(57)【要約】【課題】振動計の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下すること。【解決手段】振動解析装置は、振動計測手段と特徴量算出手段と領域分割手段と診断手段とを有する。振動計測手段は、構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する。特徴量算出手段は、振動波形の特徴量を測定点毎に算出する。領域分割手段は、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する。診断手段は、分割の結果に基づいて構造物を診断する。【選択図】図１
2015102363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する診断手段と
を有する振動解析装置。
【請求項２】
前記診断手段は、
前記部分領域に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
前記欠陥があると判定された部分領域を出力する領域出力手段と、
を含む、請求項１に記載の振動解析装置。
【請求項３】
前記領域分割手段は、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む前記部分領域に分割する
請求項１または２に記載の振動解析装置。
【請求項４】
前記診断手段は、前記部分領域毎に前記測定点の前記振動波形の特徴量を平滑化し、該平滑化した前記振動波形の特徴量に基づいて前記構造物を診断する
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動解析装置。
【請求項５】
前記診断手段は、お互いに隣接する前記部分領域間の前記平滑化した前記振動波形の特徴量の相関度に基づいて前記構造物を診断する
請求項４に記載の振動解析装置。
【請求項６】
前記診断手段は、前記相関度と所定の閾値とを比較することによって、前記部分領域内に異常があるか否か診断する
請求項５に記載の振動解析装置。
【請求項７】
前記特徴量算出手段は、前記計測された振動波形の周波数スペクトルを前記振動波形の特徴量として算出し、
前記診断手段は、特定の周波数成分が前記振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、前記構造物を診断する
請求項１乃至６の何れかに記載の振動解析装置。
【請求項８】
前記領域分割手段は、前記測定点を画像上のそれぞれの座標、前記測定点における前記振動波形の特徴量を前記画像上のそれぞれの座標における画素の特徴量とした当該画像に対し、画像の領域分割アルゴリズムを使用することによって、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する
請求項１乃至７の何れかに記載の振動解析装置。
【請求項９】
前記振動計測手段は、前記複数の測定点における振動波形を所定期間内に計測する
請求項１乃至８の何れかに記載の振動解析装置。
【請求項１０】
振動解析装置が実行する振動解析方法であって、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測し、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出し、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割し、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する
振動解析方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する診断手段と
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動波形を測定して解析する振動解析装置、振動解析方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁などの構造物の振動波形を測定して構造物の診断を行う振動解析装置が、種々提案されている。
【０００３】
例えば、土木建築構造物上に設定した測定点における振動波形をＣＣＤカメラ等の非接触型振動計で測定して構造物の固有振動数を検出し、正常状態時の固有振動数と比較することにより、構造物の劣化を判定することが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、構造物上に設定した測定点における振動波形をレーザドップラ振動計等の非接触型振動計で測定して構造物の固有振動数や固有振動モードなどの振動特性を測定し、構造物の健全度を検査することが、本発明に関連する第２の関連技術として提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
また、地震記録計を建物内の数か所と上記建物の基礎部とに設置し、地震後速やかに、基礎部の地震記録計から得られた入力地震波と建物内の地震記録計から得られた応答波形の伝達関数を求め、この伝達関数を地震が起きる前の建物の伝達関数と比較することにより、建物が損傷を受けたかどうか、建物の損傷の程度、あるいは損傷の場所等を判断することが、本発明に関連する第３の関連技術として提案されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４０４３０２号公報
【特許文献２】特許第４００１８０６号公報
【特許文献３】特開平１１−４４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
構造物の振動波形を接触型振動計により計測するにせよ、非接触型振動計により計測するにせよ、偶発的なノイズの影響を受けて振動計の計測値が不正な値を示すケースは少なからず発生する。然るに本発明に関連する第１乃至第３の関連技術では、振動計の計測値がノイズの影響を受けて不正な値になると、構造物の診断結果の精度が低下する。その理由は、上記第１乃至第３の関連技術は、解析に使用する個々の振動計の計測値が正確であることを前提とした解析処理を行っているためである。このため、突発的なノイズを含まない安定した振動波形を一定時間以上にわたって取得する必要があり、振動計による計測時間は長くならざるを得ないのが実情である。
【０００８】
本発明の目的は、上述した課題、すなわち振動計の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下する、という課題を解決する振動解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点に係る振動解析装置は、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
上記振動波形の特徴量を上記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
上記複数の測定点により形成される領域を、上記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
上記分割の結果に基づいて上記構造物を診断する診断手段と
を有する。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る振動解析方法は、
振動解析装置が実行する振動解析方法であって、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測し、
上記振動波形の特徴量を上記測定点毎に算出し、
上記複数の測定点により形成される領域を、上記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割し、
上記分割の結果に基づいて上記構造物を診断する。
【００１１】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
上記振動波形の特徴量を上記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
