(57)【要約】【課題】対象物の複数箇所より振動波が生じる場合でも、その振動波の同時発生個数を検出して対象物の作動状態を良好に判定する。【解決手段】対象物の作動時に生ずる振動波を検出入力する振動波入力手段２と、入力された振動波を周波数分離して所定の周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段６と、時系列信号の信号レベルに基いて、対象物の複数箇所より生ずる所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を設定すると共に、この同時発生個数に応じた表示色を設定する色変換テーブル８と、ウエーブレット変換演算手段６にて周波数分離した所定の周波数帯域毎の時系列信号に基いて、色変換テーブル８より目的作動音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換する色情報変換手段９と、色情報を表示する表示手段１２、１３とを備えたことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の作動時に生ずる振動波を検出入力する振動波入力手段と、
入力された前記振動波を周波数分離して所定の周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、
時系列信号の信号レベルに基いて、前記対象物の複数箇所より生ずる所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を設定すると共に、この同時発生個数に応じた表示色を設定する色変換テーブルと、
前記ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した前記所定の周波数帯域毎の時系列信号に基いて、前記色変換テーブルより前記目的作動音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換する色情報変換手段と、
前記色情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする振動波判定装置。
【請求項２】
前記ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した前記時系列信号のノイズ除去もしくは信号レベルの補正を行う信号処理手段を設け、この信号処理手段からの時系列信号を前記色情報変換手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動波判定装置。
【請求項３】
前記色情報変換手段にて変換した前記色情報に基いて、前記対象物の状態を判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の振動波判定装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記色情報に基いて同一表示色となる領域を求め、この領域の大きさから定まる特性値と予め定めた閾値とに基いて、前記対象物の複数箇所の作動状態を判定することを特徴とする請求項３に記載の振動波判定装置。
【請求項５】
前記特性値とは、前記目的作動音が同時発生する時間軸上において少なくとも同一表示色となる領域の面積情報を含む値であることを特徴とする請求項４に記載の振動波判定装置。
【請求項６】
前記閾値とは、前記目的作動音が生じる同時発生個数に応じた値であることを特徴とする請求項４に記載の振動波判定装置。
【請求項７】
対象物の作動時に生ずる振動波を検出入力する振動波入力手段と、
入力された前記振動波を周波数分離して所定の周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、
時系列信号の信号レベルに基いて、前記対象物の複数箇所より生ずる所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を設定すると共に、この同時発生個数に応じた表示色を設定する色変換テーブルと、
前記ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した前記所定の周波数帯域毎の時系列信号に基いて、前記色変換テーブルより前記目的作動音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換する色情報変換手段と、
前記色情報に基いて、前記対象物の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする振動波判定装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記色情報に基いて同一表示色となる領域を求め、この領域の大きさから定まる特性値と予め定めた閾値とに基いて、前記対象物の複数箇所の作動状態を判定することを特徴とする請求項７に記載の振動波判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば組付作動など対象物の作動時に生ずる振動波に基いて、対象物の状態、例えば複数個所にある嵌合状態を判定する振動波判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１０−３００７３０号公報の実施形態３には、対象物をハンマーなどで軽くたたき、そのとき発生する音または振動をウエーブレット変換演算手段により周波数分離して、周波数帯域毎の時系列信号を形成し、この時系列信号の判定に基いて、対象物の内容の判別、構造物の割れの検査などを行う技術が記載されている。