(57)【要約】      （修正有）【課題】機器の異常振動を簡単な構成で精度よく監視することができる技術を提供する。【解決手段】ポンプ１３０のポンプ出口フランジ１３１と出口弁１６０の出口弁フランジ１６１は、出口弁接続部１６２がポンプ出口フランジ１３１の凹部に挿入された状態で、ボルトによって連結されている。ポンプ１３０および出口弁１６０の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に撮像装置が配置される。撮像装置は、二次元配列された画素情報により構成される画像情報を出力する。画像情報に含まれている画素情報の中から、ポンプ１３０および出口弁１６０の輪郭の一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する。そして、抽出した画素情報をフーリエ変換して周波数と振幅を有する周波数成分を生成し、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に表示装置に表示する。【選択図】図４
2019045159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の状態を監視する機器監視装置であって、
撮像手段と、画素情報抽出手段と、フーリエ変換手段と、出力手段とを備え、
前記撮像手段は、撮像領域を撮像して、行方向および列方向に沿って二次元配列された画素情報により構成される画像情報を出力可能であるとともに、前記機器の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置され、
前記画素情報抽出手段は、前記撮像手段から出力された前記画像情報を構成する画素情報の中から、前記機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出し、
前記フーリエ変換手段は、前記画素情報抽出手段によって、前記画像情報から抽出された前記画素情報をフーリエ変換して、周波数と振幅を有する周波数成分を生成し、
前記出力手段は、前記フーリエ変換手段によって生成された周波数成分を、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力するように構成されていることを特徴とする機器監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機器監視装置であって、
前記画素情報抽出手段は、前記一つの画素情報が配列されている行と同じ行または前記一つの画素情報が配列されている列と同じ列に配列されている画素情報を抽出することを特徴とする機器監視装置。
【請求項３】
請求項１に記載の機器監視装置であって、
前記画素情報抽出手段は、前記一つの画素情報が配列されている行を含む複数の隣接する行または前記一つの画素情報が配列されている列を含む複数の隣接する列に配列されている画素情報を抽出することを特徴とする機器監視装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の機器監視装置であって、
周波数成分選択手段を備え、
前記周波数成分選択手段は、前記フーリエ変換手段によって生成された周波数成分のうち、振幅が設定条件を満足する周波数成分を選択し、
前記出力手段は、前記周波数成分選択手段によって選択された周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力するように構成されていることを特徴とする機器監視装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の機器監視装置であって、
機器の異常振動を判別する異常判別手段を備え、
前記異常判別手段は、前記フーリエ変換手段によって生成された周波数成分の周波数および振幅が、前記機器の異常振動に対応して予め設定されている条件を満足している場合に異常報知を行うことを特徴とする機器監視装置。
【請求項６】
機器の状態を監視する機器監視方法であって、
撮像領域を撮像して、行方向および列方向に沿って二次元配列された画素情報により構成される画像情報を出力可能な撮像手段を、前記機器の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置する第１ステップと、
前記撮像手段から出力された前記画像情報を構成する前記画素情報の中から、前記機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する第２ステップと、
前記画像情報から抽出された前記画素情報をフーリエ変換し、周波数と振幅を有する周波数成分を生成する第３ステップと、
前記生成された周波数成分を、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力手段に出力する第４ステップと、
を備えていることを特徴とする機器監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器の状態、特に、機器の異常振動を監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器の異常振動を監視するために、種々の構成の機器監視装置が提案されている。例えば、特許文献１（特開平４−２８２４２１号公報）には、振動センサを用いて機器の振動周波数を測定する機器監視装置が開示されている。また、特許文献２（特開平５−９９７３６号公報）には、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて機器の変位を測定し、測定した機器の変位に基づいて機器の振動周波数を検出する機器監視装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２８２４２１号公報
【特許文献２】特開平５−９９７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動センサを用いて機器の振動周波数を測定する場合には、機器に複数の振動センサを取り付ける必要があり、コストが増大する。