上記複数の測定点により形成される領域を、上記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
上記分割の結果に基づいて上記構造物を診断する診断手段と
して機能させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述した構成を有するため、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置と診断対象となる構造物とを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置における測定点データの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置における振動計測データの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置における振動波形の特徴量データの構成例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置における部分領域データの構成例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置の効果を説明する模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置の効果を説明する模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置の効果を説明する模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置における平滑特徴量データの構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る振動解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る振動解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る振動解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係る振動解析装置のブロック図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る振動解析装置の動作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】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置１００は、構造物１１０の振動を測定して構造物１１０の診断を行う機能を有する。
【００１５】
構造物１１０は、例えば橋梁などの土木建築物である。或いは構造物１１０は、自動車や列車などの工業製品など、土木建築物以外の構造物であってもよい。振動解析装置１００が行う構造物１１０の診断は、例えば構造物１１０の強度の劣化、面等の剥離や浮き、亀裂の有無などであってよい。
【００１６】
振動解析装置１００は、構造物１１０の診断では、まず構造物１１０上に設定された複数の測定点１１１における振動波形を計測する。次いで振動解析装置１００は、計測した振動波形の特徴量を測定点１１１毎に算出する。次いで振動解析装置１００は、測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点１１１により形成される領域を、振動波形の特徴量の一様性を満たす部分領域に分割する。そして、振動解析装置１００は、上記分割の結果に基づいて構造物１１０の診断を行う。
【００１７】
図２を参照すると、振動解析装置１００は、振動計１０１、通信インターフェイス部（以下、通信Ｉ／Ｆ部と記す）１０２、操作入力部１０３、画面表示部１０４、記憶部１０５、および演算処理部１０６を有する。
【００１８】
振動計１０１は、構造物１１０上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する機能を有する。振動計１０１は、接触型の振動計であってもよいし、非接触型の振動計であってもよい。接触型の振動計は、圧電素子を使用するものであってよい。また振動型の振動計は、ムービングコイル型、サーボ型などの加速度センサまたは速度センサなどを使用するものであってよい。他方、非接触型の振動計は、ＣＣＤカメラなどのカメラ撮像方式であってもよいし、レーザドップラ振動計などであってもよい。またカメラ撮像方式において、遠距離観測で解像度の低下が問題になる場合は、サンプリングモアレ法などの高解像度化手法を併用してもよい。
【００１９】
通信Ｉ／Ｆ部１０２は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線を介して接続された各種装置との間でデータ通信を行う機能を有している。
【００２０】
操作入力部１０３は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１０６に出力する機能を有している。
【００２１】
画面表示部１０４は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）などの画面表示装置からなり、演算処理部１０６からの指示に応じて、診断結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００２２】
記憶部１０５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１０６における各種処理に必要な処理情報やプログラム１０５Ｐを記憶する機能を有している。プログラム１０５Ｐは、演算処理部１０６に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１０２などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部１０５に保存される。記憶部１０５で記憶される主な処理情報として、測定点データ１０５Ａ、振動計測データ１０５Ｂ、特徴量データ１０５Ｃ、および部分領域データ１０５Ｄがある。
【００２３】
測定点データ１０５Ａは、構造物１００に設定された測定点１１１の位置情報である。図３は測定点データ１０５Ａの構成例を示す。この測定点データ１０５Ａには、各測定点１１１毎に、その識別情報である測定点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図３に示す具体例では、測定点の位置情報は、構造物１１０が存在する空間に設定したＸＹＺ座標系の座標値を使用している。
【００２４】
振動計測データ１０５Ｂは、振動計１０１により計測した構造物１００の測定点における振動波形の計測データである。図４は振動計測データ１０５Ｂの構成例を示す。この振動計測データ１０５Ｂには、各測定点１１１毎に、その識別情報である測定点ＩＤと、計測結果である測定値Ｖとが記憶されている。ここで、測定値Ｖは、例えば振動波形を時刻情報と一緒に記録した時刻歴波形である。
【００２５】
特徴量データ１０５Ｃは、測定点における計測データから算出された振動波形の特徴量データである。図５は特徴量データ１０５Ｃの構成例を示す。この特徴量データ１０５Ｃには、各測定点１１１毎に、その識別情報である測定点ＩＤと、１以上の種類の特徴量Ｆとが記憶されている。特徴量の種類は任意である。例えば、振動波形の最大振幅、位相、振動波形の周波数スペクトル、固有周波数などを特徴量の種類としてよい。
【００２６】
部分領域データ１０５Ｄは、測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割した結果のデータである。図６は部分領域データ１０５Ｄの構成例を示す。この部分領域データ１０５Ｄには、各部分領域毎に、その識別情報である部分領域ＩＤと、その部分領域にグルーピングされた測定点の測定点ＩＤのリストとが記憶されている。
【００２７】