なお、本明細書では、音と振動を総称して振動波という。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報によれば、対象物の特定個所より生ずる振動波に的を絞って判定処理することは可能と思われる。しかしながら、対象物の複数個所より同時もしくは連続して振動波が生じ、それらの振動波が重なるようにして発生する場合には、重なった複数の振動波の個々の作動状態まで判定することは難しい。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、対象物の複数箇所より振動波が生じる場合でも、その振動波の同時発生個数を検出して対象物の作動状態を良好に判定することが可能な振動波判定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、対象物の作動時に生ずる振動波を検出入力する振動波入力手段と、入力された振動波を周波数分離して所定の周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、時系列信号の信号レベルに基いて、対象物の複数箇所より生ずる所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を設定すると共に、この同時発生個数に応じた表示色を設定する色変換テーブルと、ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した所定の周波数帯域毎の時系列信号に基いて、色変換テーブルより目的作動音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換する色情報変換手段と、色情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
それにより、例えば嵌合等の所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を、この個数に応じた表示色にて表示でき、対象物の複数箇所の作動状態を容易に判定可能になる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した時系列信号のノイズ除去もしくは信号レベルの補正を行う信号処理手段を設け、この信号処理手段からの時系列信号を色情報変換手段に与えるようにしたことを特徴とする。それにより、ノイズ等に対し時系列信号の信号レベルを安定させることで、目的作動音の同時発生個数やそれに該当する表示色を精度よく表示、判定することが可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明によれば、色情報変換手段にて変換した色情報に基いて、対象物の状態を判定する判定手段を備えたことで、色情報の表示に加えて、色情報から対象物の状態も判定可能になる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、判定手段は、色情報に基いて同一表示色となる領域を求め、この領域の大きさから定まる特性値と予め定めた閾値とに基いて、対象物の複数箇所の作動状態を判定することで、一時的な情報で判定せずに、同一表示色の領域、つまり累計的情報で判定するようにし、判定の精度を高めることが可能になる。
【００１１】
請求項５記載の発明によれば、前記特性値とは、目的作動音が同時発生する時間軸上において少なくとも同一表示色となる領域の面積情報を含む値とし、また請求項６記載の発明によれば、前記閾値とは、目的作動音が生じる同時発生個数に応じた値とすることにより、請求項４の効果に加えて、より判定の精度を高めることが可能になる。
【００１２】
請求項７記載の発明によれば、対象物の作動時に生ずる振動波を検出入力する振動波入力手段と、入力された振動波を周波数分離して所定の周波数帯域毎の時系列信号を形成するウエーブレット変換演算手段と、時系列信号の信号レベルに基いて、対象物の複数箇所より生ずる所定作動状態を示す目的作動音の同時発生個数を設定すると共に、この同時発生個数に応じた表示色を設定する色変換テーブルと、ウエーブレット変換演算手段にて周波数分離した所定の周波数帯域毎の時系列信号に基いて、色変換テーブルより目的作動音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換する色情報変換手段と、色情報に基いて、対象物の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
それにより、所定の周波数帯域毎に目的作動音の同時発生個数とそれに該当する表示色を読出し、それらを総合した色情報により対象物の状態を判定できるため、判定の精度を高めることが可能になる。
【００１３】