また、撮像装置を用いて測定した機器の変位に基づいて機器の振動周波数を検出する場合には、機器を撮像した撮像画面を示す画像情報を解析するためのデータ処理量が多く、解析処理可能な画像情報の数が少ない。また、検出可能な振動周波数は、解析処理可能な画像情報の数により定まる。このため、低い振動周波数しか検出することができない。例えば、１秒間に解析処理可能な画像情報の数が６０である場合には、６０／２、すなわち３０Ｈｚ以下の振動周波数しか検出することができない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、簡単な構成で、画像情報を解析するための処理量を低減して解析可能な画像情報の数を増大させることができ、高い周波数の異常振動を監視することができる技術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】
【０００５】
第１発明は、機器の状態を監視する機器監視装置に関する。本発明は、好適には、機器の異常振動を監視する機器監視装置として構成される。「機器」には、設備を構成する機器単体だけでなく、設備を構成する複数の機器が連結された機器連結体も含まれる。
本発明は、撮像手段、画素情報抽出手段、フーリエ変換手段、出力手段を備えている。勿論、本発明は、これ以外の構成要素を備えていてもよい。
撮像手段は、撮像領域を撮像した撮像画面を示す画像情報を出力可能である。撮像手段から出力される画像情報は、直交する行方向（横方向）および列方向（縦方向）に沿って二次元配列された画素情報により構成される。典型的には、撮像手段として、行方向および列方向に沿って二次元配列された受光素子により構成されるＣＣＤカメラが用いられる。この場合、画像情報を構成する画素情報は、対応する位置に配列されている受光素子の受光信号により規定される色情報を示す。好適には、本発明は、グレースケールの画素情報をフーリエ変換するように構成される。このため、好適には、撮像手段として、グレースケールの画素情報により構成される画像情報を出力可能な撮像手段が用いられる。なお、カラーの画素情報により構成される画像手段を用い、カラーの画素情報をグレースケールの画素情報に変化した状態でフーリエ変換を行うように構成することもできる。また、グレースケールの階調は、低い階調、例えば、１６階調に設定するのが好ましい。グレースケールの低い階調の画素情報を使用することにより、フーリエ変換処理を、簡単に、短時間で行うことができる。
本発明では、機器の振動を画素情報の時間変化により検出する。この場合、機器の振動は、機器の輪郭の部分に対応する位置に配列されている画素情報の時間変化に顕著に現れる。本発明では、撮像手段は、機器の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置される。なお、撮像手段によって機器の輪郭の部分を撮像する場合、機器の輪郭の部分が暗いと、機器の輪郭の部分に対応する位置に配列されている画素情報が、色を正確に示さなくなるおそれがある。このため、好適には、撮像手段の撮像領域としては、照明手段による照明が可能な機器の輪郭の部分を含む撮像領域が選択される。例えば、機器の輪郭の部分に空間が形成されており、空間を挟んで撮像手段と反対側に照明手段を配置可能な撮像領域が選択される。勿論、機器の輪郭に対応する位置に配列されている画素情報が、色を正確に示している場合には、照明手段は省略することができる。
画素情報抽出手段は、撮像手段から出力された画像情報を構成する画素情報の中から、一部の画素情報を抽出する。一部の画素情報は、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含んでいる。「一部の画素情報」は、定められた一つの画素情報のみであってもよいし、定められた一つの画素情報を含む複数の画素情報であってもよい。「定められた一つの画素情報」は、定められた一つの画素情報のみを抽出する場合には、当該定められた一つの画素情報が対応し、定められた一つの画素情報を含む複数の画素情報を抽出する場合には、複数の画素情報のいずれかが対応する。例えば、複数の隣接する行に含まれている画素情報を抽出する場合には、複数の隣接する行を指示することが、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報の抽出を指示することに対応する。
フーリエ変換手段は、画像情報から抽出された画素情報をフーリエ変換して、周波数と振幅を有する周波数成分を生成する。すなわち、同じ位置に配列されている画素情報の時間変化を、周波数成分に変換する。
出力手段としては、好適には、フーリエ変換によって生成された周波数成分の振幅の包絡線を視覚的に判別可能に出力可能な出力手段が用いられる。例えば、表示手段や印刷手段が用いられる。「包絡線を判別可能に出力する」態様には、包絡線を直接出力する態様や、包絡線を推測可能に出力する態様が含まれる。なお、フーリエ変換によって生成される周波数成分には、異常振動が発生していない通常時に発生する定常周波数成分（例えば、機器の固有振動数に対応する周波数成分）が含まれている。このため、定常周波数成分を除去した周波数成分を出力手段から出力するように構成する、あるいは、定常周波数成分と他の周波数成分（異常振動による周波数成分）とを区別可能に出力するように構成するのが好ましい。出力手段から周波数成分を出力するタイミングは、適宜選択することができる。例えば、撮像手段によって撮像領域を撮像した時点、作業員等から周波数成分の出力が要求された時点、周波数成分に基づいて機器の異常振動が判別された時点等を選択することができる。
周波数成分の振幅の包絡線は、機器に発生する異常振動の原因に応じた形状を有する。このため、作業員等は、出力手段から出力される周波数成分から、周波数成分の振幅の包絡線の形状を判別することで、異常振動が発生しているか否か、また、異常振動が発生している場合には、異常振動の原因を判別することができる。
各手段の配置態様は、適宜変更可能である。例えば、撮像手段を機器側に設け、画素情報抽出手段とフーリエ変換手段を、機器から離れている管理センターに設け、出力手段を作業員側に設け、インターネット回線等の通信回線を介して通信可能に構成することができる。また、画素情報抽出手段による画素情報の抽出処理、フーリエ変換手段によるフーリエ変換処理、出力手段による周波数成分の出力処理の実行タイミングは、適宜選択可能である。
本発明では、撮像手段を用いながら、処理可能な画像情報（撮像画面）の数を大幅に増大させることができ、高い周波数の振動も監視することができる。
