(57)【要約】【課題】検出器の異常に備えて複数の検出器を設置した冗長化計測装置において、計測対象の物理量真値が許容範囲を逸脱する場合、及びその時間変化率が大きくなる場合にも、常に正しい検出器異常判定が実行可能となる冗長化計測装置、及び、冗長化計測装置の異常検出方法を得る。【解決手段】計測対象のｎ自由度の物理量計測を行う冗長化計測装置であって、計測対象１の物理量を計測する検出器１０〜１３と、当該検出器からの各出力値に基づいて、計測対象１のｎ自由度物理量計測値を演算して出力する検出器出力処理器２０とを備え、ｎ自由度の物理量計測に対してｍ（＞ｎ）個以上の計測点１〜４を設け、当該各計測点のそれぞれに検出器１０〜１３を複数個（２個）ずつ設置する。【選択図】図１
2005083761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象のｎ自由度の物理量計測を行う冗長化計測装置であって、
前記計測対象の物理量を計測する検出器と、
前記検出器からの各出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を演算して出力する検出器出力処理器と
を備え、
前記ｎ自由度の物理量計測に対してｍ（＞ｎ）個の計測点を設け、当該各計測点のそれぞれに前記検出器を複数個ずつ設置した
ことを特徴とする冗長化計測装置。
【請求項２】
前記検出器は、前記各計測点のそれぞれに２個ずつ設置したことを特徴とする請求項１記載の冗長化計測装置。
【請求項３】
前記検出器は、前記各計測点のそれぞれに３個以上設置したことを特徴とする請求項１記載の冗長化計測装置。
【請求項４】
前記検出器出力処理器は、
同一計測点に属する前記検出器からの出力値の差が所定の設定値以上となった場合に当該計測点に属する検出器のどちらか一方が異常であると判定する検出器出力差判定手段と、
当該検出器出力差判定手段により異常と判定されなかった他の正常なｐ（≦ｍ−１）個の計測点に属する検出器からの出力値を用いて、前記計測対象のｑ（≦ｎ）自由度の物理量計測値を算出する他計測点計測値演算手段と、
前記ｑ自由度の物理量計測値に基づいて、前記検出器出力差判定手段により異常と判定された前記計測点における前記検出器の検出器出力推定値を算出する検出器出力推定値演算手段と、
当該検出器出力差判定手段により異常と判定された前記計測点の前記検出器のうちで検出器出力値と当該検出器出力推定値との差が大きい方の検出器を異常と判定する異常系統判定手段と、
前記異常系統判定手段により異常と判定されなかった検出器の出力値を出力する出力系統決定手段と、
前記出力系統決定手段から出力された前記出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を算出する計測値演算手段と
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冗長化計測装置。
【請求項５】
前記検出器出力処理器は、
同一計測点に属する前記検出器からの出力値の差が所定の設定値以上となった場合に、当該計測点に属する検出器のどちらか一方が異常であると判定する検出器出力差判定手段と、
当該検出器出力差判定手段により異常と判定された前記計測点以外のすべてのｍ−１個の計測点に属する検出器からの出力値を用いて、前記計測対象のｎ自由度の物理量計測値を算出する他計測点計測値演算手段と、
前記他計測点計測値演算手段から出力される前記ｎ自由度の物理量計測値に基づいて、前記検出器出力差判定手段により異常と判定された前記計測点における前記検出器の検出器出力推定値を算出する検出器出力推定値演算手段と、
当該検出器出力差判定手段により異常と判定された前記計測点の前記検出器のうちで検出器出力値と当該検出器出力推定値との差が大きい方の検出器を異常と判定する異常系統判定手段と、
前記異常系統判定手段により異常と判定されなかった検出器の出力値を出力する出力系統決定手段と、
前記出力系統決定手段から出力された前記出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を算出する計測値演算手段と
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冗長化計測装置。
【請求項６】
前記検出器出力処理器は、
同一計測点に属する３個以上の前記検出器からの出力値を用いて多数決処理を行って、他の検出器出力との差が大きい少数派の検出器の方を異常と判定し、異常と判定されなかった検出器の出力値を出力する多数決処理手段と、
前記多数決処理手段から出力された前記出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を算出する計測値演算手段と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の冗長化計測装置。
【請求項７】
前記検出器出力処理器は、
前記検出器出力差判定手段により異常と判定されなかった前記計測点に属する検出器からの出力値の所定の高周波域における時間微分値を演算する高周波域時間微分手段と、
同一計測点における前記各検出器の出力値の前記時間微分値の絶対値を比較して、絶対値の小さい方の前記検出器を、正常で、かつ、ノイズの小さいものとして判定するノイズ量判定手段と、
前記ノイズ量判定手段により、正常で、かつ、ノイズの小さいものとして判定された前記検出器の出力値を出力する出力系統決定手段と、
前記出力系統決定手段から出力された前記出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を算出する計測値演算手段と
を備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の冗長化計測装置。
【請求項８】
前記検出器出力処理器は、
前記検出器出力差判定手段により異常と判定されなかった前記計測点に属する検出器からの出力値の算術平均値を算出する算術平均手段と、
前記算術平均手段により得られた前記算術平均値を出力する出力系統決定手段と、
前記出力系統決定手段から出力された前記算術平均値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を算出する計測値演算手段と
を備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の冗長化計測装置。
【請求項９】
計測対象のｎ自由度の物理量を計測する検出器と、前記検出器からの各出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を演算して出力する検出器出力処理器とを備え、前記ｎ自由度の物理量計測に対してｍ（＞ｎ）個の計測点を設け、当該各計測点のそれぞれに前記検出器を複数個ずつ設置した冗長化計測装置の異常検出方法であって、
同一計測点に属する検出器からの出力値を比較することにより、異常な検出器が存在する計測点を特定する