請求項８記載の発明によれば、判定手段は、色情報に基いて同一表示色となる領域を求め、この領域の大きさから定まる特性値と予め定めた閾値とに基いて、対象物の複数箇所の作動状態を判定することで、一時的な情報で判定せずに、同一表示色の領域、つまり累計的情報で判定するようにし、判定の精度を高めることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図を用いて説明する。
【００１５】
以下の説明では、対象物として製品の組付作業時に発生する組付音（嵌合音）を検出することにより製品の組付（嵌合）不良を判定する例について説明する。しかしながら、本発明の振動波判定装置１００は、この用途に限定されず、その他の用途にも適用可能である。また、音の代わりに振動の検出にも適用できる。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態におけるシステム構成を示す。
【００１７】
ここで、対象物１として本例では樹脂製品の自動組付、特に組付時に大きな音が生じる例として、図２に示すようなスナップフィット機構を用い、図示しない組付設備等により樹脂部品１０１の孔部１０２に樹脂部品１０３の嵌合用突部１０４を嵌合させて両樹脂部品１０１、１０３を組付ける作業工程からの音発生例を挙げている。図３（ａ）、（ｂ）は組付時に発生する振動波の一例であり、（ａ）が組付け良好時、（ｂ）が組付け不良時を示す。図３中の組付け音レベルから分かるように組付良否に応じて嵌合音の音圧レベルが変化する。組付時の音発生の特徴として、組付設備等の動きに伴なう機械作動音と嵌合状況を伝える嵌合音（つまり判定したい目的作動音）とが発生し、両音は部品の組付スピード等の大きさに応じた音圧レベルを有すると共に、両音の音圧レベルは互いに相関して変化することである。
【００１８】
マイクロホン２は、振動波判定の対象物１に発生した振動を音波として検出して電気信号に変換する。マイクロホン２から入力された音圧の電気信号は、振動波判定装置１００の増幅器３に入力されて、Ａ／Ｄ変換器４に出力される。このＡ／Ｄ変換器４では音圧信号をデジタル信号に変換して、後段の記憶装置５に出力され記憶処理される。
【００１９】
ウエーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器６は、所定のタイミングにて記憶装置５に記憶されたデジタル音圧信号Ｓ０を取込み、この音圧信号Ｓ０を、予め設定された周波数帯域毎に分離し、時系列信号Ｓ１に変換する。ここでは連続ウエーブレット変換（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器が用いられ、１／２の階乗刻みの周波数帯域毎に時系列信号に変換する離散ウエーブレット変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　　Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器に比べると十分に細分化された周波数帯域毎に分離して、時系列信号Ｓ１を形成している。例えば音圧信号Ｓ０を図５（ａ）とした場合、連続ウエーブレット変換した時系列信号Ｓ１は、図４に示すように、時間ｔ−周波数帯域ｆ−音圧レベルの３次元で表現される。
【００２０】
一般にウエーブレット変換演算器６は、基底関数（ウエーブレット関数）を拡大あるいは縮小することにより、音圧信号Ｓ０を各周波数帯域毎の時系列信号Ｓ１に分離する演算器である。本例では、組付音として１つ以上のスナップフィット機構より発生する目的作動音である嵌合音に合わせた周波数帯域が設定されている。なお、この周波数帯域は、対象とする嵌合音の特性に応じてそれぞれ１つまたは複数の周波数帯域の集合帯域からなる。
【００２１】
信号処理器７は、通常ノイズを除去するためのフィルタ手段から構成され、周波数帯域毎の時系列信号Ｓ１から嵌合音以外の周波数帯域の信号を縮小もしくはカットし、時系列信号Ｓ２として出力する。
【００２２】
なお、信号処理器７として、前述のフィルタ手段の置換もしくはフィルタ手段の後段に補正手段を設け、この補正手段により、図示してないパラメータテーブルから所定の周波数帯域毎に設定された補正量（もしくは補正係数）であるゲインを受けて、周波数帯域毎の時系列信号Ｓ１の重み付けを行い、予め想定した嵌合音以外の周波数帯域の時系列信号Ｓ１はノイズと見なしてレベルを下げ、他方、嵌合音の中でもノイズの少ない周波数帯域を増幅してＳ／Ｎ比を向上させるようにし、時系列信号Ｓ２として出力するようにしてもよい。
【００２３】
色変換テーブル８は、入力される時系列信号Ｓ２の信号レベルに基いて、対象物１の複数箇所より生じる嵌合作動状態を示す嵌合音（つまり目的作動音）の同時発生個数（情報）を設定記憶すると共に、この同時発生個数に応じた表示色（情報）を設定記憶している。例えば、音源１個は水色、２個は橙色、３個は茶色とし、またここでは色変換テーブル８は入力される時系列信号Ｓ２の周波数帯域に関係なく共通に設定してある。
【００２４】
色情報変換器９は、信号処理器７からの所定周波数帯域毎の時系列信号Ｓ２の信号レベルに基いて、色変換テーブル８より、所定周波数帯域毎に対象物１において生じる嵌合音の同時発生個数情報とこの同時発生個数に応じた表示色情報とを読出し、順次記憶手段９ａに記憶して各情報を総合し色情報に変換する。
【００２５】