機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を抽出してフーリエ変換することで、高い周波数の振動を監視することができる。しかしながら、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を選択するのは難しい。このため、抽出する画素情報を容易に選択することができるように構成するのが好ましい。
第１発明の他の形態では、画素情報抽出手段は、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報が配列されている行と同じ行に配列されている画素情報または定められた一つの画素情報が配列されている列と同じ列に配列されている画素情報を抽出する。
本形態では、行または列を指定すればよいため、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を容易に抽出することができる。
また、第１発明の他の形態では、画素情報抽出手段は、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報が配列されている行を含む複数の隣接する行に配列されている画素情報または定められた一つの画素情報が配列されている列を含む複数の隣接する列に配列されている画素情報を抽出する。行または列の数は、適宜設定可能であるが、好適には、５行〜３０行または５列〜３０列に設定される。
本形態では、隣接する複数行または隣接する複数列を指定すればよいため、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を容易に抽出することができる。
第１発明の他の形態では、周波数成分選択手段を備えている。
周波数成分選択手段は、フーリエ変換手段によって生成された周波数成分のうち、大きい振幅を有する周波数成分を選択する。例えば、異常振動が発生していない通常時における周波数成分の振幅の平均値より大きい振幅基準値を設定し、振幅が振幅基準値より大きい周波数成分を選択する。
本形態では、出力手段は、周波数成分選択手段によって選択された周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力する。
本形態では、振幅が小さい周波数成分を除いた周波数成分が出力手段から出力されるため、周波数成分の包絡線の形状をより容易に判別することができる。
第１発明の他の形態では、機器の異常振動を判別する異常判別手段を備えている。
異常判別手段は、例えば、フーリエ変換手段によって生成された周波数成分の振幅の包絡線の形状あるいは周波数選択手段によって選択された周波数成分の振幅の包絡線の形状と、異常振動の原因に対応して予め設定されている基準包絡線の形状を比較し、包絡線の形状がいずれかの基準抱卵苦戦の形状と一致する場合に、異常振動が発生していることを判別して異常報知を行う。包絡線の形状が基準包絡線の形状と一致しているか否かを判別する方法としては、適宜の方法を用いることができる。
異常報知の態様としては、適宜の態様を用いることができる。例えば、異常振動の原因を示す情報を表示装置５０に出力する態様、異常振動の原因を示す情報と周波数成分を表示装置５０に出力する態様等を用いることができる。
本形態では、異常振動が発生したことや異常振動の原因等を作業員等に報知することができる。
第２発明は、機器の状態を監視する機器監視方法に関する。本発明は、好適には、機器の異常振動を監視する機器監視方法として構成される。
本発明は、第１〜第４ステップを備えている。勿論、第１〜第４ステップ以外のステップを備えていてもよい。
第１ステップでは、撮像領域を撮像して、行方向および列方向に沿って二次元配列された画素情報により構成される画像情報を出力可能な撮像手段を、機器の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置する。
第２ステップでは、撮像手段から出力された画像情報を構成する画素情報の中から、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する。
「一部の画素情報」は、定められた一つの画素情報のみであってもよいし、定められた一つの画素情報を含む複数の画素情報であってもよい。
第３ステップでは、画像情報から抽出された画素情報をフーリエ変換し、周波数と振幅を有する周波数成分を生成する。すなわち、同じ位置に配列されている画素情報の時間変化を、周波数成分に変換する。
第４ステップでは、生成された周波数成分を、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力手段に出力する。
本発明では、撮像手段を用いながら、処理可能な画像情報（撮像画面）の数を大幅に増大させることができ、高い周波数の振動も監視することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の機器監視装置および機器監視方法では、撮像装置を用いながら、高い周波数の異常振動を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の機器監視装置の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】監視対象の機器の一例を示す図である。
【図３】図２に示されている機器に、第１の実施形態の機器監視装置の撮像装置を配置した状態を示す図である。
【図４】撮像装置の撮像画面を示す図である。
【図５】本発明の機器監視装置の第２の実施形態のブロック図である。
【図６】本発明の機器監視装置の第３の実施形態のブロック図である。
【図７】機器に異常振動が発生していない正常時の周波数成分の例を示す図である。
【図８】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【図９】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【図１０】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【図１１】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【図１２】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【図１３】機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
先ず、本発明の概要を説明する。
