(57)【要約】【課題】１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断することができる診断装置、診断ロボット及び診断方法を提供すること。【解決手段】実施形態の診断装置は、打音信号取得部と周波数特性変換部と異常判定部とを持つ。打音信号取得部は、検査対象物の複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号とｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号とを取得する。周波数特性変換部は、打音信号取得部によって取得された第ｉ打音信号及び第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する。異常判定部は、周波数特性変換部によって変換された第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形との合致度に基づいて検査対象物における異常の有無を判定する。【選択図】図４
2019158657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号と、前記検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号と、を取得する打音信号取得部と、
前記打音信号取得部によって取得された前記第ｉ打音信号及び前記第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する周波数特性変換部と、
前記周波数特性変換部によって変換された第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、前記周波数特性変換部によって変換された第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、の合致度に基づいて前記検査対象物における異常の有無を判定する異常判定部と、
を備える診断装置。
【請求項２】
前記打撃位置の数はＮ個であり、
前記異常判定部は、Ｎ個の第ｉ周波数特性（ｉ＝１〜Ｎ）とＮ個の第ｊ周波数特性（ｊ＝１〜Ｎ）との組み合わせのそれぞれについて、前記第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と前記第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形との合致度を算出し、算出された前記合致度の合計値に基づいて前記検査対象物における前記異常の有無を判定する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、算出された前記合致度が所定の閾値未満である場合、前記合致度を前記合計値に含めない
請求項２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記異常判定部は、ＰＲ分析によって算出された前記合致度に基づいて前記検査対象物における前記異常の有無を判定する
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の隣接領域の波形と、第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の隣接領域の波形との合致度を算出し、算出された前記合致度の合計値に基づいて前記検査対象物における前記異常の有無を判定する
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項６】
前記異常判定部は、１．５ｋＨｚ以下の前記第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、１．５ｋＨｚ以下の前記第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、の合致度に基づいて前記検査対象物における前記異常の有無を判定する
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項７】
前記検査対象物は部材を固定する楔であり、前記異常は前記楔の緩みである
請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項８】
検査対象物の複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号と、前記検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号と、を取得する打音信号取得部と、
前記打音信号取得部によって取得された前記第ｉ打音信号及び前記第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する周波数特性変換部と、
前記周波数特性変換部によって変換された第ｉ周波数特性から得られる共振周波数と、前記周波数特性変換部によって変換された第ｊ周波数特性から得られる共振周波数と、の周波数差に基づいて前記検査対象物における異常の有無を判定する異常判定部と、
