状态判断系统的制作方法

本发明是关于一种判断状态判断对象处于预定的状态(正常状态)或是自预定状态脱离的状态(异常状态)的状态判断系统。

背景技术：

于工厂等广阔场地设置并使用许多的装置机器的场合，这些装置机器通常会在将此工作状态予以显示的各种信息予以汇集的管理中心等的控制侧，而进行集中管理。

这样的场合，作为被汇集至控制侧的数据，例如若为电动机器，关于电压及电流的信息会被收集而汇集于控制侧，此外，若是操作流体的装置(泵、压缩机等)，关于流量及温度的信息会被收集而汇集于控制侧。接着，通过控制侧的演算处理机构，经由阈值等的比较处理等以进行是否维持着预定的状态的判断。

然而，表示装置机器的动作状态的信息当中，即使是以已知的演算手法处理该信息，但是否会依照自该处得到的结果而维持着预定的状态，也就是说，判断状态不是一件容易的事。举例而言，如同通过模拟示波器或数字示波器所得到的信号波形，伴随着状态判断对象的动作而产生的波形虽然是对于判断对象的状态判断为有用的信息，但是却包含有许多的判断因素，单纯通过与阈值比较的演算处理中进行正确的判断会有困难。因此，实际的情况是，利用波形的状态判断要仰赖熟练的判断者的技能。

另一方面，通过判断者的技能的判断，即使在能够确认波形的场所却不存在具有足以判断的技能的人士则也无法进行。于是提案有即使在能够确认波形的场所却不存在具有足以判断的技能的人士的场合也可进行状态判断的方法。例如日本特开2003-256028中，提案有能够自远程地点通过终端计算机简单地观测表面检查机的各信号波形并通过专家(具有足以判断的技能的人士)迅速地进行故障分析等的遥控监视系统。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2003-256028号公报

技术实现要素：

[发明所欲解决的问题]

然而，就算能够于远程地点确认波形，具有足以判断的技能的人士持续维系波形且监视波形会有困难。因此，通过判断者的技能利用波形进行状态判断的过去的状态判断手法，难以适用于正常的状态有可能会突然变成异常的状态的场合，或是正常的状态(预定的状态)与异常的状态(自预定状态脱离的状态)反复更迭的场合。

于是，本发明的目的在于提供一种状态判断系统，使得利用伴随着状态判断对象的动作所产生的波形的状态判断对象的持续性的监视成为可能。

[解决问题的技术手段]

关于本发明的状态判断系统包含以下机构：图像化机构，将伴随着状态判断对象的动作而产生的波形图像化；基准图像蓄积机构，将所述状态判断对象的基准状态中的所述波形的多个图像作为基准图像而蓄积；比对机构，将进行状态判断时得到的所述波形的图像作为检查图像而将所述检查图像的数据与多个所述基准图像的数据比较，将所述检查图像的数据与所述基准图像的数据之间的差异分出等级；以及判断机构，基于所述比对机构所算出的等级，将所述差异为非有意义时判断为基准状态，而将所述差异为有意义时判断为非基准状态。

此外，本发明中，所谓的差异为有意义，是指差值超过容许范围的意思。例如，成为监视对象的装置的正常范围中所能得到的状态量有大小的场合，由于数据的差异若落在那样的大小的范围内则能够被容许，故判断为非有意义的差异而两个数据为匹配。另一方面，数据的差异超出正常状态中所能得到的状态量的大小的范围的场合，判断为有意义的差异而两个数据为不匹配。

所述波形亦可包括依照具有所述状态判断对象的驱动部位的动作而变化的物理量的随时间变化。另外，所谓的依照驱动部位的动作而变化的物理量，例如为振动、压力、声音、加速度、张力、热量、流量、光量、变形量及臭氧量。

所述波形亦可包括在对所述状态判断对象的电力供给中的电流或电压的随时间变化。

所述波形亦可包括所述状态判断对象所接收或传送的信号的波形。

所述波形的图像化亦可针对性质不同的多个种类的波形进行。

所述基准图像及所述检查图像亦可由将所述波形的数据以预定的期间提取的数据所构成。

所述等级亦可被写入至所述检查图像且被交付至所述判断机构。

所述判断机构亦可基于是否为所述基准状态的判断而判断异常状态的有无，在所述异常状态的数据的发生件数的累计数量达到预定数值的时候，或是在发生件数的频率达到预定数值的时候，判断为所述状态判断对象的使用寿命。[对照现有技术的功效]

本发明中，状态判断对象的基准状态中，由于是进行伴随着状态判断对象的动作而产生的波形经图像化的基准图像的数据与进行状态判断时伴随着状态判断对象的动作而产生的波形经图像化的检查图像的数据的比较，无须通过具有足以判断的技能的人士，通过演算处理的判断成为可能。

