(57)【要約】【課題】未知の異音にも対応でき、簡便な処理で正確に異音の発生の有無を評価することができる異音評価装置を提供する。【解決手段】異音評価装置１は、水抜栓開閉装置７１の動作音を取得する音取得手段１１、動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段１２、周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出手段１４、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から取得した動作音から算出した評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力手段１５、評価音面積算出手段１４の算出した評価音面積と正常音面積出力手段１５の出力する正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、水抜栓開閉装置７１が不良であると判定する判定手段１６を備える。【選択図】図３
2019078543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被評価対象装置の動作音を取得する音取得手段と、
取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段と、
算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出手段と、
正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力手段と、
前記評価音面積算出手段の算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力手段の出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定手段とを、備えることを特徴とする異音評価装置。
【請求項２】
日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正手段を備え、
前記評価音面積算出手段では、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正手段によって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする請求項１に記載の異音評価装置。
【請求項３】
被評価対象装置の動作音を取得する音取得ステップと、
取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、
算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップと、
正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップと、
前記評価音面積算出ステップで算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力ステップで出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定ステップとを、備えることを特徴とする異音評価方法。
【請求項４】
日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正ステップを備え、
前記評価音面積算出ステップでは、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正ステップによって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする請求項３に記載の異音評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水抜栓開閉装置などの機器が発生する異音を評価する異音評価装置及び異音評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
官能検査とは、人間の視覚や聴覚といった感覚を用いて、検査事象の正常・異常を判断する検査である。官能検査の一種である異音検査を製品出荷時の不良判定に用いている企業は多い。判定を作業者が行う場合、判定基準が作業者毎の感性に依存するため、明確な良否判定が難しい場合がある。その回避策として、特定の音を狙った異常パターンを定義しておき、そのパターンに合わなければ正常であるというアルゴリズムに基づいたパターンマッチングを行う手法がある（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２００２−１０７２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、この手法では既知の異常にしか対応できず、新たな異常が発生するたびにソフトウェア修正が必要になるという問題点がある。また、検査事象の複雑さが増すほど既知の異常パターンも増加するため、判定時間や判定方法にも影響が及ぶ。
