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JPH044534B2 - - Google Patents
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JPH044534B2 - - Google Patents

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JPH044534B2
JPH044534B2 JP56206859A JP20685981A JPH044534B2 JP H044534 B2 JPH044534 B2 JP H044534B2 JP 56206859 A JP56206859 A JP 56206859A JP 20685981 A JP20685981 A JP 20685981A JP H044534 B2 JPH044534 B2 JP H044534B2
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maximum peak
signal
calculation means
abnormality
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は機械的振動又は音に基づいて各種装置
の異常を検出する異常検査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to an abnormality inspection device that detects abnormalities in various devices based on mechanical vibration or sound.

発明の技術的背景 従来、回転機器の製造工程において、その機械
的総合評価を振動解析により自動的に行う方式が
開発されている。その代表的なものとして、第1
に被検査物において発生した機械的振動又は音を
検出し、それらの検出信号をパワースペクトラム
又は1/3オクダーブ周波数分析して、正常品と異
常品とのパターンを比較判定する方法、第2に上
記検出信号からハイパスフイルタにより約1KHz
以上の高周波成分を取出し、その実効値やピーク
値又は両者の比率から正常品と異常品とを比較判
定する方法、第3に同様にして得られた高周波領
域の信号を包絡線検波回路により包絡線信号を抽
出して、その正常品と異常品とを比較判定する方
法がある。
Technical Background of the Invention Conventionally, in the manufacturing process of rotating equipment, a method has been developed that automatically performs comprehensive mechanical evaluation of the rotating equipment using vibration analysis. As a representative example, the first
The second method is to detect mechanical vibrations or sounds generated in the object to be inspected, analyze the power spectrum or 1/3 octave frequency of the detected signals, and compare and judge the patterns of normal products and abnormal products. Approximately 1KHz from the above detection signal by high pass filter
A method of extracting the above high frequency components and comparing and determining normal products and abnormal products based on their effective value, peak value, or the ratio of the two. Third, the signal in the high frequency region obtained in the same way is enveloped by an envelope detection circuit. There is a method of extracting the line signal and comparing and determining whether it is a normal product or an abnormal product.

背景技術の問題点 上記第1の方法では測定中の平均パワーを求め
るものであるため、被測定物の軸受部のボール
疵、ゴミの介在による回転異常、各構成部品の共
振異常等に起因する衝撃的でたまにしか発生しな
いパルス状の信号の検出は困難である。これに対
して上記第2及び第3の方法では、上記第1の方
法で検出できない異常信号の検出は可能である
が、その反面実際の検査時において被検査物以外
の振動源において発生する各種の音や機械的振動
などの外乱の影響により正常品を異常品と誤判定
してしまう欠点をもつている。その他、微妙なベ
アリング不良の検出は困難である。
Problems with the Background Art Since the first method above calculates the average power during measurement, it may be caused by ball flaws in the bearing of the object to be measured, abnormal rotation due to intervening dust, abnormal resonance of each component, etc. Detection of pulsed signals that occur only once in a while is difficult. On the other hand, with the second and third methods described above, it is possible to detect abnormal signals that cannot be detected with the first method, but on the other hand, it is possible to detect various abnormal signals that occur in vibration sources other than the object to be inspected during actual inspection. This method has the disadvantage that a normal product may be incorrectly determined to be an abnormal product due to the influence of external disturbances such as sound or mechanical vibration. In addition, it is difficult to detect subtle bearing defects.

発明の目的 本発明は被検査物以外の振動源からの振動又は
音等の外乱を除去して、統計的演算処理により正
確かつ迅速に被検査物の異常を検出することので
きる汎用性の高い異常検査装置を提供するにある 発明の概要 本発明の異常検査装置は、例えば振動ピツクア
ツプなどの振動検出器によつて得られた検出信号
をそれぞれ異なる周波数帯域の周波数成分のみを
通過させる複数の周波数分析部に入力させ各周波
数成分について複数個のサンプリング期間からな
る検査時間にわたつて各サンプリング期間ごとに
1回づつ最大ピーク値を検出し、得られた最大ピ
ーク値をアナログ−デイジタル変換したのち演算
制御部にて記憶させ、さらに記憶された最大ピー
ク値の中から外乱データを除去した最大ピーク値
をあらかじめ設定された設定値と比較することに
より被検査体の異常を判定するようにしたもので
ある。
Purpose of the Invention The present invention is a highly versatile device capable of accurately and quickly detecting abnormalities in a test object through statistical calculation processing by removing disturbances such as vibrations or sounds from vibration sources other than the test object. SUMMARY OF THE INVENTION To provide an abnormality testing device The abnormality testing device of the present invention has a detection signal obtained by a vibration detector such as a vibration pickup, which has a plurality of frequency bands that pass only frequency components in different frequency bands. The maximum peak value is detected once for each sampling period over an inspection time consisting of multiple sampling periods for each frequency component inputted to the analysis section, and the obtained maximum peak value is converted from analog to digital and then calculated. This is stored in the control unit, and the maximum peak value obtained by removing disturbance data from the stored maximum peak values is compared with a preset value to determine whether there is an abnormality in the object to be inspected. be.