撮像装置から出力される、撮像画面を示す画像情報をフーリエ変換することによって、監視対象である機器の変位を測定し、機器の振動周波数を検出する場合には、画像情報を解析するためのデータ処理量が多く、解析処理可能な画像情報の数が少ないため、低い振動周波数しか検出することができない。例えば、１秒間に解析処理可能な画像情報の数が６０である場合には、６０／２、すなわち３０Ｈｚ以下の振動周波数しか検出することができない。
本発明では、撮像装置から出力される、撮像画面を示す画像情報を構成する画素情報（「画素」あるいは「ピクセル」と呼ばれる）のうち、機器の輪郭に対応する位置に配列されている、定められた少なくとも一つの画素情報を含む一部の画素情報をフーリエ変換することによって、周波数成分、すなわち、機器の振動周波数成分を検出している。
これにより、画像情報を解析するためのデータ処理量を大幅に低減することができ、解析処理可能な画像情報の数を大幅に増大させることができる。したがって、撮像装置を用いながら、簡単に、高い振動周波数も検出することができる。例えば、１秒間に解析処理可能な画像情報の数が４０００に増大し、４０００／２、すなわち、２０００Ｈｚの振動周波数まで検出することができる。
【０００９】
図１に、本発明の機器監視装置の第１の実施形態のブロック図が示されている。
本実施形態の機器監視装置は、撮像装置１０、処理装置２０、記憶装置３０、出力装置４０により構成されている。
本実施形態の機器監視装置では、画素情報をフーリエ変換することによって生成した周波数成分を出力装置（好適には、表示装置）から出力する。作業員は、出力装置から出力される周波数成分に基づいて、機器に異常振動が発生しているか否か、また、危機に異常振動が発生している場合には異常振動の原因を判別する。
【００１０】
撮像装置１０は、撮像領域を撮像した撮像画面を示す画像情報を出力する。画像情報は、行方向（横方向）および列方向（縦方向）に沿って二次元配列された画素情報（「画素」あるいは「ピクセル」と呼ばれている）により構成される。本実施形態では、撮像装置１０として、行方向（横方向）および列方向（縦方向）に沿って二次元配列された受光素子を有するＣＣＤカメラが用いられている。画像情報を構成する画素情報は、対応する位置に外列されている受光素子の受光信号により規定される色情報（色調、階調）を示す。
記憶装置３０は、処理装置２０の各手段の処理を実行するプログラム、処理途中のデータや処理により作成したデータ等の種々の情報を記憶する。
出力装置４０は、種々の情報を出力可能である。図１では、出力装置４０として表示装置５０が設けられているが、出力装置４０としては、印刷装置等の他の種々の出力装置を用いることができる。表示装置５０は、後述する、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分を出力可能である。
撮像装置１０が、本発明の「撮像手段」に対応し、処理装置２０が、本発明の「処理手段」に対応し、記憶装置３０が、本発明の「記憶手段」に対応し、出力装置４０が、本発明の「出力手段」に対応し、表示装置５０が、本発明の「表示手段」に対応する。
【００１１】
処理装置２０は、画像情報入力手段２１、画素情報抽出手段２２、フーリエ変換手段２３、周波数成分選択手段２４、管理手段２６を有している。処理装置２０は、各手段の処理を実行する１つのＣＰＵにより構成することができる。あるいは、各手段の処理を実行する個別のＣＰＵにより構成することもできる。
【００１２】
画像情報入力手段２１は、撮像装置１０から出力される画像情報を適宜のタイミング、例えば、適宜の時間間隔で入力し、記憶装置３０に記憶する。
画像情報を処理装置２０に入力する方法としては、適宜の方法を用いることができる。例えば、撮像装置１０が、適宜のタイミングで処理装置２０（画像情報入力手段２１）に送信する方法を用いることができる。あるいは、処理装置２０（画像情報入力手段２１）から撮像装置１０への送信要求信号の送信に応答して、撮像装置１０から処理装置２０（画像情報入力手段２１）に送信する方法を用いることができる。
本実施形態では、同じ配列位置の画素情報の時間変化をフーリエ変換するため、データサイズの小さいグレースケールの画素情報が用いられる。例えば、１６階調のグレースケールの画素情報が用いられる。このため、撮像装置１０として、グレースケールの画素情報により構成される画像情報（「グレースケール画面の画像情報」）を出力可能な撮像装置が用いられる場合には、画像情報入力手段２１は、入力された画像情報をそのまま記憶装置３０に記憶する。一方、撮像装置１０として、カラーの画素情報により構成される画像情報（「カラー画面の画像情報」）を出力する撮像装置が用いられる場合には、画像情報入力手段２１は、入力された画像情報を、グレースケールの画素情報により構成される画像情報に変換して記憶装置３０に記憶する。なお、カラーの画素情報をグレースケールの画素情報に変換する処理は、画素情報抽出手段２２により画像情報から画素情報を抽出する際あるいはフーリエ変換手段２３により画素情報をフーリエ変換する際に行うこともできる。
【００１３】
画素情報抽出手段２２は、記憶装置３０に記憶されている画像情報（撮像装置１０から出力された画像情報）を構成する画素情報の中から、機器の輪郭に対応する位置（行、列により規定される位置）に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する。「機器の輪郭に対応する位置」は、機器に異常振動が発生していない通常状態の時に撮像装置１０から出力される画像情報における、機器の輪郭に対応する位置を意味する。「機器の輪郭に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する」態様には、画像情報を構成する全ての画素情報を抽出する態様は含まれないが、定められた一つの配列位置の画素情報のみを抽出する態様は含まれる。すなわち、定められた一つの配列位置の画像情報のみを抽出する態様、定められた一つの配列位置の画素情報が配列されている行と同じ行に配列されている画素情報または定められた一つの配列位置の画素情報が配列されている列と同じ列に配列されている画素情報を抽出する態様、定められた一つの配列位置の画素情報が配列されている行を含む複数の隣接する行に配列されている画素情報または定められた一つの配列位置の画素情報が配列されている列を含む複数の隣接する列に配列されている画素情報を抽出する態様が含まれる。行あるいは列に含まれている画素情報を抽出する態様を用いることにより、定められた一つの配列位置の画素情報を指定する作業が容易となる。特に、複数の隣接する行に含まれている画素情報または複数の隣接する列に含まれている画素情報を抽出する態様を用いる場合には、定められた一つの配列位置の画素情報を指定する作業がより容易となる。行または列に含まれている画素情報を抽出する場合には、行または列に含まれている画素情報のいずれかが、「定められた一つの配列位置の画素情報」に対応する。