此外，由于是将检查图像的数据与所述基准图像的数据之间的差异分出等级，并基于此等级将所述差异为非有意义时判断为基准状态，而将所述差异为有意义时判断为非基准状态，因此相较于单纯与通过阈值的比较的过去的演算处理，能够进行更正确的判断。

进一步，将状态判断对象的基准状态中的多个波形的图像作为基准图像，故能够提高判断的精确度。

因此，通过本发明，使得通过利用伴随着状态判断对象的动作所产生的波形的演算处理的状态判定成为可能，状态判断对象的持续性的监视成为可能。

附图说明

图1是关于本发明的状态判断系统的构成图。

图2是传感控制器的功能方块图。

图3是储存服务器及搜索引擎服务器的功能方块图。

具体实施方式

以下说明关于本发明的装置机器异常侦测系统的实施型态。

此装置机器异常侦测系统是在设置有多个马达等的旋转装置的工厂中，将旋转装置作为状态判断对象10而在远程侦测这些旋转装置异常的系统。这个实施型态中，虽然多个状态判断对象10是通过连接于通信线路9的plc5而进行集中控制，但也可以是通过专用的控制器的控制。

状态判断对象10中，设置有传感器1，用以测出作为通过动作而变化的状态量的振动。这个实施型态中，作为传感器1，使用成对的轴振动传感器。成对的传感器1a及传感器1b的其中一个传感器(第一传感器1a)设置于测出状态判断对象10的轴振动垂直分量的方向，而在测出轴振动水平分量的方向设置有另一个传感器(第二传感器1b)。

另外，传感器1为了要形成伴随着状态判断对象10的动作而产生的波形的图像而成为必要，并且只要是能够测出通过状态判断对象10的动作状态而变化的状态量者，并无限制。可以使用压力传感器、加速度传感器、转速传感器、声音传感器、扭力传感器、负载电流传感器等。此外，可以单独使用，也可以两个成对使用，或者是将多个作为一组使用。成对或者是将多个作为一组使用的场合，也可以是不同种类的组合。例如作为第一传感器1a与第二传感器1b的组合，可以采用压力传感器与振动传感器的组合，或是加速度传感器与声音传感器的组合。

传感器1与传感控制器2连接。传感控制器2是经由通信线路9与搜索引擎服务器3及储存服务器4连接。搜索引擎服务器3相当于本发明的判断机构，通过传感器1所得到的振动的数据会在传感控制器2中被转换为信号波形图像数据，并经由通信线路9传送至搜索引擎服务器3而进行后叙的判断处理。

＜传感控制器＞

传感控制器2如图2所示，具备第一数据转换机构21a、第二数据转换机构21b、图像数据传送机构22、通信机构23、储存机构24、模式判断机构25及基准图像形成开关26。

第一数据转换机构21a与第一传感器1a共同构成本发明的图像化机构，将经由第一传感器1a所得到的振动数据转换为表示振幅的随时间变化的波形的图像数据(传感器信号波形图像数据)，提取在一个帧周期的数据(以下称「帧图像数据」)而交付至图像数据传送机构22。同样地，第二数据转换机构21b与第二传感器1b共同构成本发明的图像化机构，将经由第二传感器1b所得到的振动数据转换为传感器信号波形图像数据，将帧图像数据交付至图像数据传送机构22。另外，一个帧周期虽然相当于本发明的预定的期间，但可依照测出对象或测出条件而被适宜地设定。

图像数据传送机构22依照模式判断机构25所输出的模式数据而进行以下的处理。首先，模式数据表示为在线模式的时候，将第一数据转换机构21a所交付的帧图像数据，给予至传感控制器2所给予的机器编号及包含第一传感器1a所给予的传感器种类数据的传感器编号，并交付至通信机构23。此外，将第二数据主换机构21b所交付的帧图像数据，给予至传感控制器2所给予的机器编号及包含第二传感器1b所给予的传感器种类数据的传感器编号，并交付至通信机构23。

另外，在线模式中，以交付至通信机构23的帧图像数据所构成的波形图像会成为相当于本发明的检查图像。

另一方面，模式数据表示基准图像产生模式的时候，将第一数据转换机构21a或第二数据转换机构21b所交付的帧图像数据的其中之一或两者，给予至表示为基准图像的标识符，并交付至通信机构23。

基准图像只要是成为用以判断状态判断对象10的异常的有无的基准即可，例如与状态判断对象10相同机种中，采用已故障的装置的动作时所得到的数据亦可，或者是采用状态判断对象10在正常地动作时所得到的数据亦可。