ことを特徴とする冗長化計測装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冗長化計測装置及び冗長化計測装置の異常検出方法に関し、特に、計測対象の物理量計測を行う計測装置で、複数の検出器を用いることによる冗長化により信頼性向上を図る冗長化計測装置、及び、冗長化した複数の検出器の異常判定を行う冗長化計測装置の異常検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冗長化システムの異常処理装置においては、同一物理量を計測する複数の検出器を用いて、各出力値毎に時間移動平均を算出し、更に、これらの移動平均を加算平均することにより物理量計測値を決定している。各検出器は、（１）出力が許容範囲を逸脱した場合、（２）出力の時間変化率が規定値以上となり、かつ、他の検出器出力との差が規定値以上となった場合に異常と判定される。また、異常と判定された検出器出力を計測値決定の対象から外すときに、計測値の時間変化量を抑制することで、計測値出力の連続性を保っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の従来の異常処理装置では、検出器の異常検出手段として、
（１）検出器出力が予め設定した許容範囲を逸脱した場合に、当該検出器を異常と判定する、
（２）同一物理量を計測している複数の検出器のうち、所定の検出器出力の時間変化率が規定値以上となり、かつ、他の検出器出力との差が規定値以上となった場合に、当該検出器を異常と判定する、
等の判定方法が用いられてきた。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の異常処理装置では、計測対象の物理量真値が実際に許容範囲を逸脱する程大きく変動した場合に、正常な検出器出力も大きく変動するために、検出器出力が予め設定した許容範囲を逸脱したという理由で、本来正常である検出器を異常と判定してしまう可能性が生ずる。
【０００６】
さらに、計測対象の物理量真値が急激に変動してその時間変化率が大きくなる場合に、正常な検出器出力の時間変化率も大きくなるために、例えば、同一物理量を計測している他の検出器に異常が発生してその出力が一定値に止まった場合に、所定の検出器出力の時間変化率が規定値以上となり、かつ、他の検出器出力との差が規定値以上となったという理由で、本来正常である検出器を異常と判定し、かつ、本来異常である検出器を正常と判定してしまう可能性が生ずる。
【０００７】
このように、従来の異常処理装置では、計測対象の物理量真値が実際に許容範囲を逸脱する場合、及び、急激に変化する場合において、誤った異常検出を行う可能性が生ずる。この場合、本来異常である検出器出力を用いて物理量計測値を決定するために、物理量計測値の真値に対する誤差が拡大し、計測装置の信頼性低下を招くという問題点があった。
【０００８】
特に、物理量時間変化率の大きな計測対象に対しては、異常検出方法が不完全であるために、極端に信頼性の低い計測装置となってしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、検出器の異常に備えて複数の検出器を設置した冗長化計測装置において、計測対象の物理量真値が許容範囲を逸脱する場合、及びその時間変化率が大きくなる場合にも、常に正しい検出器異常判定が実行可能となる冗長化計測装置、及び、冗長化計測装置の異常検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、計測対象のｎ自由度の物理量計測を行う冗長化計測装置であって、前記計測対象の物理量を計測する検出器と、前記検出器からの各出力値に基づいて、前記計測対象のｎ自由度物理量計測値を演算して出力する検出器出力処理器とを備え、前記ｎ自由度の物理量計測に対してｍ（＞ｎ）個の計測点を設け、当該各計測点のそれぞれに前記検出器を複数個ずつ設置したことを特徴とする冗長化計測装置である。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、この発明によれば、ｎ自由度の物理量計測に対してｍ（＞ｎ）個の計測点を設け、当該各計測点のそれぞれに前記検出器を複数個ずつ設置するようにしたので、計測対象の物理量真値が許容範囲を逸脱する場合、及びその時間変化率が大きくなる場合にも、常に正しい検出器異常判定が実行可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る冗長化計測装置の構成を示した構成図である。図１に示すように、本実施の形態における計測対象１は円柱形状物体である。従って、計測対象１は、図１の紙面垂直方向に高さ成分を有している。計測対象１は、Ｘ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位の２自由度に関する物理量計測が実施される。計測対象１に対する計測点として、図１に示すように、４つの独立な計測点２〜５が設けられている。ＸＹ平面内において計測点２はＸ軸正方向上に位置し、計測点３、４、５は、原点０に対して、計測点２を反時計回りに、それぞれ、９０度、１８０度、２７０度回転させた場所に位置している。すなわち、計測点２及び４は、Ｘ軸方向に対向して配置された第１及び第３の計測点であり、計測点３及び５は、Ｙ軸方向に対向して配置された第２及び第４の計測点である。第１の計測点２には、計測対象１のＸ軸方向並進変位に対して感度を有するｃｈ０検出器Ａ系１０ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系１０ｂが設置されている。第２の計測点３には、計測対象１のＹ軸方向並進変位に対して感度を有するｃｈ１検出器Ａ系１１ａ及びｃｈ１検出器Ｂ系１１ｂが設置されている。第３の計測点４には、計測対象１のＸ軸方向並進変位に対して感度を有するｃｈ２検出器Ａ系１２ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系１２ｂが設置されている。第４の計測点５には、計測対象１のＹ軸方向並進変位に対して感度を有するｃｈ３検出器Ａ系１３ａ及びｃｈ３検出器Ｂ系１３ｂが設置されている。
【００１３】
これらの検出器１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ（以下、まとめて、検出器１０〜１３する。）には、検出器出力処理器２０が接続されている。検出器出力処理器２０は、検出器１０〜１３の各出力値に基づいて、計測対象１のＸ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位の２自由度物理量計測値を決定して出力する。検出器出力処理器２０内には、各計測点２〜５に対応して設けられた４つの異常検出器２１と、それらに接続された計測値演算器２４とが設けられている。異常検出器２１は、同一計測点に設置された複数の検出器のそれぞれが正常であるか、あるいは、異常であるかを判定し、さらに、その判定結果に基づいて当該計測点における検出器出力を決定して出力する。計測値演算器２４は、異常検出器２１から出力された各計測点における検出器出力に基づいて、計測対象１のＸ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位の２自由度物理量計測値を算出する。
【００１４】
図２は、実施の形態１による冗長化計測装置の異常検出方法を説明するために、異常検出器２１で実行される処理を示した説明図である。