発明の実施例 第1図は本実施例の異常検査装置の電気回路系
統図を示している。例えば振動ピツクアツプなど
の振動検出器1の出力側は増幅器2を介して、異
なる周波数帯域の周波数成分に分析する周波数分
析部301…30nに接続されている。ただし、
本実施例においてはn=28である(以下同じ)。
これら周波数分析部301…30nは、増幅器2
に直接に電気的接続された例えば中心周波数が20
Hzから10000Hzまでの1/3オクターブごとの28チヤ
ンネルの周波数帯域の周波数成分を得るためのバ
ンドパスフイルタ401…40n及びこれらバン
ドパスフイルタ401…40nの出力側に各別に
接続されたピーク値検出回路501…50nから
なつている。上記ピーク値検出回路501…50
nは、バンドパスフイルタ401…40nの出力
側に各別に接続されたサンプルアンドホールド回
路601…60n同じくバンドパスフイルタ40
1…40nの出力側及びサンプルアンドホールド
回路601…60nの出力側に各別に接続された
比較器701…70n並びに出力側が正半波ピー
ク値をホールドするサンプルアンドホールド回路
601…60nのコントロール入力側に、入力側
が比較器701…70nの出力側に各別に接続さ
れたアンド回路801…80nからなつている。
上記アンド回路801…80nの他方の入力側は
後述するデコーダ9の出力側に接続されている。
さらに、周波数分析部301…30nはマルチプ
レクサ10の入力側に接続されている。このマル
チプレクサ10の出力側はアナログ−デイジタル
変換器11の入力側に接続されている。アナログ
−デイジタル変換器11はシステムバス12によ
りマイクロコンピユータ13に接続されている。
このマイクロコンピユータ13は、中央処理装置
(以下CPUと記す。)14並びにこのCPU14に
システムバス15を介して接続された入出力イン
ターフエイス16及びデータの書き込み・読み出
し可能なランダム・アクセス・メモリ(以下
RAMと記す。)17及び制御プログラムが格納
されたリード・オンリー・メモリ(以下ROMと
記す。)18及びCRTインターフエイス19から
構成されている。また、CPU14は、後述する
ように、1回の検査時間内に各サンプリング期間
ごとに1個ずつ得られた最大ピーク値を大きさの
順に並べ換える第1の演算手段14aと、この第
1の演算手段14aにて大きさの順に並び換えら
れた最大ピーク値について外乱内容に対応してあ
らかじめ定められ特定番目の最大ピーク値を有効
最大ピーク値として各周波数成分ごとに抽出する
第2の演算手段14bと、この第2の演算手段1
4bにて得られた有効最大ピーク値とあらかじめ
設けられている設定値との比較により異常判定を
行う第3の演算手段14cとからなつている。上
記RAM17の一部は、設定値及び正常パターン
を記憶させるための不揮発性RAMからなつてい
る。また、図示せぬがマイクロコンピユータ13
にはRAM17及びROM18に上記制御プログ
ラムや設定値等を外部から格納させるための入力
部が設けられている。上記入出力インターフエイ
ス16はシステムバス12を介してアナログ−デ
イジタル変換器11に接続されている。さらに、
入出力インターフエイス16は、システムバス2
0を介してデコーダ9及びマルチプレクサ10に
接続されている。また、入出力インターフエイス
16は回線21を介して微分回路22の入力側に
接続されている。この微分回路22の出力側はス
トローブ線23を介してアナログ−デイジタル変
換器11及び単安定マルチバイブレータ24の入
力側に接続されている。上記単安定マルチバイブ
レータ24の出力側はストローブ線25を介して
デコーダ9に接続されている。上記デコーダ9、
微分回路22及び単安定マルチバイブレータ24
はタイミング回路26を構成している。さらに、
タイミング回路26及びマイクロコンピユータ1
3は演算制御部27を構成している。また、前記
CRTインターフエイス19には検査結果を表示
するためのCRT(Cathode Ray Tube)28が接
続されている。
Embodiment of the Invention FIG. 1 shows an electric circuit system diagram of an abnormality testing device according to this embodiment. For example, the output side of a vibration detector 1 such as a vibration pickup is connected via an amplifier 2 to frequency analyzers 301...30n that analyze frequency components of different frequency bands. however,
In this embodiment, n=28 (the same applies below).
These frequency analysis units 301...30n are connected to the amplifier 2
For example, if the center frequency is 20
Bandpass filters 401...40n for obtaining frequency components of 28 channels of frequency bands of 1/3 octave from Hz to 10000Hz and peak value detection circuits connected to the output sides of these bandpass filters 401...40n, respectively. It consists of 501...50n. The above peak value detection circuit 501...50
n is a sample-and-hold circuit 601...60n connected to the output side of the bandpass filter 401...40n, which is also the bandpass filter 40.
Comparators 701...70n each connected to the output side of 1...40n and the output side of the sample-and-hold circuit 601...60n, and the control input side of the sample-and-hold circuit 601...60n whose output side holds the positive half-wave peak value. It also consists of AND circuits 801...80n whose input sides are connected to the output sides of the comparators 701...70n, respectively.
The other input side of the AND circuits 801...80n is connected to the output side of a decoder 9, which will be described later.
Further, the frequency analysis units 301 . . . 30n are connected to the input side of the multiplexer 10. The output side of this multiplexer 10 is connected to the input side of an analog-to-digital converter 11. Analog-to-digital converter 11 is connected to microcomputer 13 by system bus 12.
