特許 7596994 異音検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】異音検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01H 3/00 20060101AFI20241203BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20241203BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

G01H3/00 A

G01H17/00 Z

G01M99/00 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021155733

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046893

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-07-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川合 窒登

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 和明

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１６６４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４２１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７９８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２６８２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０６８４４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２１５８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｈ ３／００ － ３／１４

Ｇ０１Ｈ １７／００

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
前記対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
前記音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
前記周波数特性に基づいて、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
前記異音強調信号に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
前記異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
前記異音特徴量を記憶する記憶部（２１）と、
前記異音強調部が前記異音強調信号を求めるために前記周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
前記対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
前記異音強調部は、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を増加させる増加調整および前記対象機器の異音に含まれると推測される周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる減少調整のうち、少なくとも前記増加調整を行うことで前記異音強調信号を求めるとともに、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで前記複数の構成機器毎に前記異音強調信号を求め、
前記音分析部は、前記異音強調部が前記複数の構成機器毎に求める前記異音強調信号に基づいて、前記複数の構成機器毎に前記異音特徴量を求め、
前記異音判定部は、前記記憶部に記憶された過去の前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量と、前記音分析部が今回求めた前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量とに基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音検出装置。

【請求項2】

前記記憶部は、前記対象機器の動作音に含まれる異音に関する情報である異音情報を予め記憶し、
前記異音判定部は、前記異音強調信号および前記異音情報に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する請求項１に記載の異音検出装置。

【請求項3】

前記異音情報が、異常状態で動作する前記対象機器の動作音に基づいて設定される請求項２に記載の異音検出装置。

【請求項4】

前記異音情報が、前記複数の構成機器が動作する際における前記複数の構成機器それぞれが動作する際の動作音に基づいて設定されており、
前記異音強調部は、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記記憶部が記憶する前記複数の構成機器の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで前記異音強調信号を前記複数の構成機器毎に求める請求項２に記載の異音検出装置。

【請求項5】

検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
前記対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
前記音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
前記周波数特性に基づいて、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
前記異音強調信号に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
前記異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
前記対象機器の動作音に含まれる異音に関する情報である異音情報および前記異音特徴量を予め記憶する記憶部（２１）と、
前記異音強調部が前記異音強調信号を求めるために前記周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
前記対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
前記異音情報が、前記複数の構成機器が動作する際における前記複数の構成機器それぞれが動作する際の動作音に基づいて設定されており、
前記異音強調部は、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を増加させる増加調整および前記対象機器の異音に含まれると推測される周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる減少調整のうち、少なくともどちらか一方の調整を行うとともに、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記記憶部が記憶する前記複数の構成機器の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで前記異音強調信号を求めるとともに、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで前記複数の構成機器毎に前記異音強調信号を求め、
前記音分析部は、前記異音強調部が前記複数の構成機器毎に求める前記異音強調信号に基づいて、前記複数の構成機器毎に前記異音特徴量を求め、
前記異音判定部は、前記記憶部に記憶された過去の前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量と、前記音分析部が今回求めた前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量とに基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音検出装置。

【請求項6】

前記異音情報は、前記対象機器の異音が含まれる動作音を周波数毎の音圧信号の強度で示し、周波数毎の音圧信号のうち前記対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を強調させたものであって、
前記記憶部は、前記異音情報の音圧信号の強度に関する特徴を示す推定特徴量を前記異音情報として記憶しており、
前記異音判定部は、前記異音特徴量および前記推定特徴量に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する請求項２ないし５のいずれか１つに記載の異音検出装置。

【請求項7】

検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
前記対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
前記音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
前記周波数特性に基づいて、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
前記異音強調信号に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
前記異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
前記異音特徴量を記憶する記憶部（２１）と、
前記異音強調部が前記異音強調信号を求めるために前記周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
前記対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
前記異音強調部は、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで前記複数の構成機器毎に前記異音強調信号を求め、
前記音分析部は、前記異音強調部が前記複数の構成機器毎に求める前記異音強調信号に基づいて、前記複数の構成機器毎に前記異音特徴量を求め、
前記異音判定部は、前記記憶部に記憶された過去の前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量と、前記音分析部が今回求めた前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量とに基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音検出装置。

【請求項8】

前記異音強調部は、前記周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの前記対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を増加させる増加調整および前記対象機器の異音に含まれると推測される周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる減少調整のうち、少なくともどちらか一方の調整を行うことで前記異音強調信号を求める請求項７に記載の異音検出装置。

【請求項9】

前記異音判定部は、前記記憶部に記憶された過去の前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量と前記異音強調部が今回求めた前記複数の構成機器毎の前記異音特徴量との差に基づいて算出される前記異音特徴量の経時変化に基づいて前記対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する請求項７または８のいずれか１つに記載の異音検出装置。

【請求項10】

前記異音強調信号を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である強調音信号に変換する信号逆変換部（２６）と、
前記強調音信号に基づいて前記対象機器の動作音に対して前記対象機器の異音を強調した音を発生させる音発生部（５０）と、を備える請求項１ないし９のいずれか１つに記載の異音検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検査対象である対象機器の異音を検出する異音検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、対象機器から発する音を解析して、音に含まれる異音の発生要因を特定する異常発生要因特定システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この異常発生要因特定システムは、異音を含む音の音圧データから所定の時間毎に分割した分割データを作成し、各分割データのＦＦＴデータから得られる異常度に基づいて異音の発生要因を特定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－８１３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、対象機器の異常によって発生する異音は、異常発生開始直後等、対象機器から発する音に含まれる異音が僅かである場合、音圧データを解析する際の異音の音圧信号の大きさが小さい。このように対象機器から発する音に含まれる異音が僅かである場合、特許文献１に記載の異常発生要因特定システムのような対象機器から発する音を解析して異音を検出する異音検出装置において、異音の発生を検出することが難しい。

【0005】

本開示は上記点に鑑みて、僅かな異音であっても検出可能な異音検出装置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】

【0006】

請求項１に記載の発明は、
検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
周波数特性に基づいて、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
異音強調信号に基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
異音特徴量を記憶する記憶部（２１）と、
異音強調部が異音強調信号を求めるために周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
異音強調部は、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を増加させる増加調整および対象機器の異音に含まれると推測される周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる減少調整のうち、少なくとも増加調整を行うことで異音強調信号を求めるとともに、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで複数の構成機器毎に異音強調信号を求め、
音分析部は、異音強調部が複数の構成機器毎に求める異音強調信号に基づいて、複数の構成機器毎に異音特徴量を求め、
異音判定部は、記憶部に記憶された過去の複数の構成機器毎の異音特徴量と、音分析部が今回求めた複数の構成機器毎の異音特徴量とに基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する。
また、請求項５に記載の発明は、
検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
周波数特性に基づいて、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
異音強調信号に基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
対象機器の動作音に含まれる異音に関する情報である異音情報および異音特徴量を予め記憶する記憶部（２１）と、
異音強調部が異音強調信号を求めるために周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
異音情報が、複数の構成機器が動作する際における複数の構成機器それぞれが動作する際の動作音に基づいて設定されており、
異音強調部は、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器の異音に含まれると推定される周波数の音圧信号の強度を増加させる増加調整および対象機器の異音に含まれると推測される周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる減少調整のうち、少なくともどちらか一方の調整を行うとともに、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの記憶部が記憶する複数の構成機器の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで異音強調信号を求めるとともに、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで複数の構成機器毎に異音強調信号を求め、
音分析部は、異音強調部が複数の構成機器毎に求める異音強調信号に基づいて、複数の構成機器毎に異音特徴量を求め、
異音判定部は、記憶部に記憶された過去の複数の構成機器毎の異音特徴量と、音分析部が今回求めた複数の構成機器毎の異音特徴量とに基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する。
また、請求項７に記載の発明は、
検査対象である対象機器の動作音に含まれる異音を検出する異音検出装置であって、
対象機器の動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号として取得する音取得部（１０）と、
音圧時間信号を、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性に変換する信号変換部（２２）と、
周波数特性に基づいて、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号を求める異音強調部（２３）と、
異音強調信号に基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する異音判定部（２５）と、
異音強調信号における音圧信号の強度に関する特徴を示す異音特徴量を求める音分析部（２４）と、
異音特徴量を記憶する記憶部（２１）と、
異音強調部が異音強調信号を求めるために周波数特性における周波数毎の音圧信号を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部（４０）と、を備え、
対象機器は、複数の構成機器（Ｍ１、Ｍ２、Ｃ）を有し、
異音強調部は、周波数特性における周波数毎の音圧信号のうちの複数の構成機器毎それぞれが正常状態で動作する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させることで複数の構成機器毎に異音強調信号を求め、
音分析部は、異音強調部が複数の構成機器毎に求める異音強調信号に基づいて、複数の構成機器毎に異音特徴量を求め、
異音判定部は、記憶部に記憶された過去の複数の構成機器毎の異音特徴量と、音分析部が今回求めた複数の構成機器毎の異音特徴量とに基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0007】