図２に示すように、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢが異常検出器２１に入力され、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉが出力される。
【００１５】
まず、検出器出力差判定ステップ３０（検出器出力差判定手段）において、同一計測点に属する検出器出力ＳｉＡ及びＳｉＢの差が、検出器出力差設定値εより小さいか否かが判定され、小さい場合を真とする。ここで、εは同一計測点に属する検出器出力の差の許容値を示す検出器出力差設定値であり、予め、所定の値に設定されている。
【００１６】
検出器出力差判定ステップ３０が真の場合には、出力系統決定ステップ３１（出力系統決定手段）において、当該計測点に属する検出器は全て正常であると判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢのどちらか一方（図２ではｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ）を計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。
【００１７】
一方、検出器出力差判定ステップ３０が偽の場合には、計測値演算ステップ３２（他計測点計測値演算手段）において、当該計測点に属するｃｈｉ検出器に異常が存在するとして、当該計測点以外の他の正常な計測点における検出器出力から計測対象１のＸ軸方向並進変位量またはＹ軸方向並進変位量を算出する。
【００１８】
次に、検出器出力推定値演算ステップ３３（検出器出力推定値演算手段）において、計測値演算ステップ３２から出力された計測対象１の物理量計測値に基づいて、当該計測点における検出器出力Ｓｉ推定値を算出する。
【００１９】
次に、異常系統判定ステップ３４（異常系統判定手段）において、検出器出力推定値演算ステップ３３から出力された検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＡとの差の絶対値、及び、検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＢとの差の絶対値を算出し、前者が小さい場合を真とする。
【００２０】
異常系統判定ステップ３４が真の場合には、出力系統決定ステップ３５（出力系統決定手段）において、ｃｈｉ検出器Ａ系を正常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を異常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。
【００２１】
一方、異常系統判定ステップ３４が偽の場合に、出力系統決定ステップ３６（出力系統決定手段）において、ｃｈｉ検出器Ａ系を異常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を正常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。
【００２２】
次に、動作について詳細に説明する。第１の計測点２に設置されたｃｈ０検出器Ａ系１０ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系１０ｂからｃｈ０検出器Ａ系出力Ｓ０Ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系出力Ｓ０Ｂが、第３の計測点４に設置されたｃｈ２検出器Ａ系１２ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系１２ｂからｃｈ２検出器Ａ系出力Ｓ２Ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系出力Ｓ２Ｂが、計測対象１のＸ軸方向並進変位に対して感度を有する検出器出力として、検出器出力処理器２０に入力される。同様に、第２の計測点３に設置されたｃｈ１検出器Ａ系１１ａ及びｃｈ１検出器Ｂ系１１ｂからｃｈ１検出器Ａ系出力Ｓ１Ａ及びｃｈ１検出器Ｂ系出力Ｓ１Ｂが、第４の計測点５に設置されたｃｈ３検出器Ａ系１３ａ及びｃｈ３検出器Ｂ系１３ｂからｃｈ３検出器Ａ系出力Ｓ３Ａ及びｃｈ３検出器Ｂ系出力Ｓ３Ｂが、計測対象１のＹ軸方向並進変位に対して感度を有する検出器出力として、検出器出力処理器２０に入力される。
【００２３】
検出器出力処理器２０では、上記計８個の検出器出力を、同一計測点に属する検出器出力ごとに異常検出器２１に入力する。異常検出器２１では、同一計測点に設置された複数の検出器のそれぞれが正常であるか、あるいは、異常であるかを判定し、さらに、その判定結果に基づいて当該計測点における検出器出力を決定して出力する。異常検出器２１における各出力は、計測値演算器２４に入力され、計測対象１のＸ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位の２自由度物理量計測値が算出される。例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長である場合、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉの変動量、具体的には（現在のｃｈｉ検出器出力Ｓｉ）−（計測対象１がノミナル位置にある場合のｃｈｉ検出器出力Ｓｉ）をΔＳｉとすると、各検出器出力変動量ΔＳｉは、計測対象１のＸ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位により、ΔＳ０＝−Ｘ、ΔＳ１＝−Ｙ、ΔＳ２＝Ｘ、ΔＳ３＝Ｙで表される。したがって、計測対象１の２自由度物理量計測値は、Ｘ＝（ΔＳ２−ΔＳ０）／２、Ｙ＝（ΔＳ３−ΔＳ１）／２により算出される。
【００２４】
これによって、各検出器出力変動量に対して経年変化及び温度ドリフト等の真の物理量変化（Ｘ軸、及びＹ軸方向並進変位）に起因しない成分が重畳したとしても、当該成分が各検出器に対してほぼ同等に重畳されるならば、つまり、当該成分をΔで表した場合に、各検出器変動量がΔＳ０＝−Ｘ＋Δ、ΔＳ１＝−Ｙ＋Δ、ΔＳ２＝Ｘ＋Δ、ΔＳ３＝Ｙ＋Δとなるならば、計測値演算器２４で成分Δを相殺し、物理量計測値が影響を受けないようにすることができる。
【００２５】
さらに、異常検出器２１で実行される処理について説明する。各異常検出器２１には、同一計測点に属する検出器出力であるｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢが入力され、検出器出力差判定ステップ３０において、両者の差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小であるか否かが判定される。ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢの差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小である場合、出力系統決定ステップ３１においてｃｈｉ検出器Ａ系及びｃｈｉ検出器Ｂ系は共に正常であると判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢのどちらか一方（図２ではｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ）を出力する。これは、同一物理量を計測している複数の検出器が全て正常であれば、各検出器出力間の誤差はある一定の範囲内に収まるはずであり、逆に各検出器出力間の誤差が一定の範囲を超える場合、当該検出器の少なくとも１個に異常が存在するはずであるという考えに基づいている。したがって、検出器出力差判定ステップ３０において、ｃｈｉ検出器出力の差の絶対値が検出器出力差設定値ε以上であると判定された場合、ｃｈｉ検出器Ａ系、及びｃｈｉ検出器Ｂ系のどちらか一方に異常が存在するので、Ａ系とＢ系のどちらが異常であるのかを特定する処理が必要となる。