を備える診断装置。
【請求項９】
検査対象物の複数の打撃位置へそれぞれ打撃を行うことにより打音を発生させる打撃部と、
検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号と、前記検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号と、を取得する打音信号取得部と、
前記打音信号取得部によって取得された前記第ｉ打音信号及び前記第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する周波数特性変換部と、
前記周波数特性変換部によって変換された第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、前記周波数特性変換部によって変換された第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、の合致度に基づいて前記検査対象物における異常の有無を判定する異常判定部と、
を備える診断ロボット。
【請求項１０】
検査対象物の複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号と、前記検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号と、を取得する打音信号取得ステップと、
前記打音信号取得ステップによって取得された前記第ｉ打音信号及び前記第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する周波数特性変換ステップと、
前記周波数特性変換ステップによって変換された第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、前記周波数特性変換ステップによって変換された第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、の合致度に基づいて前記検査対象物における異常の有無を判定する異常判定ステップと、
を有する診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、診断装置、診断ロボット及び診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物の状態を振動や音響に基づいて診断する方法は、以下の２種類の方法に大別される。１つは、併設されたモータやファン等の加振源から与えられる励振力によって検査対象物の異常部で励起される振動や音響に基づいて診断する方法である。もう１つは、インパクトハンマ等によって外部から強制的に与えられる励振力によって検査対象物の異常部で励起される振動や音響に基づいて診断する方法である。どちらの診断方法であっても、従来、検査対象物の状態を診断するためには、他の検査対象物の状態の診断結果に基づいて診断する必要があった。例えば、正常部における診断結果と異常部における診断結果とを事前に用意しておき、これらの事前診断結果と検査対象物の診断結果とを比較する必要があった。あるいは、他の検査対象物を診断して得られた複数の診断結果を解析することによって、特定の検査対象物の状態を診断する必要があった。
【０００３】
しかしながら、他の検査対象物の診断結果を用意することが困難である場合等、１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断したいことがある。なお、人による打音診断では、１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断する方法がある。例えば、楔の緩みを検査するための打音診断では、検査箇所で発生する打音の音色を人が聞き分けることによって、楔に緩みが発生しているか否かを判別することができる。この場合、楔がしっかりと固定された正常部では音色は高音になり、楔が緩んだ異常部では音色は低音になる。これは、楔の周辺支持が緩和されることによって隙間に侵入した空気がピストン振動によって排除される際に低音が発生することにより、異常部では低音がより励起されるためである。
【０００４】
しかしながら、診断を効率化するためには、人による打音診断ではなく、検査ロボットを用いて自動的に打音診断を行うことが望まれる。一般的に、小型軽量であることが要求される検査ロボットに搭載される打音機構では、楔が緩んだ異常部全体を持ち上げる力はないため、低音域が励起されないことがある。そのため、１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断する場合において、診断ロボットを用いた打音診断では、正常部と異常部とを誤判定する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２３３７１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０９２８６９号
【特許文献３】特開２００３−１８５５４２号公報