This microcomputer 13 includes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 14, an input/output interface 16 connected to this CPU 14 via a system bus 15, and a random access memory (hereinafter referred to as
It is written as RAM. ) 17, a read-only memory (hereinafter referred to as ROM) 18 in which a control program is stored, and a CRT interface 19. Further, as will be described later, the CPU 14 includes a first calculation means 14a that rearranges the maximum peak values obtained one by one for each sampling period within one inspection time in order of magnitude; a second calculation means for extracting a specific number of maximum peak values predetermined in accordance with the disturbance content for each frequency component as an effective maximum peak value among the maximum peak values rearranged in order of magnitude by the calculation means 14a; 14b and this second calculation means 1
The third calculation means 14c performs an abnormality determination by comparing the effective maximum peak value obtained in step 4b with a predetermined set value. A part of the RAM 17 is a non-volatile RAM for storing set values and normal patterns. In addition, although not shown, a microcomputer 13
is provided with an input section for externally storing the control program, setting values, etc. in the RAM 17 and ROM 18. The input/output interface 16 is connected to the analog-to-digital converter 11 via the system bus 12. moreover,
The input/output interface 16 is the system bus 2
0 to a decoder 9 and a multiplexer 10. Further, the input/output interface 16 is connected to the input side of a differentiating circuit 22 via a line 21. The output side of the differentiating circuit 22 is connected via a strobe line 23 to the input sides of the analog-to-digital converter 11 and the monostable multivibrator 24. The output side of the monostable multivibrator 24 is connected to the decoder 9 via a strobe line 25. the decoder 9;
Differentiator circuit 22 and monostable multivibrator 24
constitutes a timing circuit 26. moreover,
Timing circuit 26 and microcomputer 1
3 constitutes an arithmetic control section 27. Also, the above
A CRT (Cathode Ray Tube) 28 is connected to the CRT interface 19 for displaying test results.

つぎに、本実施例の異常検査装置の作動につい
て詳述する。
Next, the operation of the abnormality inspection device of this embodiment will be described in detail.

まず、ROM18に後述する計算プログラムを
格納するとともに、RAM17に前記入力部を介
して検査時間(本実施例においては3秒)、サン
プリング期間△t(本実施例においては0.1秒)及
びピーク値を除外するための無効ピーク値数NIP
(本実施例においては2個)を格納する(第2図
ステツプ29)。なお、サンプリング期間△tの長
さは外乱(例えば、コンベア停止時の衝撃振動)
による影響時間とほぼ等しくなるように設定する
のが好ましい。検査時間の長さは検出すべき被検
査物の異常内容(本実施例においては回転機器の
回転異常)によつて決定する。また、無効ピーク
値数NIPの数は上記検査時間内において発生する
外乱の回数を経験的に求めて、この経験的に求め
られた外乱の回数に基づいて決定する。しかし
て、被検査物である図示せぬ回転機器に振動検出
器1を接触させ、この回転機器を起動する。上記
回転機器からの機械的振動又は音は振動検出器1
にて振動波形に対応した波形を有する電気信号
SAに変換される。この信号SAは、増幅器2にて
増幅されたのち、各バンドパスフイルタ401…
40nに入力し、各バンドパスフイルタ401…
40nにて所定の異なる周波数帯域の周波数成分
の信号SC1…SCnに変換される。以下、主とし
てn=28すなわち28チヤンネルの場合(中心周波
数が10000Hz)の信号SCnの信号処理方式につい
て、第1図及び第3図に基づいて例示的に詳述す
る。信号SCnは第3図に示すように正弦波状波形
となつている(他の信号SC1…SC(n−1)に
ついても波長は異なるが波形はほぼ正弦波状をな
している。この信号SCnはサンプルアンドホール
ド回路60n及び比較器70nに入力する。サン
プルアンドホールド回路60nからはピーク値を
示す信号SDn(第3図参照)が比較器70nに出
力される。比較器70nにては、逐次入力する信
号SDnが設定値となるようになつていて、信号
SCnより信号SDnが小さい場合は「0」を示す信
号SEnが、信号SCnより信号SDnが大きい場合は
「1」を示す記号SEnがアンド回路80nに出力
されるようになつている。第3図に示す信号SCn
は区間30においては単調増加しているので
「0」を示す信号SEnがアンド回路80nに出力
される(第3図参照)。一方、アンド回路80n
の他方の入力端には後述するリセツト時を除いて
常に「1」を示す信号SFnが出力されているの
で、アンド回路80nからは「0」を示す信号