このように、対象機器の異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調信号に基づいて対象機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定することで、対象機器の動作音に含まれる異音が僅かであっても、当該異音を検出することができる。

【0008】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る異音検出装置の概略構成図である。

【図2】音圧時間信号の一例を示す図である。

【図3】第１実施形態に係るＥＱ部の概略構成図である。

【図4】周波数特性の一例を示す図である。

【図5】異常音テンプレートの一例を示した図である。

【図6】異音強調特性の一例を示した図である。

【図7】強調音信号の一例を示す図である。

【図8】第１実施形態に係るＥＱ部が実行する制御処理を説明するための図である。

【図9】第２実施形態に係る異音検出装置の概略構成図である。

【図10】切削異常テンプレートの一例を示した図である。

【図11】第２実施形態に係るＥＱ部が実行する制御処理を説明するための図である。

【図12】周波数特性の一例を示す図である。

【図13】第１モータ強調特性の一例を示した図である。

【図14】第２モータ強調特性の一例を示した図である。

【図15】切削強調特性の一例を示した図である。

【図16】第３実施形態に係る異音検出装置の概略構成図である。

【図17】第３実施形態に係るＥＱ部の概略構成図である。

【図18】第３実施形態に係る入力装置の設定部を示す図である。

【図19】第３実施形態に係るＥＱ部が実行する制御処理を説明するための図である。

【図20】第１モータ強調特性の一例を示した図である。

【図21】第２モータ強調特性の一例を示した図である。

【図22】切削強調特性の一例を示した図である。

【図23】第３実施形態の変形例に係る入力装置の設定部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

【0011】

（第１実施形態）
本実施形態について、図１～図８を参照して説明する。本実施形態の異音検出装置１は、検査対象である対象機器Ｐの動作音に基づいて、当該動作音に異音が含まれるか否かを判定する装置である。対象機器Ｐは、例えば、工場に設置された設備である。また、異音とは、対象機器Ｐが正常状態ではない異常状態で動作するときに発生する音である。図１に示すように、異音検出装置１は、音取得部１０と、ＥＱ部２０と、音出力部３０と、スピーカー５０とを備える。異音検出装置１は、異音検出装置１の外部に設けられたマイクロホンＭＣから対象機器Ｐの動作音を取得する。

【0012】

マイクロホンＭＣは、異音の検出対象である対象機器Ｐの動作音を検出し、検出した動作音に対応する信号を音圧信号として外部に出力する音検出部である。マイクロホンＭＣは、対象機器Ｐに設置されており、対象機器Ｐの動作音に応じた音圧信号をアナログ信号として、例えば所定の周期毎に、音取得部１０に送信する。

【0013】

音取得部１０は、マイクロホンＭＣから送信される動作音に応じた音圧信号を受信するインターフェース部である。音取得部１０は、マイクロホンＭＣから送信されるアナログ信号を所定サンプリング間隔でサンプリングして、アナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、音取得部１０は、対象機器Ｐが動作する際に発生する動作音を、音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である音圧時間信号Ｔｓ１として取得する。音圧時間信号Ｔｓ１には、図２に示すように、時間経過に伴う音圧信号の強度変化の情報が含まれている。音取得部１０は、取得した音圧時間信号Ｔｓ１をＥＱ部２０に出力する。

【0014】

ＥＱ部２０は、ＣＰＵ等を備えたコンピュータとして構成されている。ＥＱ部２０は、図３に示すように、記憶部２１と、信号変換部２２と、異音強調部２３と、音分析部２４と、異音判定部２５と、信号逆変換部２６とを含んでいる。記憶部２１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、書き込み可能な不揮発性記憶媒体等を含む。ＲＡＭ、ＲＯＭ、書き込み可能な不揮発性記憶媒体は、いずれも非遷移的実体的記憶媒体である。記憶部２１には、信号変換部２２、異音強調部２３、音分析部２４、異音判定部２５および信号逆変換部２６が処理を実行するためのプログラムおよび対象機器Ｐの動作音に関する後述の情報が予め記憶されている。

【0015】

信号変換部２２、異音強調部２３、音分析部２４、異音判定部２５および信号逆変換部２６は、記憶部２１のＲＯＭまたは書き込み可能な不揮発性記憶媒体に記録されたプログラムに従った処理を実行する装置である。そして、信号変換部２２、異音強調部２３、音分析部２４、異音判定部２５および信号逆変換部２６は、プログラムを実行する際には、記憶部２１のＲＡＭを作業領域として使用する。

【0016】

すなわち、ＥＱ部２０は、記憶部２１に記憶されたプログラムを実行することで、信号変換部２２、異音強調部２３、音分析部２４、異音判定部２５、信号逆変換部２６として機能する。なお、ＥＱ部２０は、記憶部２１、信号変換部２２、異音強調部２３、音分析部２４、異音判定部２５、信号逆変換部２６に１対１に対応する複数の回路モジュールを備えていてもよい。

【0017】

信号変換部２２は、音取得部１０から送信される音圧時間信号Ｔｓ１を周波数毎の音圧信号の強度を示す信号に変換するものである。具体的に、信号変換部２２は、入力された音圧時間信号Ｔｓ１を所定の長さの時間だけを抽出して短時間フーリエ変換することで、図４に示すように、周波数毎の音圧信号の強度を示す周波数特性Ｆｓ１に変換する。

【0018】

本実施形態の信号変換部２２は、音圧時間信号Ｔｓ１を、０Ｈｚから一般的に可聴領域のおおよその最大値とされる周波数である２００００Ｈｚまでの周波数帯域における周波数毎の音圧信号の強度に変換する。図４に示す周波数特性Ｆｓ１では、対象機器Ｐの動作音の音圧信号の大きさおよび当該動作音に含まれる異音の音圧信号の大きさの情報が含まれる一例を示している。

【0019】

異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１における周波数毎の音圧信号のうちの対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させるものである。異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ１における０～２００００Ｈｚの周波数のうち、予め記憶部２１に定められた対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させる。

【0020】

記憶部２１には、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報として、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれる場合の実際の動作音に関する図５に示す音圧信号の情報が記憶されている。具体的に、記憶部２１には、実際に対象機器Ｐの異音が含まれる動作音を周波数特性Ｆｓ１と同様に０～２００００Ｈｚの周波数毎の音圧信号に変換した上で、異音に含まれる周波数の音圧信号を強調した異常音テンプレートＦｓ２の情報が予め記憶されている。すなわち、異常音テンプレートＦｓ２は、対象機器Ｐが異常状態である場合の動作音に基づいている。

【0021】

さらに、記憶部２１には、異常音テンプレートＦｓ２の音圧信号の強度に関する特徴量が予め記憶されている。具体的に、記憶部２１には、異常音テンプレートＦｓ２が示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換したテンプレートベクトルＶｔの情報が予め記憶されている。

【0022】

また、記憶部２１には、異常音テンプレートＦｓ２における０～２００００Ｈｚの周波数帯域のうち、他の周波数に比較して比較的音圧信号が大きい周波数の情報も予め記憶されている。異常音テンプレートＦｓ２において、他の周波数に比較して比較的音圧信号が大きい周波数とは、対象機器Ｐの動作音に含まれる周波数のうちの異音に含まれる周波数である。

【0023】

ところで、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音は、対象機器Ｐが正常状態ではなく、異常状態で動作する際に発生する。そして、対象機器Ｐが異常状態で動作する際に発生する異音は、対象機器Ｐが正常状態から異常状態になる度に、比較的同じ周波数を含む可能性が高い。このため、対象機器Ｐが異常状態である場合の動作音に基づいて設定される異常音テンプレートＦｓ２において、他の周波数に比較して比較的音圧信号が大きい周波数は、対象機器Ｐが正常状態から異常状態になった際の異音に含まれると推定される周波数である。異常音テンプレートＦｓ２は異音情報に対応する。また、テンプレートベクトルＶｔは推定特徴量に対応する。

【0024】

以下、異常音テンプレートＦｓ２における周波数帯域のうち、他の周波数に比較して比較的音圧信号が大きい周波数を異音周波数Ｆａ、当該異音周波数Ｆａとは異なる周波数を通常周波数Ｆｎとも呼ぶ。

【0025】

本実施形態では、例えば、異音周波数Ｆａは、異常音テンプレートＦｓ２において音圧信号が最大となる周波数を中心とした所定の帯域幅を有する周波数帯域で設定される。所定の帯域幅は、予め定められており、例えば１００Ｈｚで設定される。

【0026】

このため、図５に示す異常音テンプレートＦｓ２において音圧信号が最大となる周波数が２４００Ｈｚである場合、異音周波数Ｆａは、０～２００００Ｈｚの帯域うち、２３５０Ｈｚ～２４５０Ｈｚの帯域幅を有する周波数帯域で設定される。また、通常周波数Ｆｎは、０～２００００Ｈｚのうち、２３５０Ｈｚより小さい周波数帯域および２４５０Ｈｚより大きい周波数帯域で設定される。