【０００５】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、既知の異音のみならず未知の異音にも対応でき、簡便な処理で異音の発生の有無を評価することができる異音評価装置及び異音評価方法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】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された異音評価装置は、被評価対象装置の動作音を取得する音取得手段と、取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段と、算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出手段と、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力手段と、前記評価音面積算出手段の算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力手段の出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定手段とを、備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の異音評価装置は、請求項１に記載のものであり、日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正手段を備え、前記評価音面積算出手段では、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正手段によって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の異音評価方法は、被評価対象装置の動作音を取得する音取得ステップと、取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、算出した前記周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップと、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップと、前記評価音面積算出ステップで算出した前記評価音面積と前記正常音面積出力ステップで出力する前記正常音面積とのマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、前記被評価対象装置が不良であると判定する判定ステップとを、備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の異音評価方法は、請求項３に記載のものであり、日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、前記周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正ステップを備え、前記評価音面積算出ステップでは、前記周波数スペクトルに換えて、前記Ａ特性補正ステップによって算出される前記Ａ特性周波数スペクトルが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の異音評価装置及び異音評価方法によれば、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積である評価音面積と、予め取得した正常な動作音から求めた正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに被評価対象装置が不良（異常）であると判定することにより、異音のパターンを保持しなくても既知の異音のみならず未知の異音にも対応でき、さらに面積は演算対象となる周波数幅（区間）の周波数スペクトルの値の和を算出することで求められるため、簡便な処理で迅速に異音の発生の有無を評価することができる。
【００１１】
Ａ特性に補正した周波数スペクトルを用いる場合、異音の発生の有無をより正確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】被評価対象装置となる水抜栓開閉装置の使用状態を説明する概要図である。
【図２】操作盤、水抜栓開閉装置及び水抜栓を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用する異音評価装置の使用状態を示すブロック図である。
【図４】Ａ特性周波数スペクトルグラフの評価音面積を説明する説明図である。
【図５】本発明を適用する異音評価装置として使用できるコンピュータのハードウエア構成を示すブロック図である。
【図６】異音評価方法を説明するフローチャートである。
【図７】無響室で測定したタイプＡの水抜栓開閉装置の周波数スペクトルグラフである。
【図８】無響室で測定したタイプＢの水抜栓開閉装置の周波数スペクトルグラフである。
【図９】通常の部屋で測定したタイプＡの水抜栓開閉装置の周波数スペクトルグラフである。
【図１０】通常の部屋で測定したタイプＢの水抜栓開閉装置の周波数スペクトルグラフである。
【図１１】タイプＡの水抜栓開閉装置のマハラノビス距離を示すグラフである（項目数８、区間幅１ｋＨｚ、無響室）。
【図１２】タイプＡの水抜栓開閉装置のマハラノビス距離を示すグラフである（項目数９、区間幅１ｋＨｚ、無響室）。
【図１３】タイプＡの水抜栓開閉装置のマハラノビス距離を示すグラフである（項目数９、区間幅２ｋＨｚ、無響室）。
【図１４】タイプＡの水抜栓開閉装置のマハラノビス距離を示すグラフである（項目数９、区間幅１ｋＨｚ、通常の部屋、Ａ特性で補正）。