SGn(第3図参照)がサンプルアンドホールド回
路60nに出力される。このサンプルアンドホー
ルド回路60nにおいてはアンド回路80nから
の信号SFnが「0」のときピーク値をサンプリン
グし、信号SFn「1」のときピーク値をホールド
するようになつている。したがつて、区間30に
おいてはサンプルアンドホールド回路60nはピ
ーク値のサンプリング状態にあるので信号SDnも
第3図に示すように増加する。ところが、信号
SCnの変曲点31をさかいにして信号SEnは
「1」となるのでアンド回路80nからは「1」
を示す信号SGnがサンプルアンドホールド回路6
0nに出力され、変曲点31におけるピーク値
Pn1がホールドされ、このピーク値Pn1を示す信
号SDnがマルチプレクサ10に出力される。第3
図には示さないが、他の周波数分析部301…3
0(n−1)からも同様にしてピーク値P11
P(o-1)1を示す信号SD1…SD(n−1)が同時に
マルチプレクサ10に出力される。一方、CPU
14からは入出力インターフエイス16を介して
所要の周波数分析部30nを指定する信号がシス
テムバス20を経由してデコーダ9及びマルチプ
レクサ10に出力される。この信号SHによりバ
ンドパスフイルタ40nを通過した周波数成分の
ピーク値Pn1を示す信号SDnのみが信号SInとし
てアナログ−デイジタル変換器11に出力される
(第3図参照)。信号SInのアナログ−デイジタル
変換器11への入力時点より時間△t1(数10μs)
経過後にCPU14から入出力インターフエイス
16を介してパルス状の信号SJが時間△t2(約30
ms以下)ごとに微分回路22に出力される(第
3図参照)。微分回路22からは信号SJが微分さ
れた信号SKが単安定マルチバイブレータ24及
びアナログ−デイジタル変換器11に出力され
る。この信号SKを入力した時点での信号SInはア
ナログ−デイジタル変換器11によりデイジタル
値のデータ信号SLnに変換され、このデータ信号
SLnは入出力インターフエイス16CPU14を
経てRAM17に伝送されRAM17の所定の番
地にピーク値Pn1として格納される(第2図ステ
ツプ32)。なお、第3図において、信号SKの
「1」を示す部分の前縁と信号SF1の「0」を示
す部分の後縁との時間△t3においては、異常検査
は一時中断されるが、リアルタイムで正確にデー
タを収集するために、Shannonのサンプリング定
理により△t3<1/2Fnax(ただしFnaxは最高周波 数)を満足するように設定されている。一方、信
号SKを入力した単安定マルチバイブレータ24
からは信号SKの後縁をトリガとして信号SMが
ストローブ信号としてデコーダ9に出力される。
この信号SMを入力したデコーダ9からは信号
SHが指定するアンド回路80nへリセツトのた
めの「0」を示す信号SFnが出力される。第3図
に示すようにこの「0」を示す信号SFnを入力し
たアンド回路80nからは「0」を示す信号がサ
ンプルアンドホールド回路60nに出力されピー
ク値は第3図の信号SCの点33まで急減し、再
び前述したようにして、第4図に示すように次の
サンプリング期間△t(ただし、△t>△t2×n
となるように設定されている。ここで、nは周波
数分析部の数である。)内における最大のピーク
値Pn2がホールドされマルチプレクサ10に出力
される。一方、RAM17にピーク値Pn1が格納
されると、{△t−(△t2×n)}時間後に周波数
分析部301を指定する信号SHがデコーダ9及
びマルチプレクサ10に、信号SJが微分回路2
2に出力され、周波数分析部30nと同様にし
て、ピーク値P11を示す信号SI1がアナログ−デ
イジタル変換器11にてデイジタル値のデータ信
号SL1に変換され、このデータ信号SL1は
RAM17に伝送され、RAM17の所定の番地
にピーク値P11として格納される。そののち、リ
セツトのための「0」を示す信号SF1がアンド
回路801に出力されサンプルアンドホールド回
路601は再びサンプリング状態に復帰する。こ
のようにして、サンプリング期間△t内に他の各
周波数分析部302…30(n−1)においてホ
ールドされた最大のピーク値P21…P(o-1)1を順次
RAM17の所定の番地に格納する。なお、マイ
クロコンピユータ13から出力される信号SJの
パルス間隔は、第4図の信号SL1…SLnに対応
してSL1…SLnをサンプリングする期間中は△t2
であり、信号SLnから次のサンプリング期間△t
における信号SL1をサンプリングするまでのパ
ルス間隔は、前記したように{△t−(△t2×
n)}である。なお、このような信号SJのパルス
間隔を得るためのプログラムはあらかじめROM
18中に格納されている。さらに、△t2×nがサ
ンプリング期間△tに等しくなるように時間△t2
を設定してもよい。上記各サンプリング期間△t
内において、各周波数分析部301…30nごと
に順次行われるRAM17へのピーク値の格納は
第4図に示すようにm回繰り返して行われる。
RAM17においてはピーク値は各周波数分析部
301…30nごとに格納する。したがつて、各
周波数分析部301…30nごとにm個のデータ
が格納される。しかして、RAM17へ格納され
たデータ数がm×n(ただし、mはサンプリング
回数、nは周波数分析部の数である。)に達する
と(第2図ステツプ34)、CPU14の第1の演算
手段14aにては各周波数分析部301…30n
ごとにピーク値を大きい順に並び換える演算を行
い(第2図ステツプ35)、演算結果を第5図に示
すようにRAM17に格納する。しかして、CPU
14の第2の演算手段14bにては、コンベア停
止時の衝撃振動、エアシリンダ動作時の衝撃振動
などの被検査物以外の振動源からの外乱の影響を
除外するために、各周波数成分ごとにRAM17
に格納されている上記大きい順に並べられたピー
ク値の大きい側からNIP個(例えば2個)のデー
タを除外し、NIP+1番目のデータを有効最大ピ
ーク値PEM1…PEMoとして抽出しRAM17に格納
する(第2図ステツプ36)。しかして、CPU14
の第3の演算手段14cにては、各周波数成分ご
とに、あらかじめRAM17に設定されている設
定値PT1…PToと、これら各設定値PT1…PToに対応
する有効最大ピーク値PEM1…PEMoを比較し、有効
最大ピーク値PEM1…PEMoのうち一つでも設定値を
越えていれば「被検査物に異常あり」と判定する
(第2図ステツプ37)。上記設定値は、実際の検査
前に例えばN=100(個)程度の正常な被検査物に
対して、前述したと同様にしてピーク値をRAM
17に格納し、全部の被検査物について各周波数
成分ごとに、ROM18に格納されている下式
、により有効最大ピーク値PEMkiの平均値
i及び標準偏差σiをCPU14にて演算しRAM1
7に格納する。
First, a calculation program to be described later is stored in the ROM 18, and the test time (3 seconds in this embodiment), sampling period Δt (0.1 seconds in this embodiment), and peak value are input to the RAM 17 via the input section. Number of invalid peak values to exclude N IP
(two in this embodiment) are stored (step 29 in FIG. 2). Note that the length of the sampling period △t is determined by the disturbance (for example, shock vibration when the conveyor stops).
