(57)【要約】【課題】診断対象の電子回路の種類によらず、診断対象の電子回路の健全性を診断する。【解決手段】診断装置１は、診断対象となる電子回路２に隣接して対向配置され、対向面に複数のアンテナ２０がアレイ状に設けられたアンテナ基板１０と、アンテナ２０の各々において検出された電子回路２が発する電磁ノイズについて、複数の周波数帯域ごとに代表強度を導出する周波数解析部３０と、周波数解析部３０で導出された複数の代表強度に基づいた特徴量をアンテナ２０ごとに導出する特徴量導出部３２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断対象となる電子回路に隣接して対向配置され、対向面に複数のアンテナがアレイ状に設けられたアンテナ基板と、
前記アンテナの各々において検出された前記電子回路が発する電磁ノイズについて、複数の周波数帯域ごとに代表強度を導出する周波数解析部と、
前記周波数解析部で導出された複数の代表強度に基づいた特徴量を前記アンテナごとに導出する特徴量導出部と、
を備える診断装置。
【請求項２】
周波数帯域ごとの代表強度は、画素値を示す各成分に対応付けられており、
前記特徴量導出部は、画素における１の色を示す特徴量を前記アンテナごとに導出する請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記特徴量導出部は、前記アンテナの位置と前記アンテナに対応する特徴量とが関連付けられた特徴量パターンを導出し、
前記特徴量パターンに基づいて前記電子回路の異常の有無を判断する判定部をさらに備える請求項１または２に記載の診断装置。
【請求項４】
診断前において導出された前記特徴量パターンを予め機械学習させておき、
前記判定部は、診断時において導出された前記特徴量パターンと、機械学習によって得られた前記特徴量パターンとに基づいて、異常の有無を判断する請求項３に記載の診断装置。
【請求項５】
前記判定部は、異常が生じたと判断された場合、複数の特徴量が共通して変化していれば、異常が生じた旨の判断を取り消す請求項３または４に記載の診断装置。
【請求項６】
前記特徴量パターンを画像として表示する報知部をさらに備える請求項３から５のいずれか１項に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路の健全性を診断する診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁ノイズを検出するセンサ、および、電磁ノイズに基づいて異常が生じたか否かを判断する判定部を、診断対象の電子回路に設けて、診断対象の電子回路の健全性を診断する技術がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３５６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
健全性を診断する診断装置を診断対象の電子回路に設ける態様では、診断対象の電子回路の種類ごとに診断装置を設計する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、診断対象の電子回路の種類によらず、診断対象の電子回路の健全性を診断することが可能な診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の診断装置は、診断対象となる電子回路に隣接して対向配置され、対向面に複数のアンテナがアレイ状に設けられたアンテナ基板と、アンテナの各々において検出された電子回路が発する電磁ノイズについて、複数の周波数帯域ごとに代表強度を導出する周波数解析部と、周波数解析部で導出された複数の代表強度に基づいた特徴量をアンテナごとに導出する特徴量導出部と、を備える。
【０００７】
また、周波数帯域ごとの代表強度は、画素値を示す各成分に対応付けられており、特徴量導出部は、画素における１の色を示す特徴量をアンテナごとに導出してもよい。
【０００８】
また、特徴量導出部は、アンテナの位置とアンテナに対応する特徴量とが関連付けられた特徴量パターンを導出し、特徴量パターンに基づいて電子回路の異常の有無を判断する判定部をさらに備えてもよい。
【０００９】
また、診断前において導出された特徴量パターンを予め機械学習させておき、判定部は、診断時において導出された特徴量パターンと、機械学習によって得られた特徴量パターンとに基づいて、異常の有無を判断してもよい。
【００１０】
また、判定部は、異常が生じたと判断された場合、複数の特徴量が共通して変化していれば、異常が生じた旨の判断を取り消してもよい。
【００１１】
また、特徴量パターンを画像として表示する報知部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、診断対象の電子回路の種類によらず、診断対象の電子回路の健全性を診断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態による診断装置の構成を示す概略図である。