画素情報抽出手段２２による画素情報の抽出処理は、記憶装置３０に記憶されている各画像情報に対して順次行われる。
画素情報抽出手段２２による画素情報の抽出処理は、フーリエ変換手段２３によりフーリエ変換を行う前の適宜のタイミングで行ってもよいし、フーリエ変換を行う際に行ってもよい。好適には、画像情報を構成する画素情報の中から抽出した画素情報は、記憶装置３０に、各画像情報に対応して記憶される。
【００１４】
フーリエ変換手段２３は、画素情報抽出手段２２によって、各画像情報から抽出された画素情報をフーリエ変換処理し、周波数および振幅を有する周波数成分を生成する。すなわち、フーリエ変換手段２３は、同じ配列位置の画素情報の時間変化を、周波数および振幅を有する周波数成分に変換する。好適には、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分は記憶装置３０に記憶される。
本実施形態では、フーリエ変換手段は、画像情報を構成する画素情報のうちの、少なくとも一つの画素情報を含む一部の画素情報に対してフーリエ変換を行うため、画像情報を用いて機器の変位（移動方向及び移動量）を検出する場合に比べて、画像解析のためのデータ処理量を大幅に低減することができる。また、本実施形態では、機器の多方向への振動を検出する必要がなく、一方向への振動のみを検出すればよいため、データ処理量が１／２となる。このため、画像解析のためのデータ処理量を大幅に低減することができ、解析可能な画像情報の数を大幅に増大させることができる。
ここで、フーリエ変換によって振動周波数を検出する場合、解析可能な画像情報の数の１／２以下の振動周波数しか検出することができない。
したがって、解析可能な画像情報の数が大幅に増大することは、検出可能な振動周波数の最大値が大幅に増加することを意味する。
【００１５】
なお、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分には、機器に異常振動が発生していない通常時に発生する定常周波数成分（例えば、機器の固有振動数に対応する周波数成分）が含まれている。定常周波数成分は、機器に異常振動が発生していない通常時において、抽出した画素情報をフーリエ変換手段２３によりフーリエ変換して生成されたた周波数成分により検出することができる。
周波数成分に基づいて機器の異常振動を判別する際には、フーリエ変換手段２３によって生成される周波数成分のうち、定常周波数成分を除いた周波数成分が必要である。このため、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分のうち、定常周波数成分と定常周波数成分を除いた周波数成分（機器の異常振動等に起因する周波数成分）を区別可能に記憶装置３０に記憶するのが好ましい。なお、フーリエ変換手段２３によって生成した周波数成分のうち、定常周波数成分を除いた周波数成分を記憶装置３０に記憶するように構成してもよい。
【００１６】
機器に異常振動が発生した場合、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分の分布（周波数および振幅）は、機器に異常振動が発生していない通常時における分布と異なり、また、機器の異常振動の原因に対応する特有の分布となる。
また、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分は、多くの周波数成分を含んでいるが、機器に異常振動が発生した時の周波数成分の分布状態は、振幅が大きい周波数成分の分布状態によっても判別することができる。
周波数成分選択手段２４は、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分の中から、振幅が大きい周波数成分を選択して記憶装置３０に記憶する。例えば、振幅が振幅基準値より大きい周波数成分を選択する。振幅基準値は、適宜の値に設定可能である。例えば、異常振動が発生していない通常時における周波数成分の振幅の平均値より大きい第１の振幅基準値Ｈ１（図７〜１３参照）が用いられる。
なお、周波数成分選択手段２４によって選択された周波数成分を記憶装置３０に記憶する場合には、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分を記憶装置３０に記憶する処理は省略することもできる、すなわち、フーリエ変換手段２３によって周波数成分を生成し、生成された周波数成分の中から、振幅が大きい周波数成分を選択して記憶装置３０に記憶する。
周波数成分選択手段２４により選択された周波数成分は、出力装置４０、例えば、表示装置５０に出力される。この時、周波数成分は、作業員等が、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に表示装置５０に表示される。
【００１７】
機器に異常振動が発生すると、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分に、定常周波数成分と異なる周波数成分が含まれる。例えば、第１の振幅基準値Ｈ１より大きい振幅を有する周波数成分や定常周波数成分と異なる周波数の周波数成分が含まれる。また、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分の振幅の包絡線の形状は、機器に発生する異常振動に応じた形状を有する。周波数成分の振幅の包絡線の形状は、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分を表示装置５０に表示することによって判別することができるが、周波数成分選択手段２４により選択された、大きい振幅を有する周波数成分を表示装置５０に表示することにより、より容易に判別することができる。
本実施形態では、作業員は、周波数成分が表示装置５０に表示されている状態において、周波数成分の振幅の包絡線に基づいて、機器に異常振動が発生しているか否か、また、異常振動が発生している場合には、異常振動の原因を判別することができる。