【００２６】
このために、まずはじめに計測値演算ステップ３２によって、異常計測点以外の正常な計測点における検出器出力から、計測対象１のＸ軸方向並進変位量またはＹ軸方向並進変位量を算出する。例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長であって、異常計測点が第１の計測点２（ｃｈ０）である場合には、正常な計測点である第３の計測点４（ｃｈ２）における検出器出力Ｓ２から、計測対象１のＸ軸方向並進変位量がＸ＝ΔＳ２として算出される。同様に、異常計測点が第２の計測点３（ｃｈ１）である場合には、正常な計測点である第４の計測点５（ｃｈ３）における検出器出力Ｓ３から、計測対象１のＹ軸方向並進変位量がＹ＝ΔＳ３として算出される。異常計測点が第３の計測点４（ｃｈ２）または第４の計測点５（ｃｈ３）である場合も同様である。
【００２７】
第２に、検出器出力推定値演算ステップ３３において、計測値演算ステップ３２から出力された計測対象１の物理量計測値に基づいて、異常計測点における検出器出力推定値を算出する。例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長であって、異常計測点が第１の計測点２（ｃｈ０）である場合には、計測対象１のＸ軸方向並進変位量から、ｃｈ０検出器出力Ｓ０推定値がΔＳ０＝−Ｘとして算出される。同様に、異常計測点が第２の計測点３（ｃｈ１）である場合には、計測対象１のＹ軸方向並進変位量から、ｃｈ１検出器出力Ｓ１推定値がΔＳ１＝−Ｙとして算出される。異常計測点が第４の計測点４（ｃｈ２）または第４の計測点５（ｃｈ３）である場合も同様である。
【００２８】
第３に、異常系統判定ステップ３４において、検出器出力推定値演算ステップ３３から出力された異常計測点（ｃｈｉ）における検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＡとの差の絶対値、及び検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＢとの差の絶対値を算出し、両者の大小比較を行う。ここで、差の絶対値として前者の方が小さい場合、出力系統決定ステップ３５においてｃｈｉ検出器Ａ系を正常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を異常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを出力する。一方、差の絶対値として後者の方が小さい場合、出力系統決定ステップ３６においてｃｈｉ検出器Ａ系を異常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を正常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを出力する。これは、異常計測点に属する複数の検出器出力のうち、正常な計測点の検出器出力に基づいて算出した異常計測点における検出器出力推定値との差が大きい方が、異常な検出器であるという考えに基づいている。
【００２９】
これによって、異常な検出器が存在する計測点を簡単に特定することができ、かつ、正常な計測点の検出器出力に基づいて異常計測点における異常検出器の特定を行うので、計測対象の物理量真値が通常予想される範囲を逸脱する場合、及び物理量真値の時間変化率が大きくなる場合においても、常に正しく異常な検出器を特定することが可能となる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、２自由度の物理量計測に対して４個の独立な計測点を設け、かつ、各計測点のそれぞれに検出器を設置するようにしたので、検出器出力変化のうち、経年変化、温度ドリフトなどの真の物理量変化に起因しない成分を相殺することができ、かつ、同一計測点に属する複数の検出器出力を比較することにより、異常な検出器が存在する計測点を特定することができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、各計測点に検出器を２個ずつ設置したので、２つの検出器出力の比較により、さらに、異常な検出器が存在する計測点の特定を簡単化することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態１では、２自由度の物理量計測に対して４個の計測点を設け、かつ、異常検出器の特定に際して、正常な１個の計測点に属する検出器出力を用いて１自由度の物理量計測値を算出したが、物理量計測の自由度をｎ、計測点の個数をｍ、異常検出器の特定に際して用いる正常計測点の個数をｐ、異常検出器の特定に際して算出する物理量計測値の自由度をｑとした場合、ｎ＜ｍ、ｐ≦ｍ−１、ｑ≦ｎであればよく、本実施の形態１と同様の効果がある。
【００３３】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る冗長化計測装置の構成を示した図である。図３において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
【００３４】
図３に示すように、本実施の形態においては、計測対象１に対する計測点として、等間隔に３つの計測点２〜４が設けられている。計測点２は、Ｘ軸正方向に位置した第１の計測点であり、計測点３及び４は、原点Ｏに対して計測点２を反時計回りに１２０度および２４０度回転させた場所に位置している。第１の計測点２には、ｃｈ０検出器Ａ系１０ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系１０ｂが設置されている。第２の計測点３には、ｃｈ１検出器Ａ系１１ａ及びｃｈ１検出器Ｂ系１１ｂが設置されている。第３の計測点４には、ｃｈ２検出器Ａ系１２ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系１２ｂが設置されている。これらの検出器１０〜１２は、検出器出力処理器２０に接続されている。検出器出力処理器２０内には、各計測点に対応した３つの異常検出器２２と、計測値演算器２４とが設けられている。計測器演算器２４は、実施の形態１で示したものとほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。異常検出器２２は、同一計測点に設置された複数の検出器のそれぞれが正常であるか、あるいは、異常であるかを判定し、さらに、その判定結果に基づいて当該計測点における検出器出力を決定して出力する異常検出器である。
【００３５】