It is preferable to set the time so that it is approximately equal to the influence time. The length of the inspection time is determined depending on the nature of the abnormality of the object to be detected (in this embodiment, a rotational abnormality of a rotating device). Further, the number of invalid peak values NIP is determined based on the empirically determined number of disturbances that occur within the above-mentioned inspection time. Then, the vibration detector 1 is brought into contact with a rotating device (not shown), which is an object to be inspected, and the rotating device is started. Mechanical vibration or sound from the above rotating equipment is detected by vibration detector 1.
An electrical signal with a waveform corresponding to the vibration waveform at
Converted to SA. This signal SA is amplified by the amplifier 2, and then passed through each bandpass filter 401...
40n, each bandpass filter 401...
40n, the signals are converted into signals SC1...SCn having frequency components in predetermined different frequency bands. Hereinafter, the signal processing method of the signal SCn mainly in the case of n=28, that is, 28 channels (center frequency is 10000 Hz) will be described in detail by way of example based on FIGS. 1 and 3. The signal SCn has a sinusoidal waveform as shown in Fig. 3 (other signals SC1...SC(n-1) also have different wavelengths, but the waveforms are almost sinusoidal. This signal SCn is a sample The sample and hold circuit 60n outputs a signal SDn (see FIG. 3) indicating the peak value to the comparator 70n.The comparator 70n sequentially inputs The signal SDn is set to the set value, and the signal
When the signal SDn is smaller than the signal SCn, a signal SEn indicating "0" is output to the AND circuit 80n, and when the signal SDn is larger than the signal SCn, a symbol SEn indicating "1" is output to the AND circuit 80n. Signal SCn shown in Figure 3
is monotonically increasing in the section 30, so a signal SEn indicating "0" is output to the AND circuit 80n (see FIG. 3). On the other hand, AND circuit 80n
Since the signal SFn indicating "1" is always outputted to the other input terminal of
SGn (see FIG. 3) is output to a sample and hold circuit 60n. This sample-and-hold circuit 60n samples the peak value when the signal SFn from the AND circuit 80n is "0", and holds the peak value when the signal SFn is "1". Therefore, in section 30, the sample-and-hold circuit 60n is in the peak value sampling state, so the signal SDn also increases as shown in FIG. However, the signal
Since the signal SEn becomes "1" across the inflection point 31 of SCn, it is "1" from the AND circuit 80n.
The signal SGn indicating the sample and hold circuit 6
0n and the peak value at the inflection point 31
Pn 1 is held, and a signal SDn indicating this peak value Pn 1 is output to the multiplexer 10. Third
Although not shown in the figure, other frequency analysis units 301...3
Similarly, from 0(n-1), the peak value P 11 ...
Signals SD1...SD(n-1) indicating P (o-1)1 are simultaneously output to the multiplexer 10. On the other hand, CPU
14 outputs a signal specifying a desired frequency analysis section 30n via the input/output interface 16 to the decoder 9 and multiplexer 10 via the system bus 20. With this signal SH, only the signal SDn indicating the peak value Pn 1 of the frequency component that has passed through the bandpass filter 40n is outputted to the analog-digital converter 11 as the signal SIn (see FIG. 3). Time △t 1 (several tens of μs) from the time when the signal SIn is input to the analog-to-digital converter 11
After the elapsed time, a pulse signal SJ is sent from the CPU 14 via the input/output interface 16 for a time △t 2 (approximately 30
ms or less) to the differentiating circuit 22 (see FIG. 3). The differentiating circuit 22 outputs a signal SK obtained by differentiating the signal SJ to the monostable multivibrator 24 and the analog-to-digital converter 11. The signal SIn at the time when this signal SK is input is converted into a digital value data signal SLn by the analog-digital converter 11, and this data signal
SLn is transmitted to the RAM 17 via the input/output interface 16 CPU 14 and stored as the peak value Pn 1 at a predetermined address in the RAM 17 (step 32 in FIG. 2). In addition, in FIG. 3, the abnormality inspection is temporarily interrupted at the time Δt 3 between the leading edge of the part showing "1" of the signal SK and the trailing edge of the part showing "0" of the signal SF1. In order to collect data accurately in real time, settings are made to satisfy Δt 3 <1/2F nax (where F nax is the highest frequency) according to Shannon's sampling theorem. On the other hand, the monostable multivibrator 24 to which the signal SK is input
From there, the signal SM is output to the decoder 9 as a strobe signal using the trailing edge of the signal SK as a trigger.