【特許文献４】特開２００７−１８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断することができる診断装置、診断ロボット及び診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の診断装置は、打音信号取得部と、周波数特性変換部と、異常判定部と、を持つ。打音信号取得部は、検査対象物の複数の打撃位置のうちｉ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｉ打音信号と、前記検査対象物の前記複数の打撃位置のうちｊ番目の打撃位置への打撃に対する打音を示す第ｊ打音信号を取得する打音信号と、を取得する。周波数特性変換部は、前記打音信号取得部によって取得された前記第ｉ打音信号及び前記第ｊ打音信号を、それぞれ第ｉ周波数特性及び第ｊ周波数特性に変換する。異常判定部は、前記周波数特性変換部によって変換された第ｉ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、前記周波数特性変換部によって変換された第ｊ周波数特性におけるピーク近傍の波形と、の合致度に基づいて前記検査対象物における異常の有無を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る診断ロボットによって打音診断される楔を示す概略図。
【図２】第１の実施形態に係る診断ロボットによる打音診断を示す概略図。
【図３】第１の実施形態に係る診断ロボットによって打撃される複数の打撃位置を示す概略図。
【図４】第１の実施形態に係る診断ロボットの機能構成を示すブロック図。
【図５】実際の楔を用いて取得された共振周波数の一例を示す図。
【図６】実際の楔に対して打音診断を行った結果を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る診断ロボットの動作を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態に係る打音診断による実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の診断装置、診断ロボット及び診断方法を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る診断ロボットは、例えば、何らかの部材を固定させるための固定部材の緩みを、打音診断によって診断するためのロボットである。なお、以下の説明では、固定部材は、一例として、タービン発電機のステーターコイルを固定させるための楔（くさび）であるものとする。
【００１１】
図１は、第１の実施形態に係る診断ロボット１によって打音診断される楔ｗを示す概略図である。図１に示すように、タービン発電機のステーターコイルｃを固定するための複数の楔ｗが、タービン発電機の固定子鉄心ｓに対して並べて打ち込まれている。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る診断ロボット１による打音診断を示す概略図である。図２に示すように、診断ロボット１は、打撃部１２と、集音部１３と、診断装置２０と、を含む。なお、診断ロボット１の詳細な構成は後述する。
【００１３】
診断ロボット１は、並べて設置された楔ｗに沿って移動することができる。診断ロボット１は、並べて設置された楔ｗの露出した面に対して、打撃部１２を用いて順に打撃を与える。打撃部１２は、固定部材が打撃部１２によって打撃されることによって発生する音を固定部材に発生させることができる部材（例えば、ハンマー等）を含む。診断ロボット１は、楔ｗが打撃部１２によって打撃されることによって発生する音（以下「打音」という。）を、集音部１３を用いて集音する。集音部１３は、打音を集音することができる部材（例えば、集音マイク）を含む。
【００１４】
診断ロボット１は、移動を繰り返しながら、１つ１つの楔ｗに対して、１つの打撃位置だけでなく複数の打撃位置を順に打撃していき、各打撃位置への打撃によって発生する打音をそれぞれ集音する。すなわち、例えば、楔ｗが１００個あり、１つの楔ｗにそれぞれ１０個の打撃位置がある場合には、１０００回の打撃と集音が行われる。
【００１５】
診断ロボット１は、集音部１３によって集音された、１つの楔ｗの複数の打撃位置への打撃によってそれぞれ発生した打音を示す打撃信号を、診断装置２０を用いて解析する。これにより、診断ロボット１は、楔ｗの状態を診断する。なお、ここでいう診断とは、楔ｗが緩んでいない状態（正常）であるか又は楔ｗが緩んでいる状態（異常）であるかについての判定を行うことである。
【００１６】
このように、第１の実施形態に係る診断ロボット１は、他の固定部材における検査結果を用いることなく、検査対象の１つの固定部材における検査結果のみから、該固定部材の状態を診断する。従って、他の固定部材における診断結果を考慮する必要がないことから、以下の説明においては、１つの楔ｗに対する打音診断に関する構成のみについて説明する。
【００１７】
