JP2005283227A - Abnormal sound inspection method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載用の各種回転部品などから発生する音を解析、比較判定することにより、正常、判定不明あるいは異常を判定する異音検査方法およびその装置に関するものである。 The present invention relates to an abnormal sound inspection method and apparatus for determining normality, unknown determination, or abnormality by analyzing and comparing sound generated from various on-vehicle rotating parts.
従来におけるこの種の異音検査方法およびその装置としては、車載用の各種回転部品などである製品から発生する音の異常すなわち異音を、人(検査員)が耳で聴く官能検査に頼って、製品の検査および品質保証を行っている。 This kind of abnormal noise inspection method and apparatus in the past relies on a sensory test in which a person (inspector) listens to the ears of abnormal sounds generated from products such as various on-vehicle rotating parts, that is, abnormal noises. We conduct product inspection and quality assurance.
しかしながら、近年の自動車業界における目覚しい技術進歩により、車内の静音化が急速に進み、官能検査では人(検査員)の個人差や環境の変化などで安定した検査、すなわち製品の品質保証を維持することができず、また判定結果のデータ化や保存という観点での確実かつ高精度の検査、品質保証が困難となってきている。 However, due to remarkable technological advances in the automobile industry in recent years, the interior noise of the vehicle has been rapidly advancing, and sensory inspections maintain stable inspections due to individual differences (inspectors) and environmental changes, that is, product quality assurance is maintained. In addition, reliable and highly accurate inspection and quality assurance are becoming difficult from the viewpoint of data conversion and storage of determination results.
そこで、官能検査に代わる一般的な手段として、異常音の周波数軸成分あるいは時間軸成分において、正常品との相違を数値化し、その数値の大小すなわち相違により製品における発生音の異常診断を行ってきた。 Therefore, as a general means to replace the sensory test, the frequency axis component or time axis component of the abnormal sound is quantified as a difference from the normal product, and the abnormality of the generated sound in the product is diagnosed based on the magnitude of the numerical value, that is, the difference. It was.
しかし、本来人の耳による感覚すなわち聴覚は複雑であり、異音検査装置による判定結果と相関をとることは容易ではなく、最終的には官能検査に依存せざるを得ないのが、異音検査における現状といえるのである。 However, the sense of hearing by human ears, that is, hearing, is complicated, and it is not easy to correlate with the judgment result by the abnormal sound inspection device, and ultimately it is dependent on sensory inspection. This is the current state of inspection.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、前記従来の異音検査方法では、人(検査員)が正常あるいは異常と判定した製品と検査装置における判定結果に、主観の影響を受ける相違が現れることがあり、相関をとることが困難であるという課題を有していた。 However, in the conventional abnormal noise inspection method, a subjectively affected difference may appear in the determination result in the inspection apparatus and the product determined to be normal or abnormal by a person (inspector), and it is difficult to obtain a correlation. Had the problem of being.
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、人(検査員)の判定結果と異音検査装置における判定結果との相関が、容易かつ確実にとれ、官能検査に代わる高精度な異音検査方法およびその装置を提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and the correlation between the determination result of a person (inspector) and the determination result in the abnormal sound inspection apparatus can be easily and reliably obtained, and a high-precision difference that replaces the sensory inspection is obtained. An object of the present invention is to provide a sound inspection method and apparatus.