【0027】

なお、所定の帯域幅は、１００Ｈｚより小さい帯域幅で設定されてもよいし、１００Ｈｚより大きい帯域幅で設定されてもよい。所定の帯域幅は、異常音テンプレートＦｓ２において適宜設定される。

【0028】

これら異常音テンプレートＦｓ２、テンプレートベクトルＶｔ、異音周波数Ｆａ、通常周波数Ｆｎのそれぞれの情報は、対象機器Ｐを異常状態で動作させた際の実際の異音が含まれる動作音を収集して音解析を行う実験結果等から得られる。異音検出装置１には、異音検出を行う前に予め行う実験結果等から得られるこれら異常音テンプレートＦｓ２、テンプレートベクトルＶｔ、異音周波数Ｆａ、通常周波数Ｆｎそれぞれの情報が記憶部２１に記憶されている。

【0029】

図５に示す異常音テンプレートＦｓ２では、異音に含まれると推定される周波数の音圧信号を強調するために、異音が含まれる実際の動作音の音圧信号を周波数毎の音圧信号で示した際において、異音周波数Ｆａの音圧信号を所定の増加量だけ増加させた。さらに、当該異常音テンプレートＦｓ２では、異音に含まれる周波数の音圧信号を強調するために、異音が含まれる実際の動作音の音圧信号を周波数毎の音圧信号で示した際において、通常周波数Ｆｎの音圧信号を所定の減少量だけ減少させた。これにより、図５に示す異常音テンプレートＦｓ２では、異音が含まれる実際の動作音の音圧信号において、異音に含まれる周波数の音圧信号が強調されている。

【0030】

なお、異音に含まれると推定される周波数の音圧信号を強調するための所定の増加量および所定の減少量は、周波数特性Ｆｓ１における周波数のうちの異音周波数Ｆａの音圧信号の強度を強調可能な値で予め設定される。また、当該所定の増加量および所定の減少量は、互いの絶対値が同じ値に設定されてもよいし、異なる値で設定されてもよい。

【0031】

異音強調部２３は、異音検出装置１が対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する際に、対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させるイコライジング処理を行うものである。具体的に、異音強調部２３は、信号変換部２２が求めた周波数特性Ｆｓ１における０～２００００Ｈｚの周波数毎の音圧信号のうちの予め記憶部２１に定められた異音周波数Ｆａの音圧信号の強度を強調させる。本実施形態の異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ１における音圧信号のうち異音周波数Ｆａの音圧信号を所定の増加量だけ増加させる増加調整を行うとともに、通常周波数Ｆｎの音圧信号を所定の減少量だけ減少させる減少調整を行う。

【0032】

すなわち、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ１における異音周波数Ｆａの音圧信号を、異常音テンプレートＦｓ２の異音周波数Ｆａにおいて増加させた音圧信号と同じ所定の増加量だけ増加させる。また、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ１における通常周波数Ｆｎの音圧信号を、異常音テンプレートＦｓ２において減少させた音圧信号と同じ所定の減少量だけ減少させる。このように異音強調部２３によってイコライジングされることによって、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１は、図６に示すように、対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度が強調される。また、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１をイコライジングすることによって得られる音圧信号の波形を、異常音テンプレートＦｓ２の波形に近付けることができる。

【0033】

以下、異音強調部２３によって対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度が強調された信号を異音強調特性Ｆｓ３とも呼ぶ。異音強調特性Ｆｓ３は異音強調信号に対応する。

【0034】

異音強調部２３は、異音強調特性Ｆｓ３の情報を音分析部２４および信号逆変換部２６に出力する。

【0035】

音分析部２４は、異音強調部２３から入力される異音強調特性Ｆｓ３に基づいて異音強調特性Ｆｓ３における音圧信号の強度に関する異音特徴量を算出するものである。本実施形態では、音分析部２４は、異音特徴量を、異音強調特性Ｆｓ３が示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換した強調ベクトルＶｐとして求める。音分析部２４は、算出した強調ベクトルＶｐの情報を異音判定部２５に出力する。

【0036】

異音判定部２５は、音分析部２４から入力される強調ベクトルＶｐの情報および記憶部２１に予め記憶されているテンプレートベクトルＶｔに基づいて、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定するものである。具体的に、異音判定部２５は、異音強調特性Ｆｓ３の異音特徴量である強調ベクトルＶｐおよび異常音テンプレートＦｓ２の特徴量であるテンプレートベクトルＶｔを比較することで、異音強調特性Ｆｓ３と異常音テンプレートＦｓ２との類似度を求める。そして、異音判定部２５は、異音強調特性Ｆｓ３と異常音テンプレートＦｓ２との類似度の情報に基づいて、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。異音判定部２５の詳細については、後述の作動の説明において説明する。

【0037】

信号逆変換部２６は、異音強調部２３から入力される異音強調特性Ｆｓ３を、音圧信号の強度の経時変化を示す信号に変換して出力するものである。具体的に、信号逆変換部２６は、フーリエ変換で得られた周波数特性Ｆｓ１に基づく異音強調特性Ｆｓ３を逆短時間フーリエ変換して逆変換することで異音強調特性Ｆｓ３を音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号である強調音信号Ｔｓ２に変換する。強調音信号Ｔｓ２は、図７に示すように、時間経過に伴う音圧信号の強度変化の情報が含まれている。また、強調音信号Ｔｓ２は、対象機器Ｐの動作音に対して異音に含まれる周波数の音圧信号が強調されている。信号逆変換部２６は、変換した強調音信号Ｔｓ２を、音出力部３０に出力する。

【0038】

音出力部３０は、信号逆変換部２６から入力された強調音信号Ｔｓ２を、例えばアナログ信号に変換して出力する信号出力部である。音出力部３０は、対象機器Ｐの動作音に対して異音に含まれる周波数の音圧信号が強調された音圧信号に応じた信号をスピーカー５０へ出力する。

【0039】

スピーカー５０は、音出力部３０から入力される信号に基づいて、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を出力する音発生部である。スピーカー５０は、例えば、異音検出装置１の操作を行う作業者の周辺に設置されており、作業者へ対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を発報する。

【0040】

以下、以上のような構成の異音検出装置１の作動について図８を参照して説明する。音取得部１０がマイクロホンＭＣから対象機器Ｐの動作音に応じた信号を受信すると、音取得部１０は、取得した音圧時間信号Ｔｓ１を信号変換部２２に出力する。

【0041】

信号変換部２２は、音取得部１０から音圧時間信号Ｔｓ１を受信すると、当該音圧時間信号Ｔｓ１を短時間フーリエ変換することで、図４に示す周波数特性Ｆｓ１に変換する。信号変換部２２は、変換した周波数特性Ｆｓ１を異音強調部２３へ出力する。

【0042】

異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１を受信すると、記憶部２１に記憶された異常音テンプレートＦｓ２における異音周波数Ｆａおよび通常周波数Ｆｎの情報を読み込む。そして、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ１、異音周波数Ｆａおよび通常周波数Ｆｎに基づいて、異音強調特性Ｆｓ３を求める。

【0043】

具体的に、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１において、２３５０Ｈｚ～２４５０Ｈｚの周波数の音圧信号の強度を所定の増加量だけ増加させる増加調整を行う。さらに、異音強調部２３は、２３５０Ｈｚより小さい周波数の音圧信号および２４５０Ｈｚより大きい周波数の音圧信号の強度を所定の減少量だけ減少させる減少調整を行う。これにより、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ１に対して対象機器Ｐの異音に関する周波数帯域の音圧信号の強度が強調された図５に示す異音強調特性Ｆｓ３を得る。異音強調部２３は、異音強調特性Ｆｓ３の情報を音分析部２４および信号逆変換部２６に出力する。

【0044】

音分析部２４は、異音強調部２３から異音強調特性Ｆｓ３の情報が入力されると、異音強調特性Ｆｓ３に基づいて強調ベクトルＶｐを求める。音分析部２４は、算出した強調ベクトルＶｐの情報を異音判定部２５に出力する。

【0045】

異音判定部２５は、音分析部２４から強調ベクトルＶｐの情報が入力されると、記憶部２１に記憶されたテンプレートベクトルＶｔの情報を読み込む。そして、異音判定部２５は、強調ベクトルＶｐとテンプレートベクトルＶｔとを比較することで、異音強調特性Ｆｓ３と異常音テンプレートＦｓ２との類似度を求める。本実施形態では、異音判定部２５は、異音強調特性Ｆｓ３と異常音テンプレートＦｓ２との類似度を、テンプレートベクトルＶｔに対する強調ベクトルＶｐのコサイン類似度として算出する。そして、異音判定部２５は、算出したコサイン類似度が予め定められた所定の判定閾値以上であるか否かに基づいて、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0046】