図３は、第１の実施形態に係る診断ロボット１によって打撃される打撃位置を示す概略図である。図３に示すように、１つの楔ｗにおいて、診断ロボット１によって打撃される打撃位置はＮ箇所である。ここで、Ｎは２以上の任意の整数である。打撃位置ｐ１は、楔ｗにおいて最初に打撃される打撃位置を示す。同様に、打撃位置ｐ２及び打撃位置ｐＮは、それぞれ楔ｗにおいて、２番目及びＮ番目に打撃される打撃位置を示す。
【００１８】
なお、上述したように、診断ロボット１は移動を繰り返しながら複数の打撃位置を打撃していく。そのため、打撃及び集音がより迅速に行われるよう、打撃位置は、図３に示すように、診断ロボット１の進行方向に沿って一直線上に均等間隔で並べられているものとする。但し、打撃位置の配置はこれに限られるものではなく、任意の配置で構わない。また、各打撃位置が打撃される順番についても、任意の順番で構わない。なお、診断の精度をより良くするためには、楔ｗの全体範囲を網羅するように、まんべんなく打撃位置が設定されることが好ましい。
【００１９】
なお、第１の実施形態においては、診断ロボット１は、それぞれの打撃位置の近傍へ移動を繰り返しながら打撃を与える構成であるが、それぞれの打撃位置に対して打撃を与えることができる構成であるならば、上記の構成に限られるものではない。例えば、診断ロボット１が、Ｎ箇所の打撃位置のそれぞれに対応するＮ個の打撃部１２を備えており、Ｎ個の打撃部１２がそれぞれ対応する１つの打撃位置に対して打撃を与える構成であってもよい。
【００２０】
なお、集音部１３は、打音を集音することができる構成であるならば、打撃部１２とは異なる位置に設置されていてもよい。また、集音部１３は、移動をせず、１つの地点から全ての打撃位置に対する集音を行う構成であってもよい。また、診断装置２０は、集音部１３によって集音された打音を示す打音信号を取得することができる構成であるならば、打撃部１２及び集音部１３のうち少なくとも一方とは異なる場所に設置されていてもよい。
【００２１】
以下、診断ロボット１の機能構成について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る診断ロボット１の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、診断ロボット１は、打音収集装置１０と、診断装置２０と、を含む。
【００２２】
打音収集装置１０は、打撃位置移動部１１と、打撃部１２と、集音部１３と、を含む。打撃位置移動部１１は、打撃部１２が所定の打撃位置に対して打撃を与えることができる位置へ位置づけられるように、診断ロボット１を移動させる。打撃位置移動部１１は、例えば、モータ等の発動機を含む。打撃部１２は、楔ｗ（検査対象物）の複数の打撃位置に対してそれぞれ打撃を行うことによって、それぞれ打音を発生させる。打撃部１２は、上述したように、楔ｗを打撃することによって打音を発生させることができる部材（例えば、ハンマー等）を含む。
【００２３】
集音部１３は、打音を集音する。集音部１３は、上述したように、打音を集音することができる部材（例えば、集音マイク）を含む。集音部１３は、集音した打音を示す打音信号を診断装置２０へ出力する。
【００２４】
なお、打撃位置移動部１１を打撃位置へ移動させるための制御、打撃部１２に打撃位置に対して打撃を与えさせるための制御及び集音部１３に打音を収集させるための制御は、診断ロボット１が備える制御部（図示せず）によって行われる。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）等のプロセッサを含む。なお、制御部は、診断ロボット１の打音収集装置１０又は診断装置２０のいずれかに備えられていてもよいし、両方に備えられていてもよい。
【００２５】
診断装置２０は、打音信号取得部２１と、周波数特性変換部２２と、異常判定部２３と、を含む。打音信号取得部２１は、楔ｗの複数の打撃位置への打撃によって発生したそれぞれの打音を示す複数の打音信号を、集音部１３から取得する。打音信号取得部２１は、取得した複数の打音信号を周波数特性変換部２２へ出力する。
【００２６】
周波数特性変換部２２は、打音信号取得部２１から出力された複数の打音信号を取得する。周波数特性変換部２２は、取得した複数の打音信号を、それぞれ周波数特性に変換する。周波数特性変換部２２は、変換された複数の周波数特性を異常判定部２３へ出力する。
【００２７】
異常判定部２３は、周波数特性変換部２２から出力された複数の周波数特性を取得する。異常判定部２３は、取得した複数の周波数特性におけるそれぞれのピーク近傍の波形どうしの合致度に基づいて、楔ｗ（検査対象物）における緩みの発生（異常）の有無を判定する。
【００２８】
以下、診断装置２０による打音診断について、更に詳しく説明する。
【００２９】
周波数特性変換部２２は、打撃位置ｐｉ（ｉ=１〜Ｎ）における打音信号を、周波数特性（第ｉ周波数特性）に変換する。なお、打撃位置ｐｉは、楔ｗにおいてｉ番目に打撃される打撃位置を示す。異常判定部２３は、変換された第ｉ周波数特性に対してＬＰＣ分析（線形予測分析）を行うことによって、周波数の包絡線を算出し、Ｍ次までの共振周波数を特定する。
【００３０】