図４は、実施の形態２による冗長化計測装置の異常検出方法を説明するために、異常検出器２２で実行される処理をフローチャートで示したものである。図４において、符号３０、３１、３４、３５、３６については、図２と同一の符号を付したものと同一または相当するものであるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
図４において、計測値演算ステップ３７（他計測点計測値演算手段）は、検出器出力差判定ステップ３０が偽の場合に、当該計測点に属する検出器に異常が存在するとして、当該計測点以外の他の全ての計測点における検出器出力（すなわち、計測点の個数をｍとすると、ｍ−１個の計測点における検出器出力）から、計測対象１の全自由度（実施の形態２の場合は２自由度）の物理量計測値を算出する。また、検出器出力推定値演算ステップ３８（検出器出力推定値演算手段）は計測値演算ステップ３７から出力された計測対象１の全自由度物理量計測値に基づいて、当該計測点における検出器出力Ｓｉ推定値を算出する。
【００３７】
次に、動作について説明する。第１の計測点２に設置されたｃｈ０検出器Ａ系１０ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系１０ｂからｃｈ０検出器Ａ系出力Ｓ０Ａ及びｃｈ０検出器Ｂ系出力Ｓ０Ｂが、第２の計測点３に設置されたｃｈ１検出器Ａ系１１ａ及びｃｈ１検出器Ｂ系１１ｂからｃｈ１検出器Ａ系出力Ｓ１Ａ、及びｃｈ１検出器Ｂ系出力Ｓ１Ｂが、第３の計測点４に設置されたｃｈ２検出器Ａ系１２ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系１２ｂからｃｈ２検出器Ａ系出力Ｓ２Ａ及びｃｈ２検出器Ｂ系出力Ｓ２Ｂが、計測対象１の並進変位に対して感度を有する検出器出力として、検出器出力処理器２０に入力される。
【００３８】
検出器出力処理器２０では、上記計６個の検出器出力を、同一計測点に属する検出器出力ごとに異常検出器２２に入力する。異常検出器２２では、同一計測点に設置された複数の検出器のそれぞれが正常であるか、あるいは異常であるかを判定し、さらに、その判定結果に基づいて当該計測点における検出器出力を決定して出力する。異常検出器２２における各出力は、計測値演算器２４に入力され、計測対象１のＸ軸方向並進変位、及びＹ軸方向並進変位の２自由度物理量計測値が算出される。
【００３９】
例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長であり、ＸＹ平面内において計測点２がＸ軸正方向上に位置し、計測点３及び計測点４が原点Ｏに対して計測点２を反時計周りに１２０度、及び２４０度回転させた場所に位置している場合、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉの変動量、具体的には（現在のｃｈｉ検出器出力Ｓｉ）−（計測対象１がノミナル位置にある場合のｃｈｉ検出器出力Ｓｉ）をΔＳｉとすると、各検出器出力変動量ΔＳｉは、次式で表される。
【００４０】
【数１】
2005083761.tif 000003
【００４１】
したがって、計測対象１の２自由度物理量計測値は、次式により算出される。
【００４２】
【数２】
2005083761.tif 000004
【００４３】
なお、ここで、＋は疑似逆行列を表す記号である。
【００４４】
これによって、各検出器出力変動量に対して経年変化、及び温度ドリフト等の真の物理量変化（Ｘ軸、及びＹ軸方向並進変位）に起因しない成分が重畳したとしても、当該成分が各検出器に対してほぼ同等に重畳されるならば、つまり、当該成分をΔで表した場合に、各検出器変動量が
【００４５】
【数３】
2005083761.tif 000005
【００４６】
となるならば、
【００４７】
【数４】
2005083761.tif 000006
【００４８】
が成立するために計測値演算器２４で成分Δを相殺し、物理量計測値が影響を受けないようにすることができる。
【００４９】
さらに、異常検出器２２で実行される処理について説明する。各異常検出器２２には、同一計測点に属する検出器出力であるｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢが入力され、検出器出力差判定ステップ３０において、両者の差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小であるか否かが判定される。ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ、及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢの差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小さい場合、出力系統決定ステップ３１においてｃｈｉ検出器Ａ系及びｃｈｉ検出器Ｂ系は共に正常であると判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢのどちらか一方（図４ではｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ）を出力する。これは、同一物理量を計測している複数の検出器が全て正常であれば、各検出器出力間の誤差はある一定の範囲内に収まるはずであり、逆に各検出器出力間の誤差が一定の範囲を超える場合、当該検出器の少なくとも１個に異常が存在するはずであるという考えに基づいている。したがって、検出器出力差判定ステップ３０において、ｃｈｉ検出器出力の差の絶対値が検出器出力差設定値ε以上であると判定された場合、ｃｈｉ検出器Ａ系、及びｃｈｉ検出器Ｂ系のどちらか一方に異常が存在するので、Ａ系とＢ系のどちらが異常であるのかを特定する処理が必要となる。
【００５０】
このために、まずはじめに計測値演算ステップ３７によって、異常計測点以外の正常な全ての計測点における検出器出力から、計測対象１の２自由度並進変位量を算出する。例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長であり、ＸＹ平面内において計測点２がＸ軸正方向上に位置し、計測点３及び計測点４が原点Ｏに対して計測点２を反時計周りに１２０度及び２４０度回転させた場所に位置している場合、異常計測点がｃｈ０ならば、正常な全ての計測点ｃｈ１、及びｃｈ２における検出器出力Ｓ１及びＳ２から、計測対象１の２自由度並進変位量が次式により算出される。
【００５１】
【数５】
2005083761.tif 000007
【００５２】
ここで、−１は逆行列を表す記号である。異常計測点がｃｈ１、またはｃｈ２である場合も、計測対象１の２自由度並進変位量が同様に算出される。
【００５３】
第２に、検出器出力推定値演算ステップ３８において、計測値演算ステップ３７から出力された計測対象１の物理量計測値に基づいて、異常計測点における検出器出力推定値を算出する。例えば、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉがｃｈｉ検出器と計測対象１との空隙長であり、ＸＹ平面内において計測点２がＸ軸正方向上に位置し、計測点３、及び計測点４が原点Ｏに対して計測点２を反時計周りに１２０度、及び２４０度回転させた場所に位置している場合、異常計測点がｃｈ０ならば、計測対象１の２自由度並進変位量から、ｃｈ０検出器出力Ｓ０推定値が下式として算出される。
