データ処理方法およびデータ処理装置
【課題】有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができるデータ処理技術を提供する。
【解決手段】データ処理装置２０において、受取部２２は、入力信号を受け取る。抽出部２４は、入力信号から処理用データを抽出する。解析部３０は、処理用データを用いて処理を実行する。解析部３０は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。
【解決手段】データ処理装置２０において、受取部２２は、入力信号を受け取る。抽出部２４は、入力信号から処理用データを抽出する。解析部３０は、処理用データを用いて処理を実行する。解析部３０は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ処理方法およびデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される列車の乗り心地評価方法は、列車上で測定された加速度波形データから周波数と振幅を抽出し、それらを乗り心地評価線図にプロットする。特許文献１に記載の技術では、周波数の抽出においてバンドパスフィルタを用いず、変曲点より振幅波形の極大・極小点を特定して、所定の条件で極大・極小点を整理統合したり、所定の条件の場合は平均値にしてデータを抽出し、乗り心地評価に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、入力信号を解析する処理を実行する場合に、入力信号の解析にかかる計算時間が非常に長くなる場合がある。一方、入力信号の解析にかかる計算時間を短くするために、単純に周波数を小さくしたり、平均を採ったりすると、有用なデータが削除されて解析の精度が低下することがある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができるデータ処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のデータ処理装置は、入力信号を受け取る受取手段と、入力信号から処理用データを抽出する抽出手段と、処理用データを用いて処理を実行する処理手段と、を備える。この抽出手段は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。
【０００７】
この態様によると、所定の閾値内での入力信号において正区間および負区間の区間最大値を処理用データとして抽出することができる。この抽出された正区間および負区間の区間最大値は、前の正区間および負区間で所定の閾値を超える入力信号があるので、前の正区間および負区間の入力信号から大きく変化した、有用なデータである。これにより有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【０００８】
抽出手段は、所定の閾値を超えた入力信号のピークを処理用データとして抽出してもよい。これにより処理手段におけるデータ処理の計算時間を短縮することができる。
【０００９】
抽出手段は、正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えない場合において、次の負区間または正区間の入力信号が所定の閾値を超えなければ、次の負区間または正区間の入力信号を処理用データとして抽出しなくてよい。これにより、所定の閾値内で変化する入力信号を省くことができる。
【００１０】
入力信号は、部品上の複数の荷重点のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形であり、処理手段は、処理用データを用いて部品の強度解析をしてもよい。複数の荷重点のそれぞれについて強度解析を実行すると、計算時間が非常に長くなることがあり、その場合にも計算時間を短縮しつつ、解析の精度の低下を抑えることができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、データ処理方法である。この方法は、入力信号を受け取る工程と、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する工程と、処理用データを用いてデータ処理を実行する工程と、を有する。
【００１２】
この態様によると、所定の閾値内での入力信号において正区間および負区間の区間最大値を処理用データとして抽出することができる。この抽出された正区間および負区間の区間最大値は、前の正区間および負区間で所定の閾値を超える入力信号があるので、前の正区間および負区間の入力信号から大きく変化した、有用なデータである。これにより有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、データ処理において有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】サスペンションのアクスルキャリアに入力される荷重について説明するための説明図である。
【図２】実施形態に係るデータ処理装置の機能構成を説明するための図である。
【図３】入力信号から抽出した処理用データについて説明するための説明図である。
【図４】抽出部におけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【図５】図４のゼロクロス抽出処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