次に、異常判定部２３は、特定されたＭ次までの各共振周波数それぞれに対してＰＲ（Prominence Ratio）分析を行うことによって、Ｍ次までの各共振周波数をそれぞれ含む各帯域幅Ａと、各帯域幅Ａの帯域の下側の隣接領域の各帯域幅Ｂ、及び、各帯域幅Ａの帯域の上側の隣接領域の各帯域幅Ｃを算出する。
【００３１】
また、周波数特性変換部２２は、打撃位置ｐｊ（ｊ=１〜Ｎ）における打音信号を、周波数特性（第ｊ周波数特性）に変換する。なお、打撃位置ｐｊは、楔ｗにおいてｊ番目に打撃される打撃位置を示す。異常判定部２３は、変換された第ｊ周波数特性に対して、上記算出されたＭ次までの各帯域幅Ａ、各帯域幅Ｂ及び各帯域幅Ｃに基づく積分範囲でそれぞれ積分することによって、各帯域エネルギーを算出する。
【００３２】
異常判定部２３は、帯域幅Ｂの帯域エネルギーと帯域幅Ｃの帯域エネルギーとを加算した帯域エネルギーに対する帯域幅Ａの帯域エネルギー比ＰＲｄＢ（デシベル）を算出する。異常判定部２３は、Ｍ次までの帯域エネルギー比ＰＲｄＢの総和であるＰＲｉ，ｊｄＢを算出する。ＰＲｉ，ｊｄＢは、打撃位置ｐｉへの打撃によって発生する打音から得られた共振周波数から算出された帯域幅に基づく積分範囲に、打撃位置ｐｊへの打撃によって発生する打音から得られた周波数特性が示す波形が収まっている度合いを示す値である。ＰＲｉ，ｊｄＢは、以下の式（１）によって表される。
【００３３】
【数１】
2019158657.tif 000003
【００３４】
ここで、ＰＲｉ，ｊｄＢ（ωｋ）は、ｋ次の共振周波数ωｋにおける、ＰＲ分析によって算出されたｄＢ値である。
【００３５】
異常判定部２３は、Ｎ箇所の打撃位置ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とＮ箇所の打撃位置ｐｊ（ｊ＝１〜Ｎ）とについて、それぞれ上記の処理を行うことにより、Ｎ×Ｎ個のＰＲｉ，ｊｄＢを得る。異常判定部２３は、Ｎ×Ｎ個のＰＲｉ，ｊｄＢの合計値ＱＡＬＬの大きさに基づいて（例えば、ＱＡＬＬの値と所定の閾値との大きさの比較結果に基づいて）、楔ｗにおける緩みの発生（異常）の有無を判定する。ＱＡＬＬは、以下の式（２）によって表される。
【００３６】
【数２】
2019158657.tif 000004
【００３７】
以下に、上記のＬＰＣ分析によって得られる共振周波数の有効性を示すデータを示す。
図５は、実際の楔に対する打音診断によって取得された共振周波数の一例を示す図である。図５に示すグラフには、正常な楔から得られた周波数特性と、異常な（緩みが発生している）楔から得られた周波数特性と、がそれぞれ示されている。また、丸印は、正常な楔に対する打音診断においてＬＰＣ分析によって得られた周波数を示す。図５に示すグラフから、ＬＰＣ分析によって得られた周波数が、正常な楔から得られる共振周波数（周波数のピーク）と概ね一致することが分かる。
【００３８】
図６は、実際の楔に対して打音診断を行った結果を示す図である。
図６の上段のグラフは、打撃位置ｐｉへの打撃によって発生した打音を示す打音信号が変換された周波数特性を示す。図６の中段のグラフは、上段のグラフに示される周波数特性に対してＬＰＣ分析を行った後の周波数特性を示す。図６の中段のグラフにおいて、ＬＰＣ分析によって特定されたｋ次までの共振周波数が丸印によって示されている。
【００３９】
なお、解析対象とする共振周波数が所定の閾値に基づいて決定される構成であってもよい。例えば、１．５ｋＨｚ以下の共振周波数のみが解析対象となる構成であってもよい。これにより、周波数特性の解析がより簡易化される。
【００４０】
図６の上段のグラフが示す、ＬＰＣ分析がなされる前の周波数特性では、共振らしき波形のピークが多数励起されている。一方、図６の中段のグラフが示す、ＬＰＣ分析がなされた後の周波数特性では、打音診断の音色に寄与する共振周波数が抽出される。
【００４１】
ＬＰＣ分析によって抽出されたｋ（ｋ＝１〜Ｍ）次の共振周波数に対してＰＲ分析が行われ、ｋ次の共振周波数を含む帯域幅Ａと、帯域幅Ａの帯域の上側と下側にそれぞれ隣接する帯域の帯域幅Ｂ及び帯域幅Ｃが算出される。
【００４２】
具体的には、以下の通りである。周波数スペクトルにある鋭いピーク（ここでは、上記抽出された共振周波数）の騒音成分を離散周波数（discrete tone）という。この音によるピークの鋭さが、ピーク近傍のそれ以外の周波数成分に対して相対的にどの程度の鋭さであるのかを示す指標として、ＰＲ（prominence ratio）が用いられる。まず、解析対象の離散周波数音の周波数ｆ０を中心とする臨界帯域幅Δｆｃが以下の式（３）から求められる。
【００４３】
【数３】
2019158657.tif 000005
【００４４】
この臨界帯域幅Δｆｃが、上述した帯域幅Ａに相当する。臨界帯域幅Δｆｃが算出されると、下側に隣接する帯域の帯域幅Ｂ及び上側に隣接する帯域の帯域幅Ｃも、ＰＲ分析により自動的に決定される。
【００４５】
上述した指標ＰＲ（prominence ratio）は、ΔＬＰによって表される。ΔＬＰとは、離散周波数音の周波数を中心とする臨界帯域に含まれる信号のパワー（ＷＭ）と、この臨界帯域に隣接する下側及び上側の臨界帯域のパワー（それぞれ、ＷＬ及びＷＵ）の平均との比の常用対数をとり、１０倍してデシベル表示したものである。ΔＬＰは、以下の式（４）によって表される。
