在动作音被判定为异常的情况下的 处理动作，还能够应用除上述以外的各种处理动作。
[0046] 下面，对异响检测装置10的动作进行说明。
[0047] 图3是表示本发明的实施方式1的异响检测装置的动作的流程图。
[0048]不变区间判定部1参照设备20的状态信息而对设备20的动作是否处于不变区间进 行判定(步骤ST1)。在判定为处于不变区间的情况下(步骤ST1;YES)，切换部2将从传感器30 输入的观测信号的发送目标切换至校正用参数生成部3(步骤ST2)。校正用参数生成部3获 取经由切换部2而输入来的观测信号（步骤ST3)，并且参照该观测信号而对不变区间是否已 结束进行判定(步骤ST4)。在不变区间未结束的情况下（步骤ST4;N0)，返回步骤ST3的处理。 另一方面，在不变区间已结束的情况下(步骤ST4;YES)，校正用参数生成部3使用在步骤ST3 中获取到的观测信号而对作为校正用参数的校正系数进行计算(步骤ST5)。计算出的校正 系数被输出至特征提取部4，返回步骤ST1的处理。
[0049] 另一方面，在判定为并非处于不变区间、即处于异响检测对象区间的情况下(步骤 ST1;N0)，切换部2将从传感器30输入的观测信号的发送目标切换至特征提取部4(步骤 ST6)。特征提取部4使用从切换部2发送的观测信号、和在步骤ST5中计算出的校正系数而对 观测信号的特征量进行提取(步骤ST7)。异响判定部5对在步骤ST7中提取出的观测信号的 特征量是否大于或等于预先设定的阈值进行判定(步骤ST8)。在大于或等于阈值的情况下 (步骤ST8;YES)，判定为在设备20发生异响（步骤ST9)，输出异常通知信息（步骤ST10)，返回 步骤ST1的处理。另一方面，在小于阈值的情况下（步骤ST8;N0)，判定为设备20正常地进行 动作(步骤ST11)，返回步骤ST1的判定处理。
[0050] 此外，在上述的例子中示出了在步骤ST10中输出异常通知信息的情况，但也可以 构成为，向设备20输出紧急停止等控制信号。
[0051] 如上所述，根据本实施方式1，由于构成为具有不变区间判定部1、校正用参数生成 部3、特征提取部4和异响判定部5,因此能够实现不依赖于传感器30的种类、设置条件的特 征提取，其中，该不变区间判定部1对设备20的不变区间进行检测，该校正用参数生成部3基 于在不变区间经由切换部2而输入来的传感器30的观测信号而对校正用参数进行计算，该 特征提取部4基于校正用参数和在不变区间以外经由切换部2输入来的传感器30的观测信 号而对特征量进行提取，该异响判定部5基于提取出的特征量而对传感器30的观测信号示 出的是否为异响进行判定。由此，能够避免由于特征提取方法受到限定而导致异响检测能 力下降。
[0052]另外，根据本实施方式1，由于构成为，校正用参数生成部3将不变区间时的传感器 30的观测信号的平均振幅的倒数作为校正系数进行计算，特征提取部4基于将传感器30的 观测信号与该校正系数相乘得到的信号而进行特征提取，因此能够进行针对将不变区间的 平均振幅作为基准进行归一化后的观测信号的特征提取，在利用不同设置条件的传感器对 相同振幅的动作音进行观测的情况下，也能够提取相同的特征量，避免检测能力下降。 [0053]另外，根据本实施方式1，由于能够构成为，设备20仅在不变区间的开始时发送触 发信号，不变区间判定部1将从接收到触发信号起的预先设定的加工过程中的规定时间区 间设为不变区间，因此来自设备20的通知仅在加工开始时进行即可，能够简化异响检测装 置10的结构。
[0054]另外，根据本实施方式1，由于构成为，在将激光加工机用作设备20的情况下，将与 是否正常地进行激光加工无关的气体排放时设为不变区间，异响检测装置10获取该不变区 间的观测信号而生成校正用参数，因此能够生成正确的校正用参数，能够提高加工异常的 检测精度。
[0055]此外，上述实施方式1的不变区间判定部1、切换部2、校正用参数生成部3、特征提 取部4、异响判定部5能够作为例如AD变换器、计算机和在该计算机上运行的软件而实现，该 AD变换器将传感器30的观测信号变换为数字信号，该计算机具有在不变区间的开始时和结 束时从设备20发送的触发信号的接收器。