図１は、サスペンションのアクスルキャリア１０に入力される荷重について説明するための説明図である。車両のサスペンションのアクスルキャリア１０は、複数のアームが連結され、連結された複数の荷重点からの荷重入力を受ける。図１に示すように、荷重点１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ（これらを区別しない場合は荷重点１２という）それぞれについて入力信号１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ（これらを区別しない場合は入力信号１４という）が得られる。
【００１７】
たとえば、荷重点１２ａでは上下方向の荷重が検出され、荷重点１２ｂでは左右方向の荷重が検出され、各荷重点１２において異なる荷重が検出される。入力信号１４の荷重のゼロ点は、走行試験前の車両の状態を基準として設定されてよく、走行試験前に荷重の変化がない点に設定されてよい。入力信号１４は、部品上の複数の荷重点１２のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形である。
【００１８】
サスペンション等の車両部品の疲労強度解析においては、通常、規定の悪路を走行した際にアクスルキャリア１０等の部品に作用する荷重を荷重センサなどの検出部により検出し、そこで得られた荷重の入力信号１４を強度解析に利用している。たとえば、データ処理装置は、入力信号１４を受け取り、ＦＥＭ（有限要素法）により部品の強度解析を実行する。入力信号１４は時間波形データとして横軸を時間、縦軸を荷重として表される。
【００１９】
たとえば悪路走行を１０分間行った場合に検出部が約１０００Ｈｚ以上で荷重を検出すると、それぞれの荷重点１２において少なくとも約６０万件以上のデータが検出される。これらの時間波形データを解析しようとすると、一回につき２４時間以上の計算時間が必要であった。一方、計算時間を短くするため、周波数を小さくしてサンプリングデータを減らすと、解析の精度が落ちる。また、サンプリングデータに閾値を設け、閾値を越えた値を抽出して解析した場合に、閾値内の有用なデータが解析結果に反映されないことになり、解析の精度が落ちる可能性がある。
【００２０】
そこで、実施形態のデータ処理では、所定の閾値を用いて比較的有用でないデータを省いて計算時間を短縮しつつ、所定の閾値内の有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑える。なお、実施形態ではアクスルキャリア１０を用いて説明するが、アクスルキャリア１０に限定されることはなく、複数の箇所に独立に荷重が作用する部品に適用してよい。
【００２１】
図２は、実施形態に係るデータ処理装置２０の機能構成を説明するための図である。データ処理装置２０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備えている。データ処理装置２０は、検出部１６に接続され、検出部１６から入力信号を受け取る。またデータ処理装置２０は、モニター３４に接続され、モニター３４にデータ処理の結果を表示する。検出部１６は、アクスルキャリア１０の各荷重点１２の荷重を検出する複数の荷重センサであってよい。
【００２２】
データ処理装置２０は、受取部２２、抽出部２４、閾値保持部２６、抽出データ保持部２８、解析部３０および表示部３２を備える。受取部２２は、検出部１６から入力信号を受け取る。受取部２２は、受け取った入力信号を抽出部２４に送出する。
【００２３】
抽出部２４は、入力信号から処理用データを抽出する。抽出部２４は、所定の閾値を超える入力信号のピークを処理用データとして抽出する。抽出部２４は、入力信号のゼロクロスを検出し、隣り合うゼロクロスの間の正区間または負区間において区間最大値が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。抽出部２４は入力信号がゼロクロスしたかどうかを入力信号の符号が変化したかどうかによって判定する。抽出部２４により抽出された処理用データについて図３を用いて説明する。
【００２４】
図３は、入力信号から抽出した処理用データについて説明するための説明図である。図３の縦軸は荷重を示し、横軸は時間を示す。また図中、丸および破線の丸で囲んだ入力信号のピークが、処理用データとして抽出されたピークである。また縦軸の荷重に閾値Ｔｈを示し、横軸の時間にゼロクロスした点を時刻ｔ１〜時刻ｔ７として示す。正区間Ｚ１、Ｚ３、Ｚ５または負区間Ｚ２、Ｚ４、Ｚ６は、時刻ｔ１〜時刻ｔ２や、時刻ｔ２〜時刻ｔ３など、入力信号がゼロクロスしてから次にゼロクロスするまでの間をいう。正区間Ｚ１および負区間Ｚ２を含んでゼロクロス区間という。また正区間は符号が正で、正の符号がゼロクロスして負に転換するまでの一つの区間であり、負区間は符号が負で、負の符号がゼロクロスして正に転換するまでの一つの区間である。正区間の隣の区間は負区間であり、正区間と負区間はゼロクロスした点を境に交互に並ぶ。
【００２５】
図示するように、閾値Ｔｈを超える入力信号のピークは山であっても谷であっても全て抽出されている。それに加えて、閾値Ｔｈ内のいくつかの入力信号のピークも抽出されている。たとえば時刻ｔ２〜時刻ｔ３の負区間Ｚ２、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の負区間Ｚ４における区間最大値が処理用データとして抽出されている。一方、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の正区間Ｚ５、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の負区間Ｚ６の区間最大値は抽出されていない。
【００２６】
これは、入力信号が前の区間で閾値Ｔｈを超えているかどうかによる。すなわち、負区間Ｚ２の一つ前の正区間Ｚ１では入力信号が閾値Ｔｈを超えているため、負区間Ｚ２の区間最大値が処理用データとして抽出される。一方、正区間Ｚ５の一つ前の負区間Ｚ４では入力信号が閾値Ｔｈを超えていないため正区間Ｚ５では処理用データが抽出されない。