【００１８】
管理手段２６は、処理装置２０の種々の処理、例えば、画像情報入力手段２１による画像情報の入力処理、画素情報抽出手段２２による画素情報抽出処理、フーリエ変換手段２３によるフーリエ変換処理、周波数成分選択手段２４による周波数成分選択処理、選択された周波数成分の出力装置４０（表示装置５０）への出力処理等を管理する。
【００１９】
撮像装置１０、処理装置２０、記憶装置３０、出力装置４０（表示装置５０）の配置態様や、各装置間の信号の伝送方法は、適宜選択可能である。
例えば、撮像装置１０を機器側に配置し、処理装置２０と記憶装置３０を管理センター側に配置し、表示装置５０を管理センター側および／または作業員側に配置する。作業員側に配置する表示装置５０としては、例えば、携帯端末装置（ノートパソコン、タブレット端末、スマートフォン等）の表示装置やデスクトップパソコンの表示装置等を用いることができる。この場合、撮像装置１０、処理装置２０、携帯端末装置やデスクトップパソコンは、インターネット回線等の通信回線を介して接続され、各装置間の信号の伝送（送受信）は、通信回線を介して行われる。各装置を、インターネット回線等の通信回線を介して接続することにより、各機器側に設けられている撮像装置１０で撮像した画像情報が管理センター側に送信されて、管理センター側に収集されるとともに、画素情報の抽出処理や画素情報のフーリエ変換処理等の処理を管理センター側の処理装置２０で行うことができる。また、フーリエ変換手段２３により生成され、周波数成分選択手段２４によって選択された周波数成分を、適宜のタイミングで、あるいは、携帯端末装置等を用いた作業員からの送信要求に応答して、管理センター側から作業員の携帯端末装置等の表示装置５０に送信することができる。作業員は、管理センター側から送信され、携帯端末装置等の表示装置５０に表示されている周波数成分の振幅の包絡線に基づいて、各機器の状態（機器に異常振動が発生しているか否か等）を判別することができる。
【００２０】
次に、本実施形態の機器監視装置を構成する撮像装置１０を機器に配置する態様の一例を説明する。
図２は、監視対象の機器の一例を示す概略図である。図２には、火力発電所等に設けられる液体循環装置が示されている。
図２に示されている液体循環装置は、タンク１００、供給管１１０、入口弁１２０、ポンプ１３０、電動機１５０、出口弁１６０、戻り管１８０等を有している。
タンク１００に貯留されている液体（水）は、供給管１１０を介してポンプ１３０に供給される。ポンプ１３０に供給される水の量は、入口弁１２０によって調整される。
ポンプ１３０は、羽根（インペラー）１４０がケーシング内で回転することによって、供給管１１０を介してポンプ入口に供給された水にエネルギーを加え、ポンプ出口から吐出する。羽根１４０は、回転軸１４１に連結された電動機１５０によって回転される。
ポンプ出口から吐出された水は、戻り管１８０を介してタンク１００に戻される。ポンプ出口から戻り管１８０に供給される水の量は、出口弁１６０によって調整される。
ポンプ１３０は、ポンプ出口側にポンプ出口フランジ１３１を有している。また、出口弁１６０は、ポンプ出口フランジ１３１と連結される出口弁フランジ１６１を有している。ポンプ出口フランジ１３１と出口弁フランジ１６１は、出口弁フランジ１６１に設けられている出口弁接続部１６２が、ポンプ出口フランジ１３１に形成されているポンプ凹部１３２に挿入された状態で、ボルト１７０により連結される。
【００２１】
本実施形態の機器監視装置では、画像情報に含まれている画素情報のうち、機器に対応する位置に配列されている画素情報をフーリエ変換することによって、機器の振動状態を示す周波数成分を生成する。ここで、機器の振動状態は、機器の輪郭部に対応する位置に配列されている画素情報に顕著に現れる。このため、本実施形態では、撮像装置１０は、液体循環装置の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置される。図２および図３では、撮像装置１０は、液体循環装置を構成するポンプ１３０のポンプ出口フランジ１３１と出口弁１６０の出口弁フランジ１６１との連結部分を含む撮像領域（図２にＡで示されている領域）を撮像可能に配置されている。なお、本実施形態では、機器の輪郭に対応する位置に配設されている、少なくとも一つの画素情報をフーリエ変換することによって、機器の振動状態を示す周波数成分を生成することができる。
また、同じ配列位置の画素情報をフーリエ変換する場合には、フーリエ変換する画素情報としては、高い階調のカラーの画素情報を用いる必要はなく、低い階調のグレースケールの画素情報で十分である。この場合、処理データ量を低減することもできる。
ここで、撮像装置１０によって撮像される、機器の輪郭の部分が暗いと、機器の輪郭部分に対応する位置に配列されている画素情報が、輪郭の部分の色（本実施形態では、グレースケール）を正確に示さないおそれがある。このため、撮像装置１０の撮像領域として、照明装置による照明が可能な機器の輪郭が含まれている撮像領域を選択するのが好ましい。図２および図３では、連通する空間Ｓが形成されている、ポンプ出口フランジ１３１と出口弁フランジ１６１との間の領域であって、ポンプ出口フランジ縁部１３１ａ、出口弁フランジ縁部１６１ａ、出口弁接続部縁部１６２ａを含む領域を撮像領域Ａとして選択し、空間Ｓを挟んで一方側に撮像装置１０を配置し、他方側に照明装置Ｔを配置している。
【００２２】
撮像装置１０によって撮像領域Ａを撮像した撮像画面が図４に示されている。なお、図４では、ボルト１７０が省略されている。
図４に示されている撮像画面は、列方向（縦方向）に１０８０画素情報（ピクセル）、行方向（横方向）に１９２０の画素情報（ピクセル）を有する、合計２００万画素情報（ピクセル）の画像情報により示される。
ここで、空間Ｓを挟んで、撮像装置１０と反対側に照明装置Ｔが配置されているため、撮像画像を構成する画素情報のうち、ポンプ出口フランジ縁部１３１ａ、出口弁フランジ縁部１６１ａ、出口弁接続部縁部１６２ａに対応する位置に配列されている画素情報は、正確なグレースケールンの階層を示す。
【００２３】
次に、本実施形態の機器監視装置の動作を説明する。
撮像装置１０は、図４に示されている撮像画面を示す画像情報を出力する。
画像情報入力手段２１は、適宜のタイミングで、撮像装置１０から出力される画像情報を入力し、記憶装置３０に記憶する。