コサイン類似度は、０以上１以下の値であって、テンプレートベクトルＶｔに対する強調ベクトルＶｐの類似度が高いほど値が大きくなる。換言すれば、異常音テンプレートＦｓ２と異音強調特性Ｆｓ３との類似度が高いほどコサイン類似度が大きくなる。所定の判定閾値は、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定するために予め実験等によって定められる基準値であって、例えば、０．２で設定される。

【0047】

異音判定部２５は、コサイン類似度の値が０．２以上である場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定する。これに対して、異音判定部２５は、コサイン類似度の値が０．２以上であると判定されない場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれないと判定する。異音判定部２５は、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれる否かの判定結果を信号逆変換部２６へ出力する。

【0048】

なお、所定の判定閾値は、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定可能な値であれば、０．２より小さい値であってもよいし、０．２より大きい値であってもよい。

【0049】

ところで、図５に示す異常音テンプレートＦｓ２に基づいて算出されるテンプレートベクトルＶｔに対する図６に示す異音強調特性Ｆｓ３に基づいて算出される強調ベクトルＶｐのコサイン類似度は約０．２２９であった。すなわち、異常音テンプレートＦｓ２と異音強調特性Ｆｓ３との類似度は、約０．２２９であった。

【0050】

これに対して、図５に示す異常音テンプレートＦｓ２に基づいて算出したテンプレートベクトルＶｔに対する図４に示す周波数特性Ｆｓ１の特徴量として強調ベクトルＶｐと同様に算出したベクトル量のコサイン類似度は約０．１４７であった。すなわち、異常音テンプレートＦｓ２と周波数特性Ｆｓ１との類似度は、約０．１４７であった。

【0051】

このように、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれる場合の音圧信号を解析する場合、異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調する場合、強調しない場合とでそれぞれの音圧信号に対する類似度が大きく異なる。そして、異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調することと、異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調しない場合に比較して、当該類似度を大きくすることができる。このため、予め定められた所定の判定閾値によって、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定を行い易くできる。

【0052】

信号逆変換部２６は、異音判定部２５から対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるという判定結果を受信すると、異音強調部２３から入力される異音強調特性Ｆｓ３を逆短時間フーリエ変換して図７に示す強調音信号Ｔｓ２に変換する。そして、信号逆変換部２６は、変換した強調音信号Ｔｓ２を音出力部３０へ出力する。音出力部３０は、信号逆変換部２６から入力された強調音信号Ｔｓ２に応じた信号をスピーカー５０へ出力する。そして、スピーカー５０は、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を発報させる。

【0053】

なお、信号逆変換部２６は、異音判定部２５から対象機器Ｐの動作音に異音が含まれないという判定結果を受信すると、異音強調部２３から入力される異音強調特性Ｆｓ３を逆短時間フーリエ変換せず、強調音信号Ｔｓ２を音出力部３０へ出力しない。このため、スピーカー５０からは、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音が発報されない。

【0054】

以上の如く、異音検出装置１は、対象機器Ｐの動作音に対して対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調特性Ｆｓ３を求め、当該異音強調特性Ｆｓ３に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0055】

このように、対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させた異音強調特性Ｆｓ３に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定することで、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音が僅かであっても、当該異音を検出し易くできる。

【0056】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0057】

（１）上記実施形態では、異音強調部２３が、周波数特性Ｆｓ１における周波数毎の音圧信号に対して、異音周波数Ｆａの音圧信号を増加させる増加調整を行うとともに、通常周波数Ｆｎの音圧信号を減少させる減少調整を行う。

【0058】

これによれば、対象機器Ｐの動作音に対して異音に関する周波数の音圧信号の強度を簡易に強調させることができる。また、周波数特性Ｆｓ１における音圧信号に対して、増加調整および減少調整のうちのどちらか一方の調整を行う場合に比較して、対象機器Ｐの動作音に対して異音に関する周波数の音圧信号の強度をより強調させることができる。

【0059】

（２）上記実施形態では、記憶部２１に、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報である異常音テンプレートＦｓ２が予め定められている。

【0060】

これによれば、異音強調特性Ｆｓ３を、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報である異常音テンプレートＦｓ２と比較することで、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定を行い易くできる。

【0061】

（３）上記実施形態では、異常音テンプレートＦｓ２が異常状態で動作する対象機器Ｐの動作音に基づいて設定されている。

【0062】

これによれば、実際に異常状態で動作する対象機器Ｐの動作音に基づいて設定された異常音テンプレートＦｓ２に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定することができるので、当該判定の精度を向上させることができる。

【0063】

（４）上記実施形態では、音分析部２４が異音強調特性Ｆｓ３における音圧信号の強度に関する異音特徴量である強調ベクトルＶｐを算出する。また、記憶部２１は、異常音テンプレートＦｓ２における音圧信号の強度に関する特徴量であるテンプレートベクトルＶｔを記憶している。そして、異音判定部２５は、音分析部２４が求める強調ベクトルＶｐおよび記憶部２１が記憶するテンプレートベクトルＶｔに基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0064】

これによれば、異音強調特性Ｆｓ３および異常音テンプレートＦｓ２それぞれの特徴量に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定することができるので、当該判定を行い易くできる。

【0065】

（５）上記実施形態では、異音検出装置１は、異音強調部２３が求める異音強調特性Ｆｓ３を、音圧信号の強度の経時変化を示す強調音信号Ｔｓ２に変換して出力する信号逆変換部２６を備える。また、異音検出装置１は、強調音信号Ｔｓ２に基づいて対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を発生させるスピーカー５０を備えている。

【0066】

これによれば、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を、例えば、異音検出装置１を操作する作業者へ発報することができる。

【0067】

（第１実施形態の第１の変形例）
上述の第１実施形態では、異音強調部２３が周波数特性Ｆｓ１に対して対象機器Ｐの異音に関する周波数帯域の音圧信号の強度を強調する際に、増加調整および減少調整を行う例について説明したが、これに限定されない。例えば、異音強調部２３は、増加調整および減少調整のうちのどちらか一方のみを行うことによって、周波数特性Ｆｓ１に対して対象機器Ｐの異音に関する周波数帯域の音圧信号の強度を強調させてもよい。

【0068】

（第１実施形態の第２の変形例）
上述の第１実施形態では、異音判定部２５が対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定した場合、異音検出装置１は、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音をスピーカー５０から発報させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、異音検出装置１は、異音判定部２５が行う対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定処理に関わらず、スピーカー５０から対象機器Ｐの動作音を発報させる構成でもよい。

【0069】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図９～図１５を参照して説明する。本実施形態では、記憶部２１が予め記憶する対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報が第１実施形態と相違する。また、本実施形態では、異音強調部２３、音分析部２４および異音判定部２５が行う処理が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

【0070】

本実施形態の対象機器Ｐは、例えば、不図示の被切削物に対して切削加工を行う切削機械である。そして、対象機器Ｐは、図９に示すように、切削加工を行うための構成機器として、被切削物を切削する工具Ｔを有する。また、対象機器Ｐは、切削加工を行うための構成機器として、工具Ｔを動作させるための第１モータＭ１および被切削物を移動させるための第２モータＭ２を有する。このように、対象機器Ｐは、複数の構成機器を有する。

【0071】

本実施形態の対象機器Ｐは、切削加工を行う際に第１モータＭ１の動作音である第１モータ音と、第２モータＭ２の動作音である第２モータ音と、工具Ｔが被切削物を切削する切削音を同時に発生させる。異音検出装置１は、対象機器Ｐである切削機械が切削加工を行う際に同時に発生するこれら第１モータ音と、第２モータ音と、切削音とを含む動作音に異音が含まれるか否かを判定する。以下、対象機器Ｐが動作する際に発生する第１モータ音と、第２モータ音と、切削音とを含む動作音を単に対象機器Ｐの動作音と呼ぶこともある。

【0072】

本実施形態の記憶部２１は、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報として、これら第１モータＭ１および第２モータＭ２の動作音に関する情報および工具Ｔの切削音に関する情報が記憶されている。記憶部２１には、第１モータＭ１が正常状態で動作する際の第１モータ音および第２モータＭ２が正常状態で動作する際の第２モータ音それぞれに含まれる周波数の情報が独立して予め記憶されている。また、記憶部２１には、対象機器Ｐが正常に切削加工を行う際の切削音に含まれる周波数の情報が、正常状態の第１モータ音および正常状態の第２モータ音それぞれに含まれる周波数の情報と独立して予め記憶されている。換言すれば、記憶部２１は、構成機器毎に、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれが正常に動作する際の動作音に含まれる周波数の情報を記憶している。

【0073】

具体的に、記憶部２１には、これら第１モータＭ１の正常音、第２モータＭ２の正常音、工具Ｔの正常切削音それぞれの動作音毎に、他の周波数に比較して比較的音圧信号が大きい周波数の情報が記憶されている。本実施形態の記憶部２１は、これら構成機器毎に０～２００００Ｈｚの周波数毎の音圧信号の大きさで示し、当該０～２００００Ｈｚを複数の周波数帯域に分割した際の帯域単位で他の周波数帯域に比較して比較的音圧信号が大きいか否かの情報を記憶している。