通信机构23经由通信线路9，将图像数据传送机构22所交付的数据传送至搜索引擎服务器3及储存服务器4。此外，通过后叙的状态判断而判断状态判断对象10为异常状态且接受到判断装置6所传送的异常状态数据的场合，将异常状态数据交付至储存机构24。

储存机构24储存传感控制器2所给予的机器编号、包含第一传感器1a及第二传感器1b所给予的传感器种类数据的传感器编号甚至是适用于状态判断对象10的基准图像编号，并将此交付至图像数据传送机构22。此外，有来自通信机构23的异常状态数据的交付的场合，也会将此储存。

另外，储存于储存机构24的机器编号、包含传感器种类数据的传感器编号及基准图像编号的输入方法，只要适当采用合适于传感控制器2的形状及设置状态的已知的方法即可。例如使用以非接触方式与传感控制器2进行数据的传送接收的另外的终端装置而设定亦可。

模式判断机构25将依照通过基准图像形成开关26的操作所选择的模式的模式数据输出至图像数据传送机构22。这个实施型态中，基准图像形成开关26为平常off，通过切换为on的状态而选择基准图像形成模式。接着，基础图像形成开关26切换为on的时候，显示为基准图像形成模式的模式数据会输出至图像数据传送机构22。另一方面，平时(基准图像形成开关26为off的状态)会将显示为在线模式的模式数据输出至图像传送机构22。

＜搜索引擎服务器＞

搜索引擎服务器3如图3所示，具备通信机构31及比对机构32。

通信机构31将传感控制器2所传送的数据交付至比对机构32。此外，与比对机构32的要求为匹配的数据会经由通信线路9而从储存服务器4取得，并将此交付至比对机构32。进一步，由比对机构32所交付且写入有后叙的相似度的数值的帧图像数据，会经由通信线路9而交付至判断装置6。

比对机构32进行检查图像数据与基准图像数据的比对。首先，基于通信机构31所交付的数据所包含的机器编号数据、包含传感器种类数据的传感器编号数据以及基准图像编号，从多个基准图像中定出一个图像编号。接着，将基准图像的数据取得要求输出至通信机构31。此外，将通信机构31所交付的数据所包含的帧图像数据作为检查图像数据，暂时储存至比对处理结束为止。

接受到数据取得要求的通信机构31，如同前述，将与该要求匹配的数据，也就是基准图像数据经由通信线路9从储存服务器4取得，并将此交付至比对机构32。

从通信机构31接受到基准图像的数据的交付的比对机构32，将通信机构31所交付的数据所包含的帧图像数据作为检查图像数据，并基于各手法进行检查图像数据与基准图像的数据的比对。

图像的比对能够基于各手法，通过从两者间的图像数据所提取的样式元素、特征等的比对而进行。此外，图像数据具有位置及方向等的参数，图像的比对中，会将这些参数空间内的配置作为样式而比对。

此实施型态中，作为图像的比对方法是采用模板匹配。另外，将基准图像数据称为状态判定对象10的模板。

模板匹配的手法中，逐一测出检查图像数据中与基准图像数据类似的部分。具体来说，在检查图像数据上，依序错开基准图像数据的同时，计算重叠区域的相似度(或差异度)。相似度的计算值越小，表示模板的基准图像数据重叠的部份的图像为相似。此外，完全一致的场合，计算结果值为0，越是接近0的小的数值就越类似。

检查图像数据的任意的位置中，只要相似度的场合的上述计算的数值变得小于某种程度以上，就将此位置作为测出位置而加以指定。

这个实施型态中，虽然作为相似度的计算方法是采用互相关法，因为是已知的方法，故省略详细的计算公式等的说明。

作为计算结果值所得到的预定的相似度的数值，被加工而写入至储存为检查图像的帧图像数据中特定的位置。接着，将下一个基准图像的数据取得要求输出至通信机构31。

另外，此实施例中，虽然相似度的数值本身是作为等级而使用，但是以预定的数值范围定义等级亦可。

从通信机构31接受到下一个基准图像的数据的交付的比对机构32会重复上述的比对直到针对全部多个基准图像的比对处理结束为止。接着，针对全部的基准图像的比对处理结束后，写入有多个基准图像的各自的相似度的数值的帧图像数据经由通信机构31而交付至判断装置6。

图像的比对方法中，除了上述的样式匹配以外，还有一维的弹性匹配手法的dp匹配，或是通过制作以特征为顶点且特征间的关系为边的图形而进行图形间的附加对应以比对特征集合间的图形匹配等。依照使用状况等而采用这些手法亦可。