From the decoder 9 which inputs this signal SM, the signal
A signal SFn indicating "0" for reset is output to the AND circuit 80n designated by SH. As shown in FIG. 3, a signal indicating "0" is output from the AND circuit 80n which inputs the signal SFn indicating "0" to the sample-and-hold circuit 60n, and the peak value is at point 33 of the signal SC in FIG. Then, as described above, the next sampling period Δt (where Δt>Δt 2
It is set so that Here, n is the number of frequency analysis sections. ) is held and output to the multiplexer 10. On the other hand, when the peak value Pn 1 is stored in the RAM 17, the signal SH specifying the frequency analysis section 301 is sent to the decoder 9 and the multiplexer 10, and the signal SJ is sent to the differentiating circuit after {△t-(△t 2 ×n)} time. 2
Similarly to the frequency analysis section 30n, the signal SI1 indicating the peak value P11 is converted into a digital value data signal SL1 by the analog-digital converter 11, and this data signal SL1 is
It is transmitted to the RAM 17 and stored at a predetermined address in the RAM 17 as the peak value P11 . Thereafter, a signal SF1 indicating "0" for resetting is output to the AND circuit 801, and the sample-and-hold circuit 601 returns to the sampling state again. In this way, the maximum peak value P 21 ...P (o-1)1 held in each of the other frequency analysis sections 302 ... 30 (n-1) within the sampling period Δt is sequentially calculated.
Store it at a predetermined address in RAM 17. Note that the pulse interval of the signal SJ output from the microcomputer 13 is △t 2 during the period of sampling SL1...SLn corresponding to the signals SL1...SLn in FIG.
and the next sampling period △t from signal SLn
The pulse interval until sampling signal SL1 at is {△t−(△t 2 ×
n)}. Note that the program to obtain the pulse interval of signal SJ is stored in ROM in advance.
It is stored in 18. Furthermore, the time Δt 2 is adjusted such that Δt 2 ×n is equal to the sampling period Δt.
may be set. Each sampling period △t above
The storage of peak values in the RAM 17, which is performed sequentially for each frequency analysis section 301...30n, is repeated m times as shown in FIG.
In the RAM 17, the peak value is stored for each frequency analysis section 301...30n. Therefore, m pieces of data are stored for each frequency analysis section 301...30n. When the number of data stored in the RAM 17 reaches m×n (where m is the number of sampling times and n is the number of frequency analyzers) (step 34 in FIG. 2), the first calculation of the CPU 14 is performed. In the means 14a, each frequency analysis section 301...30n
A computation is performed to rearrange the peak values in ascending order (step 35 in FIG. 2), and the computation results are stored in the RAM 17 as shown in FIG. However, the CPU
In order to exclude the influence of disturbances from vibration sources other than the object to be inspected, such as shock vibration when the conveyor is stopped and shock vibration when the air cylinder is operated, the second calculation means 14b of No. 14 calculates the frequency component for each frequency component. RAM17
Exclude N IP data (for example, 2 data) from the larger side of the peak values arranged in descending order of the values stored in , and extract the N IP +1st data as the effective maximum peak value P EM1 ...P EMo . Store it in the RAM 17 (step 36 in Figure 2). However, CPU14
The third calculation means 14c calculates, for each frequency component, the setting values P T1 ...P To set in advance in the RAM 17 and the effective maximum peak value P corresponding to each of these setting values P T1 ...P To . EM1 ...P EMo are compared, and if even one of the effective maximum peak values P EM1 ...P EMo exceeds the set value, it is determined that there is an abnormality in the object to be inspected (Step 37 in Figure 2). The above setting values can be calculated by setting the peak value in the RAM in the same way as described above for, for example, about N = 100 (pieces) of normal objects to be inspected before the actual inspection.
The CPU 14 calculates the average value i and the standard deviation σ i of the effective maximum peak value P EMki for each frequency component of all test objects using the following formula stored in the ROM 18.
Store in 7.

ここで、iは周波数成分を示すもので、i=1
…nである。また、kは被検査物の数でk=…
1Nであり、PEMkiはk番目の被検査物の周波数成
分iについてのピーク値である。上式、によ
つて求められた平均値i及び標準偏差σiに基づ
いて各周波数成分ごとにROM18に格納されて
いる次式により設定値PT1…PToを求める。
Here, i indicates the frequency component, i=1
...n. Also, k is the number of objects to be inspected and k=...
1N, and P EMki is the peak value for the frequency component i of the k-th test object. Setting values P T1 . . . P To are determined for each frequency component by the following formula stored in the ROM 18 based on the average value i and standard deviation σ i determined by the above formula.

PTi=i+Zσi …… (ただしi=1…n) ここで、Zは検査環境、検査基準に応じて任意
に設定できる変数である。上記設定値PT1…PTo
有効最大ピーク値PEM1…PEMo及び異常の有無につ
いての判定結果は第6図及び第7図に示すように
各周波数成分ごとにCRT28にて表示される
(第2図ステツプ38)。これらの図において周波数
成分の数nは28となつている。なお、CRT28
における表示のためのプログラムはROM18に
あらかじめ格納されている。
P Ti =i+Zσ i (where i=1...n) Here, Z is a variable that can be arbitrarily set according to the inspection environment and inspection criteria. The above setting value P T1 ...P To ,
The effective maximum peak values PEM1 ... PEMo and the determination results regarding the presence or absence of an abnormality are displayed on the CRT 28 for each frequency component as shown in FIGS. 6 and 7 (Step 38 in FIG. 2). In these figures, the number n of frequency components is 28. In addition, CRT28
A program for displaying is stored in the ROM 18 in advance.