演算処理部１０６は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１０５からプログラム１０５Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１０５Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部１０６で実現される主な処理部として、振動計測部１０６Ａと特徴量算出部１０６Ｂと領域分割部１０６Ｃと診断部１０６Ｄとがある。
【００２８】
振動計測部１０６Ａは、構造物１１０上に設定された複数の測定点１１１における振動波形を振動計１０１を用いて計測する機能を有する。振動計測部１０６Ａが振動計１０１を用いて計測する構造物１１０上の測定点１１１の位置情報は、測定点データ１０５Ａに記憶されている。振動計１０１として、ＣＣＤカメラやレーザドップラ振動計等の非接触型振動計を使用する場合、振動計測部１０６Ａは、記憶部１０５に記憶された測定点データ１０５Ａ中の位置情報に従って、測定点を非接触型振動計により光学的に視準し、その測定点の振動波形データを電気的に取り出す。構造物１１０上における測定点１１１間の距離は、検出できる異常領域の最小サイズを決定する。測定点間の距離を短くして高い密度で測定点を設定すればするほど、より小さなサイズの異常領域を検出することができる。従って、測定点間の距離は、検出対象とする異常領域の最小サイズより十分に短いことが望まれる。
【００２９】
振動計測部１０６Ａは、振動計１０１を用いて複数の測定点１１１における振動波形を同時に計測することが望ましい。但し、必ずしも同時に計測する必要はない。振動計測部１０６Ａが振動計１０１を用いて計測する振動波形は、車両走行や打撃振動などの人工的な振動を与えたときの構造物１１０の振動波形であってもよいし、そのような人口的な振動がない状態で常に生じている構造物１１０の振動波形であってもよい。また振動計測部１０６Ａが振動計１０１を用いて計測する振動の方向は、近接する測定点どうしでほぼ同じであれば、任意である。例えば、接触型の振動計を用いて構造物１１０の振動波形を計測する場合、互いに直交する３成分（東西方向、南北方向、天地方向など）の振動波形を計測してよい。あるいはＣＣＤカメラ等による非接触型の振動計を用いる場合、振動計と測定点とを結ぶ線に直交する方向の振動波形を計測することになる。またレーザドップラ振動計による計測では、振動計と測定点とを結ぶ線に並行する方向の振動波形を計測することになる。勿論、それぞれ異なる場所に複数の非接触型の振動計を設置して同じ測定点の振動波形を同時に計測することにより、方向の異なる複数成分の振動波形を計測してもよい。振動計測のサンプリング周波数は、構造物１１０で生じる振動周波数の２倍以上であることが望ましい。また振動計測の時間長は、計測された振動波形をもとに周波数スペクトル解析を行う場合、定常的なスペクトルを得ることができる程度の時間長であることが望ましい。
【００３０】
振動計測部１０６Ａは、振動波形の計測を完了すると、各測定点毎の計測値に測定点ＩＤを付加し、振動計測データ１０５Ｂとして記憶部１０５に保存する。
【００３１】
特徴量算出部１０６Ｂは、記憶部１０５から振動計測データ１０５Ｂを読み出し、計測された振動波形の特徴量を測定点毎に算出する機能を有する。算出する特徴量の種類と数は任意である。例えば、振動波形の最大振幅、位相、振動波形の周波数スペクトル、固有周波数などを特徴量として算出してよい。
【００３２】
特徴量算出部１０６Ｂは、振動波形の特徴量の算出を完了すると、各測定点毎の特徴量に測定点ＩＤを付加し、特徴量データ１０５Ｃとして記憶部１０５に保存する。
【００３３】
領域分割部１０６Ｃは、記憶部１０５から測定点データ１０５Ａと特徴量データ１０５Ｃとを読み出し、測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割する機能を有する。換言すれば、領域分割部１０６Ｃは、測定点の位置情報と測定点の振動波形の特徴量とに基づいて、複数の測定点を複数のクラスタに分割するクラスタリング機能を有する。
【００３４】
一般に、データの集合を類似度によって幾つかのクラスタに分けるクラスタリング手法には、階層的方法と非階層的方法とがある。階層的方法の代表的なものに、最短距離法、最長距離法、メジアン法、重心法、群平均法、ウォード法、可変法などがある。また非階層的方法の代表的なものに、Ｋ−Ｍｅａｎｓ法、自己組織化マップ法などがある。領域分割部１０６Ｃにおける上記分割では、そのような既存のクラスタリング手法を使用してよい。
【００３５】
また、各測定点を画素、各測定点の特徴量を各画素の特徴量、各測定点の集合を画像として捉えると、領域分割部１０６Ｃが行う上記分割は、画像の領域分割と等価になる。従って、画像の領域分割を行う既存のアルゴリズム、例えば領域成長法や分割統合法などを使用して、上記分割を行うことができる。
【００３６】
領域分割部１０６Ｃは、領域分割処理を完了すると、分割により生成した部分領域に関する情報を部分領域データ１０５Ｄとして記憶部１０５に保存する。
【００３７】
診断部１０６Ｄは、記憶部１０５から測定点データ１０５Ａ、特徴量データ１０５Ｃ、および部分領域データ１０５Ｄを読み出し、これらのデータに基づいて構造物１１０の診断を行う機能を有する。
【００３８】
例えば診断部１０６Ｄは、部分領域データ１０５に記載される部分領域の数に基づいて構造物１１０を診断してよい。例えば、複数の測定点が設定された構造物１１０上の面がコンクリート等によって形成された均一な面である場合、面等の剥離や浮きが存在しなければ、全ての測定点は同じ部分領域に含まれることになる。しかし、その面の一部に剥離や浮きが発生していると、２以上の部分領域に分割されることになる。その理由は、剥離等が生じた箇所は他の正常な箇所と振動特性が相違することが多いためである。従って、生成された部分領域の数に基づいて構造物１１０の診断が可能である。また部分領域の数から、剥離等が生じている劣化箇所の個数を特定することができる。
【００３９】
また診断部１０６Ｄは、部分領域データ１０５に記載される部分領域の数とその部分領域に含まれる測定点の位置情報（測定点データ１０５Ａに記載されている）とに基づいて構造物１１０を診断してよい。例えば、上記と同様に複数の測定点が設定された構造物１１０上の面がコンクリート等によって形成された均一な面である場合、面等の剥離や浮きが存在しなければ、全ての測定点は同じ部分領域に含まれることになる。しかし、その面の一部に剥離や浮きが発生していると、２以上の部分領域に分割されることになる。また、面等の剥離や浮きは、全体に対して限られた箇所で発生することが多いため、全体に占める領域の割合が小さい部分領域の１つ１つが、剥離や浮き等の劣化箇所に相当する。このため、劣化の個数および位置を特定することが可能である。
【００４０】
診断部１０６Ｄは、構造物１１０の診断結果を算出すると、その診断結果を画面表示部１０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部１０２を通じて外部の装置へ送信する。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る振動解析装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図７を参照して振動解析装置１００の動作を説明する。
【００４２】
まず、振動解析装置１００の振動計測部１０６Ａは、記憶部１０５から測定点データ１０５Ａを読み出し、測定点データ１０５Ａに記録されている複数の測定点１１１における構造物１１０の振動波形を振動計１０１を使用して計測し、その測定結果を振動計測データ１０５Ｂとして記憶部１０５に保存する（ステップＳ１０１）。
【００４３】
次に特徴量算出部１０６Ｂは、記憶部１０５から振動計測データ１０５Ｂを読み出し、各測定点毎に、計測された振動波形の計測値から所定の特徴量を算出し、その算出結果を特徴量データ１０５Ｃとして記憶部に保存する（ステップＳ１０２）。
【００４４】
次に領域分割部１０６Ｃは、記憶部１０５から測定点データ１０５Ａと特徴量データ１０５Ｃとを読み出し、測定点データ１０５Ａに記録されている各測定点の位置情報と特徴量データ１０５Ｃに記録されている各測定点の振動波形の特徴量とに基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、その分割結果を部分領域データ１０５Ｄとして記憶部１０５に記憶する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