【図１５】タイプＡの水抜栓開閉装置のマハラノビス距離を示すグラフである（項目数９、区間幅１ｋＨｚ、通常の部屋）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１に、異音の被評価対象装置の例となる水抜栓開閉装置７１の使用状態を示す。
【００１５】
北海道・東北・信州などの寒冷地では、冬場の気温が水の凝固点である０℃を大きく下回ることが多い。そのような地域では、水道栓（蛇口）９７の凍結を防止するための水抜栓（不凍水抜栓）９１が広く普及している。水抜栓９１は、水道栓９７に繋がる立ち上がり管９６や横走り管の手前の水道管９５に取り付けられ、立ち上がり管９６等の中の水を凍結深度より深い地中８１に排出する器具である。立ち上がり管９６等から水を排出する操作を「水抜き」、立ち上がり管９６等に水を注入する操作を「通水」という。各操作は水抜栓９１に設けられたハンドル９３の回転方向に依存する。ハンドル９３を手動で回転操作するものが一般的であるが、同図に示すように、電動でハンドル９３を回転させる水抜栓開閉装置７１も使用されている。
【００１６】
水抜栓開閉装置７１には、操作盤７２が電線ケーブルで接続されている。操作盤７２は、水抜栓開閉装置７１を操作するためのものである。操作盤７２は、例えば、押しボタン式の操作スイッチ７３、通水表示ランプ７４、水抜表示ランプ７５が設けられている。例えば、操作スイッチ７３を一度押すと、水抜栓開閉装置７１が水抜栓９１のハンドル９３を回転させて通水し、再度操作スイッチ７３を押すと、水抜栓開閉装置７１がハンドル９３を逆回転させて水抜きする。通水状態のときに通水表示ランプ７４が点灯し、水抜状態のときに水抜表示ランプ７５が点灯する。
【００１７】
図２に、操作盤７２、水抜栓開閉装置７１及び水抜栓９１のブロック図を示す。同図に示すように、水抜栓開閉装置７１は、操作盤７２に接続される電動式のモーター７６、及びモーター７６で駆動されて水抜栓９１のハンドル９３を回転させるためのハンドル駆動機構７７を備えている。ハンドル駆動機構７７は、ギアなどの機構部品である。モーター７６は、動作時に回転音を発する。ハンドル駆動機構７７は、動作時にギアノイズなどの作動音を発する。これらモーター７６及びハンドル駆動機構７７は、良品でも周期的なモーター音やギアノイズを発生するが、不良品はそれらの音とは明らかに異なる異音（ノイズ音）を発生する。異音発生の原因としては、(1)ギアやベアリングの打痕に起因する打音、(2)回転体へのコンタミネーション（異物）付着に起因する摺動音などが考えられる。これら原因を完全に取り除くことは困難であり、水抜栓開閉装置７１の出荷検査（音評価）が必要不可欠である。
【００１８】
図３に、本発明を適用する異音評価装置１の使用状態を示すブロック図を示す。異音評価装置１は、水抜栓開閉装置７１の動作音が正常（良品）であるか異常（不良品）であるか評価（検査）を行うものである。同図には、異音評価装置１と共に、水抜栓開閉装置７１及び操作盤７２を図示している。
【００１９】
異音評価装置１は、音取得手段１１、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３、評価音面積算出手段１４、正常音面積出力手段１５、判定手段１６、データ記録手段１８、及び判定結果出力手段１７を備えている。
【００２０】
音取得手段１１は、水抜栓開閉装置７１の動作音を取得するものであり、マイクロホン２１及び入力部２２を備えている。マイクロホン２１は公知の一般的なものである。入力部２２は、マイクロホン２１から出力される動作音のアナログ波形をＡ／Ｄ変換して、信号処理可能なデジタルデータ（音の波形データ）に変換するインタフェース回路である。動作音を取得する周波数範囲は、広い方が好ましいが、マイクロホン２１の周波数特性や入力部２２のサンプリング周波数による。例えば、取得する周波数範囲を最低周波数ｆ１〜最高周波数ｆ２の範囲で表すと、一例として最低周波数ｆ１が１Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度であり、最高周波数ｆ２が６ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度である。
【００２１】
周波数スペクトル算出手段１２は、音取得手段１１の取得した前記動作音の周波数スペクトルを算出するものである。この演算は、公知のフーリエ変換であるため、簡便な処理である。
【００２２】
Ａ特性補正手段１３は、日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって、周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトルを補正（重み付け）したＡ特性周波数スペクトルを算出するものである。この演算は、周波数スペクトルデータにＡ特性の係数を乗算することで求められるため、簡便な処理である。
【００２３】
評価音面積算出手段１４は、Ａ特性補正手段１３の算出したＡ特性周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅（周波数区間）ごとの周波数軸とＡ特性周波数スペクトルグラフ（Ａ特性周波数特性曲線）とで区画される領域の面積を評価音面積として算出するものである。グラフは、周波数軸（横軸）及び音レベル軸（縦軸）で表示する。周波数軸は、対数軸よりも線形（リニア）軸を用いることが好ましい。所定の周波数幅は、例えば０．５ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度の範囲で適宜設定する。