【００４６】
【数４】
2019158657.tif 000006
【００４７】
図６の下段のグラフは、打撃位置ｐｊへの打撃によって発生した打音を示す打音信号が変換された周波数特性に対してＬＰＣ分析を行った後の周波数特性（第ｊ周波数特性）を示す。図６の下段のグラフが示す第ｊ周波数特性に対して、打撃位置ｐｉにおける第ｉ周波数特性によって求められた、上記ｋ次の共振周波数を含む帯域幅Ａ、帯域幅Ｂ及び帯域幅Ｃに基づく積分範囲でそれぞれ積分がなされることによって、帯域エネルギーが算出される。
【００４８】
上記ｋ次（ｋ＝１〜Ｍ）についてそれぞれ算出された帯域エネルギーを合計することにより、上述したＰＲｉ，ｊｄＢが求められる。さらに、上述したように、Ｎ箇所の打撃位置ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とＮ箇所の打撃位置ｐｊ（ｊ＝１〜Ｎ）とについて、それぞれ上記の処理が行われることにより、Ｎ×Ｎ個のＰＲｉ，ｊｄＢが算出される。そして、Ｎ×Ｎ個のＰＲｉ，ｊｄＢの合計値ＱＡＬＬの大きさに基づいて（例えば、ＱＡＬＬの値と所定の閾値との大きさの比較結果に基づいて）、楔ｗにおける緩みの発生（異常）の有無が判定される。
【００４９】
以下、診断ロボット１の動作の一例について説明する。
図７は、第１の実施形態に係る診断ロボット１の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
診断ロボット１は、打撃位置移動部１１により、楔ｗのＮ箇所の打撃位置（打撃位置ｐ１〜打撃位置ｐＮ）へそれぞれ順に移動する。診断ロボット１は、各打撃位置に対してそれぞれ、打撃部１２により打撃を与える。診断ロボット１は、楔ｗの各打撃位置への打撃によって発生する打音を集音部１３によって集音する（ステップＳ０１）。
【００５１】
診断ロボット１は、集音部１３によって収集されたＮ個の打音をそれぞれ示すＮ個の打音信号を、打音信号取得部２１により取得する。診断ロボット１は、周波数特性変換部２２により、打音信号取得部２１が取得したＮ個の打音信号を、それぞれ周波数特性に変換する（ステップＳ０２）。
【００５２】
診断ロボット１は、周波数特性変換部２２によって変換されたＮ個の周波数特性のそれぞれに対して、異常判定部２３によりＬＰＣ分析を行い、それぞれの（Ｍ次までの）共振周波数を特定する（ステップＳ０３）。
【００５３】
診断ロボット１は、異常判定部２３により、上記特定された、第ｉ周波数特性の共振周波数（ｉ＝１〜Ｎ）と、上記変換された、第ｊ周波数特性の周波数特性（ｊ＝１〜Ｎ）とに基づいて、それぞれのＰＲｉ，ｊｄＢを算出する（ステップＳ０４）。
【００５４】
診断ロボット１は、異常判定部２３により、上記算出されたＮ×Ｎ個のＰＲｉ，ｊｄＢ（ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｎ）を合算して、ＱＡＬＬを算出する（ステップＳ０５）。
【００５５】
診断ロボット１は、異常判定部２３により、上記算出されたＱＡＬＬの値に基づいて（例えば、ＱＡＬＬの値と所定の閾値との比較結果に基づいて）、楔ｗの状態が正常であるか又は異常であるか（緩みが発生しているか）を判定する（ステップＳ０６）。
以上で図７のフローチャートが示す処理が終了する。
【００５６】
以下、実験結果を示す。図８は、第１の実施形態に係る打音診断による実験結果を示す図である。図８の左側のグラフは正常な楔に対して打音診断を行った場合の実験結果であり、図８の右側のグラフは異常な楔に対して打音診断を行った場合の実験結果である。
【００５７】
図８に示す両グラフにおいて、縦軸はｋ次の帯域エネルギーの総和であるＰＲｉ，ｊｄＢを示す。なお、ここでは５次（ｋ＝１〜５）までの共振周波数を対象とした。また、横軸は、打撃位置ｐｊを示す。なお、この実験においては、打撃位置の個数は１０箇所であるものとした。また、横軸において、打撃位置ｐｊ毎に各ｐｉ（ｉ＝１〜１０）に対するＰＲｉ，ｊｄＢが順番に示されている。すなわち、棒グラフは左から順番に、ＰＲ１，１ｄＢ、ＰＲ２，１ｄＢ、・・・、ＰＲ１０，１ｄＢ、ＰＲ１，２ｄＢ、ＰＲ２，２ｄＢ、・・・、ＰＲ１０，２ｄＢ、・・・、Ｒ１，１０ｄＢ、ＰＲ２，１０ｄＢ、・・・、ＰＲ１０，１０ｄＢの値を示している。
【００５８】
また、グラフの上部に記載されている２つの値は、正常な楔の場合及び異常な楔の場合における、上記１０×１０＝１００個のＰＲｉ，ｊｄＢの値のそれぞれの総和（ＱＡＬＬ）を示す。図８に示すように、実験結果によれば、正常な楔の場合のＱＡＬＬの値と異常な楔の場合のＱＡＬＬの値はそれぞれ、「２５．４ｄＢ」、「１９．１ｄＢ」となった。このように、実験結果においても、異常な楔よりも正常な楔のほうがＱＡＬＬの値が大きくなる。以上のことから、例えば、正常な楔と異常な楔との判定基準となる閾値を、２５．４ｄＢと１９．１ｄＢとの間にある値（例えば、２０ｄＢ等）に設定することによって、楔の状態を診断することが可能になる。
