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公開番号2025144967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024044915
出願日2024-03-21
発明の名称予知保全装置及び予知保全方法
出願人アンリツ株式会社
代理人弁理士法人有我国際特許事務所
主分類G01M 13/023 20190101AFI20250926BHJP(測定;試験)
要約【課題】精度良く対象装置の異常兆候を検出できる予知保全装置及び予知保全方法を提供する。
【解決手段】予知保全装置1は、測定回路30により測定された対象装置12,14の時間波形データを取得する時間波形データ取得部35と、時間波形データのスペクトラムを求めるFFT部52と、スペクトラムから対数パワースペクトラムを算出する対数パワースペクトラム算出部53と、対数パワースペクトラムからケプストラムを求めるケプストラム算出部54aと、外乱除去パワースペクトラムを求める外乱除去部54bと、外乱除去パワースペクトラムとケプストラムの波形の2次元の特徴量を抽出する特徴量抽出部56と、特徴量のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部58と、マハラノビス距離が閾値を超えたときに対象装置が異常であると判定する異常判定部61と、異常判定部61により判定された異常判定結果を表示する表示部40と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象装置（１２，１４）の電流又は電圧を測定する測定回路（３０）と、
前記測定回路により測定された前記電流又は前記電圧の時間波形データを取得する時間波形データ取得部（３５）と、
前記時間波形データをフーリエ変換して、前記時間波形データのスペクトラムを求めるＦＦＴ部（５２）と、
前記スペクトラムから対数パワースペクトラムを算出する対数パワースペクトラム算出部（５３）と、
前記対数パワースペクトラムからケプストラムを求めるケプストラム算出部（５４ａ）と、
前記対数パワースペクトラムから前記対数パワースペクトラムの直流成分を減算して、外乱除去パワースペクトラムを求める外乱除去部（５４ｂ）と、
前記外乱除去パワースペクトラムと前記ケプストラムの波形の２次元の特徴量を抽出する特徴量抽出部（５６）と、
前記特徴量のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部（５８）と、
前記マハラノビス距離が閾値を超えたときに前記対象装置が異常であると判定する異常判定部（６１）と、
前記異常判定部により判定された異常判定結果を表示する表示部（４０）と、を備えた予知保全装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記外乱除去パワースペクトラムにおける前記対象装置の動作状態に応じた複数のピーク周波数を算出し、各前記ピーク周波数をそれぞれ含む複数の周波数区間で前記外乱除去パワースペクトラムを分割するとともに、前記ケプストラムにおける前記対象装置の動作状態に応じた複数のケフレンシーのピーク時間を算出し、各前記ピーク時間をそれぞれ含む複数の時間区間で前記ケプストラムを分割する区間分割部（５５）を更に備え、
前記特徴量抽出部は、前記複数の周波数区間のうちの少なくとも１つにおいて、前記外乱除去パワースペクトラムの波形の前記特徴量を抽出するとともに、前記複数の時間区間のうちの少なくとも１つにおいて、前記ケプストラムの波形の前記特徴量を抽出することを特徴とする請求項１に記載の予知保全装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記複数の周波数区間のうちの少なくとも１つにおける前記外乱除去パワースペクトラムの重心、又は、前記複数の時間区間のうちの少なくとも１つにおける前記ケプストラムの重心であることを特徴とする請求項２に記載の予知保全装置。
【請求項４】
正常な前記時間波形データに基づいて得られた前記特徴量から、前記閾値に等しい前記マハラノビス距離を示す楕円を前記特徴量の２次元空間において推定するマハラノビス楕円推定部（５９）を更に備え、
前記表示部は、前記特徴量の第１成分を示す第１軸と、前記特徴量の第２成分を示す第２軸とを有するグラフ上に、前記楕円と、異常判定対象の前記時間波形データに基づいて得られた前記特徴量と、を更に表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の予知保全装置。
【請求項５】
前記ケプストラム算出部は、前記対数パワースペクトラムを逆フーリエ変換して、前記ケプストラムを求め、
前記外乱除去部は、前記対数パワースペクトラムから前記ケプストラムの０次の成分に相当する前記直流成分を減算して、前記外乱除去パワースペクトラムを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の予知保全装置。
【請求項６】
前記ケプストラムから対数パワーケプストラムを算出する対数パワーケプストラム算出部（５４ｃ）を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の予知保全装置。
【請求項７】