【0074】

より具体的に、記憶部２１は、０～２００００Ｈｚの周波数帯域に対して２５００Ｈｚ毎の等しい帯域幅を有する第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８に分割した際の、他の帯域に比較して比較的音圧信号が大きい帯域の情報をこれら構成機器毎に記憶している。これら構成機器毎の第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８毎の音圧信号の情報は、後述する図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４を得るためおよび異音強調部２３が後述の制御処理を実行する際に用いられる。

【0075】

本実施形態では、第１モータＭ１の正常音は、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８のうち、第１周波数帯域Ｒ１および第２周波数帯域Ｒ２の音圧信号が他の帯域の音圧信号に比較して比較的大きい。また、第２モータＭ２の正常音は、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８のうち、第５周波数帯域Ｒ５、第６周波数帯域Ｒ６、第７周波数帯域Ｒ７、第８周波数帯域Ｒ８の音圧信号が他の帯域の音圧信号に比較して比較的大きい。そして、工具Ｔの正常切削音は、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８のうち、第５周波数帯域Ｒ５、第６周波数帯域Ｒ６、第７周波数帯域Ｒ７、第８周波数帯域Ｒ８の音圧信号が他の帯域の音圧信号に比較して比較的が大きい。

【0076】

以下、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８において、第１モータＭ１の正常音に含まれる周波数のうち、比較的音圧信号が大きい帯域を第１モータ帯域ＲＭ１とも呼ぶ。また、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８において、第２モータＭ２の正常音に含まれる周波数のうち、比較的音圧信号が大きい帯域を第２モータ帯域ＲＭ２とも呼ぶ。そして、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８において、工具Ｔの正常切削音に含まれる周波数のうち、比較的音圧信号が大きい帯域を切削帯域ＲＣとも呼ぶ。記憶部２１には、これら第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣの情報が予め記憶されている。

【0077】

ところで、対象機器Ｐの動作音に含まれる異音が構成機器に起因する場合、構成機器の異音は、当該構成機器が異常状態で動作する際に発生する。そして、構成機器が異常状態で動作する際に発生する異音は、当該構成機器が正常状態で動作する際に発生する動作音に含まれる周波数を含む可能性が高い。このため、対象機器Ｐの構成機器であるこれら第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれが正常状態である場合の動作音において比較的音圧信号が大きい周波数は、対象機器Ｐが正常状態から異常状態になった際の異音に含まれると推定される周波数である。このため、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣは、本実施形態の対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する周波数の情報である。

【0078】

第１モータ帯域ＲＭ１は、正常状態の第１モータＭ１を独立して動作させた際の実際の第１モータ音を収集して音解析を行う実験結果等から得られる。第２モータ帯域ＲＭ２は、正常状態の第２モータＭ２を独立して動作させた際の実際の第２モータ音を収集して音解析を行う実験結果等から得られる。切削帯域ＲＣは、工具Ｔによって切削加工が正常に行わる場合の実際の切削音を収集して音解析を行う実験結果等から得られる。

【0079】

また、本実施形態の記憶部２１には、第１モータ音の異音と、第２モータ音の異音と、切削音の異音のこれら全ての異音が含まれた動作音に関する図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４が記憶されている。

【0080】

切削異常テンプレートＦｓ４では、実際に第１モータ音、第２モータ音、切削音それぞれの異音が含まれた対象機器Ｐの動作音の音圧信号を周波数毎の音圧信号に変換し、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣの音圧信号が強調されている。具体的に、図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４は、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣの音圧信号を、第１実施形態における異常音テンプレートＦｓ２を得る際と同様に、所定の増加量だけ増加させた。

【0081】

なお、本実施形態では、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２および切削帯域ＲＣを跨ることによって、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８の全ての帯域が含まれる。このため、図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４では、０～２００００Ｈｚの全ての周波数毎の音圧信号を所定の増加量だけ増加させた。

【0082】

仮に、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２および切削帯域ＲＣのいずれによっても第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８の全ての帯域を跨ぐことができない場合、当該跨ぐことができない帯域の音圧信号を増加させる必要はない。

【0083】

さらに、記憶部２１には、切削異常テンプレートＦｓ４の音圧信号の強度に関する特徴量として、切削異常テンプレートＦｓ４が示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換した切削テンプレートベクトルＶｔｃが予め記憶されている。切削異常テンプレートＦｓ４は対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報であって、異音情報に対応する。また、切削テンプレートベクトルＶｔｃは推定特徴量に対応する。

【0084】

切削異常テンプレートＦｓ４および切削テンプレートベクトルＶｔｃは、第１モータＭ１および第２モータＭ２が異常状態であって、工具Ｔによって正常に切削加工が行われない場合の実際の動作音を収集して音解析を行う実験結果等から得られる。また、切削異常テンプレートＦｓ４は、対象機器Ｐの構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれが異常状態で動作する際に発生する動作音である第１モータ音、第２モータ音、切削音に基づいている。

【0085】

以下、以上のような構成の本実施形態の異音検出装置１の作動について図１１を参照して説明する。なお、図１１を用いて説明する本実施形態の作動説明において、図８を用いて説明した第１実施形態における作動と同じ制御処理については、その説明を省略する場合がある。

【0086】

信号変換部２２は、音取得部１０から音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号を受信すると、当該信号を短時間フーリエ変換することで、図１２に示す周波数特性Ｆｓ５に変換する。信号変換部２２は、変換した周波数特性Ｆｓ５を異音強調部２３へ出力する。

【0087】

異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５を受信すると、記憶部２１に記憶された第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣそれぞれの情報を読み込む。そして、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ５と、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣとに基づいて、周波数特性Ｆｓ５における周波数のうち異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させる。

【0088】

具体的に、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５に対して個別に第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣそれぞれの帯域の音圧信号の強度を所定の増加量だけ増加させる増加調整を行う。

【0089】

すなわち、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ５に対して第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号の強度を増加させることで第１モータＭ１の異音を強調した図１３に示す第１モータ強調特性Ｆｍ１を求める。第１モータ強調特性Ｆｍ１は、図１２に示す周波数特性Ｆｓ５に対して、第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号の強度を増加させたものである。

【0090】

また、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ５に対して第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号の強度を増加させることで第２モータＭ２の異音を強調した図１４に示す第２モータ強調特性Ｆｍ２を求める。第２モータ強調特性Ｆｍ２は、図１２に示す周波数特性Ｆｓ５に対して、第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号の強度を増加させたものである。

【0091】

そして、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ５に対して切削帯域ＲＣの音圧信号の強度を増加させることで工具Ｔの切削音の異音を強調した図１５に示す切削強調特性Ｆｃを求める。切削強調特性Ｆｃは、図１２に示す周波数特性Ｆｓ５に対して、切削帯域ＲＣの音圧信号の強度を増加させたものである。

【0092】

異音強調部２３は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの情報を音分析部２４および信号逆変換部２６に出力する。なお、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃは、異音強調信号に対応する。

【0093】

音分析部２４は、異音強調部２３から第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃの情報が入力されると、これら第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を求める。

【0094】

具体的に、音分析部２４は、第１モータ強調特性Ｆｍ１における音圧信号の強度に関する異音特徴量を、第１モータ強調特性Ｆｍ１が示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換した第１モータベクトルＶｍ１として求める。また、音分析部２４は、第２モータ強調特性Ｆｍ２における音圧信号の強度に関する異音特徴量を、第２モータ強調特性Ｆｍ２が示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換した第２モータベクトルＶｍ２として求める。さらに、音分析部２４は、切削強調特性Ｆｃにおける音圧信号の強度に関する異音特徴量を、切削強調特性Ｆｃが示す周波数毎の音圧信号の強度を特徴ベクトルに変換した切削ベクトルＶｃとして求める。

【0095】

音分析部２４は、算出した第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれの情報を異音判定部２５に出力する。

【0096】

異音判定部２５は、音分析部２４から第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれの情報が入力されると、記憶部２１に記憶された切削テンプレートベクトルＶｔｃの情報を読み込む。そして、異音判定部２５は、第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれとテンプレートベクトルＶｔとを比較する。これにより、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれと切削異常テンプレートＦｓ４との類似度が異音判定部２５によって求められる。

【0097】

具体的に、異音判定部２５は、第１モータ強調特性Ｆｍ１と切削異常テンプレートＦｓ４との類似度を、第１モータベクトルＶｍ１と切削テンプレートベクトルＶｔｃのコサイン類似度として算出する。また、異音判定部２５は、第２モータ強調特性Ｆｍ２と切削異常テンプレートＦｓ４との類似度を、第２モータベクトルＶｍ２と切削テンプレートベクトルＶｔｃのコサイン類似度として算出する。さらに、異音判定部２５は、切削強調特性Ｆｃと切削異常テンプレートＦｓ４との類似度を、切削ベクトルＶｃと切削テンプレートベクトルＶｔｃのコサイン類似度として算出する。