【００２４】
図４は、一例として、Ａ特性周波数スペクトルグラフの所定の周波数幅ごとの領域の評価音面積Ｍ１〜Ｍ８を模式的に示したものである。この例では、周波数範囲０〜８ｋＨｚのＡ特性周波数スペクトルをグラフ（特性曲線）で表示している。また、この例では、所定の周波数幅として、１ｋＨｚを使用している。このため、このＡ特性周波数スペクトルグラフの複数の評価音面積は、８個になる。
【００２５】
評価音面積Ｍ１は、０〜１ｋＨｚの周波数軸と、周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積であり、同図に斜線で示した領域の面積である。評価音面積Ｍ１は、周波数０〜１ｋＨｚの範囲の全てのＡ特性周波数スペクトルの値の和を求めることで簡便に算出できる。
【００２６】
同様に、評価音面積Ｍ２は、１〜２ｋＨｚの周波数軸とその範囲のグラフとで区画される領域の面積である。他の評価音面積Ｍ３〜Ｍ８も、同様に図に示されている領域の面積である。なお、所定の周波数幅が全て同じ幅（１ｋＨｚ）である例を示したが、全て同じでなくて適宜異ならせてもよい。例えば、周波数０〜４ｋＨｚの範囲の所定の周波数幅を０．５ｋＨｚとし、周波数４〜８ｋＨｚの範囲の所定の周波数幅を１ｋＨｚとしてもよい。
【００２７】
正常音面積出力手段１５は、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置（被評価対象装置）７１から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力するものである。例えば、正常音面積出力手段１５は、音取得手段１１、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３及び評価音面積算出手段１４を用いて、予め正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音から評価音面積を算出し、算出した評価音面積を正常音面積として記録しておく。正常音面積は、正常音面積出力手段１５自体に記録されていてもよいし、データ記録手段１８に記録されていてもよい。また、正常音面積出力手段１５は、外部のコンピュータ等の機器から入力された正常音面積を記憶していてもよい。
【００２８】
データ記録手段１８には、音取得手段１１の取得した動作音、周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトル、Ａ特性補正手段１３の算出したＡ特性周波数スペクトル、及び評価音面積算出手段１４の算出した評価音面積の少なくともいずれかを記録可能であることが好ましい。また、データ記録手段１８に、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音、正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音の周波数スペクトル、及び正常に動作している同種の複数の水抜栓開閉装置７１の動作音のＡ特性周波数スペクトルの少なくとも何れかを予め記録しておき、その記録データから正常音面積出力手段１５が正常音面積を算出して出力するようにしてもよい。また、データ記録手段１８には、判定手段１６の判定結果を記録可能であることが好ましい。
【００２９】
判定手段１６は、評価音面積算出手段１４の算出した評価音面積と、正常音面積出力手段１５の出力する複数台数分の正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、水抜栓開閉装置７１が不良品であると判定するものである。逆に言えば、判定手段１６は、マハラノビス距離が所定閾値未満のときに、水抜栓開閉装置７１が良品であると判定するものである。
【００３０】
所定閾値Ｔは、正常な動作音（良品）の水抜栓開閉装置７１が取り得るマハラノビス距離の最大値をＭＬmax、異常な動作音（不良品）の水抜栓開閉装置７１が取り得るマハラノビス距離の最低値をＭＨlowとしたときに、
ＭＬmax ＜ 所定閾値Ｔ ＜ＭＨlow
の範囲内に設定すればよい。例えば、所定閾値Ｔが、ＭＬmaxとＭＨlowとのちょうど間の値になるように下式のように設定する。
所定閾値Ｔ＝（（ＭＨlow−ＭＬmax）／２）＋ＭＬmax
【００３１】
ＭＴ（Mahalanobis Taguchi：マハラノビス  タグチ）法は品質工学の一手法である。正常な集団を判断基準として用いる。検査事象を単位空間からのマハラノビス距離により定量的に判断する。マハラノビス距離が所定の閾値以上であれば異常と判断する。正常品のみで判定基準が作成でき、想定外の異常が発生しても検査アルゴリズムへの影響がないメリットがある。
【００３２】
ＭＴ法の判定には、正例事象群と負例事象群が必要である。水抜栓開閉装置７１の異音検査に当てはめると、正例事象群は良品、負例事象群は異音の発生する不良品である。正例事象群は表１のようにｎ事象ｋ項目の多変量データとし、負例事象群は表２のようにｍ事象ｋ項目の多変量データとする。この時、ｎ＞ｋである。
【００３３】
【表１】
2019078543.tif 000003
【表２】
2019078543.tif 000004
【００３４】
【数１】
2019078543.tif 000005