【００５４】
【数６】
2005083761.tif 000008
【００５５】
異常計測点がｃｈ１、またはｃｈ２である場合も、ｃｈ１検出器出力Ｓ１推定値、またはｃｈ２検出器出力Ｓ２推定値が同様に算出される。
【００５６】
第３に、異常系統判定ステップ３４において、検出器出力推定値演算ステップ３８から出力された異常計測点（ｃｈｉ）における検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＡとの差の絶対値、及び検出器出力Ｓｉ推定値と検出器出力ＳｉＢとの差の絶対値を算出し、両者の大小比較を行う。ここで、差の絶対値として前者の方が小さい場合、出力系統決定ステップ３５においてｃｈｉ検出器Ａ系を正常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を異常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。一方、差の絶対値として後者の方が小さい場合、出力系統決定ステップ３６においてｃｈｉ検出器Ａ系を異常、ｃｈｉ検出器Ｂ系を正常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。これは、異常計測点に属する複数の検出器出力のうち、正常な計測点の検出器出力に基づいて算出した異常計測点における検出器出力推定値との差が大きい方が、異常な検出器であるという考えに基づいている。
【００５７】
これによって、異常な検出器が存在する計測点を簡単に特定することができる。また、正常な全ての計測点の検出器出力に基づいて計測対象の全自由度物理量計測値を算出し、この全自由度物理量計測値に基づいて異常計測点における検出器出力推定値を算出し、この異常計測点における検出器出力推定値に基づいて異常検出器の特定を行うので、計測対象の物理量真値が通常予想される範囲を逸脱する場合、及び物理量真値の時間変化率が大きくなる場合においても、常に正しく異常な検出器を特定することが可能となり、かつ、特に、計測対象の計測自由度が増加した場合に、異常検出の判定アルゴリズムを簡単化することができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態においては、２自由度の物理量計測に対して３個の独立な計測点を設け、かつ、各計測点のそれぞれに検出器を設置するようにしたので、検出器出力変化のうち、経年変化、温度ドリフトなどの真の物理量変化に起因しない成分を相殺することができ、かつ、同一計測点に属する複数の検出器出力を比較することにより、異常な検出器が存在する計測点を特定することができる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、各計測点に検出器を２個ずつ設置したので、２つの検出器出力の比較により、さらに、異常な検出器が存在する計測点の特定を簡単化することができる。
【００６０】
また、本実施の形態２では、２自由度の物理量計測に対して３個の計測点を設けたが、物理量計測の自由度をｎ、計測点の個数をｍとした場合、ｎ＜ｍであればよく、本実施の形態２と同様の効果がある。
【００６１】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る冗長化計測装置を説明するための構成図である。図５において、図３と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
【００６２】
図５に示すように、本実施の形態においては、上述の図３の構成に以下のものが追加されている。すなわち、第１の計測点２にｃｈ０検出器Ｃ系１０ｃが追加され、第２の計測点３にｃｈ１検出器Ｃ系１１ｃが追加され、第３の計測点４にｃｈ２検出器Ｃ系１２ｃが追加されている。このように、本実施の形態においては、各計測点における検出器の個数が、上記の実施の形態２よりも、１個ずつ増えて、３個となっている。
【００６３】
そのため、本実施の形態においては、検出器出力処理器２０内に、図３の異常検出器２２の代わりに、各計測点に対応して設けられた３つの検出器の出力が入力される多数決処理器２３が設けられている。多数決処理器２３（多数決処理手段）は、同一計測点に設置された複数の検出器出力を用いて多数決処理を行い、さらに、その多数決結果に基づいて当該計測点における検出器出力を決定して出力するものである。なお、本実施の形態においては、各多数決処理器２３からの出力が、計測値演算器２４（計測値演算手段）に入力される。
【００６４】
次に、動作について説明する。第１の計測点２に設置されたｃｈ０検出器Ａ系１０ａ、ｃｈ０検出器Ｂ系１０ｂ及びｃｈ０検出器出力Ｃ系１０ｃからｃｈ０検出器Ａ系出力Ｓ０Ａ、ｃｈ０検出器Ｂ系出力Ｓ０Ｂ及びｃｈ０検出器Ｃ系出力Ｓ０Ｃが、第２の計測点３に設置されたｃｈ１検出器Ａ系１１ａ、ｃｈ１検出器Ｂ系１１ｂ及びｃｈ１検出器出力Ｃ系１１ｃからｃｈ１検出器Ａ系出力Ｓ１Ａ、ｃｈ１検出器Ｂ系出力Ｓ１Ｂ及びｃｈ１検出器Ｃ系出力Ｓ１Ｃが、第３の計測点４に設置されたｃｈ２検出器Ａ系１２ａ、ｃｈ２検出器Ｂ系１２ｂ及びｃｈ２検出器出力Ｃ系１２ｃからｃｈ２検出器Ａ系出力Ｓ２Ａ、ｃｈ２検出器Ｂ系出力Ｓ２Ｂ及びｃｈ２検出器Ｃ系出力Ｓ２Ｃが、計測対象１の並進変位に対して感度を有する検出器出力として、検出器出力処理器２０に入力される。
【００６５】
検出器出力処理器２０では、上記計９個の検出器出力を、同一計測点に属する検出器出力ごとに多数決処理器２３に入力する。多数決処理器２３では、同一計測点に属する３個の検出器出力を用いて多数決処理を行い、３個全ての検出器出力間の誤差がある一定の範囲内に収まる場合は、当該計測点に属する検出器が全て正常であるとして、検出器出力としてＡ系出力、Ｂ系出力及びＣ系出力のうち任意の１つを出力する。一方、３個全ての検出器出力間の誤差が一定の範囲内に収まらない場合は、多数決処理において他の検出器出力との差が大きく少数派となった検出器を異常、残りの多数派となった検出器を正常と判定し、検出器出力として正常な検出器出力のうち任意の１つを出力する。多数決処理器２３における各出力は、計測値演算器２４に入力され、計測対象１のＸ軸方向並進変位及びＹ軸方向並進変位の２自由度物理量計測値が算出される。
【００６６】
これによって、実施の形態２と同様の議論により、各検出器出力変動量に対して経年変化、及び温度ドリフト等の真の物理量変化（Ｘ軸、及びＹ軸方向並進変位）に起因しない成分が重畳したとしても、当該成分が各検出器に対してほぼ同等に重畳されるならば、計測値演算器２４で当該成分を相殺し、物理量計測値が影響を受けないようにすることができる。
【００６７】
また、これによって、異常な検出器が存在する計測点を簡単に特定できるだけでなく、異常計測点に属する複数の検出器のうち、どの検出器が異常であるかの特定も簡単化することができ、かつ、計測対象の物理量真値が通常予想される範囲を逸脱する場合、及び物理量真値の時間変化率が大きくなる場合においても、常に正しく異常な検出器を特定することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態においては、２自由度の物理量計測に対して３個の独立な計測点を設け、かつ、各計測点のそれぞれに検出器を設置するようにしたので、検出器出力変化のうち、経年変化、温度ドリフトなどの真の物理量変化に起因しない成分を相殺することができ、かつ、同一計測点に属する複数の検出器出力を比較することにより、異常な検出器が存在する計測点を特定することができる。