測定回路（３０）により測定された対象装置（１２，１４）の電流又は電圧の時間波形データを取得する時間波形データ取得ステップ（Ｓ５，Ｓ２５）と、
前記時間波形データをフーリエ変換して、前記時間波形データのスペクトラムを求めるＦＦＴステップ（Ｓ６，Ｓ２６）と、
前記スペクトラムから対数パワースペクトラムを算出する対数パワースペクトラム算出ステップ（Ｓ７，Ｓ２７）と、
前記対数パワースペクトラムからケプストラムを求めるケプストラム算出ステップ（Ｓ８，Ｓ２８）と、
前記対数パワースペクトラムから前記対数パワースペクトラムの直流成分を減算して、外乱除去パワースペクトラムを求める外乱除去ステップ（Ｓ９，Ｓ２９）と、
前記外乱除去パワースペクトラムと前記ケプストラムの波形の２次元の特徴量を抽出する特徴量抽出ステップ（Ｓ１１，Ｓ３１）と、
前記特徴量のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップ（Ｓ３２）と、
前記マハラノビス距離が閾値を超えたときに前記対象装置が異常であると判定する異常判定ステップ（Ｓ３５）と、
前記異常判定ステップにより判定された異常判定結果を表示する表示ステップ（Ｓ３６）と、を含む予知保全方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、予知保全装置及び予知保全方法に関し、特に、物品検査装置を構成する各種部品の予知保全を行うことができる予知保全装置及び予知保全方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、物品検査装置の故障保全として、物品検査装置を構成する各種部品の故障後に部品交換する事後保全と、各種部品の故障前に定期的に部品交換する予防保全とのいずれかの方法が、保守形態となっていた。昨今、ライン生産性向上とランニングコスト低減のために、異常部品を事前検知し、故障停止前に部品交換する予知保全が求められている。
【０００３】
予知保全に関する技術として、例えば特許文献１～３に開示された技術が知られている。特許文献１の技術は、センサデータからフレーム単位で特徴量を抽出し、正常クラスデータを判別器として、抽出されたフレーム単位の特徴量が正常か異常かを判定するものである。
【０００４】
特許文献２の技術は、回転機器の回転時に発生する振動や音などの波形データを検出し、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換を用いて波形データのスペクトルの時間変化を測定し、波形データのスペクトルの時間変化から得られる特徴量に基づいて異常判定を行うものである。ここでの特徴量は、スペクトラムやケプストラムのパワーピークの周波数と、その周波数でのパワーが事前に設定した閾値を越える時間間隔（周期）である。
【０００５】
特許文献３の技術は、多種類のセンサを用いて収集したデータを基にマハラノビス距離を用いて異常検知を行い、劣化診断や分析をするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－１０２７６５号公報
特開平１０－２７４５５８号公報
特開２０００－２５９２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１～３に開示されたような従来の技術では、温度湿度変化などの外乱影響による使用環境変化で測定データが安定しない場合には、精度の良い異常検知が困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、精度良く対象装置の異常兆候を検出できる予知保全装置及び予知保全方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る予知保全装置は、対象装置（１２，１４）の電流又は電圧を測定する測定回路（３０）と、前記測定回路により測定された前記電流又は前記電圧の時間波形データを取得する時間波形データ取得部（３５）と、前記時間波形データをフーリエ変換して、前記時間波形データのスペクトラムを求めるＦＦＴ部（５２）と、前記スペクトラムから対数パワースペクトラムを算出する対数パワースペクトラム算出部（５３）と、前記対数パワースペクトラムからケプストラムを求めるケプストラム算出部（５４ａ）と、前記対数パワースペクトラムから前記対数パワースペクトラムの直流成分を減算して、外乱除去パワースペクトラムを求める外乱除去部（５４ｂ）と、前記外乱除去パワースペクトラムと前記ケプストラムの波形の２次元の特徴量を抽出する特徴量抽出部（５６）と、前記特徴量のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部（５８）と、前記マハラノビス距離が閾値を超えたときに前記対象装置が異常であると判定する異常判定部（６１）と、前記異常判定部により判定された異常判定結果を表示する表示部（４０）と、を備えた構成である。
【００１０】
この構成により、本発明に係る予知保全装置は、精度良く対象装置の異常兆候を検出することができるため、対象装置が故障する前の適切なタイミングで対象装置の異常発生前の部品を新品へ交換することを可能にし、対象装置を備えた物品検査装置のダウンタイムを大幅に低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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