【数２】
2019078543.tif 000006
【数３】
2019078543.tif 000007
【数４】
2019078543.tif 000008
マハラノビス距離ｄxとｄyの分布はそれぞれ項目数kに依存するため、ＭＴ法の距離ＤxとDyは以下のように求められる。
【数５】
2019078543.tif 000009
【数６】
2019078543.tif 000010
なお、一連の計算が示すように、各項目は互いに依存関係が無く、任意に設定可能である。
【００３５】
判定手段１６は、水抜栓開閉装置７１が良品又は不良品であると判定した判定結果を判定結果出力手段１７に出力する。判定手段１６は、判定結果をデータ記録手段に記録してもよい。
【００３６】
判定結果出力手段１７は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、半導体メモリカード記録装置又は外部機器に繋がる外部インタフェースである。判定結果出力手段１７がディスプレイである場合、判定結果を画面に表示する。判定結果出力手段１７がプリンタである場合、判定結果を紙に印刷する。判定結果出力手段１７が半導体メモリカード記録装置である場合、半導体メモリカードに判定結果データを記録する。判定結果出力手段１７が外部インタフェースである場合、判定結果データを外部に出力する。
【００３７】
図５に、本発明を適用する異音評価装置１として動作するコンピュータ３０のハードウエア構成を示す。コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４及び外部インタフェース部３５を備えている。これらはバスラインで接続されている。
【００３８】
ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）３１は、コンピュータ３０の全体の動作を統括的に制御するものである。コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１が記憶部３２に記憶されている異音評価用プログラムを読み込んで実行することで、異音評価装置として動作する。ＣＰＵ３１は、周波数スペクトル算出手段１２、Ａ特性補正手段１３、評価音面積算出手段１４、正常音面積出力手段１５及び判定手段１６（いずれも図３参照）として動作する。
【００３９】
記憶部３２は、プログラム、ＣＰＵ動作用パラメータ、各種データ、判定結果などを記憶するものである。記憶部３２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，半導体メモリ及びハードディスクなどを備えている。記憶部３２として、ＵＳＢメモリ、メモリカード（例えばＳＤメモリカード）などのフラッシュメモリやＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭなどの外部記録媒体が接続可能であってもよい。記憶部３２は、データ記録手段１８（図３参照）として動作する。正常音面積を記憶する場合、正常音面積出力手段１５（図３参照）の一部として動作する。
【００４０】
入力部３３は、コンピュータ３０の操作入力用の例えばキーボード、マウスである。表示部３４は、文字、画像などを表示するディスプレイである。表示部３４は、判定結果を表示する場合、判定結果出力手段１７（図３参照）として動作する。
【００４１】
外部インタフェース部３５は、マイクロホン２１などの外部機器を接続するための回路である。外部インタフェース部３５が、入力部２２（図３参照）として動作して、マイクロホン２１と共に音取得手段１１（図３参照）として動作する。外部インタフェース部３５にプリンタを接続可能である場合、判定結果出力手段１７（図３参照）として動作する。
【００４２】
次に、異音評価装置１の動作説明と共に、異音評価方法を説明する。
【００４３】
図６に、異音評価方法を説明するためのフローチャートを示す。異音評価方法は、音取得手段１１が、被評価対象装置の一例である水抜栓開閉装置７１の動作音を取得する音取得ステップＳ１１を実行する。
【００４４】
続いて、周波数スペクトル算出手段１２が、音取得ステップＳ１１で取得した動作音の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップＳ１２を実行する。
【００４５】
続いて、Ａ特性補正手段１３が、日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ  １５１６：２０１４「騒音計−取引又は証明用」に定められている周波数重み付け特性Ａによって周波数スペクトルを補正したＡ特性周波数スペクトルを算出するＡ特性補正ステップＳ１３を実行する。
【００４６】
続いて、評価音面積算出手段１４が、Ａ特性補正ステップＳ１３で算出したＡ特性周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する評価音面積算出ステップＳ１４を実行する。
【００４７】
続いて、正常音面積出力手段１５が、正常に動作している同種の複数の前記被評価対象装置から予め取得した動作音から算出した前記評価音面積を正常音面積として出力する正常音面積出力ステップＳ１５を実行する。
【００４８】