【0098】

そして、異音判定部２５は、算出した第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれに対応するコサイン類似度のうち、少なくとも１つのコサイン類似度の値が０．２以上であるか否かを判定する。

【0099】

異音判定部２５は、第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれに対応するコサイン類似度のうち、少なくとも１つの値が０．２以上である場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定する。そして、異音判定部２５は、算出した第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれに対応するコサイン類似度の値が０．２以上であるベクトル量に対応する構成機器が異音発生の要因と判定する。

【0100】

これに対して、異音判定部２５は、算出した第１モータベクトルＶｍ１、第２モータベクトルＶｍ２、切削ベクトルＶｃそれぞれに対応するコサイン類似度の全てが０．２以上であると判定されない場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれないと判定する。

【0101】

例えば、図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４に基づいて算出した切削テンプレートベクトルＶｔｃに対する図１３に示す第１モータ強調特性Ｆｍ１に基づいて算出した第１モータベクトルＶｍ１のコサイン類似度は約０．１０であった。また、図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４に基づいて算出した切削テンプレートベクトルＶｔｃに対する図１４に示す第２モータ強調特性Ｆｍ２に基づいて算出した第２モータベクトルＶｍ２のコサイン類似度は約０．２５であった。そして、図１０に示す切削異常テンプレートＦｓ４に基づいて算出した切削テンプレートベクトルＶｔｃに対する図１５に示す切削強調特性Ｆｃに基づいて算出した切削ベクトルＶｃのコサイン類似度は約０．１５であった。

【0102】

この場合、異音判定部２５は、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定する。さらに、異音判定部２５は、対象機器Ｐが有する構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔのうち、異音発生の要因が第２モータＭ２である判定する。異音判定部２５は、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定した場合、異音発生の要因となる構成機器の情報を信号逆変換部２６に出力する。

【0103】

信号逆変換部２６は、異音判定部２５から異音発生の要因となる構成機器の情報を受信すると、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃのうち、異音発生の要因と判定された構成機器に対応する特性を逆短時間フーリエ変換する。これにより、異音発生の要因と判定された構成機器に対応する特性が音圧信号の強度の経時変化を示す時間信号に変換される。そして、信号逆変換部２６は、変換して得られた時間信号を音出力部３０へ出力する。音出力部３０は、信号逆変換部２６から入力された時間信号に応じた信号をスピーカー５０へ出力する。そして、スピーカー５０は、対象機器Ｐの構成機器のうち、異音発生の要因と判定された構成機器の動作音を強調した対象機器Ｐの動作音を発報させる。

【0104】

以上の如く、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔを有する対象機器Ｐにおいて、切削異常テンプレートＦｓ４が、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれの動作音に基づいて設定されている。また、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換する周波数特性Ｆｓ５における音圧信号のうち、記憶部２１が記憶する第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣの音圧信号の強度を個別に強調させる。これにより、構成機器毎に、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃが異音強調部２３によって求められる。

【0105】

これによれば、異音判定部２５は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃを、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣの音圧信号を強調させた切削異常テンプレートＦｓ４と比較することができる。その結果、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれる場合、構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔのうち、異音発生要因となる構成機器を推定することができる。

【0106】

（第２実施形態の第１の変形例）
上述の第２実施形態では、異音判定部２５が対象機器Ｐの動作音に異音が含まれないと判定した場合、スピーカー５０が異音発生の要因となる構成機器の動作音を強調した音を発報させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、異音検出装置１は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃ全てを逆短時間フーリエ変換させることで、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔ全ての動作音を個別に強調させた動作音を発報させる構成でもよい。

【0107】

（第２実施形態の第１の変形例）
上述の第２実施形態では、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣが、対象機器Ｐの構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれが正常状態である場合の動作音に基づいている例について説明したが、これに限定されない。第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣは、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれが異常状態である場合の動作音に基づいていてもよい。

【0108】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１６～図２２を参照して説明する。本実施形態では、記憶部２１が予め記憶する対象機器Ｐの動作音に関する情報が第１実施形態および第２実施形態と相違する。また、本実施形態では、ＥＱ部２０の構成の一部が異なるのに加えて、異音強調部２３、音分析部２４および異音判定部２５が行う処理が第１実施形態および第２実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態および第２実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

【0109】

本実施形態の対象機器Ｐは、第２実施形態と同様の切削機械である。そして、本実施形態の異音検出装置１は、第２実施形態と同様、対象機器Ｐである切削機械が切削加工を行う際に発生する第１モータ音と、第２モータ音と、切削音とを含む動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0110】

但し、第１実施形態および第２実施形態と異なり、本実施形態の記憶部２１には、異音検出を行う前に検出される対象機器Ｐの動作音に含まれる異音に関する情報が記憶されていない。具体的に、記憶部２１には、第１モータ帯域ＲＭ１、第２モータ帯域ＲＭ２、切削帯域ＲＣ、切削異常テンプレートＦｓ４および切削テンプレートベクトルＶｔｃの情報が記憶されていない。換言すれば、記憶部２１には、構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔの正常音および異音を含む対象機器Ｐの動作音に関する情報が記憶されていない。

【0111】

これに対して、本実施形態の記憶部２１は、後述するように、異音強調部２３が求める第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を記憶可能に構成されている。また、記憶部２１は、後述する変化量設定部４０に設定される設定情報を記憶可能に構成されている。

【0112】

本実施形態の異音検出装置１は、図１６に示すように、第１実施形態および第２実施形態に比較して変化量設定部４０が追加されている。変化量設定部４０は、異音検出装置１の外部に設けられた入力装置Ｄに接続されている。

【0113】

また、本実施形態の音分析部２４は、図１７に示すように、記憶部２１に接続されており、音分析部２４が算出する第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を記憶部２１に出力可能に構成されている。

【0114】

また、本実施形態の異音判定部２５は、記憶部２１に接続されており、音分析部２４が記憶部２１に過去に出力した第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を記憶部２１から読み込み可能に構成されている。

【0115】

変化量設定部４０は、記憶部２１のＲＯＭまたは書き込み可能な不揮発性記憶媒体に記録されたプログラムに従った処理を実行する装置である。変化量設定部４０は、異音強調部２３が対象機器Ｐの構成機器の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を強調させる際の音圧信号の変化量を設定する。具体的に変化量設定部４０は、構成機器の動作音に含まれる周波数の音圧信号の強度を増加させる際の増加量を予め設定可能であって、且つ構成機器の動作音に含まれる周波数とは異なる周波数の音圧信号の強度を減少させる際の減少量を設定可能に構成されている。

【0116】

また、変化量設定部４０は、これら増減量および減少量を、異音強調部２３が求める第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの周波数毎に設定可能に構成されている。

【0117】

具体的に、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量は、第１実施形態に示した所定の増加量または所定の減少量を基準に、予め定められた所定の増減範囲内で設定可能に構成されている。所定の増減範囲は、予め設定される。例えば、本実施形態の所定の増減範囲は、－３ｄＢ～＋３ｄＢで設定されている。なお、所定の増減範囲は、－３ｄＢ～＋３ｄＢの範囲に限定されるものでなく、最小値が－３ｄＢより小さい値に設定されてもよいし、－３ｄＢより大きい値に設定されてもよい。また、なお、所定の増減範囲の最大値は、＋３ｄＢより小さい値に設定されてもよいし、＋３ｄＢより大きい値に設定されてもよい。

【0118】

また、本実施形態において、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃ毎に、予め定められた周波数帯域毎に設定可能に構成されている。具体的に、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃ毎に、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８における帯域毎に設定可能に構成されている。

【0119】

さらに具体的に、変化量設定部４０は、異音強調部２３が第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号を増加させる際の増加量および第１モータ帯域ＲＭ１とは異なる周波数帯域の音圧信号を減少させる際の減少量を設定することができる。

【0120】

また、変化量設定部４０は、異音強調部２３が第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号を増加させる際の増加量および第２モータ帯域ＲＭ２とは異なる周波数帯域の音圧信号を減少させる際の減少量を設定することができる。

【0121】

そして、変化量設定部４０は、異音強調部２３が切削帯域ＲＣの音圧信号を増加させる際の増加量および切削帯域ＲＣとは異なる周波数帯域の音圧信号を減少させる際の減少量を設定することができる。変化量設定部４０は、入力側に入力装置Ｄに接続されており、入力装置Ｄから入力される信号によってこれらの増加量および減少量が制御される。また、変化量設定部４０は、出力側にＥＱ部２０の記憶部２１が接続されており、入力装置Ｄから入力される信号によって設定された設定情報を記憶部２１に出力する。

【0122】

入力装置Ｄは、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量を設定するための操作を行うための入力部である。入力装置Ｄは、異音検出装置１に取り付けられていてもよいし、異音検出装置１から離れた位置に設けられていてもよい。あるいは、入力装置Ｄは、異音検出装置１の操作を行う作業者が携帯する端末であってもよい。その場合、入力装置Ｄと変化量設定部４０とが無線通信することにより、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量が制御される。