最後に診断部１０６Ｄは、記憶部１０５から測定点データ１０５Ａと特徴量データ１０５Ｃと部分領域データ１０５Ｄとを読み出し、それらのデータに基づいて構造物１１０の診断を行い、その診断結果を画面表示部１０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部１０２から外部へ送信する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
このように本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響が構造物１１０の診断結果に即影響することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。その理由は、領域分割部１０６Ｃが測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、診断部１０６Ｄがその分割の結果に基づいて構造物１１０の診断を行うためである。
【００４７】
図８乃至図１０は本実施形態の効果を説明する模式図である。図８中の多数の小さな矩形のそれぞれは、構造物１００に設定された測定点を示す。図９は、各測定点で測定された振動波形の特徴量を模式的に示す。図９において、黒く塗り潰された複数の小さな矩形は、お互いに同一または類似する振動波形の特徴量が算出された測定点を表している。また図９において、ハッチングが施された複数の小さな矩形は、振動の計測時に突発的なノイズの影響を受けた測定点を表している。さらに図９において、黒く塗り潰されておらず然もハッチングも施されていない複数の小さな矩形は、お互いに同一または類似する振動波形の特徴量（但し、黒く塗り潰された複数の小さな矩形の特徴量とは非類似）が算出された測定点を表している。
【００４８】
図１０は領域分割部１０６Ｃによる領域分割の一例を示す。黒く塗り潰された複数の小さな矩形が密に集合している中央部分が１つの部分領域１１１として分割され、部分領域以外の領域が他の１つの部分領域１１２として分割されている。このように、領域分割部１０６Ｃは、測定点単位ではなくクラスタ（部分領域）単位で領域分割を行うため、隣接する１点１点同士で振動波形の特徴量が異なっている複数の測定点が、最終的に同一クラスタ（同一部分領域）に分類されることがある。この結果、ノイズに頑健な診断を行うことが可能である。
【００４９】
これに対して、本発明に関連する第１乃至第３の関連技術では、領域分割せずに個々の測定点毎の振動波形の特徴量から構造物１１０上の診断を行うため、突発的なノイズによって一部の測定点の振動計測値が正しくないと、異常な箇所を正常と判断したり、正常な箇所を異常と判断したりする恐れがあり、ノイズに対して頑健な診断が困難である。
【００５０】
［第２の実施形態］
図１１を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００は、振動計２０１、通信Ｉ／Ｆ部２０２、操作入力部２０３、画面表示部２０４、記憶部２０５、および演算処理部２０６を有する。このうち、振動計２０１、通信Ｉ／Ｆ部２０２、操作入力部２０３、および画面表示部２０４は、本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置１００の振動計１０１、通信Ｉ／Ｆ部１０２、操作入力部１０３、画面表示部１０４と同じである。
【００５１】
記憶部２０５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部２０６における各種処理に必要な処理情報やプログラム２０５Ｐを記憶する機能を有している。プログラム２０５Ｐは、演算処理部２０６に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部２０２などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部２０５に保存される。記憶部２０５で記憶される主な処理情報として、測定点データ２０５Ａ、振動計測データ２０５Ｂ、特徴量データ２０５Ｃ、部分領域データ２０５Ｄ、および平滑特徴量データ２０５Ｅがある。このうち、測定点データ２０５Ａと振動計測データ２０５Ｂと特徴量データ２０５Ｃと部分領域データ２０５Ｄとは、本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置１００の測定点データ１０５Ａと振動計測データ１０５Ｂと特徴量データ１０５Ｃと部分領域データ１０５Ｄと同じである。
【００５２】
平滑特徴量データ２０５Ｅは、部分領域データ２０５Ｄにおける各部分領域内の振動波形の特徴量データを部分領域毎に平滑化したデータである。図１２は平滑特徴量データ２０５Ｅの構成例を示す。この平滑特徴量データ２０５Ｅには、各部分領域毎に、その識別情報である部分領域ＩＤと、平滑化した振動波形の特徴量とが記憶されている。平滑化した振動波形の特徴量には、特徴量の種類毎に、平滑化した特徴量FMが記載されている。
【００５３】
演算処理部２０６は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部２０５からプログラム２０５Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム２０５Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部２０６で実現される主な処理部として、振動計測部２０６Ａと特徴量算出部２０６Ｂと領域分割部２０６Ｃと診断部２０６Ｄとがある。このうち、振動計測部２０６Ａと特徴量算出部２０６Ｂと領域分割部２０６Ｃとは、本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置１００の振動計測部１０６Ａと特徴量算出部１０６Ｂと領域分割部１０６Ｃと同じである。
【００５４】
診断部２０６Ｄは、部分領域データ２０５Ｄに基づいて構造物１１０の診断を行う機能を有する。診断部２０６Ｄは、平滑化部２０６１を有する。平滑化部２０６１は、記憶部２０５から特徴量データ２０５Ｃおよび部分領域データ２０５Ｄを読み出し、これらのデータに基づいて平滑特徴量データ２０５Ｅを算出して記憶部２０５に記憶する機能を有する。具体的には、平滑化部２０６１は、部分領域データ２０５Ｄの各部分領域ＩＤ毎に、それに対応して部分領域データ２０５Ｄに記録されている全ての測定点ＩＤを抽出し、この抽出した測定点ＩＤの振動波形の特徴量を特徴量データ２０５Ｃから取得し、この取得した特徴量データ２０５Ｃ中の同じ種類の特徴量毎にその平均を算出し、その算出した平均を平滑化した特徴量データとする。例えば、平滑化した最大振幅は、同じ部分領域に属する全ての測定点の最大振幅の平均値を算出する。また平滑化した周波数スペクトルは、同じ部分領域に属する全ての測定点の周波数スペクトルの平均を算出する。
【００５５】
また診断部２０６Ｄは、測定点データ２０５Ａ、部分領域データ２０５Ｄ、および平滑特徴量データ２０５Ｅに基づいて、構造物１１０の診断を行う機能を有する。例えば、複数の測定点が設定された構造物１１０上の面の一部にボルト付けされたパネルが存在する場合、パネルの振動特性と基礎部分の振動特性とが相違するので、構造物１１０が健全なときであってもパネルに相当する部分領域と基礎部分に相当する部分領域とに分割される。しかし、ボルトに緩みがあると、しっかり固定された健全時とは振動の特性が相違する。従って、パネルに相当する部分領域における平滑化された振動波形の特徴量と、正常時に計測して取得しておいた振動波形の特徴量とを比較することにより、パネルの取り付け強度の劣化を判定することができる。これは一例であり、他の方法による診断も可能である。
【００５６】
診断部２０６Ｄは、構造物１１０の診断結果を算出すると、その診断結果を画面表示部２０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部２０２を通じて外部の装置へ送信する。