続いて、判定手段１６が、評価音面積算出ステップＳ１４で算出した評価音面積と正常音面積出力ステップＳ１５で出力された正常音面積とのマハラノビス距離を算出して、このマハラノビス距離が所定閾値以上のときに、水抜栓開閉装置７１が不良であると判定する判定ステップＳ１６を実行する。判定結果は、判定結果出力手段１７から出力してもよいし、データ記録手段１８に記録してもよい。
【００４９】
なお、図３に示す異音評価装置１はＡ特性補正手段１３を備えることが好ましいが、Ａ特性補正手段１３を備えずに、同図に破線で示すように周波数スペクトル算出手段１２の算出した周波数スペクトルを評価音面積算出手段１４が使用するようにしてもよい。この場合、評価音面積算出手段１４が周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する。また、図６に示す異音評価方法はＡ特性補正ステップＳ１３を実行することが好ましいが、Ａ特性補正ステップＳ１３を実行せずに、同図に破線で示すように周波数スペクトル算出ステップＳ１２の算出した周波数スペクトルを評価音面積算出ステップＳ１４が使用するようにしてもよい。この場合、評価音面積算出ステップＳ１４が周波数スペクトルをグラフ表示したときにおける、所定の周波数幅ごとの周波数軸と周波数スペクトルグラフとで区画される領域の面積を評価音面積として算出する。つまり、評価音面積算出手段１４及び評価音面積算出ステップＳ１４では、Ａ特性周波数スペクトルを使用するようにしてもよいし、周波数スペクトルを使用するようにしてもよい。いずれを使用するか選択可能にしてもよい。なお、評価音面積をＡ特性周波数スペクトルから算出する場合には正常音面積もＡ特性周波数スペクトルから算出したものを使用し、評価音面積を周波数スペクトルから算出する場合には正常音面積も周波数スペクトルから算出したものを使用する。
【００５０】
また、異音評価装置１及び異音評価方法が水抜栓開閉装置７１の動作音を判定する例を説明したが、任意の他の装置の動作音を判定するようにしてもよい。
【実施例】
【００５１】
（共通条件）
異音評価装置１を試作して、水抜栓開閉装置の異音評価（異音検査）を実施した。水抜栓開閉装置として、電動だけでなく手動でも水抜栓の開閉が可能な手動栓有りのタイプ（ここではＡタイプという）と、水抜栓の開閉が電動でのみ可能なＢタイプ（ここではＢタイプという）について評価を行った。Ａタイプとして、株式会社竹村製作所製：電動式不凍水抜栓開閉装置(型名：ＮＲＺ−Ｄ)を用いた。Ｂタイプとして、株式会社竹村製作所製：電動式不凍水抜栓開閉装置(型名：ＴＲＺ−Ｄ)を用いた。
【００５２】
測定位置は、測定条件にばらつきが発生しないよう、水抜栓開閉装置の筐体から１０ｍｍの距離、且つモーターのブラケットやステータの１０ｍｍ程度上方の位置と定めた。水抜栓開閉装置はモーターから周期的なノイズを発するため、音の周期に比べ十分に長い時間連続音を測定し（≒１０秒以上）、一例としてローパスフィルタ（フィルタ手段）を使用してスプリアスを除去した周波数スペクトルを算出した。ローパスフィルタには、一例として、測定に使用したFFTアナライザDS-3000（小野測器）の入力に備えられた３次バタワースローパスフィルタを使用した。このDS-3000では、調べたい波形の1.28倍が遮断周波数になる。例えば、20kHzまでの波形を調べる場合、25.6kHzが遮断周波数となる（この時のサンプリング周波数は51.2kHz）。
【００５３】
（無響室での測定）
水抜栓開閉装置の動作音そのものを測定するため、無響室で測定を行った。使用したマイクロホンは4191-L-001（Bruel & Kjaer）、周波数分析に使用した装置は3050-A-060（Bruel & Kjaer）である。4191-L-001の周波数特性は３Ｈｚ〜４０ｋＨｚである。
【００５４】
図７は、タイプＡの良品５個、不良品２個の水抜き、通水それぞれの操作における音圧レベルの周波数スペクトル（周波数特性）を示したグラフである。横軸は周波数である。上限を１５ｋＨｚとしている理由は、後段のグラフとの比較を容易にするためである。縦軸はＡ特性音圧レベルのデシベル表示である。基準音圧は２０μＰａである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。
【００５５】
図８は、同様にタイプＢの良品５個、不良品１個の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。８ｋＨｚ以上の高音域では良品と不良品のスペクトルの差が大きいように見えるが、良品と判定されている集団でもばらつきが大きい。タイプＡ，Ｂの形状の違いは６ｋＨｚ周辺と１２ｋＨｚ周辺に表れている。
【００５６】
（通常の部屋での測定）
実際の製造現場は無響室とは違い、周囲からの様々な雑音が入りこむ環境である。また、現場で使用する機材も高額なものは使用できない。そこで１万円以下で購入できる安価なマイクロホンAT9942（オーディオテクニカ）で測定を行った。AT9942の周波数特性は７０Ｈｚ〜１５ｋＨｚである。また、分析装置はDS-3000（小野測器）である。無響室での実験と違い、音圧ではなくマイクロホンの出力電圧そのものを計測し、Ａ特性の補正を行った。
【００５７】
図９はタイプＡの良品５個、不良品２個の水抜き、通水それぞれの操作における、マイクロホンの出力電圧の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。横軸は周波数、縦軸は電圧のデシベル表示である。マイクロホンの特性に合わせ、横軸上限を１５ｋＨｚとしている。図７と比較すると、２ｋＨｚ以下、４ｋＨｚ周辺のピーク、６．５ｋＨｚ周辺のピーク、１１ｋＨｚ周辺のピークなど、概ねタイプＡの特徴を再現できている。