【図２】診断動作を説明する説明図である。
【図３】診断装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の一態様について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による診断装置１の構成を示す概略図である。図１では、制御信号の流れを破線で示す。診断装置１は、診断対象の電子回路２の健全性を診断する。診断対象の電子回路２は、平板状の電子回路基板に形成される。
【００１６】
診断対象の電子回路２は、動作中において、電磁ノイズを発する。図１では、電磁ノイズを実線の矢印で示している。ここで、電子回路２に故障が生じた場合や、故障に至らなくとも故障する確率が高くなると、電子回路２は、電子回路２が正常な場合に発する電磁ノイズとは異なる電磁ノイズを発する。そこで、診断装置１は、電子回路２が発する電磁ノイズに基づいて電子回路２の健全性を診断する。
【００１７】
診断装置１は、アンテナ基板１０、制御部１２、報知部１４を含む。アンテナ基板１０は、平板状に形成される。アンテナ基板１０は、診断対象の電子回路２に隣接して対向配置される。
【００１８】
アンテナ基板１０における電子回路２に対向する対向面には、複数のアンテナ２０が設けられる。アンテナ２０は、例えば、ループアンテナであるが、ループアンテナに限らず、ロッドアンテナなどであってもよい。複数のアンテナ２０は、アンテナ基板１０における対向面全域にアレイ状に設けられる。例えば、アンテナ２０は、図１に示すように、３行５列で配置される。なお、アンテナ２０の具体的な配列は、３行５列に限らず、例えば、３行３列以上で配置されてもよい。
【００１９】
アンテナ基板１０の各アンテナ２０は、電子回路２が発する電磁ノイズを検出する。各アンテナ２０は、電子回路２における自身（各アンテナ２０）の位置に近いエリアから発せられる電磁ノイズを検出する。例えば、図１中、左上に位置するアンテナ２０は、電子回路２における左上のエリアで発せられる電磁ノイズを検出し、右下に位置するアンテナ２０は、電子回路２における右下のエリアで発せられる電磁ノイズを検出する。
【００２０】
制御部１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。制御部１２は、アンテナ２０で検出された電磁ノイズに基づいて、診断対象の電子回路２に異常が生じたか否かを判断する。制御部１２は、周波数解析部３０、特徴量導出部３２、判定部３４として機能する。周波数解析部３０、特徴量導出部３２および判定部３４については、診断動作の説明において詳述する。
【００２１】
報知部１４は、異常の検出結果を報知する。報知部１４は、例えば、ディスプレイなどであり、異常の検出結果を表示する。なお、報知部１４は、ディスプレイに限らず、異常の検出結果を音声で報知するスピーカなどであってもよい。
【００２２】
図２は、診断動作を説明する説明図である。周波数解析部３０は、アンテナ２０で検出された電磁ノイズを、アンテナ２０ごとに取得する。以下、図２に示すように、１行１列に位置するアンテナ２０について説明し、他のアンテナ２０については、重複説明を避けるために説明を省略する。
【００２３】
周波数解析部３０は、検出された電磁ノイズについて周波数解析を行う。具体的には、周波数解析部３０は、所定期間（例えば、１秒間）に亘って検出された電磁ノイズを取得する。周波数解析部３０は、所定期間の電磁ノイズについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、周波数に対する強度を導出する。
【００２４】
ここで、周波数解析部３０は、解析結果を複数の周波数帯域に区分する。例えば、周波数解析部３０は、解析結果を、低域の第１帯域、中域の第２帯域および高域の第３帯域の３個の帯域に区分する。例えば、第１帯域は、１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ未満であり、第２帯域は、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ未満であり、１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ未満に設定される。なお、第１帯域、第２帯域および第３帯域の具体的な範囲は、この例に限らない。
【００２５】
周波数解析部３０は、区分された周波数帯域毎に、その周波数帯域における代表強度を導出する。つまり、周波数解析部３０は、第１帯域の代表強度である第１強度Ａ１、第２帯域の代表強度である第２強度Ａ２、および、第３帯域の代表強度である第３強度Ａ３を導出する。第１強度Ａ１は、画素値のＲ成分に対応し、第２強度Ａ２は、画素値のＧ成分に対応し、第３強度Ａ３は、画素値のＢ成分に対応する。