【００５９】
なお、図８に示す実験結果においては、ＰＲｉ，ｊｄＢの取りうる値に所定の閾値を設け、ＰＲｉ，ｊｄＢの値が閾値未満である場合には、０ｄＢとみなすものとした。すなわち、閾値未満のＰＲｉ，ｊｄＢの値は、ＱＡＬＬの値に含まれない。なお、図８に示す実験結果は、閾値を７ｄＢとした場合の実験結果である。
【００６０】
なお、図８に示すように、正常な楔の場合であっても、打撃位置ｐｊが例えば打撃位置ｐ４及び打撃位置ｐ５であるときには、ＰＲｉ，ｊｄＢの値が０ｄＢとなった。これは、正常な楔の場合であっても、打撃の仕方や強弱の違いで共振の励起の度合いも変化することや、楔の緩みによる境界条件の変化から固有共振周波数にばらつきが生じること等に起因する。
【００６１】
しかしながら、以上説明したように、第１の実施形態による打音診断では、１つの楔に対して、複数の打撃位置ｐｊでの周波数特性（第ｊ周波数特性）が解析され、各第ｊ周波数特性に対して複数の比較対象（第ｉ周波数特性）との比較が行われる。すなわち、検査対象である打撃位置ｐｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と比較対象である打撃位置ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とが総当たりで解析される。そのため、上記のような共振の励起の度合いの変化等がある場合であっても、楔の状態を正しく診断することがより容易になる。
【００６２】
また、以上説明したように、第１の実施形態に係る診断ロボット１は、人による打音診断に代わって自動的に打音診断を行うことができるため、診断が効率化される。また、診断ロボット１は、楔全体を持ち上げる力を持たない小型の打音機構であっても診断を行うことができるため、小型軽量化が可能である。また、診断ロボット１は、１つの検査対象物のみを検査して該検査対象物の状態を診断することができるため、他の検査対象物の検査結果を用意する必要がない。
【００６３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、共振周波数のピーク近傍の波形の合致度に基づいて楔の状態を判定したが、共振周波数のばらつきに基づいて楔の状態を判定してもよい。正常な楔と異常な楔とでは支持条件が異なることで、境界条件の違いから共振周波数も若干変化する。ＬＰＣ分析によって求められる共振周波数の変動量（周波数差）に基づいて、楔の状態が正常であるか否かを診断装置が判定する構成であってもよい。この場合、診断装置は、打撃位置ｐｉへの打撃によって発生する打音と打撃位置ｐｊへの打撃によって発生する打音との共振周波数の周波数差（例えば、標準偏差）を算出して、該周波数差の総和を算出する。
【００６４】
例えば、周波数差Δｆｉ，ｊは以下の式（５）によって表され、周波数差の総和Ｕは以下の式（６）によって表される。
【００６５】
【数５】
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【００６６】
【数６】
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【００６７】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、１つの検査対象物の複数の打撃位置における共振周波数の周波数差に基づいて診断を行うことができるため、第１の実施形態と同様に、１つの検査対象物のみに対する検査から該検査対象物の状態の診断が可能になるという効果を奏する。
【００６８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、１つの検査対象物のみに対する検査から該検査対象物の状態の診断が可能になる構成を持つことにより、複数の検査対象物を診断して得られた複数の診断結果を解析しなくても診断を行うことができる。
【００６９】
なお、上述した実施形態における診断装置２０の一部または全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、診断装置２０に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００７０】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００７１】
また、上述した実施形態における診断装置２０の一部または全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。診断装置２０の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１…診断ロボット、１０…打音収集装置、１１…打撃位置移動部、１２…打撃部、１３…集音部、２０…診断装置、２１…打音信号取得部、２２…周波数特性変換部、２３…異常判定部
【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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