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、人が聴き正常音と判断した製品の音データを基準値として記憶手段で保存し、前記記憶手段により事前に保存されている製品における前記基準値と、計測手段で測定された被検査体の製品から発生する音の測定データとの一致度を一つあるいは複数を処理手段で算出し、前記処理手段により算出された結果の一致度により製品の異音の良否を判定手段にて判定するという構成を有しており、これにより、製品から発生する異音に対し、正常、判定不明あるいは異常の3つの判定を、官能検査に代わって確実かつ高精度に対応でき、かつ検査における個人差がなくなるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、基準値となる製品の音データを保存する記憶手段を、人が正常音と判断した音波形を所定時間毎に周波数解析を行い、所定時間内で定めた周波数毎の振幅成分をそれぞれ平均して蓄積するものとしてなるという構成を有しており、これにより、検査装置における判定結果を人(検査員)の判定結果と比較でき、製品の使用環境や製品の製造条件が異なる毎に、それに応じた基準値の音データの選定ができるという作用効果を有する。
In the invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、基準値となる製品の音データと被検査体の製品における音の測定データとの一致度を算出する処理手段は、前記基準値の各周波数における振幅値を入力とし、同じ振幅値を出力とする比例式の直線を基準の設定直線とし、前記測定データの各周波数における振幅値の設定直線からのズレ具合を最小2乗法により算出し、その結果を一致度の指標としてなるという構成を有しており、これにより、特定周波数の振幅成分の大小から判定する従来の方法とは異なり、製品から発生する異常音を、異常音の特徴を包含する周波数全体で捉えることができ、該当周波数を包括的に捉えて判断する人(検査員)の官能に近い判定を、一致度として1つの数値で表現できるという作用効果を有する。
In the invention according to
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、保存されている基準値となる製品の音データと、被検査体の製品における音の測定データとの一致度を判定する判定手段における判定基準を、人が聴くことで正常、判定不明あるいは異常の3判定に分類し、前記各判定の一致度におけるヒストグラムの傾向により、各々あるいは総合の判定基準を設定してなるという構成を有しており、これにより、人(検査員)が判断した結果と検査装置における判定結果との相関をとることができ、官能検査に対応した数値を使用した検査の自動化ができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、保存されている基準値となる製品の音データと、被検査体の製品における音の測定データとの一致度を判定する判定手段を、全測定時間を任意な所定数の区間に分割し、前記各区間において算出された一致度により製品の異音の良否を判定するものとしてなるという構成を有しており、これにより、不規則あるいは瞬間的に発生する異常音を把握でき、人(検査員)の官能に対応した判定が行えるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、保存されている基準値となる製品の音データと、被検査体の製品における音の測定データとの一致度を判定する判定手段を、全測定時間を任意な所定数の区間に分割し、前記各区間において算出された一致度の総合により製品の異音の良否を判定するものとしてなるという構成を有しており、これにより、製品が回転している時間全体において測定でき、総合的な音に対し人(検査員)の官能に対応した判定が行えるという作用効果を有する。
In the invention described in
本発明の請求項7に記載の発明は、特に、設定直線からのズレを数値化する手段を、測定する各周波数における振幅値が設定直線を下回る際、前記各周波数における振幅値に関しては、設定直線上にあると仮定する補正を行い、製品の不具合により零あるいは低振幅による基準値の音データとの一致度不整合を防止するものとしてなるという構成を有しており、これにより、マスターデータ(設定音圧)の規格より低い音が発生する製品に対する設定直線からの離脱が防止でき、検査装置や製品の設定不具合あるいは動作不具合製品などと、正常品(規格外の正常品)との識別が確実に行えるという作用効果を有する。 According to the seventh aspect of the present invention, in particular, when the amplitude value at each frequency to be measured falls below the setting line, the means for digitizing the deviation from the setting line is set with respect to the amplitude value at each frequency. It has a configuration that corrects the assumption that it is on a straight line, and prevents mismatching with the sound data of the reference value due to zero or low amplitude due to a malfunction of the product. It is possible to prevent the product that generates a sound lower than the (set sound pressure) standard from leaving the set straight line, and to distinguish between inspection equipment and product setting failure or malfunction products and normal products (non-standard normal products). Has the effect of reliably performing.