【００２６】
例えば、周波数解析部３０は、第１帯域に属する強度を第１帯域内で平均した平均値を導出する。そして、周波数解析部３０は、周波数解析で得られた強度の最大値を画素値の最大値（例えば、２５６）として、第１帯域について導出された強度の平均値を正規化して第１強度を導出する。同様に、周波数解析部３０は、第２帯域に属する強度を第２帯域内で平均化して正規化することで第２強度Ａ２を導出する。また、周波数解析部３０は、第３帯域に属する強度を第３帯域内で平均化して正規化することで第３強度Ａ３を導出する。
【００２７】
なお、周波数解析部３０は、周波数帯域内の強度の平均値に基づいて代表強度を導出する態様に限らない。例えば、周波数解析部３０は、周波数帯域内の所定周波数（例えば、周波数帯域内の周波数の中央値など）の強度に基づいて代表強度を導出してもよい。また、周波数解析部３０は、正規化を行わず、平均値および所定周波数の強度自体を代表強度としてもよい。
【００２８】
特徴量導出部３２は、各周波数帯域の代表強度（第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度Ａ３）に基づいて特徴量Ｖを導出する。上述のように、第１強度Ａ１はＲ成分に対応し、第２強度Ａ２はＧ成分に対応し、第３強度Ａ３はＢ成分に対応する。このため、特徴量導出部３２は、第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度Ａ３の相関に基づいた１の色を示す特徴量Ｖを導出する。
【００２９】
特徴量導出部３２は、各アンテナ２０について上述の特徴量Ｖを導出する。なお、図２では、１行１列に位置するアンテナ２０について導出された特徴量Ｖを、特徴量Ｖ１１で示している。
【００３０】
ここで、特徴量導出部３２は、１のアンテナ２０対して１の特徴量Ｖを導出している。このため、アンテナ基板１０におけるアンテナ２０の位置を画素位置とみなし、各アンテナ３０に対応する特徴量Ｖを画素値とみなすことができる。
【００３１】
そこで、特徴量導出部３２は、アンテナ２０の位置とアンテナ２０に対応する特徴量Ｖとを関連付けて複数のアンテナ２０について総合した特徴量パターンを導出する。換言すると、特徴量パターンは、アンテナ２０に対応する特徴量Ｖをアンテナ２０の位置にしたがって配列したものである。例えば、複数のアンテナ２０が３行５列で配置されている場合、特徴量パターンは、各アンテナ２０に対応する特徴量Ｖを３行５列で配置したものに相当する。なお、図２では、特徴量パターンを構成する３行５列の複数の特徴量Ｖを、特徴量Ｖ１１〜Ｖ１５、Ｖ２１〜Ｖ２５、Ｖ３１〜Ｖ３５で示している。
【００３２】
また、アンテナ２０の位置を画素位置とみなし、特徴量Ｖを画素値としてみなすことができるため、特徴量パターンは、１枚の画像に相当する。
【００３３】
制御部１２は、診断を行うための準備として、電子回路２が正常に動作している状況で特徴量パターンを多数導出しておく。制御部１２は、この状況で導出された多数の特徴量パターンを正常パターンとして記憶する。
【００３４】
つまり、診断装置１では、制御部１２に正常パターンを予め機械学習させる。正常パターンは１枚の画像に相当するため、制御部１２は、正常な画像を機械学習する。画像の機械学習は、既存のアルゴリズム（例えば、サポートベクターマシンやディープラーニングなど）を用いて行われる。なお、機械学習は、既存のアルゴリズムが組み込まれた市販のツールを用いて行われてもよい。また、このような機械学習は、電子回路２が通常時に使用される環境で行われてもよい。
【００３５】
そして、制御部１２は、機械学習が終了した後に、電子回路２についての実際の診断を行う。制御部１２は、所定の診断周期毎に、電子回路２から発せられる電磁ノイズに基づいて特徴量パターンを導出する。
【００３６】
判定部３４は、診断周期毎に導出される比較対象の特徴量パターンと、機械学習で得られた知識（正常パターン）とに基づいて、電子回路２に異常が生じたか否かを判断する。
【００３７】
例えば、判定部３４は、比較対象の特徴量パターン（特徴量パターンの画像）と、正常パターン（正常パターンの画像）とを、機械学習で生成されたアルゴリズムにしたがってマッチングを行う。機械学習では複数の正常パターンの相関を見つけることができるため、判定部３４では、複数の正常パターンの相関を考慮したマッチングが行われる。
【００３８】
判定部３４は、比較対象の特徴量パターンが正常パターンから外れた場合、電子回路２に異常が生じたと判断する。一方、判定部３４は、比較対象の特徴量パターンが正常パターンから外れていない場合、電子回路２に異常が生じていない、すなわち、電子回路２が正常（健全）であると判断する。
【００３９】
ところで、アンテナ基板１０のアンテナ２０は、診断対象の電子回路２から発せられる電磁ノイズだけでなく、他の機器から発せられる電磁ノイズ（以下、外来の電磁ノイズという）を検出することがある。外来の電磁ノイズが検出された場合、特徴量パターンが正常パターンから外れて、実際には電子回路２に異常が生じていないにも拘わらず、異常が生じたと誤判断されることがある。