【００６９】
また、本実施の形態においては、各計測点に検出器を３個ずつ設置したので、異常な検出器が存在する計測点の特定を簡単化することができ、かつ、計測点に属する３個の検出器のうち、どの検出器が異常であるかの特定も簡単化することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態３では、２自由度の物理量計測に対して３個の計測点を設け、各計測点に３個の検出器を設置したが、物理量計測の自由度をｎ、計測点の個数をｍ、各計測点に設置する検出器の個数をｒとした場合、ｎ＜ｍ、ｒ≧３であればよく、本実施の形態３と同様の効果がある。
【００７１】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に係る冗長化計測装置の異常検出方法を説明するために、異常検出器２２で実行される処理をフローチャートで示したものである。実施の形態４における冗長化計測装置の構成は、図３と同一であり、また、図６において、図２及び図４と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図６は、図４の構成におけるステップ３１の代わりに、ステップ３９、４０、４１、４２が設けられた構成となっている。
【００７２】
図６において、高周波域時間微分ステップ３９（高周波域時間微分手段）は、同一計測点（ｃｈｉ）に属する正常な検出器が複数個存在する場合に、正常なｃｈｉ検出器出力ＳｉＡ及びＳｉＢに対して、所定の高周波域における各検出器出力の時間微分値であるｃｈｉ検出器Ａ系出力高周波域微分値ｄＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力高周波域微分値ｄＳｉＢを算出する。
【００７３】
次に、ノイズ量判定ステップ４０（ノイズ量判定手段）は、高周波域時間微分ステップ３９の出力であるｃｈｉ検出器Ａ系出力高周波域微分値ｄＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力高周波域微分値ｄＳｉＢに対して絶対値の大小比較を行い、前者の方が小さい場合を真とする。
【００７４】
出力系統決定ステップ４１（出力系統決定手段）は、ノイズ量判定ステップ４０が真の場合に作用するものであり、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを正常かつノイズ小、ｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを正常かつノイズ大と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。
【００７５】
一方、出力系統決定ステップ４２は、ノイズ量判定ステップ４０が偽の場合に作用するものであり、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを正常かつノイズ大、ｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを正常かつノイズ小と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを計測値演算器２４（計測値演算手段）に対して出力する。
【００７６】
次に、異常検出器２２で実行される処理について説明する。ここで、冗長化計測装置全体の動作は実施の形態２と同一である。各異常検出器２２には、同一計測点に属する検出器出力であるｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢが入力され、検出器出力差判定ステップ３０において、両者の差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小であるか否かが判定される。ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢの差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小である場合、ｃｈｉ検出器Ａ系及びｃｈｉ検出器Ｂ系は共に正常であるので、まず、高周波域時間微分ステップ３９において所定の高周波域における各検出器出力の時間微分値であるｃｈｉ検出器Ａ系出力高周波域微分値ｄＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力高周波域微分値ｄＳｉＢをそれぞれ算出し、ついで、ノイズ量判定ステップ４０においてｃｈｉ検出器Ａ系出力高周波域微分値ｄＳｉＡの絶対値及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力高周波域微分値ｄＳｉＢの絶対値について大小比較を行う。この結果、前者の方が小さい場合には、出力系統決定ステップ４１において、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを正常かつノイズ小、ｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを正常かつノイズ大と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを出力する。一方、後者の方が小さい場合には、出力系統決定ステップ４２において、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡを正常かつノイズ大、ｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを正常かつノイズ小と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを出力する。
【００７７】
これは、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合には、ノイズ量の小さい検出器出力を採用した方が計測装置として性能上有利であり、かつ、検出器出力のノイズ量は、当該出力を所定の高周波域で時間微分した場合のピーク値とほぼ比例関係にあるという考えに基づいている。
【００７８】
また、検出器出力差判定ステップ３０において、ｃｈｉ検出器出力の差の絶対値が検出器出力差設定値ε以上であると判定された場合の動作は、実施の形態２と同一である。
【００７９】
これによって、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合に、よりノイズの少ない検出器出力を用いることができ、かつ、検出器出力としては正常であっても、ノイズ量が増加してしまった検出器を排除することができる。
【００８０】