本発明の請求項8に記載の発明は、特に、人が聴き正常音と判断した製品の音データの基準値と、被検査体の製品から発生する音を計測手段で測定した測定データに基づき、前記製品の異音の良否を判定する異音検査において、人が聴き正常音と判断した製品の音データを基準値として保存する記憶手段と、被検査体の製品から発生する音を測定する計測手段と、前記記憶手段により保存されている基準値と前記計測手段で測定された製品の音の測定データとの一致度を算出する処理手段と、前記処理手段により算出された一致度の結果により製品の異音の良否を判定する判定手段とを備えてなるという構成を有しており、これにより、製品から発生する異音に対し、正常、判定不明あるいは異常の3つの判定を、官能検査に代わって確実かつ高精度に対応でき、かつ異音検査の自動化を行うことができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の異音検査方法およびその装置は、測定データから人が正常音と判断した製品の音データを基準値とし保存する記憶手段、記憶手段により保存されている正常音の音データと計測手段で測定された製品の音の測定データとの一致度を算出する処理手段、処理手段により算出された結果を用いて製品の異常すなわち異音の良否を判定する判定手段を有するという構成であり、汎用的なシステム構成でありながら、人(検査員)の判定結果と異音検査装置における判定結果との相関が、容易かつ確実であり、官能検査に代わって高精度な異音検査の自動化が図れるという効果を有する。 The abnormal sound inspection method and apparatus according to the present invention include a storage means for storing, as a reference value, sound data of a product that a person has determined to be a normal sound from measurement data, a sound data of normal sound stored by the storage means, and a measurement means. The processing means for calculating the degree of coincidence with the measurement data of the sound of the product measured in the step, the determination means for determining the quality of the product, that is, the quality of the abnormal sound using the result calculated by the processing means, Although it is a general-purpose system configuration, the correlation between human (inspector) judgment results and judgment results from an abnormal sound inspection device is easy and reliable, and automatic high-accuracy abnormal sound inspection can be substituted for sensory inspection. It has the effect of being able to plan.
以下、実施の形態を用いて、本発明の請求項1〜8に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention according to
図1は、本発明の実施の形態における異音検査の検査装置システム概要構成図である。図1において、被検査体である車載用の各種回転部品などの製品8、製品8を所定箇所に搭載し載置して回転させる回転機構1、回転機構1の回転制御を行う回転制御機構3であり、回転制御機構3により回転機構1を制御して、左右の回転方向、回転速度例えば0.5〜2[回転/秒]、そして回転時間例えば0.5〜4[s]などを、検査する製品8の必要に応じた所定値に設定する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus system for abnormal noise inspection according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
次に製品8を回転機構1で回転させることで発生する音をコンデンサ型などのマイクロホン2にて集音し、その集音した音を増幅器4で所定レベルに増幅させ、その増幅された音信号をA/D変換部5によりデジタル信号に変換する。
Next, the sound generated by rotating the
そして、最終的に前記デジタル信号をシステム解析部6に入力して、製品8の異音検査をシステム解析部6にて行い、その判定結果を各種のディスプレイでなる判定結果表示部7に表示するのである。また、前記判定結果の信号の一部をフィードバックして回転制御機構3を制御駆動する。
Finally, the digital signal is input to the
なお、システム解析部6は、計測(測定)された被検査体である製品8の音信号の時間軸成分あるいは周波数軸成分の抽出処理を行い、抽出された音信号を電圧値からdB値に変換する周波数解析処理部61、複数種の音の基準値を保存する基準音データ格納部62、官能検査すなわち基準値との一致度ηの計算を行う一致度算出処理部63、基準音と測定音との一致度ηにより検査される製品8の良否判定を行う判定部64、そして一致度ηの基準を作成する基準値作成部65から構成されている。
The
なお、マイクロホン2に代えて振動を感知するセンサーにすれば、振動する被検査体における異振動検査を行うことができる。本実施の形態では音(音響)に関する検査について説明する。
If a sensor that detects vibration instead of the
本発明の異音検査方法は、人(検査員)が聴き正常音と判断した製品の音データを基準値として記録保存し、記録保存されている前記正常音の音データと、計測し測定された被検査体の製品から発生する音の測定データとの一致度を、所定演算により一つあるいは複数算出し、前記で算出された結果を別途設定された良品の基準値との比較により、被検査体の製品における異音の良否、すなわち正常、判定不明あるいは異常を数値により判定するものである。 The abnormal sound inspection method of the present invention records and saves the sound data of a product that a person (inspector) listens and determines as a normal sound as a reference value, and measures and measures the sound data of the normal sound that is recorded and stored. The degree of coincidence with the measurement data of the sound generated from the product of the inspected object is calculated by a predetermined calculation, and the result calculated above is compared with the reference value of a good product set separately. The quality of the abnormal sound in the inspected product, that is, normal, unknown or abnormal, is determined numerically.