【0123】

入力装置Ｄは、図１８に示すように、操作ボタンＤｂを有する設定部Ｄｓを含む。入力装置Ｄは、作業者の操作ボタンＤｂの操作によって、構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔ毎に、変化量設定部４０が設定する音圧信号の増加量および減少量を制御可能に構成されている。入力装置Ｄは、変化量設定部４０が設定する第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８それぞれの音圧信号の増加量および減少量を制御する。

【0124】

例えば、図１８では、異音強調部２３が第１モータ強調特性Ｆｍ１を算出する際において、第１モータ帯域ＲＭ１である第１周波数帯域Ｒ１および第２周波数帯域Ｒ２の音圧信号を、所定の増加量を基準としてさらに３ｄＢ増加させるための設定が示されている。作業者は、異音検出を行う前に予め行う実験結果等から得た第１モータ帯域ＲＭ１に基づいて、異音強調部２３が第１モータ強調特性Ｆｍ１を算出する際の増減量および減少量を設定する。

【0125】

また、図１８では、異音強調部２３が第２モータ強調特性Ｆｍ２を算出する際に、第２モータ帯域ＲＭ２である第５周波数帯域Ｒ５～第８周波数帯域Ｒ８の音圧信号を、所定の増加量を基準としてさらに３ｄＢ増加させるための設定が示されている。作業者は、異音検出を行う前に予め行う実験結果等から得た第２モータ帯域ＲＭ２に基づいて、異音強調部２３が第２モータ強調特性Ｆｍ２を算出する際の増減量および減少量を設定する。

【0126】

そして、図１８では、異音強調部２３が切削強調特性Ｆｃを算出する際に、切削帯域ＲＣである第３周波数帯域Ｒ３～第６周波数帯域Ｒ６の音圧信号を、所定の増加量を基準としてさらに３ｄＢ増加させるための設定が示されている。さらに、図１８では、切削帯域ＲＣとは異なる帯域である第１周波数帯域Ｒ１、第２周波数帯域Ｒ２、第７周波数帯域Ｒ７および第８周波数帯域Ｒ８の音圧信号を、所定の減少量を基準としてさらに－３ｄＢ減少させるための設定が示されている。

【0127】

作業者は、異音検出を行う前に予め行う実験結果等から得た切削帯域ＲＣに基づいて、異音強調部２３が切削強調特性Ｆｃを算出する際の増減量および減少量を設定する。

【0128】

以下、以上のような構成の本実施形態の異音検出装置１の作動について図１９を参照して説明する。なお、図１９を用いて説明する本実施形態の作動説明において、図８を用いて説明した第１実施形態における作動または図１１を用いて説明した第２実施形態における作動と同じ制御処理については、その説明を省略する場合がある。

【0129】

異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５を受信すると、記憶部２１に記憶された第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの増減量および減少量の情報を読み込む。そして、異音強調部２３は、周波数特性Ｆｓ５、当該第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの増減量および減少量に基づいて、周波数特性Ｆｓ５における周波数のうち異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させる。

【0130】

具体的に、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５に対して第１モータ帯域ＲＭ１の帯域の音圧信号の強度を強調させた第１モータ強調特性Ｆｍ１を求める。また、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５に対して第２モータ帯域ＲＭ２の帯域の音圧信号の強度を強調させた第２モータ強調特性Ｆｍ２を求める。そして、異音強調部２３は、信号変換部２２が変換した周波数特性Ｆｓ５に対して切削帯域ＲＣの帯域の音圧信号の強度を強調させた切削強調特性Ｆｃを求める。このように、異音強調部２３は、構成機器毎に第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃを求める。

【0131】

ここで、本実施形態では、入力装置Ｄから入力される入力信号によって、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれに対して図１８に示す音圧信号の増加量および減少量が設定されている。

【0132】

このため、異音強調部２３が求める第１モータ強調特性Ｆｍ１は、図２０に示すように、変化量設定部４０によって第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号が第２実施形態の図１３において示した第１モータ強調特性Ｆｍ１よりも増加されている。このため、第１モータ強調特性Ｆｍ１は、変化量設定部４０によって第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号が増加されない場合に比較して、第１モータＭ１の動作音に含まれる周波数の音圧信号がさらに強調される。なお、図２０に示す破線は、第１モータ強調特性Ｆｍ１における第１モータ帯域ＲＭ１の音圧信号を変化量設定部４０によって強調しない場合の音圧信号を示す。

【0133】

また、異音強調部２３が求める第２モータ強調特性Ｆｍ２は、図２１に示すように、変化量設定部４０によって第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号が第２実施形態の図１４において示した第２モータ強調特性Ｆｍ２よりも増加されている。このため、第２モータ強調特性Ｆｍ２は、変化量設定部４０によって第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号が増加されない場合に比較して、第２モータＭ２の動作音に含まれる周波数の音圧信号がさらに強調される。なお、図２１に示す破線は、第２モータ強調特性Ｆｍ２における第２モータ帯域ＲＭ２の音圧信号を変化量設定部４０によって強調しない場合の音圧信号を示す。

【0134】

そして、異音強調部２３が算出する切削強調特性Ｆｃは、図２２に示すように、変化量設定部４０によって切削帯域ＲＣの音圧信号が第２実施形態の図１５において示した切削強調特性Ｆｃよりも増加されている。さらに、図２２に示す切削強調特性Ｆｃは、変化量設定部４０によって切削帯域ＲＣとは異なる帯域の音圧信号が第２実施形態の図１５において示した切削強調特性Ｆｃよりも減少されている。

【0135】

このため、切削強調特性Ｆｃは、変化量設定部４０によって切削帯域ＲＣの音圧信号が増加されず、切削帯域ＲＣとは異なる帯域の音圧信号が減少されない場合に比較して、工具Ｔが被切削物を切削する際の動作音に含まれる周波数の音圧信号がさらに強調される。なお、図２２に示す破線は、切削強調特性Ｆｃにおける切削帯域ＲＣの音圧信号を変化量設定部４０によって強調しない場合の音圧信号を示す。

【0136】

異音強調部２３は、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの情報を音分析部２４および信号逆変換部２６に出力する。

【0137】

音分析部２４は、異音強調部２３から第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃの情報が入力されると、これら第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を求める。

【0138】

具体的に、音分析部２４は、第１モータ強調特性Ｆｍ１における音圧信号の強度に関する異音特徴量を、第１モータ強調特性Ｆｍ１の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である第１モータ特徴量Ｐｍ１として求める。また、音分析部２４は、第２モータ強調特性Ｆｍ２における音圧信号の強度に関する異音特徴量を、第２モータ強調特性Ｆｍ２の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である第２モータ特徴量Ｐｍ２として求める。さらに、音分析部２４は、切削強調特性Ｆｃにおける音圧信号の強度に関する異音特徴量を、切削強調特性Ｆｃの音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である切削特徴量Ｐｃとして求める。

【0139】

音分析部２４は、算出した第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの情報を記憶部２１および異音判定部２５に出力する。

【0140】

記憶部２１は、音分析部２４から入力される第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの情報を記憶する。

【0141】

異音判定部２５は、第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの情報が入力されると、第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃに基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0142】

具体的に、異音判定部２５は、今回の制御周期において音分析部２４が求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１と、記憶部２１に記憶された過去に音分析部２４が求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１を比較する。また、異音判定部２５は、今回の制御周期において音分析部２４が求めた第２モータ特徴量Ｐｍ２と、記憶部２１に記憶された過去に音分析部２４が求めた第２モータ特徴量Ｐｍ２を比較する。そして、異音判定部２５は、今回の制御周期において音分析部２４が求めた切削特徴量Ｐｃと、記憶部２１に記憶された過去に音分析部２４が求めた切削特徴量Ｐｃを比較する。

【0143】

過去に音分析部２４が求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃは、例えば、直前の制御周期において音分析部２４が求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃである。

【0144】

そして、異音判定部２５は、比較結果に基づいて第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの差を求めることで、第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの経時変化を求める。異音判定部２５は、第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの経時変化に基づいて、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0145】

具体的に、異音判定部２５は、第１モータ特徴量Ｐｍ１の変化量、第２モータ特徴量Ｐｍ２の変化量、切削特徴量Ｐｃの変化量それぞれが予め定められた所定の判定基準値以上であるか否かに基づいて、構成機器の動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0146】

本実施形態において、所定の判定基準値は、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔの動作音に異音が含まれるか否かを判定するために予め実験等によって定められる基準値である。第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれの動作音に異音が含まれるか否かを判定するための所定の判定基準値は、第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔそれぞれに対応する互いに異なった値に設定されてもよいし、同じ値に設定されてもよい。