【００５７】
図１３は、本実施形態に係る振動解析装置２００の動作を示すフローチャートである。以下、図１３を参照して振動解析装置２００の動作を説明する。
【００５８】
まず、振動解析装置２００は、振動計測部２０６Ａ、特徴量算出部２０６Ｂ、および領域分割部２０６Ｃによって、構造物１１０の振動波形の計測、振動波形の特徴量の算出、および領域分割を行う（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。これらは本発明の第１の実施形態に係る振動解析装置１００の動作を示す図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同じである。
【００５９】
次に診断部２０６Ｄは、平滑化部２０６１を使用して、記憶部２０５から特徴量データ２０５Ｃおよび部分領域データ２０５Ｄを読み出し、これらのデータに基づいて平滑化データ２０５Ｅを算出して記憶部２０５に保存する（ステップＳ２０４）。
【００６０】
最後に診断部２０６Ｄは、記憶部２０５から測定点データ２０５Ａと部分領域データ２０５Ｄと平滑特徴量データ２０５Ｅを読み出し、それらのデータに基づいて構造物１１０の診断を行い、その診断結果を画面表示部２０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部２０２から外部へ送信する（ステップＳ２０５）。
【００６１】
このように本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響が構造物１１０の診断結果に即影響することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。その理由は、領域分割部２０６Ｃが測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、診断部２０６Ｄが、部分領域毎にその振動波形の特徴量を平滑化し、その結果に基づいて構造物１１０の診断を行うためである。
【００６２】
本発明の第１の実施形態では、部分領域毎の振動波形の特徴量は各測定点単位でのものしかないため、ノイズの影響を受けている特徴量と受けていない特徴量とが混在している。これに対して本実施形態では、各部分領域毎に振動波形の特徴量を平滑化することにより、振動波形の特徴量に及ぼすノイズの影響が軽減されるため、振動波形の特徴量に基づく診断を安定して実施することが可能になる。
【００６３】
［第３の実施形態］
図１４を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る振動解析装置３００は、振動計３０１、通信Ｉ／Ｆ部３０２、操作入力部３０３、画面表示部３０４、記憶部３０５、および演算処理部３０６を有する。このうち、振動計３０１、通信Ｉ／Ｆ部３０２、操作入力部３０３、および画面表示部３０４は、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の振動計２０１、通信Ｉ／Ｆ部２０２、操作入力部２０３、画面表示部２０４と同じである。
【００６４】
記憶部３０５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部３０６における各種処理に必要な処理情報やプログラム３０５Ｐを記憶する機能を有している。プログラム３０５Ｐは、演算処理部３０６に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部３０２などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部３０５に保存される。記憶部３０５で記憶される主な処理情報として、測定点データ３０５Ａ、振動計測データ３０５Ｂ、特徴量データ３０５Ｃ、部分領域データ３０５Ｄ、平滑特徴量データ３０５Ｅ、および基準周波数成分３０５Ｆがある。このうち、測定点データ３０５Ａと振動計測データ３０５Ｂと特徴量データ３０５Ｃと部分領域データ３０５Ｄと平滑特徴量データ３０５Ｅとは、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の測定点データ２０５Ａと振動計測データ２０５Ｂと特徴量データ２０５Ｃと部分領域データ２０５Ｄと平滑特徴量データ２０５Ｅと同じである。
【００６５】
基準周波数成分３０５Ｆは、構造物１１０に浮き、剥離、空洞などの異常個所が存在しているときに、その異常個所から計測される特有の振動波形の周波数成分を示すデータである。
【００６６】
演算処理部３０６は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部３０５からプログラム３０５Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム３０５Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部３０６で実現される主な処理部として、振動計測部３０６Ａと特徴量算出部３０６Ｂと領域分割部３０６Ｃと診断部３０６Ｄとがある。このうち、振動計測部３０６Ａと特徴量算出部３０６Ｂと領域分割部３０６Ｃとは、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の振動計測部２０６Ａと特徴量算出部２０６Ｂと領域分割部２０６Ｃと同じである。
【００６７】
診断部３０６Ｄは、部分領域データ３０５Ｄに基づいて構造物１１０の診断を行う機能を有する。診断部３０６Ｄは、平滑化部３０６１と異常振動部分領域検出部３０６２と異常個所出力部３０６３とを有する。このうち、平滑化部３０６１は、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の平滑化部２０６１と同じである。
【００６８】
異常振動部分領域検出部３０６２は、記憶部３０５から平滑特徴量データ３０５Ｅと基準周波数成分３０５Ｆとを読み出し、平滑特徴量データ３０５Ｅの各部分領域毎に、その部分領域の平滑化された振動波形の特徴量のうちの周波数スペクトルに係る特徴量中に、基準周波数成分３０５Ｆと同じ周波数成分が閾値以上含まれているか否かを判定し、含まれている場合に当該部分領域を異常個所として検出する機能を有する。
【００６９】
異常個所出力部３０６３は、異常振動部分領域検出部３０６２により検出された構造物１１０の異常個所を画面表示部３０４に表示し、また通信Ｉ／Ｆ部３０２を通じて外部へ送信する機能を有する。異常個所として検出された部分領域に対応する構造物１１０の領域は、その部分領域に属する測定点の位置情報（測定点データ３０５に記録されている）から特定することができる。異常個所の画面表示部３０４の表示では、異常個所の座標値を数値等で表示してもよいし、異常個所を特定の色等に着色した構造物１１０のイメージを画面表示部３０４に表示してもよい。
【００７０】
図１５は、本実施形態に係る振動解析装置３００の動作を示すフローチャートである。以下、図１５を参照して振動解析装置３００の動作を説明する。
【００７１】
まず、振動解析装置３００は、振動計測部３０６Ａ、特徴量算出部３０６Ｂ、領域分割部３０６Ｃ、および診断部３０６Ｄの平滑化部３０６１によって、構造物１１０の振動波形の計測、振動波形の特徴量の算出、領域分割、部分領域毎の特徴量の平滑化を行う（ステップＳ３０１〜Ｓ３０４）。これらは本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の動作を示す図１３のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同じである。
【００７２】
次に診断部３０６Ｄの異常振動部分領域検出部３０６２は、平滑特徴量データ３０５Ｅの各部分領域毎に、その部分領域の平滑化された特徴量のうちの周波数スペクトルに係る特徴量中に、基準周波数成分３０５Ｆと同じ周波数成分が閾値以上含まれているか否かを判定することにより、異常領域の有無を判定する（ステップＳ３０５）。異常振動部分領域検出部３０６２は、異常個所を検出すると、その旨を異常個所出力部３０６３へ伝達する。