さて、被検査体である製品8の異音検査の方法であるが、まず製品8を、回転制御機構3によりあらかじめ条件範囲内で設定され回転制御される回転機構1に搭載し載置して回転させ、その回転している間に製品8が発生する音を、コンデンサ型のマイクロホン2により計測(測定)する。
The abnormal sound inspection method for the
計測(測定)した音を増幅器4により、周波数20Hz以下および20kHz以上を除去して、検査範囲である可聴周波数領域のみを増幅し、その増幅された音信号をA/D変換部5にてデジタル信号に変換した後、システム解析部6に入力する。
The measured sound is removed by the
本発明を説明するための実施例として、回転制御機構3にて回転機構1に搭載し載置された製品8を中立の位置から順に右回転、左回転、右回転させて再びもとの中立位置に戻す動作とし、その時間軸においては、右回転を3分割、左回転を6分割、そして最後に右回転を3分割し、回転時間全体を合計12分割し計測(測定)する設定としている。
As an embodiment for explaining the present invention, the
前記における分割された各時間を1秒以下にすることで、製品8の回転中で瞬間的に発生した音を検査員の官能に近い形で捕捉することができるのであり、また被検査体の製品8における捕捉したい異音の発生する時間に対応して、各回転における時間の分割数は自由に設定することが出来るようになっている。
By making each divided time in the above 1 second or less, it is possible to capture the sound generated instantaneously during the rotation of the
そしてまた周波数軸では、可聴範囲とされる20Hz〜20kHz間で特に異音となる周波数を、異音検査装置における処理時間を考慮して、15ポイントを設定して抜き出し、その音圧において一致度ηを求めるものとしている。 In addition, on the frequency axis, a frequency that is particularly abnormal between 20 Hz and 20 kHz, which is an audible range, is extracted by setting 15 points in consideration of processing time in the abnormal sound inspection apparatus, and the degree of coincidence in the sound pressure is extracted. η is obtained.
すなわち、環境や製品8の製造条件が変化する毎に、異音とされる周波数帯を自由かつ最適に対応させて設定することが可能となっている。
That is, every time the environment or manufacturing conditions of the
前記の設定条件による測定結果を、システム解析部6における周波数解析処理部61において、製品8が回転することにより発生する音の振幅値を、所定の時間毎、あるいはまた所定の周波数毎にてdB値に変換する。
The measurement result based on the setting condition is converted into the dB value of the sound generated by the rotation of the
そして、一致度算出処理部63において、変換された音の振幅値(dB値)と基準音データ格納部62からの本被検査体の製品8に適応する基準音データを用い、図2の音圧表に示すように、計測(測定)された音の各周波数の振幅値が、同じ周波数における基準音の振幅値との一致具合を、図4に示している式すなわち、
η=10×log{(Sβ−Ve)/(2r×VN)}・ ・ ・ ・(導出式1)
により最終的に一致度η(SN比)として算出する。
Then, the coincidence
η = 10 × log {(Sβ−V e ) / (2r × V N )} (Equation 1)
Is finally calculated as the degree of coincidence η (SN ratio).
このように一致度ηは12分割された各時間で算出されるため、本実施例では12個の一致度ηが算出されることになる。 In this way, the coincidence η is calculated at each of the 12 divided times, and therefore, in this embodiment, 12 coincidences η are calculated.
なお、あらかじめシステム解析部6における基準音データ格納部62に、必要かつ適応する複数種類の基準音を格納しているため、被検査体の製品8の種類、使用環境などに合せて対応することが可能となっている。
In addition, since the reference sound
次に、一致度ηを導出する具体的な手順について説明する。図2は本発明の異音検査による各周波数におけるマスターデータ(設定音圧)と測定データの音圧表の例、図3は同じくマスターデータ(設定音圧)と測定データとの一致具合を示す事例のグラフである。 Next, a specific procedure for deriving the coincidence η will be described. FIG. 2 shows an example of a master data (set sound pressure) and measurement data sound pressure table at each frequency obtained by the abnormal sound inspection of the present invention, and FIG. 3 also shows a matching condition between the master data (set sound pressure) and the measurement data. It is a graph of an example.