なお、本実施の形態４では、実施の形態２で説明した異常検出器２２において、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合について説明したが、その場合に限らず、実施の形態１における異常検出器２１または実施の形態３における多数決処理器２３において、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合であってもよく、いずれも、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
実施の形態５．
図７は、この発明を実施するための実施の形態５による冗長化計測装置の異常検出方法を説明するために、異常検出器２２で実行される処理をフローチャートで示したものである。実施の形態５における冗長化計測装置の構成は、図３と同一であり、また、図７において、図２及び図４と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図７は、図４の構成におけるステップ３１の代わりに、ステップ４３及び４４が設けられた構成となっている。
【００８２】
図７において、算術平均ステップ４３（算術平均手段）は、同一計測点（ｃｈｉ）に属する正常な検出器が複数個存在する場合に、正常なｃｈｉ検出器出力ＳｉＡ、及びＳｉＢに対して算術平均値を算出する。
【００８３】
また、出力系統決定ステップ４４（出力系統決定手段）は、ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを共に正常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ、及びｃｈｉ検出器出力Ｂ系出力ＳｉＢの算術平均値を出力する。
【００８４】
次に、異常検出器２２で実行される処理について説明する。ここで、冗長化計測装置全体の動作は実施の形態２と同一である。各異常検出器２２には、同一計測点に属する検出器出力であるｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢが入力され、検出器出力差判定ステップ３０において、両者の差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小であるか否かが判定される。ｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢの差の絶対値が検出器出力差設定値εよりも小である場合、ｃｈｉ検出器Ａ系、及びｃｈｉ検出器Ｂ系は共に正常であるので、まず、算術平均器４３においてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢの算術平均値を算出し、ついで、出力系統決定ステップ４４においてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器Ｂ系出力ＳｉＢを共に正常と判定し、ｃｈｉ検出器出力Ｓｉとしてｃｈｉ検出器Ａ系出力ＳｉＡ及びｃｈｉ検出器出力Ｂ系出力ＳｉＢの算術平均値を出力する。
【００８５】
これは、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合には、当該検出器出力の算術平均値を採用することにより、検出器間のばらつきを平滑化することができるという考えに基づいている。
【００８６】
また、検出器出力差判定ステップ３０において、ｃｈｉ検出器出力の差の絶対値が検出器出力差設定値ε以上であると判定された場合の動作は、実施の形態２と同一である。
【００８７】
これによって、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合に、検出器間のばらつきを平滑化し、より信頼性の高い検出器出力を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態５では、実施の形態２で説明した異常検出器２２において、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合について説明したが、その場合に限らず、実施の形態１における異常検出器２１または実施の形態３における多数決処理器２３において、同一計測点に属する正常な検出器が複数個存在する場合であってもよく、いずれの場合も、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
なお、上記の実施の形態１〜５においては、計測対象として、円柱形状物体を例に挙げて説明したが、その場合に限らず、本発明の冗長化装置およびそれの異常検出方法は、任意の形状の計測対象の物理量計測に適用することができる。また、本発明の冗長化装置およびそれの異常検出方法は、紙パルプ、鉄鋼、石油精錬、石油化学、食品、薬品、水道、電力、セメントなど、あらゆる産業分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冗長化計測装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冗長化計測装置の異常検出方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る冗長化計測装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る冗長化計測装置の異常検出方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係る冗長化計測装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る冗長化計測装置の異常検出方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態５に係る冗長化計測装置の異常検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１  計測対象、２，３，４，５  計測点、１０ａ  ｃｈ０検出器Ａ系、１０ｂ  ｃｈ０検出器Ｂ系、１０ｃ  ｃｈ０検出器Ｃ系、１１ａ  ｃｈ１検出器Ａ系、１１ｂ  ｃｈ１検出器Ｂ系、１１ｃ  ｃｈ１検出器Ｃ系、１２ａ  ｃｈ２検出器Ａ系、１２ｂ  ｃｈ２検出器Ｂ系、１２ｃ  ｃｈ２検出器Ｃ系、１３ａ  ｃｈ３検出器Ａ系、１３ｂ  ｃｈ３検出器Ｂ系、２０  検出器出力処理器、２１，２２  異常検出器、２３  多数決処理器、２４  計測値演算器、３０  検出器出力差判定ステップ、３１，３５，３６，４１，４２，４４  出力系統決定ステップ、３２，３７  計測値演算ステップ、３３，３８  検出器出力推定値演算ステップ、３４  異常系統判定ステップ、３９  高周波域時間微分ステップ、４０  ノイズ量判定ステップ、４３  算術平均器、ＳｉＡ  ｃｈｉ検出器Ａ系出力、ＳｉＢ  ｃｈｉ検出器Ｂ系出力、Ｓｉ  ｃｈｉ検出器出力、ε  検出器出力差設定値、Ｘ，Ｙ  計測対象の物理量（Ｘ軸およびＹ軸方向並進変位）、ｄＳｉＡ  ｃｈｉ検出器Ａ系出力高周波域微分値、ｄＳｉＢ  ｃｈｉ検出器Ｂ系出力高周波域微分値。
【図１】
2005083761.tif 000009
【図２】
2005083761.tif 000010
【図３】
2005083761.tif 000011
【図４】
2005083761.tif 000012
【図５】
2005083761.tif 000013
【図６】
2005083761.tif 000014
【図７】
2005083761.tif 000015