接受到写入有多个基准图像的各自的相似度的数值的帧图像数据的交付的判断装置6中，基于相似度的数值，通过内部具备的判断机构61进行状态判断对象10的状态判断。

判断机构61首先在写入至帧图像数据的相似度中，包含有成为预定的阈值以上者的时候，判断检查图像与基准图像的差异为有意义。此外，若全部的相似度为所述阈值以下，判断检查图像与基准图像的差异为非有意义。

是否为异常状态的判断是依照基准图像的性质。例如能够取得成为状态判定对象10的装置的故障状态的数据的场合，能够将此故障状态所得到的波形图像作为基准图像，在此场合，检查图像与基准图像的差异为非有意义而作为基准状态的判断，就意味着状态判断对象10的异常状态。

另一方面，无法取得成为状态判定对象10的装置的故障状态的数据的场合，能够以正常状态所得到的波形图像为基准图像，在此场合，检查图像与基准图像的差异为有意义而作为非基准状态的判断，就意味着状态判断对象10的异常状态。

另外，能够取得故障状态的数据的场合，亦可进行利用故障状态的波形图像与正常状态的波形图像的两者的判断。例如，以正常状态为第一基准状态，以正常状态的波形图像为第一基准图像，以故障状态为第二状态，以故障状态的波形图像为第二基准图像，一开始先进行与第一基准图像的比对而被判断为非第一基准状态的场合，进行与第二基准图像的比对。接着，被判断为第二基准状态的场合，也可判断为异常状态。

判断机构61通过这些基准，基于状态判定对象10是否为基准状态的判断，而判断状态判断对象10的异常状态的有无。接着，判断机构61中被判断为异常状态的场合，判断装置6将写入有相似度的数值的帧图像数据作为异常状态数据，并经由通信线路9输出至状态判断对象10的传感控制器2与储存服务器4。

储存服务器4如图3所示，具备通信机构41及储存机构42。

通信机构41接受到传感控制器2所传送的基准图像的数据，并将此交付至储存机构42。此外，依照搜索引擎服务器3的要求，从蓄积于储存机构42的数据提取基本图像的数据，经由通信线路9传送至搜索引擎服务器3。进一步，接受到判断装置6所传送的异常状态数据，将此交付至储存机构42。

储存机构42蓄积有通信机构41所交付的基准图像的数据及异常状态数据。

另外，蓄积于储存机构42的数据，能够通过判断装置6进行浏览。在此场合，接受到判断装置6所传送的浏览要求的通信机构41，会从储存机构42所蓄积的数据提取合于要求的数据，并经由通信线路9交付至判断装置6。

这个实施型态中，虽然搜索引擎服务器3与储存服务器4为分开的个体，但也可以如图1及图3中的假想线所示，作为集成型服务器30。

判断装置6只要具备能够进行以上的异常状态的有无的判断的演算处理机构，并无其他限制，可采用已知的演算处理装置。此外，依照演算处理的性能，进行异常状态相关的更详细的判断亦可。

例如，利用以上的异常状态的有无的判断，而进行状态判断对象10的使用寿命判断亦可。对于状态判断对象10在异常状态数据的发生件数的累计数量达到预定数值的时候，或是在发生件数的频率达到预定数值的时候，判断为状态判断对象10的使用寿命而促发警报者亦可。

上述实施型态中，虽然作为判断异常状态的有无的条件是采用轴振动，但在异常状态的有无的判断中，利用多个观点亦可。例如将气压与电压、声音与温度等作为判断的条件亦可。可预先决定多个参数的组合。

进一步，预先选择好多个状态判断对象10中有关联者，基于这多个状态判断对象10相关的信息，判断异常状态的有无亦可。

上述实施型态中，虽然作为伴随着状态判断对象10的动作所产生的波形，采用了依照状态判断对象10所具有的驱动部位的动作而变化的物理量的随时间变化(轴振动的随时间变化)，但是在状态判断对象是具备通信功能的装置的场合，亦可采用状态判断对象所接收或传送的信号的波形。

状态判断对象所传送接收的传输讯号受到噪声影响的场合或衰减的场合，会变得无法按照预期进行数据的传送接收。于是，将进行按照预期的数据的传送接收的场合作为正常状态时，相对于正常状态的信号波形，受到噪声的影响的场合或衰减的场合的信号波形会变得不同。于是能够通过此信号波形的差异，进行是否为正常状态的判断。

符号说明

1传感器

1a第一传感器

1b第二传感器

2传感控制器

3搜索引擎服务器

4储存服务器

5plc

6判断装置

9通信线路

10状态判断对象

21a第一数据转换机构

21b第二数据转换机构

22图像数据传送机构

23，31,41通信机构

24，42储存机构

25模式判断机构

26基准图像形成开关

30集成型服务器

32比对机构

61判断机构