【００７３】
診断部３０６Ｄの異常個所出力部３０６３は、異常振動部分領域検出部３０６２で検出された構造物１１０の異常個所の情報を画面表示部３０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部３０２から外部へ送信する（ステップＳ３０６）。
【００７４】
このように本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響が構造物１１０の診断結果に即影響することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。その理由は、領域分割部３０６Ｃが測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、診断部３０６Ｄが、部分領域毎にその振動波形の特徴量を平滑化し、その結果に基づいて構造物１１０の診断を行うためである。
【００７５】
本発明の第１の実施形態では、部分領域毎の振動波形の特徴量は各測定点単位でのものしかないため、ノイズの影響を受けている特徴量と受けていない特徴量とが混在している。これに対して本実施形態では、各部分領域毎に振動波形の特徴量を平滑化することにより、振動波形の特徴量に及ぼすノイズの影響が軽減され、異常に特有な振動波形の周波数成分の有無によって、構造物１１０上の剥離や空洞といった異常を安定して診断することが可能である。
【００７６】
［第４の実施形態］
図１６を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る振動解析装置４００は、振動計４０１、通信Ｉ／Ｆ部４０２、操作入力部４０３、画面表示部４０４、記憶部４０５、および演算処理部４０６を有する。このうち、振動計４０１、通信Ｉ／Ｆ部４０２、操作入力部４０３、および画面表示部４０４は、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の振動計２０１、通信Ｉ／Ｆ部２０２、操作入力部２０３、画面表示部２０４と同じである。
【００７７】
記憶部４０５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部４０６における各種処理に必要な処理情報やプログラム４０５Ｐを記憶する機能を有している。プログラム４０５Ｐは、演算処理部４０６に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部４０２などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部４０５に保存される。記憶部４０５で記憶される主な処理情報として、測定点データ４０５Ａ、振動計測データ４０５Ｂ、特徴量データ４０５Ｃ、部分領域データ４０５Ｄ、平滑特徴量データ４０５Ｅ、および閾値４０５Ｆがある。このうち、測定点データ４０５Ａと振動計測データ４０５Ｂと特徴量データ４０５Ｃと部分領域データ４０５Ｄと平滑特徴量データ４０５Ｅとは、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の測定点データ２０５Ａと振動計測データ２０５Ｂと特徴量データ２０５Ｃと部分領域データ２０５Ｄと平滑特徴量データ２０５Ｅと同じである。
【００７８】
閾値４０５Ｆは、隣接する部分領域間の平滑化した特徴量の相関度と比較する基準の相関度を示す。隣接する部分領域どうしは、異なる部分領域として分割されたものであるため、それらの平滑化した特徴量はお互いに相違している。しかし、振動波形の特徴量の相違は、構造物１１０に明確な剥離や浮き等の劣化がなくても生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、部分領域間の平滑化した特徴量の相関度の差の絶対値が或る閾値を超えるか否かによって、異常と判断すべき程度の差か否かを判断する。閾値４０５Ｆは、そのための閾値である。
【００７９】
演算処理部４０６は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部４０５からプログラム４０５Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム４０５Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部４０６で実現される主な処理部として、振動計測部４０６Ａと特徴量算出部４０６Ｂと領域分割部４０６Ｃと診断部４０６Ｄとがある。このうち、振動計測部４０６Ａと特徴量算出部４０６Ｂと領域分割部４０６Ｃとは、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の振動計測部２０６Ａと特徴量算出部２０６Ｂと領域分割部２０６Ｃと同じである。
【００８０】
診断部４０６Ｄは、部分領域データ４０５Ｄに基づいて構造物１１０の診断を行う機能を有する。診断部４０６Ｄは、平滑化部４０６１と隣接部分領域間相関検出部４０６２と異常個所出力部４０６３とを有する。このうち、平滑化部４０６１は、本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の平滑化部２０６１と同じである。
【００８１】
隣接部分領域間相関検出部４０６２は、記憶部４０５から測定点データ４０５Ａと部分領域データ４０５Ｄとを読み出して、お互いに隣接する部分領域のペアを決定する機能を有する。また隣接部分領域間相関検出部４０６２は、記憶部４０５から平滑特徴量データ４０５Ｅを読み出し、上記決定した部分領域のペア毎に、その部分領域の平滑化された特徴量間の距離または類似度を相関度として算出する機能を有する。また隣接部分領域間相関検出部４０６２は、記憶部４０５から閾値４０５Ｆを読み出し、上記算出した相関度の絶対値を閾値４０５Ｆと比較することにより、構造物１１０の異常個所を検出する機能を有する。具体的には、隣接部分領域間相関検出部４０６２は、相関度の差が閾値４０５Ｆを超える部分領域のペアの境界部分を、異常箇所として検出する。
【００８２】
異常個所出力部４０６３は、隣接部分領域間相関検出部４０６２により検出された構造物１１０の異常個所を画面表示部４０４に表示し、また通信Ｉ／Ｆ部４０２を通じて外部へ送信する機能を有する。異常個所として検出された部分領域間の境界は、それらの部分領域に属する測定点の位置情報（測定点データ３０５に記録されている）から特定することができる。異常個所の画面表示部４０４の表示では、異常個所の座標値を数値で表示してもよいし、異常個所を特定の色に着色した構造物１１０のイメージを画面表示部４０４に表示してもよい。
【００８３】
図１７は、本実施形態に係る振動解析装置４００の動作を示すフローチャートである。以下、図１７を参照して振動解析装置４００の動作を説明する。
【００８４】
まず、振動解析装置４００は、振動計測部４０６Ａ、特徴量算出部４０６Ｂ、領域分割部４０６Ｃ、および診断部４０６Ｄの平滑化部４０６１によって、構造物１１０の振動波形の計測、振動波形の特徴量の算出、領域分割、部分領域毎の特徴量の平滑化を行う（ステップＳ４０１〜Ｓ４０４）。これらは本発明の第２の実施形態に係る振動解析装置２００の動作を示す図１３のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同じである。
【００８５】
次に診断部４０６Ｄの隣接部分領域間相関検出部４０６２は、平滑特徴量データ３０５Ｅにおける隣接する部分領域のペア毎に、その部分領域の平滑化された特徴量間の距離または類似度を相関度として算出する（ステップＳ４０５）。次に隣接部分領域間相関検出部４０６２は、算出した相関度の絶対値を閾値４０５Ｆと比較することにより、構造物１１０の異常個所を検出する（ステップＳ４０６）。隣接部分領域間相関検出部４０６２は、異常個所を検出すると、その旨を異常個所出力部４０６３へ伝達する。
【００８６】
診断部４０６Ｄの異常個所出力部４０６３は、隣接部分領域間相関検出部４０６２で検出された構造物１１０の異常個所の情報を画面表示部４０４に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部４０２から外部へ送信する（ステップＳ４０７６）。