第6図は、波形が第8図に示すような被検査物
の回転部分が固定部分に接触したときのいわゆる
「当り異常」に基因するときの検査結果のCRT表
示を示している。第6図中において、棒グラフの
影線部分は異常部分を示していて、有効最大ピー
ク値が設定値より大きいときに「異常」と判定し
ている。異常を表わしている帯域は異常を示す棒
グラフの直上部に矩形39…により表示されてい
る。同様に、第7図は、波形が第9図に示すよう
な例えばボール疵等の軸受部の異常に基因すると
きの検査結果のCRT表示を示していて、有効最
大ピーク値が設定値より大きいときに「異常」と
判定している。
FIG. 6 shows a CRT display of an inspection result when the waveform is caused by a so-called "blink abnormality" when a rotating part of the object to be inspected comes into contact with a fixed part as shown in FIG. In FIG. 6, the shaded part of the bar graph indicates an abnormal part, and when the effective maximum peak value is larger than the set value, it is determined to be "abnormal". The band representing the abnormality is displayed by a rectangle 39 directly above the bar graph representing the abnormality. Similarly, Fig. 7 shows a CRT display of an inspection result when the waveform is due to an abnormality in the bearing, such as a ball flaw, as shown in Fig. 9, and the effective maximum peak value is larger than the set value. Sometimes it is judged as "abnormal".

なお、上記実施例においては、ピーク値検出回
路501…50nは正半波ピーク値回路である
が、第10図に示すように、各バンドパスフイル
タ401…40nとピーク値検出回路501…5
0nとの間に絶対値回路4001…400nを介
在させてもよい。こうすることにより負半波ピー
ク値も検出できるようになるので検出精度が向上
する。また、第11図に示すように各バンドパス
フイルタ401…40nに対して正半波ピーク値
回路であるピーク値検出回路501…50nと並
列に負半波ピーク値を検出するためのサンプルア
ンドホールド回路601′…60n′、比較器70
1′…70n′、アンド回路801′…80n′からな
るピーク値検出回路501′…50n′を接続し両
者の出力差を減算回路4101…410nに入力
させてピーク・ピーク値(正負ピーク値)を求め
るようにしてもよい。こうすることにより、検出
精度が向上する。また、上記実施例においては
RAM17に記憶されたピーク値は、いつた大き
い順に並べ換え、しかるのち、NIP+1番目の有
効最大ピーク値を抽出するようにしているが、ソ
ウトウエアのプログラム変更により並べ換えを経
由せずしてただちに与えられたピーク値の中から
有効最大ピーク値を抽出するようにしてもよい。
また、本発明の異常検査装置は被検査物として回
転機器に限ることなく、例えば原子炉、製造設備
等の異常検出にも用いることができる。このと
き、外乱の影響時間の長短に応じて、サンプリン
グ期間△t及び無効ピーク値数NIPを適宜変更す
る必要がある。また、検出内容が切削工具の工具
破損などのような異常発生時点である場合は、前
記検査時間は例えば10秒にして、10秒ごとに異常
の有無の判定を行うようにすればよい。また、上
記実施例においては設定値PT1…PTo(正常パター
ン)は検査前にあらかじめ設定しているが、被検
査物の数が一定数累積するたびに前式、を計
算してPT1…PToを更新するようにしてもよい。こ
のようにすることにより、製造上の経時変化によ
る補正も自動的に行うことができる。さらに、上
記実施例においては表示部としてCRTを用いて
いるが、印字装置のようなものでもよい。
In the above embodiment, the peak value detection circuits 501...50n are positive half-wave peak value circuits, but as shown in FIG.
Absolute value circuits 4001 . . . 400n may be interposed between 0n and 0n. By doing so, it becomes possible to detect negative half-wave peak values as well, thereby improving detection accuracy. In addition, as shown in FIG. 11, for each bandpass filter 401...40n, a sample-and-hold circuit for detecting a negative half-wave peak value is provided in parallel with a peak value detection circuit 501...50n, which is a positive half-wave peak value circuit. Circuit 601'...60n', comparator 70
1'...70n', and a peak value detection circuit 501'...50n' consisting of an AND circuit 801'...80n' is connected, and the output difference between the two is inputted to a subtraction circuit 4101...410n to obtain a peak-peak value (positive/negative peak value). You may also ask for This improves detection accuracy. In addition, in the above example
The peak values stored in the RAM 17 are sorted in descending order, and then the N IP + 1st valid maximum peak value is extracted. However, due to a software program change, the peak values are sorted in ascending order, but due to a change in the software program, the peak values are sorted in descending order, but due to a change in the software program, the peak values are sorted in ascending order. The effective maximum peak value may be extracted from among the peak values obtained.
Furthermore, the abnormality inspection device of the present invention is not limited to rotating equipment as an object to be inspected, and can also be used to detect abnormalities in, for example, nuclear reactors, manufacturing equipment, and the like. At this time, it is necessary to appropriately change the sampling period Δt and the number of invalid peak values N IP depending on the length of the influence time of the disturbance. Furthermore, if the detected content is the point in time when an abnormality occurs such as tool breakage of a cutting tool, the inspection time may be set to 10 seconds, for example, and the presence or absence of an abnormality may be determined every 10 seconds. In addition, in the above embodiment, the set value P T1 ...P To ( normal pattern) is set in advance before the inspection, but each time the number of objects to be inspected accumulates a certain number, the above formula is calculated. You may also update To . By doing so, corrections due to changes over time during manufacturing can also be automatically performed. Furthermore, although a CRT is used as the display unit in the above embodiment, it may be a printing device or the like.