画素情報抽出手段２２は、記憶装置３０に記憶されている、撮像装置１０から出力された各画像情報を構成する画素情報の中から、機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する。本実施形態では、図４に示されているように、画像情報を構成する［１０８０個×１９２０個＝２００万個］の画素情報の中から、行（ｍ）〜行（ｍ＋ａ３）の２０行に含まれている画素情報を抽出している。行（ｍ）〜行（ｍ＋ａ３）の２０行に含まれている画素情報には、機器の輪郭の少なくとも一部（ポンプ出口フランジ縁部１３１ａ、出口弁フランジ縁部１６１ａ、出口弁接続部縁部１６２ａ）に対応する位置に配列されている、定められた一つの画像情報が含まれている。本実施形態では、複数の隣接する行を選択することによって、「機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報」を容易に指定することができる。
フーリエ変換手段２３は、画素情報抽出手段２２によって、各画像情報から抽出された、同じ配列位置の画素情報をフーリエ変換し、周波数および振幅を有する周波数成分を生成して記憶装置３０に記憶する。
また、周波数成分選択手段２４は、フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分の中から、大きい振幅を有する（第１の振幅基準値Ｈ１より大きい振幅を有する）周波数成分を選択して記憶装置３０に記憶する。
そして、周波数成分選択手段２４で選択された周波数成分は、表示装置５０等の出力装置４０に出力される。表示装置５０は、周波数成分選択手段２４によって選択された周波数成分を、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に表示する。
作業員は、表示装置５０に表示された周波数成分から、周波数成分の振幅の包絡線を判別し、包絡線に基づいて、機器に異常振動が発生しているか否か、また、異常振動が発生している場合には、異常振動の原因を判別することができる。
【００２４】
なお、以上では、画像情報を構成する画素情報の中から、複数の行、例えば、行（ｍ）〜行（ｍ＋ａ３）の２０行に含まれている画素情報を抽出したが、一つの行に含まれている画素情報を抽出することもできる。例えば、行（ｍ）〜行（ｍ＋ａ３）のうちの一つの行に含まれている画素情報を抽出する。この場合でも、抽出した画素情報には、機器の輪郭の少なくとも一部（ポンプ出口フランジ縁部１３１ａ、出口弁フランジ縁部１６１ａ、出口弁接続部縁部１６２ａ）に対応する位置に配列されている、定められた一つの画像情報が抽出される。この場合、一つの行を選択することによって、「機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報」を容易に指定することができる。
また、列に含まれている画像情報を抽出することもできる。例えば、図４に示されている、画像情報を構成する［１０８０個×１９２０個＝２００万個］の画素情報の中から、列（ｎ＋ｂ１）〜列（ｎ＋ｂ２）の２０列に含まれている画素情報を抽出する。列（ｎ＋ｂ１）〜列（ｎ＋ｂ２）の２０列に含まれている画素情報には、機器の輪郭の少なくとも一部（ポンプ出口フランジ縁部１３１ａ、出口弁フランジ縁部１６１ａ、出口弁接続部縁部１６２ａ）に対応する位置に配列されている、定められた一つの画像情報が含まれている。この場合、複数の隣接する列を選択することによって、「機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報」を容易に指定することができる。
勿論、一つの列に含まれている画素情報を抽出することもできる。例えば、列（ｎ＋ｂ１）〜列（ｎ＋ｂ２）のうちの一つの列に含まれている画素情報を抽出する。この場合、一つの列を選択することによって、「機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報」を容易に指定することができる。
【００２５】
図５に、本発明の機器監視装置の第２の実施形態のブロック図が示されている。
第１の実施形態では、フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分から、振幅が大きい周波数成分を選択する周波数成分選択手段２４が設けられているが、第２の実施形態では、周波数成分選択手段２４が省略されている。
第２の実施形態では、フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分が表示装置５０に表示される。この時、周波数成分の振幅の包絡線の形状を判別可能に表示する。フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分を表示装置５０に表示した場合でも、作業員は、周波数成分の振幅の包絡線の形状から、異常振動が発生しているか否か、また、異常振動が発生している場合には異常振動の原因を判別することができる。
【００２６】
図６に、本発明の機器監視装置の第３の実施形態のブロック図が示されている。
第３の実施形態では、第１の実施形態に異常判別手段２５が追加されている。
異常判別手段２５は、フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分のうち、周波数成分選択手段２４によって選択された、振幅が大きい（第１の振幅基準値Ｈ１より大きい振幅を有する）周波数成分に基づいて、機器に異常振動が発生しているか否かを判別する。例えば、周波数成分選択手段２４によって選択された、振幅が大きい周波数成分の振幅の包絡線の形状と、機器に異常が発生した時の周波数成分の振幅の包絡線の形状（基準形状）とを比較することによって、機器に異常が発生しているか否かを判別する。なお、機器に異常振動が発生している場合には、異常振動の原因も判別してもよい。そして、異常判別手段２５は、機器に異常振動が発生していることを判別した場合には、周波数成分選択手段２４によって選択された周波数成分を表示装置５０に出力する。あるいは、機器に異常振動が発生したことおよび／または異常振動の原因を出力装置４０（表示装置５０を含む）に出力してもよい。
【００２７】
第３の実施形態の異常判別手段２５を、第２の実施形態に用いることもできる。