【００８７】
このように本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響が構造物１１０の診断結果に即影響することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。その理由は、領域分割部４０６Ｃが測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、診断部４０６Ｄが、部分領域毎にその振動波形の特徴量を平滑化し、その結果に基づいて構造物１１０の診断を行うためである。
【００８８】
本発明の第１の実施形態では、部分領域毎の振動波形の特徴量は各測定点単位でのものしかないため、ノイズの影響を受けている特徴量と受けていない特徴量とが混在している。これに対して本実施形態では、各部分領域毎に振動波形の特徴量を平滑化している。このため、部分領域間の平滑化した特徴量の相関度の差の絶対値を閾値と比較することによって、構造物１１０上の剥離や空洞といった異常個所を安定して特定することが可能である。
【００８９】
［第５の実施形態］
図１８を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る振動解析装置５００は、振動計測手段５１０と特徴量算出手段５２０と領域分割手段５３０と診断手段５４０とを有する。
【００９０】
振動計測手段５１０は、構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する機能を有する。特徴量算出手段５２０は、振動波形の特徴量を測定点毎に算出する機能を有する。領域分割手段５３０は、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する機能を有する。診断手段５４０は、分割の結果に基づいて構造物を診断する機能を有する。上記の診断計測手段５１０、特徴量算出手段５２０、領域分割手段５３０、および診断手段５４０は、例えばコンピュータとその上で動作するプログラムとで実現することができる。
【００９１】
次に本実施形態に係る振動解析装置５００の動作を図１９のフローチャートを参照して説明する。
【００９２】
まず、振動計測手段５１０が、構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する（ステップＳ５０１）。次に、特徴量算出手段５２０が、振動波形の特徴量を測定点毎に算出する（ステップＳ５０２）。次に、領域分割手段５３０が、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する（ステップＳ５０３）。次に、診断手段５４０が、分割の結果に基づいて構造物を診断する（ステップＳ５０４）。ここで、診断とは、分割の結果に基づいて構造物の適正や欠陥の有無などを判断することである。診断する限り、診断結果が生成され、保存されるか、出力される。換言すれば、構造物の適正や欠陥の有無などを表す情報が保存されているか、出力されているならば、構造物が診断されたことを意味する。
【００９３】
本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。
【００９４】
その理由は、領域分割手段５３０が、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割し、診断手段５４０が、分割の結果に基づいて構造物を診断するためである。
【００９５】
本実施形態は、以上の構成を基本としつつ、以下のような各種の付加変更が可能である。
【００９６】
例えば、領域分割手段５３０は、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割してよい。
【００９７】
また診断手段５４０は、部分領域毎に測定点の振動波形の特徴量を平滑化し、この平滑化した振動波形の特徴量に基づいて構造物を診断してよい。
【００９８】
また診断手段５４０は、お互いに隣接する部分領域間の上記平滑化した振動波形の特徴量の相関度に基づいて構造物を診断してよい。その際、診断手段５４０は、相関度と所定の閾値とを比較することによって、部分領域内に異常があるか否か診断してよい。
【００９９】
また特徴量算出手段５２０は、振動波形の周波数スペクトルを振動波形の特徴量として算出し、診断手段５４０は、特定の周波数成分が振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、構造物を診断してよい。
【０１００】
また領域分割手段５３０は、測定点を画像上のそれぞれの座標、測定点における振動波形の特徴量を上記画像上のそれぞれの座標における画素の特徴量とした当該画像に対し、画像の領域分割アルゴリズムを使用することによって、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割してよい。
【０１０１】
また振動計測手段５１０は、複数の測定点における振動波形を所定期間内に計測してよい。
【０１０２】
［第６の実施形態］
図２０を参照すると、本発明の第６の実施形態に係る振動解析装置６００は、振動計測手段６１０と特徴量算出手段６２０と領域分割手段６３０と診断手段６４０とを有する。このうち振動計測手段６１０と特徴量算出手段６２０と領域分割手段６３０とは、図１８に示した本発明の第５の実施形態に係る振動解析装置５００の振動計測手段６１０と特徴量算出手段６２０と領域分割手段６３０と同一の機能を有する。
【０１０３】
診断手段６４０は、領域分割手段６３０の分割の結果に基づいて構造物を診断する機能を有する。診断手段６４０は、判定手段６４１と領域出力手段６４２とを有する。判定手段６４１は、部分領域に欠陥があるか否かを判定する機能を有する。領域出力手段６４２は、判定手段６４１において欠陥があると判定された部分領域を出力する機能を有する。上記の診断計測手段６１０、特徴量算出手段６２０、領域分割手段６３０、および診断手段６４０は、例えばコンピュータとその上で動作するプログラムとで実現することができる。
【０１０４】
次に本実施形態に係る振動解析装置６００の動作を図２１のフローチャートを参照して説明する。
【０１０５】
まず、振動計測手段６１０が、構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する（ステップＳ６０１）。次に、特徴量算出手段６２０が、振動波形の特徴量を測定点毎に算出する（ステップＳ６０２）。次に、領域分割手段６３０が、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する（ステップＳ６０３）。次に、診断手段６４０の判定手段６４１が、部分領域に欠陥があるか否かを判定する（ステップＳ６０４）。次に、診断手段６４０の領域出力手段６４２が、欠陥があると判定された部分領域を出力する（ステップＳ６０５）。
【０１０６】
本実施形態によれば、振動計の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。
【０１０７】
その理由は、領域分割手段６３０が、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割し、診断手段６４０が、分割の結果に基づいて構造物を診断するためである。
【０１０８】
また本実施形態によれば、構造物のどの部分に欠陥があるか否かを検出することができる。
【０１０９】
その理由は、診断手段６４０の判定手段６４１が部分領域に欠陥があるか否かを判定し、診断手段６４０の領域出力手段６４２が、欠陥があると判定された部分領域を出力するためである。
【０１１０】
本実施形態は、以上の構成を基本としつつ、以下のような各種の付加変更が可能である。
【０１１１】
例えば、領域分割手段５３０は、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割してよい。
【０１１２】
また診断手段５４０は、部分領域毎に測定点の振動波形の特徴量を平滑化し、この平滑化した振動波形の特徴量に基づいて構造物を診断してよい。