発明の効果 本発明の異常検査装置は、複数のサンプリング
期間からなる検査時間内に各サンプリング期間ご
とに最大ピーク値を検出し検出したピーク値を逐
次演算制御部にて記憶するようにしたので、連続
的に発生する異常信号のみならず間歇的に発生す
るパルス状の異常信号も確実に把捉することがで
きるようになり、さらに演算制御部にて外乱に基
因する最大ピーク値を除外するようにしたので異
常判定の精度が飛躍的に向上する。したがつて、
軸受部のボール疵、ゴミの介在による回転異常、
共振異常、工具破損、装置の故障等をはじめとし
てあらゆる種類の異常判定が可能となる。
Effects of the Invention The abnormality inspection device of the present invention detects the maximum peak value for each sampling period within the inspection time consisting of a plurality of sampling periods, and sequentially stores the detected peak values in the arithmetic control section. It is now possible to reliably capture not only abnormal signals that occur continuously, but also pulse-like abnormal signals that occur intermittently, and the calculation control unit can now exclude maximum peak values caused by disturbances. This dramatically improves the accuracy of abnormality determination. Therefore,
Ball flaws on the bearing, abnormal rotation due to dirt,
It is possible to detect all kinds of abnormalities, including resonance abnormalities, tool damage, equipment failures, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の異常検査装置の電気回路系統
図、第2図及び第3図はそれぞれ本発明の異常検
査装置の作動を説明するためのフローチヤート及
びタイミングチヤート、第4図は本発明の異常検
査装置の演算制御部に逐次入力する最大ピーク値
を示す図、第5図は演算制御部のRAMにて大き
い順に並べ換えられた最大ピーク値を模式的に示
す図、第6図及び第7図は検査結果を表示する本
発明の異常検査装置のCRTを示す図、第8図及
び第9図はそれぞれ当り異常及び軸受部異常のと
きの信号波形を示す図、第10図及び第11図は
本発明の他の実施例における周波数分析部の電気
回路図である。 1:振動検出器、401…40n:バンドパス
フイルタ、501…50n:ピーク検出回路、1
4a:第1の演算手段、14b:第2の演算手
段、14c:第3の演算手段。
FIG. 1 is an electric circuit system diagram of the abnormality testing device of the present invention, FIGS. 2 and 3 are a flowchart and timing chart for explaining the operation of the abnormality testing device of the present invention, respectively, and FIG. 4 is a diagram of the present invention. Figure 5 is a diagram schematically showing the maximum peak values rearranged in descending order in the RAM of the arithmetic and control unit; Figures 6 and FIG. 7 is a diagram showing the CRT of the abnormality inspection device of the present invention that displays the inspection results, FIGS. 8 and 9 are diagrams showing signal waveforms when there is a hit abnormality and a bearing abnormality, respectively, and FIGS. 10 and 11. The figure is an electrical circuit diagram of a frequency analysis section in another embodiment of the present invention. 1: Vibration detector, 401...40n: Band pass filter, 501...50n: Peak detection circuit, 1
4a: first calculation means, 14b: second calculation means, 14c: third calculation means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記構成を具備することを特徴とする異常検
査装置。 (イ) 被検査物から発生した振動を検出して電気信
号に変換する振動検出器。 (ロ) 上記振動検出器から出力された電気信号を入
力し、この電気信号を複数の周波数帯域の周波
数成分に分解する複数のフイルタ。 (ハ) 上記フイルタの出力側に各別に接続され、上
記各周波数成分の電気信号を入力し複数のサン
プリング期間からなる検査時間内に上記各サン
プリング期間内における最大ピーク値を検出す
る複数のピーク値検出回路。 (ニ) 上記複数のピーク値検出回路から出力された
最大ピーク値を示す電気信号を各別に入力して
上記検査時間内において上記各サンプリング期
間ごとに1個ずつ検出された最大ピーク値を上
記各周波数成分ごとに大きさの順に並べ換える
第1の演算手段。 (ホ) 上記第1の演算手段において大きさの順に並
び換えられた最大ピーク値について外乱内容に
対応してあらかじめ定められた特定番目の最大
ピーク値を異常検出用の有効最大ピーク値とし
て上記各周波数成分ごとに抽出する第2の演算
手段。 (ヘ) 上記第2の演算手段にて求められた上記各周
波数成分ごとの有効最大ピーク値をあらかじめ
設けられている設定値と比較し比較結果に基づ
いて上記被検査物の異常判定を行う第3の演算
手段。
[Scope of Claims] 1. An abnormality inspection device characterized by having the following configuration. (a) A vibration detector that detects vibrations generated from the object being inspected and converts them into electrical signals. (b) A plurality of filters that input the electrical signal output from the vibration detector and decompose the electrical signal into frequency components of a plurality of frequency bands. (c) A plurality of peak values which are connected to the output side of the above filter separately, and which input electrical signals of each of the above frequency components and detect the maximum peak value within each of the above sampling periods within an inspection time consisting of a plurality of sampling periods. detection circuit. (d) Input the electric signals indicating the maximum peak values outputted from the plurality of peak value detection circuits separately, and calculate the maximum peak value detected one by one for each sampling period within the above inspection time to each of the above. A first calculation means for rearranging each frequency component in order of magnitude. (E) Regarding the maximum peak values rearranged in the order of magnitude in the first calculation means, the specific maximum peak value predetermined in accordance with the disturbance content is used as the effective maximum peak value for abnormality detection. A second calculation means for extracting each frequency component. (F) Comparing the effective maximum peak value for each frequency component obtained by the second calculation means with a predetermined set value and determining abnormality of the object to be inspected based on the comparison result. 3 calculation means.
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