[0056]实施方式2
[0057]在上述实施方式1中示出了在时域对传感器30的观测信号进行校正的结构，但在 该实施方式2中示出在频域对传感器30的观测信号进行校正的结构。此外，由于实施方式2 的异响检测装置10的结构与实施方式1相同，因此省略框图的记载，标注与在图1中使用的 标号相同的标号，省略或者简化说明。
[0058]校正用参数生成部3基于以下的算式(4)针对每个离散频率而对不变区间时的传 感器30的观测信号的平均振幅谱Α( ω )进行计算。
[0000] 在算式(4)中，ω是频点(frequency bin)编号，Xk( ω )是观测信号的第k个短时间 帧的离散傅立叶变换，kstart是不变区间的最初的帧编号，kd是不变区间的最后帧编号。 [0061]然后，为了防止校正用参数过于局限于不变区间，校正用参数生成部3使用以下的 算式(5)求出将平均振幅谱Α( ω )在频率轴方向上进行平滑化后的振幅谱S( ω )。
[0063] 在算式(5)中，η是通过移动平均而实现的平滑化的强度。
[0064] 最后，校正用参数生成部3使用以下的算式(6)对振幅谱S( ω )的倒数进行计算，得 到校正系数C( ω )。将该校正系数C( ω )作为校正用参数而输出至特征提取部4。
[0066] 特征提取部4使用经由切换部2从传感器30输入的观测信号Xk( ω )、和由校正用参 数生成部3所生成的校正系数C( ω )，基于以下的算式（7)对校正后的观测信号Yk( ω )进行 计算。
[0067] Yk( ω )=C( ω ) XXk( ω )···(7)
[0068] 通过使用计算出的观测信号Yk( ω )进行特征提取，从而提取不依赖于传感器30的 种类、设置条件的特征量。作为频域中的异响的特征提取法，能够应用例如专利文献3所公 开的方法等。
[0069] 在频域对传感器30的观测信号进行校正的情况下具有下述优点，即，不仅是传感 器30的单纯的灵敏度，针对频率特性的校正也同时得以进行。但是，在不变区间的动作音具 有功率极小的频率成分的情况下，由于校正系数可能发散至无限大，因此，优选使得被设为 不变区间的动作音是功率分布于尽可能宽的频率(近乎白噪声）的声音。
[0070] 实施方式2的异响检测装置10还能够应用于除激光加工机以外的设备，但在应用 于激光加工机的情况下存在一些特有的优点。
[0071] 例如，如果观察实施方式1的图2(b)所示的气体排放(不变区间）的频谱，则可看出 功率分布于可观测范围的大致整体，近乎白噪声。因此，可以说适合于频域中的传感器30的 校正。
[0072] 另外，在激光加工机中，通常在称为加工头的可动部具有用于对激光进行聚光的 透镜、气体的排气口（喷嘴）。由于每当进行加工时该加工头会进行移动，因此每当进行加工 时，加工时的主要的动作音的产生源、即激光的照射点和传感器之间的距离会发生变化。该 距离的变化可能影响特征量，但如上所述，由于聚光用透镜和喷嘴存在于大致相同部位，因 此气体排放的声音从极其靠近激光照射点的位置产生。因此，在每次加工时进行由实施方 式2的异响检测装置10实施的校正相当于对基于激光照射点位置的变化的观测信号变化进 行校正。因此，能够期待连同加工头的位置对特征量施加的影响也得到校正的效果。
[0073] 如上所述，根据本实施方式2,由于构成为具有将不变区间的观测信号的频谱的平 均振幅的倒数设为校正系数的校正用参数生成部3,因此不仅是传感器30的单纯的灵敏度， 针对频率特性的校正也能够同时得以进行，能够生成更高精度的校正用参数。
[0074] 此外，在以上的激光加工机的例子中，假定被检测对象的不变区间的并非由于正 常动作和异常动作的差异而造成的动作音的差异（以下称为随机成分)充分小。随机成分是 由于例如设备的动作的不稳定性、外部噪音等而产生的。在不能忽略被检测对象的随机成 分的情况下，校正用参数生成部3在生成校正用参数时，通过将过去生成的多个校正用参 数、和新生成的校正用参数的平均值输出至特征提取部4,从而使随机成分得到平滑化，能 够进行稳定的特征提取。
[0075]实施方式3