色情報変換器９は、所定周波数帯域毎に読出した表示色情報を総合し、例えば図５（ｂ）に示すような時間軸ｔと周波数帯域の２次元表示画面において、領域により表示色が異なるような形式にて表示器１２に表示させる。なお、図５（ａ）はマイクロホン２に入力される元信号となる記憶装置５のデジタル音圧信号Ｓ０を示し、図５（ｂ）はこの音圧信号Ｓ０を所定周波数帯域毎の時系列信号Ｓ２に分離して濃淡により嵌合音の同時発生個数を色別表示した例である。
【００２６】
判定器１０は、色情報変換器９で求めた色情報およびテーブル１１にある予め定めた閾値に基いて、対象物１の複数箇所の嵌合作動状態を判定する。
【００２７】
ここで、判定器１０において複数箇所の嵌合音が重なる嵌合作動状態の判定要領について説明する。
【００２８】
まず前提として、マイクロホン２が捕らえる振動波（音圧信号）には予め想定された嵌合音の他に、組付設備等の動きに伴なう機械作動音や設備周囲音が含まれる。そこで、予め想定された嵌合音以外の音をカットもしくは縮小した振動波（音圧信号）とすれば、重なった嵌合音の個数に応じて音圧レベルは変化するので、本発明ではそれを利用する。
【００２９】
色情報変換器９は、所定周波数帯域毎の時系列信号Ｓ２の信号レベルに基いて、各時点での嵌合音の同時発生個数情報とそれに応じた表示色情報を読出し、それらの情報を総合して色情報として表示器１２に出力している。そこで表示器１２には色情報が色別表示されるため、目視で嵌合音の同時発生個数を概略判定（検査）可能である。
【００３０】
他方、判定器１０において嵌合作動状態を正確に判定するためには、各時点での嵌合音の同時発生個数等の一時的な色情報から直接判定せずに、色情報の累計的情報として嵌合音の個数別同時発生状況（もしくは同一表示色情報の分布状況）を時間軸と周波数帯域による２次元の領域で捕らえ、その領域の大きさ（面積値等）、形状（縦長、横長等）、もしくは出現時間間隔等を特性値として求め、その特性値を予め定めた閾値と比較することにより、嵌合音の同時発生個数状況を安定的かつ精度よく判定し、それにより対象物１の複数箇所の嵌合作動が全て良好になされたかを判定するようにしている。なお、特性値の演算、決定や判定処理には既知の画像処理技術を用いて実現可能である。
【００３１】
判定器１０は、全ての嵌合が適切になされた場合には正常（合格）と判定し、嵌合されないものがある場合には異常（不合格）と判定し、表示器１３に判定結果を表示させる。また異常（不合格）の場合には警報器１４に出力し警報を発生させる。
【００３２】
次に、上記構成からなる振動波判定装置１００の判定フローをまとめると、図６のとおりである。図７は振動波の信号波形図である。
【００３３】
装置１００に判定開始が指示されると、対象物１から発生する振動波を、マイクロホン２〜記憶装置５によりデジタル音圧信号Ｓ０（図５（ａ））として録音（ステップ２０１）する。ウエーブレット変換演算器６では、このデジタル音圧信号Ｓ０を目的作動音である嵌合音に合わせた周波数帯域（図４）をもつ時系列信号Ｓ１に分離、抽出（ステップ２０２）する。次に信号処理器７で、フィルタ手段によりこれらの時系列信号Ｓ１から嵌合音以外の周波数帯域を縮小もしくはカットする。もしくは補正手段により、ゲインＧ（補正量もしくは補正係数）により時系列信号Ｓ１を補正してＳ／Ｎ比を向上（ステップ２０３）させる。
【００３４】
次に色情報変換器９で、信号処理器７からの所定周波数帯域毎の時系列信号Ｓ２のレベルに基いて、色変換テーブル８より嵌合音が生じる同時発生個数と該当する表示色を読出し、色情報に変換すると共に、表示器１２に色情報を表示（ステップ２０４）させる。
【００３５】
次に判定器１０で、色情報に基いて同一表示色となる領域を求め、この領域の大きさから定まる特性値と予め定めた閾値とに基いて、対象物１の複数箇所の嵌合作動状態を判定し、製品の組付（嵌合）良否を判定（ステップ２０５）する。閾値以上であれば合格表示（全数嵌合良好）、閾値より小であれば不合格表示（嵌合不良あり）かつ警報出力を行う（ステップ２０６、２０７）ことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシステム構成を示す構成図である。
【図２】図１の製品の組付工程の一部を示す図である。
【図３】図２の工程において検出される音圧波形を示す図である。
【図４】音圧信号を連続ウエーブレット変換した所定の周波数帯域毎の時系列信号を示す図である。
【図５】（ａ）はマイクロホン２で検出した音圧信号の波形図、（ｂ）はこの音圧信号を周波数分離した所定の周波数帯域毎の時系列信号を、色情報変換器９で変換した色情報を示す図である。
【図６】図１に示す振動波判定装置１００の処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　対象物
２　マイクロホン（振動波入力手段）
５　記憶装置
６　ウエーブレット変換演算器
７　信号処理器（信号処理手段）
８　色変換テーブル
９　色情報変換器（色情報変換手段）
１０　判定器（判定手段）
１１　テーブル
１２、１３　表示器
１４　警報器
【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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