【0147】

異音判定部２５は、第１モータ特徴量Ｐｍ１の変化量、第２モータ特徴量Ｐｍ２の変化量、切削特徴量Ｐｃの変化量それぞれの値が所定の判定基準値以上であるか否かを判定する。

【0148】

異音判定部２５は、第１モータ特徴量Ｐｍ１の変化量、第２モータ特徴量Ｐｍ２の変化量、切削特徴量Ｐｃの変化量のうち、少なくとも１つの変化量の値が所定の判定基準値以上である場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれると判定する。そして、異音判定部２５は、対象機器Ｐの構成機器である第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔのうち、異音特徴量の変化量の値が所定の判定基準値以上に該当する構成機器を異音発生の要因と判定する。

【0149】

これに対して、異音判定部２５は、算出した第１モータ特徴量Ｐｍ１の変化量、第２モータ特徴量Ｐｍ２の変化量、切削特徴量Ｐｃの変化量の全てが所定の判定基準値以上であると判定されない場合、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれないと判定する。

【0150】

以上の如く、構成機器として第１モータＭ１、第２モータＭ２、工具Ｔを有する対象機器Ｐの異音を検出する異音検出装置１は、これらの異音特徴量である第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれを求める音分析部２４を備える。また、異音検出装置１は、構成機器毎に求められる第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃを記憶する記憶部２１を備える。そして、異音判定部２５は、過去の第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃと、音分析部２４が今回求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃとに基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0151】

これによれば、対象機器Ｐが異常状態で動作する際の動作音を予め実験等によって解析しなくとも、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定することができる。

【0152】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0153】

（１）上記実施形態では、異音判定部２５は、音分析部２４が求める第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの経時変化に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定する。

【0154】

これによれば、対象機器Ｐの構成機器の動作音の変化に基づいて対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かを判定するため、対象機器Ｐに異常が発生した場合の発生タイミングを検出し易い。

【0155】

（２）上記実施形態では、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃにおける周波数の音圧信号の強度を変化させる際の変化量を設定する変化量設定部４０を備える。

【0156】

これによれば、第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれにおける異音に関する周波数の音圧信号を所望の大きさで強調させ易くできる。このため、異音判定部２５が対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定を行い易くできる。また、例えば、異音が含まれる動作音を作業者に発報して作業者でも異音検出作業を行わせる場合、作業者自身の要望に合わせて第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの音圧信号を所望の大きさに設定できる。

【0157】

（第３実施形態の第１の変形例）
上述の第３実施形態では、変化量設定部４０が、第１周波数帯域Ｒ１～第８周波数帯域Ｒ８で示す８つの帯域のうち、１つまたは複数の帯域毎に音圧信号の増加量および減少量を設定可能に構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、変化量設定部４０が音圧信号の増加量および減少量を設定可能な帯域の数は、８つより少ない数量であってもよいし、８つより多い数量であってもよい。

【0158】

なお、変化量設定部４０によって音圧信号の増加量および減少量を設定可能な帯域の数は、過小であると対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させ難くなる虞があり、過多であると増加量および減少量の設定時の操作が煩わしくなる虞がある。このため、変化量設定部４０によって音圧信号の増加量および減少量を設定可能な帯域の数は、対象機器Ｐの異音に関する周波数の音圧信号の強度を強調させ易く、且つ、増加量および減少量の設定が煩わしくならない８つ～１２つで設定されてもよい。

【0159】

また、変化量設定部４０は、例えば、８つの帯域から選択した１つの帯域内における選択した周波数の音圧信号の増加量および減少量を、さらに詳細に設定された帯域毎に設定可能に構成されていてもよい。この場合、例えば、図２３に示すように、変化量設定部４０は、選択した１つの帯域内において、予め設定された１０個の帯域の１つまたは複数の帯域毎に音圧信号の増加量および減少量を設定可能に構成されていてもよい。

【0160】

（第３実施形態の第２の変形例）
上述の第３実施形態では、第１モータ強調特性Ｆｍ１の異音特徴量を、第１モータ強調特性Ｆｍ１の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である第１モータ特徴量Ｐｍ１として求めた。また、第２モータ強調特性Ｆｍ２の異音特徴量を、第２モータ強調特性Ｆｍ２の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である第２モータ特徴量Ｐｍ２として求めた。さらに、切削強調特性Ｆｃの異音特徴量を、切削強調特性Ｆｃの音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値である切削特徴量Ｐｃとして求めた。しかし、これら第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量の求め方はこれに限定されない。

【0161】

例えば、第１モータ強調特性Ｆｍ１の異音特徴量として第１モータ強調特性Ｆｍ１の音圧信号の最大値を採用してもよい。また、第２モータ強調特性Ｆｍ２の異音特徴量として、第２モータ強調特性Ｆｍ２の音圧信号の最大値を採用してもよい。そして、切削強調特性Ｆｃの異音特徴量として切削強調特性Ｆｃの音圧信号の最大値を採用してもよい。

【0162】

または、第１モータ強調特性Ｆｍ１の異音特徴量として、所定のサンプリング時間における第１モータ強調特性Ｆｍ１の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値の平均値を採用してもよい。また、第２モータ強調特性Ｆｍ２の異音特徴量として、所定のサンプリング時間における第２モータ強調特性Ｆｍ２の音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値の平均値を採用してもよい。そして、切削強調特性Ｆｃの異音特徴量として、所定のサンプリング時間における切削強調特性Ｆｃの音圧信号の最大値と最小値との差の絶対値の平均値を採用してもよい。

【0163】

（第３実施形態の第３の変形例）
上述の第３実施形態では、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定を、第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの経時変化に基づいて行う例について説明したがこれに限定されない。例えば、対象機器Ｐの動作音に異音が含まれるか否かの判定を、所定のサンプリング時間毎の第１モータ強調特性Ｆｍ１、第２モータ強調特性Ｆｍ２、切削強調特性Ｆｃそれぞれの異音特徴量を統計解析した結果に基づいて行ってもよい。統計解析は、例えば、混合ガウス分布、ポアソン分布、正規分布などを用いてもよい。

【0164】

（第３実施形態の第４の変形例）
上述の第３実施形態では、過去の第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃを直前の制御周期における第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃとして採用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、過去に音分析部２４が求めた第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃは、所定のサンプリング時間において算出される第１モータ特徴量Ｐｍ１、第２モータ特徴量Ｐｍ２、切削特徴量Ｐｃそれぞれの平均値を採用してもよい。

【0165】

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

【0166】

上述の第１実施形態では、異音検出装置１が、異音強調特性Ｆｓ３を時間信号に変換する信号逆変換部２６と、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を発生させるスピーカー５０とを備える例について説明したが、これに限定されない。例えば、異音検出装置１は、異音強調特性Ｆｓ３を時間信号に変換する信号逆変換部２６と、対象機器Ｐの動作音に対して異音を強調した音を発生させるスピーカー５０とを備えない構成であってもよい。

【0167】

上述の実施形態では、異音強調部２３が増加調整を行う際に音圧信号の強度を所定の増加量だけ増加させ、異音強調部２３が減少調整を行う際に音圧信号の強度を所定の減少量だけ減少させる例について説明したが、これに限定されない。異音強調部２３は、増加調整を行う際に、異音周波数Ｆａの音圧信号に対して所定の係数で乗算することで、当該異音周波数Ｆａの音圧信号を乗算前の音圧信号よりも大きくしてもよい。また、異音強調部２３は、減少調整を行う際に、通常周波数Ｆｎの音圧信号に対して所定の係数で乗算することで、当該通常周波数Ｆｎの音圧信号を乗算前の音圧信号よりも小さくしてもよい。

【0168】

上述の第２実施形態および第３実施形態では、異音強調部２３が、０～２００００Ｈｚを２５００Ｈｚ毎の等しい周波数帯域毎に８分割したうちの１つの帯域または複数の帯域の音圧信号を増加および減少させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、異音強調部２３は、０～２００００Ｈｚを２５００Ｈｚとは異なる大きさの帯域毎に分割したうちの１つの帯域または複数の帯域の音圧信号を増加および減少させてもよい。また、異音強調部２３は、０～２００００Ｈｚを、中心周波数を１００００Ｈｚとした場合のオクターブバンドまたは１／３オクターブバンドで分割した１つの帯域または複数の帯域の音圧信号を増加および減少させてもよい。

【0169】

上述の第２実施形態および第３実施形態では、対象機器Ｐが切削加工を行う際に同時に発生する第１モータ音と、第２モータ音と、切削音とを含む動作音に異音が含まれるか否かの判定を異音検出装置１が行う例について説明したがこれに限定されない。

【0170】

例えば、異音検出装置１は、対象機器Ｐが切削加工を行う際に互いに異なるタイミングで発生する第１モータ音と、第２モータ音と、切削音とを含むそれぞれの動作音に異音が含まれるか否かの判定を行ってもよい。

【0171】

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0172】

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

【0173】

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

【符号の説明】

【0174】

１０ 音取得部
２２ 信号変換部
２３ 異音強調部
２５ 異音判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】