この場合には、異常判別手段２５は、フーリエ変換手段２３によって生成された周波数成分の振幅の包絡線の形状に基づいて機器の異常振動が発生しているか否かを判別する。なお、機器に異常振動が発生していることを判別した場合には、フーリエ変換手段２３により生成された周波数成分を表示装置５０に出力する。あるいは、機器に異常振動が発生したことおよび／または異常振動の原因を出力装置４０（表示装置５０を含む）に出力する。
【００２８】
機器に異常振動が発生していない通常時の周波数成分の例を図７に示し、機器に異常振動が発生した時の周波数成分の例を図８〜図１３に示す。図７〜図１３に示されている周波数成分は、図２に示されている液体循環装置について、第１の実施形態の機器監視装置の表示装置５０に表示された周波数成分である。なお、図７〜図１３において、第１の振幅基準値Ｈ１より小さい振幅を有する周波数成分や定常周波数成分は、一定値の振幅を有するように示されている。勿論、これらの周波数成分を、振幅が「０」である周波数成分として示すこともできる。
図７に示されているように、異常振動が発生していない通常時には、周波数成分は、周波数領域Ｗ１において、第２の振幅基準値Ｈ２（＞第１の振幅基準値Ｈ１）と第３の振幅基準値Ｈ３（＞第２の振幅基準値Ｈ２）の間の振幅を有する。
図８に示されている周波数成分は、周波数領域Ｗ１より広い周波数領域Ｗ２において、第２の振幅基準値Ｈ２と第３の振幅基準値Ｈ３の間の振幅を有する。図８に示されている周波数成分の振幅の包絡線の形状は、摩耗によって異常振動が発生していることを示している。
図９に示されている周波数成分は、周波数領域Ｗ１とほぼ同じ周波数領域Ｗ３において、第３の振幅基準値Ｈ３より大きい振幅を有する。図９に示されている周波数成分の振幅の包絡線は、異物の混入によって異常振動が発生していることを示している。
図１０に示されている周波数成分は、周波数領域Ｗ１とほぼ同じ周波数領域Ｗ４において、第２の振幅基準値Ｈ２と第３の振幅基準値Ｈ３の間の振幅を有し、周波数領域Ｗ１より高い周波数領域Ｗ５において、第１の振幅基準値Ｈ１と第２の振幅基準値Ｈ２の間の振幅を有する。図１０に示されている周波数成分の振幅の包絡線は、キャビテーション（液体中に、短時間に泡の発生と消滅が発生する現象）によって異常振動が発生していることを示している。
図１１に示されている周波数成分は、周波数領域Ｗ１とほぼ同じ周波数領域Ｗ６において、第２の振幅基準値Ｈ２と第３の振幅基準値Ｈ３の間の山形状の振幅を有する。図１１に示されている周波数成分の振幅の包絡線は、異物の混入によって異常振動が発生していることを示している。
図１２に示されている周波数成分は、周波数領域Ｗ１より広い周波数領域Ｗ７において、第２の振幅基準値Ｈ２と第３の振幅基準値Ｈ３の間の谷形状の振幅を有する。図１２に示されている周波数成分の振幅の包絡線は、組み立て不良によって異常振動が発生していることを示している。
これ以外にも、種々の異常振動に対応して種々の周波数成分が生成される。
例えば、図１３に示されているように、周波数領域Ｗ１より高い周波数領域Ｗ８において、第２の振幅基準値Ｈ２と第３の振幅基準値Ｈ３の間の振幅を有する周波数成分が生成される。
【００２９】
以上では、機器監視装置について説明したが、本発明は、機器監視方法として構成することもできる。
例えば、
「機器の状態を監視する機器監視方法であって、
撮像領域を撮像して、行方向および列方向に沿って二次元配列された画素情報により構成される画像情報を出力可能な撮像手段を、前記機器の輪郭の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像可能に配置する第１ステップと、
前記撮像手段から出力された前記画像情報を構成する前記画素情報の中から、前記機器の輪郭の少なくとも一部に対応する位置に配列されている、定められた一つの画素情報を含む一部の画素情報を抽出する第２ステップと、
前記画像情報から抽出された前記画素情報をフーリエ変換し、周波数と振幅を有する周波数成分を生成する第３ステップと、
前記生成された周波数成分を、周波数成分の振幅の包絡線を判別可能に出力手段に出力する第４ステップと、を備えていることを特徴とする機器監視方法。」として構成することができる。
【００３０】
本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明の機器監視装置および機器監視商法は、種々の機器の異常振動を監視するために用いることができる。
機器に異常振動が発生した場合の周波数成分は、機器および異常振動の原因等によって異なる。このため、機器に異常振動が発生したか否か、また、異常振動の原因を、周波数成分の振幅の包絡線の形状に基づいて判別する場合には、機器および異常振動の原因等に対応する基準包絡線の形状が用いられる。
監視対象である機器には、設備を構成する機器単体だけでなく、設備を構成する複数の機器が連結された機器連結体も含まれる。
実施形態で説明した各処理は、適宜変更可能である。
実施形態で説明した各処理を実行する時期や順番は、適宜変更可能である。
実施形態の説明では、フーリエ変換手段によって生成された周波数成分のみを表示装置に表示したが、一定期間前に、フーリエ変換手段によって生成された周波数成分も表示装置に表示するように構成することもできる。この場合、作業員は、表示装置に表示されている２つの周波数成分の振幅の包絡線に基づいて、一定期間内における周波数成分の変化状態を判別することができる。
実施形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  撮像装置（撮像手段）
２０  処理装置（処理手段）
２１  画像情報入力手段
２２  画素情報抽出手段
２３  フーリエ変換手段
２４  周波数成分選択手段
２５  異常判別手段
２６  管理手段
３０  記憶装置（記憶手段）
４０  出力装置（出力手段）
５０  表示装置（表示手段）
１００  タンク
１１０  供給管
１２０  入口弁
１３０  ポンプ
１３１  ポンプ出口フランジ
１３１ａ  ポンプ出口フランジ縁部
１３２  ポンプ凹部
１４０  羽根（インペラー）
１４１  回転軸
１５０  電動機
１６０  出口弁
１６１  出口弁フランジ
１６１ａ  出口弁フランジ縁部
１６２  出口弁接続部
１６２ａ  出口弁接続部縁部
１７０  ボルト
１８０  戻り管
【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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