【００４０】
外来の電磁ノイズは、電子回路２に対して相対的に遠方からアンテナ基板１０に到達する。このため、アンテナ基板１０に外来ノイズが到達した場合、１のアンテナ２０だけ強度が変化することは少なく、複数のアンテナ２０に亘って強度が等しく変化することが多い。
【００４１】
そこで、判定部３４は、異常が生じたと判断された場合、複数のアンテナ２０についての特徴量が、前回の診断時の特徴量Ｖに対して、共通して変化したか否かを判定する。そして、判定部３４は、強度が共通して変化した場合、外来の電磁ノイズによって誤判断されたとみなし、異常の判断結果を取り消す。一方、判定部３４は、強度が共通して変化していない場合、外来の電磁ノイズの影響がなく、電子回路２に異常が生じたとみなし、異常の判断結果を確定させる。
【００４２】
制御部１２は、電子回路２に異常が生じた旨の判断が確定されると、その旨を報知部１４に報知させる。具体的には、報知部１４は、異常が生じた旨のアラームを表示させる。また、報知部１４は、異常と判断された際の特徴量パターンを、画像として表示する。特徴量Ｖが１の色を示しているため、特徴量パターンは、その特徴量パターンに対応する１の画像として表示することができる。
【００４３】
図３は、診断装置１の動作の流れを示すフローチャートである。制御部１２は、所定の診断周期で図３に示す一連の処理を行う。
【００４４】
まず、周波数解析部３０は、各アンテナ２０から、電磁ノイズを所定期間に亘って取得する（Ｓ１００）。次に、周波数解析部３０は、取得した電磁ノイズについて周波数解析を行う（Ｓ１１０）。具体的には、周波数解析部３０は、所定期間分の電磁ノイズに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施して周波数に対する強度の分布を導出する。
【００４５】
次に、周波数解析部３０は、各アンテナ２０について、周波数帯域毎の代表強度を導出する（Ｓ１２０）。具体的には、周波数解析部３０は、第１帯域、第２帯域および第３帯域のそれぞれにおいて、周波数帯域内の強度を平均化および正規化して第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度Ａ３を導出する。
【００４６】
次に、特徴量導出部３２は、各アンテナ２０について、第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度Ａ３に基づいて特徴量Ｖを導出する（Ｓ１３０）。
【００４７】
次に、特徴量導出部３２は、すべてのアンテナ２０についての特徴量Ｖを総合して、特徴量パターンを導出する（Ｓ１４０）。
【００４８】
次に、判定部３４は、ステップＳ１４０で導出された比較対象の特徴量パターン、および、予め行われた機械学習で得られた知識に基づいて、異常が生じたか否かを判断する（Ｓ１５０）。具体的には、比較対象の特徴量パターンが正常パターンから外れている場合、判定部３４は、異常が生じたと判断する。
【００４９】
異常が生じていないと判断された場合（Ｓ１５０におけるＮＯ）、判定部３４は、一連の処理を終了する。一方、異常が生じたと判断された場合（Ｓ１５０におけるＹＥＳ）、判定部３４は、各アンテナ２０についての複数の特徴量Ｖが、共通して変化したか否かを判断する（Ｓ１６０）。
【００５０】
共通して変化した場合（Ｓ１６０におけるＹＥＳ）、判定部３４は、異常が生じた旨の判断を取り消し（Ｓ１７０）、一連の処理を終了する。つまり、この場合、判定部３４は、外来の電磁ノイズにより特徴量パターンが変化したものとみなし、電子回路２は正常であると認識する。
【００５１】
共通して変化していない場合（Ｓ１６０におけるＮＯ）、判定部３４は、異常が生じた旨の判断を確定させる（Ｓ１８０）。つまり、この場合、判定部３４は、電子回路２に異常が生じたと認識する。
【００５２】
異常が確定された後、制御部１２は、異常が生じた旨を報知部１４に報知させる（Ｓ１９０）。具体的には、報知部１４は、異常が生じたこと、および、異常と判定された特徴量パターンを表示する。この際、報知部１４は、特徴量パターンを画像として表示する。
【００５３】
以上のように、本実施形態の診断装置１では、診断対象の電子回路２から発せられる電磁ノイズが、複数のアンテナ２０で検出される。そして、本実施形態の診断装置１では、検出された電磁ノイズに基づいて、アンテナ２０ごとに特徴量Ｖが導出される。本実施形態の診断装置１では、この特徴量Ｖにより、電子回路２の異常の有無、すなわち、健全性を判断することができる。
【００５４】