図3におけるグラフにおいて、横軸に図2に示す周波数f1からf15(例えば、400Hz〜20kHz)の所定周波数におけるマスターデータ(設定音圧)を正順にプロット、そして、縦軸に同設定音圧および被検査体の製品における同測定音圧で表しており、当然マスターデータ(設定音圧)は直線上にプロットされることになる。 In the graph of FIG. 3, the horizontal axis plots master data (set sound pressure) at a predetermined frequency of frequencies f1 to f15 (for example, 400 Hz to 20 kHz) shown in FIG. 2 in positive order, and the vertical axis represents the set sound pressure and This is represented by the sound pressure measured in the product of the object to be inspected. Naturally, the master data (set sound pressure) is plotted on a straight line.
なお、設定における同一レベルの音圧は重複させており、周波数f1からf15の15のプロット数より少なくなっている。そして、マスターデータ(設定音圧)は選択された複数の人(検査員)が良品と判断したサンプルの平均値であり、各周波数における音圧と同じ値を検出することが人(検査員)による検査と同等であることを意味している。 Note that the sound pressures at the same level in the setting are overlapped and are smaller than the number of 15 plots of the frequencies f1 to f15. The master data (set sound pressure) is the average value of the samples that the selected plural people (inspectors) have determined to be non-defective, and the person (inspector) can detect the same value as the sound pressure at each frequency. It means that it is equivalent to the inspection by.
従って、同等すなわち理想であると仮定したマスターデータ(設定音圧)の設定直線からのズレを不具合のノイズ(不要)成分とし、純粋な直線成分との相違(比)から測定データのバラツキ具合、すなわち一致度ηを算出するのである。 Therefore, the deviation from the set straight line of the master data (set sound pressure) that is assumed to be equivalent, that is, the ideal, is regarded as a defective noise (unnecessary) component, and the variation in measured data from the difference (ratio) from the pure straight line component, That is, the degree of coincidence η is calculated.
前記の内容は、品質工学におけるバラツキを最小とする最適条件の設定に有効なパラメータ設計で、評価指標として使用されているSN比と同一であり、図2におけるデータを基にして、前記における図4に示す最後の
η=10×log{(Sβ−Ve)/(2r×VN)}・ ・ ・ ・(導出式1)
として導出され計算されるのである。
The above contents are the same as the S / N ratio used as an evaluation index in the parameter design effective for setting the optimum condition that minimizes the variation in quality engineering, and the above figure is based on the data in FIG. The last η = 10 × log {(Sβ−V e ) / (2r × V N )} shown in FIG. 4 (derivation formula 1)
Is derived and calculated as
さて、官能検査とのより整合性を図るための、判定手段における判定基準の設定として、例えば、12分割された各時間における各々の一致度ηが算出された所定数(複数個)の製品8の回転中に発生する音を、人(検査員)が正常、判定不明品あるいは不良品とする3分類とし、各分類における時間毎の一致度ηのヒストグラムを基準値設定部65にて自動作成する。
Now, as a setting of the determination standard in the determination means for achieving more consistency with the sensory test, for example, a predetermined number (a plurality) of
このヒストグラムの結果すなわち傾向により、正常、判定不明および不良における平均値や標準偏差などから最適なしきい値を設定し、一致度ηによる正常、判定不明あるいは不良に対応する所定の判定基準を設定するか、あるいは3分類を総合して設定するのであり、測定データと官能検査とのより整合性を図ることができるのである。 Based on the result or tendency of this histogram, an optimal threshold value is set based on the average value or standard deviation of normal, unknown, and defective, and a predetermined determination criterion corresponding to normal, unknown, or defective based on the degree of coincidence η is set. Alternatively, the three classifications are set in a comprehensive manner, and the consistency between the measurement data and the sensory test can be improved.