[0076] 在上述实施方式1及实施方式2中，作为例子而示出了将异响检测装置应用于激光 加工机的情况，但在本实施方式3中，对将异响检测装置应用于NC切削机的情况进行说明。 此外，由于实施方式3的异响检测装置10的结构与实施方式1及实施方式2相同，因此省略框 图的记载，标注与在图1中使用的标号相同的标号，省略或者简化说明。
[0077] 首先，NC切削机是使用钻头等通过数控而自动地对材料进行切削的加工机。在切 削加工中使用钻头的情况下，有时加工品质由于例如钻头的磨损而恶化，在正常(钻头未磨 损的状态）的情况和异常(钻头磨损的状态）的情况下，切削时的动作音不同。因此，异响检 测装置10将由磨损后的钻头进行切削时的动作音判定为异响而对异常进行检测。
[0078] NC切削机在加工开始时，先于材料的切削而进行用于将钻头的旋转速度充分地提 高的初始加速。在该初始加速时，由于钻头与材料不接触，因此与切削时的正常动作或者异 常动作无关地每次产生相同的动作音。因此，通过将初始加速时设为不变区间，从而能够进 行使用异响检测装置10而实施的NC切削机的异响判定。
[0079] 如上所述，根据本实施方式3,由于构成为具有不变区间判定部1，该不变区间判定 部1将加工开始时的初始加速时设为不变区间，参照从由NC切削机构成的设备20输入的状 态信息而对是否是不变区间进行判定，因此能够将异响检测装置10应用于所有的加工机， 而不限定于激光加工机。
[0080] 另外，根据本实施方式3,在将NC切削机用作设备20的情况下，由于以下述方式构 成，即，将钻头没有与材料接触，与切削是否正常地进行无关地每次产生相同的动作音的初 始加速时设为不变区间，异响检测装置10获取该不变区间的观测信号而生成校正用参数， 因此能够生成正确的校正用参数，能够提高切削异常的检测精度。
[0081 ]实施方式4
[0082]在本实施方式4中，除上述实施方式1至实施方式3的结构以外，示出对不变区间时 的设备20处的异常的发生进行检测的结构。
[0083]图4是表示本发明的实施方式4的异响检测装置的结构的框图。
[0084]实施方式4的异响检测装置10a在图1所示的实施方式1的异响检测装置10的基础 上追加设置有校正时异常判定部6。此外，下面，对与实施方式1所涉及的异响检测装置10的 结构要素相同或者相当的部分标注与在图1中使用的标号相同的标号，省略或者简化说明。 [0085]校正时异常判定部6具有临时存储区域6a，校正时异常判定部6对预先存储在该临 时存储区域6a中的校正用参数、和由校正用参数生成部3所生成的校正用参数进行比较，对 是否在不变区间发生异常进行判定。如果在不变区间发生异常，则输出将设备20紧急停止 的控制信号，或者输出利用警报等将异常通知给作业者的异常通知信息。此外，对于判定为 在不变区间发生异常的情况下的处理动作，还能够应用除上述以外的各种处理动作。
[0086]对校正时异常判定部6的处理动作更详细地进行说明。首先，校正用参数生成部3 每当出现不变区间时生成校正用参数，输出至校正时异常判定部6。校正时异常判定部6将 在判定处理中使用的最近的校正用参数覆盖存储至临时存储区域6a。这是为了在实施与接 下来出现的不变区间的校正用参数之间的比较时进行参照。如果从校正用参数生成部3新 输入了校正用参数，则校正时异常判定部6对输入来的校正用参数、和临时存储区域6a所存 储的校正用参数进行比较，对参数间的差值进行计算。在计算出的参数间的差值大于或等 于预先设定的阈值的情况下，判定为在不变区间发生异常。
[0087]下面，对异响检测装置10a的动作进行说明。
[0088]图5是表示本发明的实施方式4的异响检测装置的动作的流程图。
[0089] 此外，下面，对与实施方式1所涉及的异响检测装置10相同的步骤标注与在图3中 使用的标号相同的标号，省略或者简化说明。
[0090] 如果校正用参数生成部3使用在步骤ST3中获取到的观测信号对校正系数进行计 算而作为校正用参数(步骤ST5)，则计算出的校正系数被输出至特征提取部4及校正时异常 判定部6。如果校正时异常判定部6获取到在步骤ST5中生成的校正用参数(步骤ST21)，则对 与临时存储区域6a所预先存储的校正用参数之间的差值进行计算，对计算出的参数间的差 值是否大于或等于预先设定的阈值进行判定(步骤ST22)。