【０１１３】
また診断手段５４０は、お互いに隣接する部分領域間の上記平滑化した振動波形の特徴量の相関度に基づいて構造物を診断してよい。その際、診断手段５４０は、相関度と所定の閾値とを比較することによって、部分領域内に異常があるか否か診断してよい。
【０１１４】
また特徴量算出手段５２０は、振動波形の周波数スペクトルを振動波形の特徴量として算出し、診断手段５４０は、特定の周波数成分が振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、構造物を診断してよい。
【０１１５】
また領域分割手段５３０は、測定点を画像上のそれぞれの座標、測定点における振動波形の特徴量を上記画像上のそれぞれの座標における画素の特徴量とした当該画像に対し、画像の領域分割アルゴリズムを使用することによって、複数の測定点により形成される領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割してよい。
【０１１６】
また振動計測手段５１０は、複数の測定点における振動波形を所定期間内に計測してよい。
【０１１７】
以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他各種の付加変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、橋梁などの土木建築物や各種工業製品・設備などの構造物の振動を測定して構造物の診断を行う分野に適用できる。
【０１１９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する診断手段と
を有する振動解析装置。
（付記２）
前記診断手段は、
前記部分領域に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
前記欠陥があると判定された部分領域を出力する領域出力手段と、
を含む、付記１に記載の振動解析装置。
（付記３）
前記領域分割手段は、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む前記部分領域に分割する
付記１または２に記載の振動解析装置。
（付記４）
前記診断手段は、前記部分領域毎に前記測定点の前記振動波形の特徴量を平滑化し、該平滑化した前記振動波形の特徴量に基づいて前記構造物を診断する
付記１ないし３のいずれか１項に記載の振動解析装置。
（付記５）
前記診断手段は、お互いに隣接する前記部分領域間の前記平滑化した前記振動波形の特徴量の相関度に基づいて前記構造物を診断する
付記４に記載の振動解析装置。
（付記６）
前記診断手段は、前記相関度と所定の閾値とを比較することによって、前記部分領域内に異常があるか否か診断する
付記５に記載の振動解析装置。
（付記７）
前記特徴量算出手段は、前記計測された振動波形の周波数スペクトルを前記振動波形の特徴量として算出し、
前記診断手段は、特定の周波数成分が前記振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、前記構造物を診断する
付記１乃至６の何れかに記載の振動解析装置。
（付記８）
前記領域分割手段は、前記測定点を画像上のそれぞれの座標、前記測定点における前記振動波形の特徴量を前記画像上のそれぞれの座標における画素の特徴量とした当該画像に対し、画像の領域分割アルゴリズムを使用することによって、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する
付記１乃至７の何れかに記載の振動解析装置。
（付記９）
前記振動計測手段は、前記複数の測定点における振動波形を所定期間内に計測する
付記１乃至８の何れかに記載の振動解析装置。
（付記１０）
振動解析装置が実行する振動解析方法であって、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測し、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出し、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割し、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する
振動解析方法。
（付記１１）
前記診断では、
前記部分領域に欠陥があるか否かを判定し、
前記欠陥があると判定された部分領域を出力する付記１０に記載の振動解析方法。
（付記１２）
前記分割では、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む前記部分領域に分割する
付記１０または１１に記載の振動解析方法。
（付記１３）
前記診断では、前記部分領域毎に前記測定点の前記振動波形の特徴量を平滑化し、該平滑化した前記振動波形の特徴量に基づいて前記構造物を診断する
付記１０ないし１２のいずれか１項に記載の振動解析方法。
（付記１４）
前記診断では、お互いに隣接する前記部分領域間の前記平滑化した前記振動波形の特徴量の相関度に基づいて前記構造物を診断する
付記１３に記載の振動解析方法。
（付記１５）
前記診断では、前記相関度と所定の閾値とを比較することによって、前記部分領域内に異常があるか否か診断する
付記１４に記載の振動解析方法。
（付記１６）
前記特徴量の算出では、前記計測された振動波形の周波数スペクトルを前記振動波形の特徴量として算出し、
前記診断では、特定の周波数成分が前記振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、前記構造物を診断する
付記１０ないし１５の何れかに記載の振動解析方法。
（付記１７）
前記分割では、前記測定点を画像上のそれぞれの座標、前記測定点における前記振動波形の特徴量を前記画像上のそれぞれの座標における画素の特徴量とした当該画像に対し、画像の領域分割アルゴリズムを使用することによって、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する
付記１０ないし１６の何れかに記載の振動解析方法。
（付記１８）
前記計測では、前記複数の測定点における振動波形を所定期間内に計測する
付記１０ないし１７の何れかに記載の振動解析方法。
（付記１９）
コンピュータを、
構造物上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形の特徴量を前記測定点毎に算出する特徴量算出手段と、
前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する領域分割手段と、
前記分割の結果に基づいて前記構造物を診断する診断手段と
して機能させるプログラム。
（付記２０）
前記診断手段は、
前記部分領域に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
前記欠陥があると判定された部分領域を出力する領域出力手段と、
を含む、付記１９に記載のプログラム。
（付記２１）
前記領域分割手段は、前記複数の測定点により形成される領域を、前記振動波形の特徴量の一様性を満たすような特徴量が算出される測定点を含む前記部分領域に分割する
付記２０に記載のプログラム。
（付記２２）
前記診断手段は、前記部分領域毎に前記測定点の前記振動波形の特徴量を平滑化し、該平滑化した前記振動波形の特徴量に基づいて前記構造物を診断する
付記１９ないし２１のいずれか１項に記載のプログラム。
【符号の説明】
【０１２０】
１００…振動解析装置
１０１…振動計
１０２…通信Ｉ／Ｆ部
１０３…操作入力部
１０４…画面表示部
１０５…記憶部
１０５Ａ…測定点データ
１０５Ｂ…振動計測データ
１０５Ｃ…特徴量データ
１０５Ｄ…部分領域データ
１０５Ｐ…プログラム
１０６Ａ…振動計測部
１０６Ｂ…特徴量算出部
１０６Ｃ…領域分割部
１０６Ｄ…診断部
１１０…構造物
１１１…測定点
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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