【００５８】
図１０はタイプＢの良品５個、不良品１個の周波数スペクトルを示したグラフである。一点鎖線のグラフが良品、実線のグラフが不良品である。図８と比較して３ｋＨｚ〜４ｋＨｚ周辺、６ｋＨｚ周辺などの特徴が良く再現できているのが判る。
【００５９】
グラフの形状（見た目）から判断する限り、タイプＡよりもタイプＢの方が、不良品判別が容易である。
【００６０】
（ＭＴ法による異常判定）
ある周波数区間ごとの特性曲線（周波数スペクトル）と周波数軸（横軸）とで囲まれる面積（評価音面積）を項目とした。項目を増やすほど特性曲線をより忠実に表現できるが、今回はタイプＡ、タイプＢ共に正例事象群が１０（水抜き５、通水５）であるため、選択できる項目数は最大９である。ここでは無響室でのタイプＡの測定結果を基に、（１）項目数が計算結果に与える影響、（２）面積を算出する区間幅の影響を調べた。また、通常の部屋での測定結果について、無響室での結果との比較を行った。
【００６１】
（項目数の影響）
図７のデータの８ｋＨｚまでのデータを抽出し、１ｋＨｚ毎を区間として定め、算出した面積を８つの項目に当てはめた場合のマハラノビス距離を図１１に示す。横軸は各事象である。事象１〜１０は良品、事象１１〜１４は不良品である。縦軸はマハラノビス距離である。良品のマハラノビス距離が１近傍にある一方、不良品のそれは１０程度から数十以上と大きな値となっている。図から明らかなように、容易に良否が識別可能である。この例では、所定閾値Ｔとして、２＜所定閾値Ｔ＜７の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝４．５とする。
【００６２】
図１２は、計算区間を９ｋＨｚまで行い、項目数を９とした場合のマハラノビス距離である。横軸の事象は図１１と一致している。図１１に比べ不良品のマハラノビス距離が伸びている。理由として考えられるのは、（１）項目数を増加させることで周波数特性グラフの形状をより忠実に再現できたため、（２）拡張した計算区間が識別に有効なデータだったため、である。この例では、所定閾値Ｔとして、２＜所定閾値Ｔ＜１０の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝６とする。
【００６３】
（面積を算出する区間幅の影響）
図１３は、区間幅を２ｋＨｚとし、１８ｋＨｚまでのデータを基に項目数を９とした場合のマハラノビス距離である。横軸の事象は図１２と図１３は一致している。事象１１と事象１３のマハラノビス距離が大きく減少しているのに対し、事象１２のマハラノビス距離は若干だが増加している。つまり、項目の選び方によって計算結果が大きく異なってくることを意味している。この例では、所定閾値Ｔとして、２．５＜所定閾値Ｔ＜１２の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝７とする。
【００６４】
（通常の部屋でのデータ）
図１４は、図９の測定結果を基に、区間幅１ｋＨｚ、項目数９でマハラノビス距離計算を行った結果である。無響室における同条件の計算結果である図１２と比較すると、不良品のマハラノビス距離の値は小さめではあるが、十分に判別が行える結果である。この例では、所定閾値Ｔとして、１＜所定閾値Ｔ＜８の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝４．５とする。
【００６５】
図１５は、通常の部屋での測定結果についてＡ特性の補正を行わずにマハラノビス距離計算を行った場合のグラフである。計算条件は図１４と同様である。図１４に比べ、不良品のマハラノビス距離の値が小さくなっている。現状の異音検査は作業者が行っていることを考慮すると、Ａ特性の補正を行ったうえで判別を行った方が好ましいといえる。この例では、所定閾値Ｔとして、１＜所定閾値Ｔ＜３の範囲内に設定する。例えば、所定閾値Ｔ＝２とする。
【００６６】
以上の結果より、次のことがいえる。
(1) 計算項目を適切に選択すれば、水抜栓開閉装置の出荷検査に対しＭＴ法が適用可能である。
(2) 安価なマイクロホンの使用でも判別可能である。
(3) Ａ特性による補正を行った方が、不良品判別は行いやすい。
【符号の説明】
【００６７】
１は異音評価装置、１１は音取得手段、１２は周波数スペクトル算出手段、１３はＡ特性補正手段、１４は評価音面積算出手段、１５は正常音面積出力手段、１６は判定手段、１７は判定結果出力手段、１８はデータ記録手段、２１はマイクロホン、２２は入力部、３０はコンピュータ、３１はＣＰＵ、３２は記憶部、３３は入力部、３４は表示部、３５は外部インタフェース部、７１は水抜栓開閉装置、７２は操作盤、７３は操作スイッチ、７４は通水表示ランプ、７５は水抜表示ランプ、７６はモーター、７７はハンドル駆動機構、８１は地中、９１は水抜栓（不凍水抜栓）、９３はハンドル、９５は水道管、９６は立ち上がり管、９７は水道栓（蛇口）、Ｍ１〜Ｍ８は評価音面積、Ｓ１１は音取得ステップ、Ｓ１２は周波数スペクトル算出ステップ、Ｓ１３はＡ特性補正ステップ、Ｓ１４は評価音面積算出ステップ、Ｓ１５は正常音面積出力ステップ、Ｓ１６は判定ステップである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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