したがって、本実施形態の診断装置１によれば、診断対象の電子回路２の種類によらず、診断対象の電子回路２の健全性を診断することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態の診断装置１では、検出された電磁ノイズに基づいて画素値を示す各成分（Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成分）に対応する複数の強度（第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度）が導出され、この複数の強度に基づいて１の色を示す特徴量Ｖが導出される。これにより、本実施形態の診断装置１では、１のアンテナを１画素とみなして、電子回路２の健全性を判断することができる。さらに、本実施形態の診断装置１では、複数のアンテナ２０を総合して、１の画像とみなして電子回路２の健全性を判断することができる。
【００５６】
また、本実施形態の診断装置１では、異常と判断された際の特徴量パターンを１の画像として表示することができる。このため、本実施形態の診断装置１では、特徴量パターンを示す画像を表示すれば、診断装置１の判断結果が正しいか否かを人間が直感的に判断することができる。
【００５７】
また、本実施形態の診断装置１では、電子回路２の各位置に対応するアンテナ２０ごとに特徴量Ｖが導出される。このため、本実施形態の診断装置１では、電子回路２における異常の生じた位置（異常が生じた素子）を特定することが可能である。
【００５８】
また、本実施形態の診断装置１では、特徴量パターンを機械学習することで得た知識に基づいて、異常の判断が行われる。このため、本実施形態の診断装置１では、複数の特徴量Ｖ間の相関が正常パターンに近いか否かを考慮して異常の判断を行うことができる。その結果、本実施形態の診断装置１では、診断精度を高くすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態の診断装置１では、周波数解析の解析結果を３個の周波数帯域に区分していた。しかし、周波数帯域の区分数は、３個に限らない。本実施形態の診断装置１では、周波数帯域の区分数を多くするほど、特徴量Ｖをより詳細に示すことが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の診断装置１では、第１強度Ａ１、第２強度Ａ２および第３強度Ａ３をＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分に対応付けていた。しかし、周波数帯域ごとの代表強度をＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分に対応付ける態様に限らない。例えば、本実施形態の診断装置１において、周波数帯域ごとの代表強度を、輝度成分（Ｙ成分）および２個の色差成分（Ｕ成分およびＶ成分）に対応付けてもよい。
【００６１】
また、本実施形態の診断装置１では、導出された特徴量Ｖを、１の色を示す画素値に対応付けていた。しかし、特徴量Ｖを１の色を示す画素値に対応付ける対応に限らない。
【００６２】
また、本実施形態の診断装置１では、正常パターンを記憶させることで機械学習を行っていた。しかし、本実施形態の診断装置１において、異常を意図的に生じさせることが可能であれば、異常が生じた際の特徴量パターンを記憶させることで機械学習を行ってもよい。
【００６３】
また、判定部３４は、機械学習で得られた知識に基づいて異常の判断を行っていた。しかし、判定部３４は、機械学習によらずに、異常の判断を行ってもよい。例えば、判定部３４は、特徴量Ｖが所定の閾値を超えた場合、異常が生じたと判断してもよい。この場合、アンテナ２０の位置によって、特徴量Ｖの閾値を異ならせてもよい。
【００６４】
また、判定部３４は、複数の特徴量Ｖが共通して変化した場合に異常が生じた旨の判断を取り消していた。しかし、診断装置１が十分に遮蔽されているなどのように、外来の電磁ノイズの影響が少ない場合には、複数の特徴量Ｖが共通して変化するか否かの処理を省略してもよい。この場合、処理負荷を低減することができる。
【００６５】
また、本実施形態の診断装置１では、異常の判断が確定された場合に、特徴量パターンが画像として表示されていた。しかし、報知部１４は、異常の有無によらず、診断結果として特徴量パターンを画像として表示してもよい。また、本実施形態の診断装置１において、診断結果を画像として確認しなくてもよい場合には、特徴量パターンの表示が省略されてもよい。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、電子回路の健全性を診断する診断装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  診断装置
２  電子回路
１０  アンテナ基板
１４  報知部
２０  アンテナ
３０  周波数解析部
３２  特徴量導出部
３４  判定部
【図１】
2020094889.tif 000003
【図２】
2020094889.tif 000004
【図３】
2020094889.tif 000005