図5は、製品8の所定回転時間を12分割し、マスターデータ(設定音圧)と測定データの各周波数における音圧を基に、前記で説明した導出式(1)により一致度ηを算出し、測定開始の時間帯1から最後の分割区間である時間帯12におけるSN比すなわち一致度η(I)の例を示した表である。
FIG. 5 shows that the predetermined rotation time of the
そして、図6に示すように、12分割された時間の各々において設定されている一致度ηのしきい値にて判定を行う分割判定と、12分割の区分における一致度ηを総合(例えば合計値)したしきい値により判定を行う総合判定を判定部64にて行い、その判定の結果を結果表示部7にて表示して異音検査を行うのであり、被検査体である製品8の特定箇所(条件)の検査を要する場合と、特定箇所すなわち個別の判定では無く全体での判定を必要とする場合のそれぞれ必要に応じて選択し対応するのである。
Then, as shown in FIG. 6, the division determination in which the determination is performed based on the threshold value of the matching degree η set in each of the 12 divided times and the matching degree η in the 12 divisions are combined (for example, total) The
なお、検査する各周波数において、マスターデータ(設定音圧)よりも低い音圧が検出し計測(測定)された製品8に関しては、その低い音圧が発生している計測点のみを、マスターデータ(設定音圧)と同じ音圧値が発生しているとして、一致度算出処理部63において自動的に補正するのである。
For each
この補正を行うことで、製品8における異音レベルの著しく低い良品を不良と判定せず、前記で説明したマスターデータ(設定音圧)の直線より上となる一致度ηが悪化している製品、すなわち真に不具合の製品8との識別(検査)を行うことができるのである。
By performing this correction, a non-defective product having a remarkably low abnormal sound level in the
また、回転機構1の空転、マイクロホン2の故障、あるいは製品8の取付けミスなどの理由で、音の計測(測定)を行っている間が無音状態となり、マスターデータ(設定音圧)よりも低い音圧あるいは零となる場合には、回転制御機構3により制御駆動されて製品8は除外されるよう構成されている。
Also, due to reasons such as the idling of the
図7は本発明の前記における事例を示しており、すなわちある周波数においてマスターデータ(設定音圧)の音圧値を下回る音圧(図7における破線で示す内側)に関しては、直線上に存在するとして補正されるのであり、バラツキが低減し、補正後における一致度ηは補正前と比較して向上する結果となる。 FIG. 7 shows the above example of the present invention, that is, a sound pressure lower than the sound pressure value of the master data (set sound pressure) at a certain frequency (inside indicated by a broken line in FIG. 7) exists on a straight line. As a result, the variation is reduced, and the coincidence η after the correction is improved as compared with that before the correction.
前記により、マスターデータ(設定音圧)よりも低い異音レベルの発生や、各種の不具合のため回転による異音が発生しない製品に対しても、異音検査における安定かつ確実な判定を行うことが出来るのである。 Based on the above, stable and reliable determination in abnormal noise inspection is performed even for products that generate abnormal noise levels lower than the master data (set sound pressure) or products that do not generate abnormal noise due to rotation due to various problems. Is possible.
本発明にかかる異音検査方法およびその装置は、汎用的なシステム構成でありながら、人の判定結果と異音検査装置における判定結果との相関が、容易かつ確実であり、官能検査に代わる正確な異音検査の自動化が図れるという効果を有し、車載用の各種回転部品や、人の官能に依存している音響あるいは振動検査などの用途として有用である。 Although the abnormal sound inspection method and the apparatus according to the present invention have a general-purpose system configuration, the correlation between the human determination result and the determination result in the abnormal sound inspection apparatus is easy and reliable, and is accurate instead of the sensory inspection. This makes it possible to automate various abnormal noise inspections, and is useful for applications such as various on-vehicle rotating parts and acoustic or vibration inspections that depend on human sensuality.
1 回転機構
2 マイクロホン
3 回転制御機構
4 増幅器
5 A/D変換部
6 システム解析部
7 判定結果表示部
8 製品(被検査体)
61 周波数解析処理部
62 基準音データ格納部
63 一致度算出処理部
64 判定部
65 基準値作成部
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