[0091] 在参数间的差值大于或等于阈值的情况下（步骤ST22;YES)，校正时异常判定部6 判定为在不变区间在设备20发生异常(步骤ST23)，输出异常通知信息（步骤ST24)。另一方 面，在参数间的差值小于阈值的情况下(步骤ST22;N0)，判定为设备20在不变区间正常地进 行动作(步骤ST25)。然后，校正时异常判定部6将在步骤ST21中获取到的校正用参数覆盖存 储至临时存储区域6a(步骤ST26)，返回步骤ST1的处理。
[0092]如果将实施方式4的异响检测装置10a应用于激光加工机，则存在下述问题，即，如 果由于激光加工机的气体排放的异常导致排气压力下降，不变区间的声压变小，则校正用 参数生成部3所生成的校正系数变大，使用该校正系数进行校正后的观测信号也相对变大。 但是，如果将实施方式4的异响检测装置10a应用于激光加工机，则能够将不变区间的声压 的下降检测为发生异常，能够避免上述问题。
[0093] 如上所述，根据本实施方式4,由于构成为具有对不变区间时的设备20的异常进行 检测的校正时异常判定部6,因此能够应对更多种类的设备20的异常。
[0094] 此外，在上述实施方式1至实施方式4中示出了设置切换部2的结构，但也可以构成 为，校正用参数生成部3及特征提取部4各自参照不变区间判定部1的判定结果进行校正用 参数生成或者特征提取的动作，而不设置该切换部2。
[0095]此外，在上述实施方式1至实施方式4中，作为设备20而例示了激光加工机或者NC 切削机的异响检测，但不限定于这些设备，只要是在正常时和异常时发出某种动作音的设 备，就能够应用本发明的异响检测装置。
[0096] 此外，关于本发明，能够在本发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或者对 各实施方式的任意的结构要素进行变形，或者在各实施方式中省略任意的结构要素。
[0097] 工业实用性
[0098] 由于本发明所涉及的异响检测装置能够实现不依赖于传感器的种类、设置条件的 特征提取，因此适用于NC加工机等，适合于避免由传感器的种类、设置条件造成的异响检测 能力下降。
[0099] 标号的说明
[0100] 1不变区间判定部，2切换部，3校正用参数生成部，4特征提取部，5异响判定部，6校 正时异常判定部，6a临时存储区域，10、10a异响检测装置，20设备，30传感器。
【主权项】
1. 一种异响检测装置，其从被检测对象的动作音中对异响进行检测， 该异响检测装置的特征在于，具有： 不变区间判定部，其参照表示所述被检测对象的动作状态的状态信息，对所述被检测 对象的动作是否是不会由于所述被检测对象的正常动作和异常动作的差异而造成动作音 的差异的时间区间、即不变区间的动作进行判定； 校正用参数生成部，在所述不变区间判定部判定为是不变区间的动作的情况下，该校 正用参数生成部根据对所述被检测对象的所述不变区间的动作音进行观测得到的观测信 号，生成用于对所述被检测对象的所述不变区间外的时间区间的观测信号进行校正的校正 用参数； 特征提取部，在所述不变区间判定部判定为是不变区间外的时间区间的动作的情况 下，该特征提取部基于所述不变区间外的时间区间的所述被检测对象的观测信号以及由所 述校正用参数生成部所生成的校正用参数，对所述不变区间外的时间区间的所述被检测对 象的动作音的特征量进行提取;以及 异响判定部，其基于所述特征提取部所提取的特征量而对在所述被检测对象是否发生 异响进行判定。2. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 所述校正用参数生成部对所述观测信号的平均振幅的倒数进行计算而作为所述校正 用参数。3. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 所述校正用参数生成部对所述观测信号的平均振幅谱的倒数进行计算而作为所述校 正用参数。4. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 具有切换部，该切换部获取从外部设备输入的所述被检测对象的观测信号，基于所述 不变区间判定部的判定结果而将所述被检测对象的观测信号的输出目标在所述校正用参 数生成部和所述特征提取部之间进行切换。5. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 所述不变区间判定部接收在所述不变区间的开始时及结束时从所述被检测对象发送 的触发信号，将从接收到该不变区间的开始时的触发信号起至接收到结束时的触发信号为 止的区间判定为所述不变区间。6. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 所述不变区间判定部接收在所述不变区间的开始时从所述被检测对象发送的触发信 号，将从接收到该不变区间的开始时的触发信号起的规定的时间区间判定为所述不变区 间。7. 根据权利要求1所述的异响检测装置，其特征在于， 具有校正时异常判定部，该校正时异常判定部对所述校正用参数生成部所生成的校正 参数、和临时存储区域所预先存储的校正参数之间的差值进行计算，基于计算出的差值对 在所述不变区间是否在所述被检测对象发生异常进行判定。8. -种加工机异响检测系统，其具有:加工机，其是异响检测对象;传感器，其对所述加 工机的动作音进行观测；以及异响检测装置，其从所述传感器所观测到的所述加工机的动 作音中对异响进行检测， 该加工机异响检测系统的特征在于， 所述加工机输出表示本机的动作状态的状态信息， 所述传感器对所述加工机的动作音进行观测而输出观测信号， 所述异响检测装置具有： 不变区间判定部，其参照从所述加工机输入的状态信息，对所述加工机的动作是否是 不会由于所述加工机的正常动作和异常动作的差异而造成动作音的差异的时间区间、即不 变区间的动作进行判定； 校正用参数生成部，在所述不变区间判定部判定为是不变区间的动作的情况下，该校 正用参数生成部使用从所述传感器输入的所述不变区间的观测信号，生成用于对所述加工 机的所述不变区间外的时间区间的观测信号进行校正的校正用参数； 特征提取部，在所述不变区间判定部判定为是不变区间外的时间区间的动作的情况 下，该特征提取部基于从所述传感器输入的不变区间外的时间区间的观测信号以及由所述 校正用参数生成部所生成的校正用参数，对所述不变区间外的时间区间的所述加工机的动 作音的特征量进行提取;以及 异响判定部，其基于所述特征提取部所提取的特征量而对在所述加工机是否发生异响 进行判定。9. 根据权利要求8所述的加工机异响检测系统，其特征在于， 所述加工机是激光加工机，所述加工机输出表示对不需要的气体进行排气的工序是所 述不变区间的动作的状态信息。10. 根据权利要求8所述的加工机异响检测系统，其特征在于，所述加工机是NC切削机， 所述加工机输出表示切削工序前的进行初始加速的工序是所述不变区间的动作的状态信 息。11. 一种异响检测方法，其从被检测对象的动作音中对异响进行检测， 该异响检测方法的特征在于，具有下述步骤： 不变区间判定部参照表示所述被检测对象的动作状态的状态信息，对所述被检测对象 的动作是否是不会由于所述被检测对象的正常动作和异常动作的差异而造成动作音的差 异的时间区间、即不变区间的动作进行判定； 在所述不变区间判定部判定为是不变区间的动作的情况下，校正用参数生成部根据对 所述被检测对象的所述不变区间的动作音进行观测得到的观测信号，生成用于对所述被检 测对象的所述不变区间外的时间区间的观测信号进行校正的校正用参数； 在所述不变区间判定部判定为是不变区间外的时间区间的动作的情况下，特征提取部 基于所述不变区间外的时间区间的所述被检测对象的观测信号以及所述校正用参数，对所 述不变区间外的时间区间的所述被检测对象的动作音的特征量进行提取;以及 异响判定部基于所述特征量而对在所述被检测对象是否发生异响进行判定。
【文档编号】G01H3/00GK106030262SQ201580009123
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月29日
【发明人】田中信秋, 矢野敦仁, 平野仁, 堀田厚
【申请人】三菱电机株式会社