【００２７】
つまり、入力信号が所定の閾値内で連続してゼロクロスすると、入力信号を抽出しないようにする。このように所定の閾値内で連続してゼロクロスをしている入力信号、すなわち変化の小さい入力信号を抽出しないようにすることで、価値の低いデータを省くことができる。また、ゼロクロスした後の入力信号の区間最大値を抽出することで、変化の大きい有用な入力信号を処理用データとして抽出することができる。これにより計算時間を短縮しつつ、有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【００２８】
閾値保持部２６は、各荷重点１２に対して所定の閾値をそれぞれ保持する。各荷重点１２に対する所定の閾値は異なり、たとえば上下方向の荷重が検出される荷重点１２の閾値は、左右方向より大きくなるように設定される。
【００２９】
抽出データ保持部２８は、抽出部２４において抽出された入力信号に関するデータを保持する。たとえば抽出データ保持部２８は、抽出部２４において抽出された入力信号に関するデータとして、抽出された入力信号１４の時間情報を保持する。
【００３０】
解析部３０は、抽出データ保持部２８により抽出された時間情報にもとづいて、入力信号１４の荷重を参照しつつ、部品の疲労強度解析を実行する。なお、この解析は既知の手法を用いてよい。解析部３０は、処理用データを処理する処理手段として機能する。解析部３０は、解析結果を表示部３２に送出する。表示部３２は、解析部３０の解析結果をモニター３４に表示させる。
【００３１】
図４は、抽出部２４におけるデータ処理のフローチャートを示す。図３に示すデータ処理は周期的に繰り返し実行される。
【００３２】
抽出部２４は、受取部２２から入力信号に関するデータを読み込む（Ｓ１０）。次に抽出部２４は、後述するゼロクロス抽出処理を実行し、処理用データを抽出する（Ｓ１２）。次に抽出部２４は、今回の入力信号の振幅がピークであるかどうか判定する（Ｓ１４）。なお、山のピークと谷のピークの両方を含む。たとえば抽出部２４は、前回の入力信号と次回の入力信号、すなわち今回の入力信号の前後の入力信号とそれぞれ比較して、ピークの有無を判定する。
【００３３】
今回の入力信号がピークでなければ（Ｓ１４のＮ）、抽出しないでデータ処理を終了する。今回の入力信号がピークであれば（Ｓ１４のＹ）、抽出部２４は、閾値保持部２６から所定の閾値を受け取り、今回の入力信号の振幅が所定の閾値を超えたかどうか判定する（Ｓ１６）。今回の入力信号の振幅が所定の閾値を超えていなければ（Ｓ１６のＮ）、抽出しないでデータ処理を終了する。
【００３４】
今回の入力信号が所定の閾値を超えていれば（Ｓ１６のＹ）、閾値超えフラグを立て（Ｓ１８）、今回の入力信号の時刻を抽出する（Ｓ２０）。これにより、所定の閾値を超えた入力信号のピークを抽出することができる。
【００３５】
図５は、図４のゼロクロス抽出処理（Ｓ１２）のフローチャートを示す。抽出部２４は、入力信号の振幅の絶対値が正区間または負区間の区間最大値の絶対値より大きいかどうか判定する（Ｓ２２）。入力信号の振幅が区間最大値より大きければ（Ｓ２２のＹ）、抽出部２４は入力信号の振幅を区間最大値として更新する（Ｓ２４）。入力信号の振幅が区間最大値より大きくなければ（Ｓ２２のＮ）、区間最大値をそのままにする。
【００３６】
次に抽出部２４は入力信号がゼロクロスしたかどうか判定する（Ｓ２６）。入力信号がゼロクロスしていなければ（Ｓ２６のＮ）、ゼロクロス抽出処理を終える。
【００３７】
入力信号がゼロクロスしていれば（Ｓ２６のＹ）、抽出部２４は区間最大値が所定の閾値を超えたか判定する（Ｓ２８）。なお、ゼロクロスした直後であるため、区間最大値はまだ更新されておらず、この判定で用いられる区間最大値は、ステップ２６でゼロクロスしたと判定された入力信号の、一つ前の正区間または負区間に属する。すなわち、ゼロクロスする前の区間最大値が所定の閾値を超えているかどうか判定する。これにより、所定の閾値内で連続してゼロクロスしているかどうか判定することができる。
【００３８】
区間最大値が所定の閾値を超えていれば（Ｓ２８のＹ）、抽出部２４は区間最大値が閾値超えフラグを立てる（Ｓ３０）。そして、区間最大値の時刻を処理用データとして抽出して（Ｓ３６）、区間最大値を更新して（Ｓ３８）、ゼロクロス抽出処理を終える。ステップ３６では、ゼロクロスしたと判定された入力信号を抽出するのではなく、区間最大値を処理用データとして抽出している。そのため、ゼロクロスした入力信号の一つ前の正区間または負区間の入力信号の区間最大値が抽出される。
【００３９】
区間最大値が所定の閾値を超えていなければ（Ｓ２８のＮ）、閾値超えフラグが立っているか判定する（Ｓ３２）。閾値超えフラグが立っていれば（Ｓ３２のＹ）、抽出部２４は閾値超えフラグを下ろす（Ｓ３４）。閾値超えフラグを下ろすことで、以降の入力信号が所定の閾値内で連続してゼロクロスしても、入力信号を抽出しないようにできる。ゼロクロスした後に、閾値超えフラグが立っていれば、ゼロクロスする前の正区間または負区間において所定の閾値を超えた入力信号があったことになる。すなわち、所定の閾値を超えた入力信号があった後にゼロクロスした入力信号を処理用データとして抽出できる。所定の閾値を超えた入力信号と、ゼロクロスした後の入力信号が所定の閾値内であっても、その前の入力信号が所定の閾値を超えていれば、変化の大きい入力信号である。そして、抽出部２４は、区間最大値の時刻を処理用データとして抽出して（Ｓ３６）、区間最大値を更新して（Ｓ３８）、ゼロクロス抽出処理を終える。ゼロクロスした後の入力信号の区間最大値を抽出することで、最も変化の大きい有用な入力信号を処理用データとして抽出することができる。
【００４０】
閾値超えフラグが立っていなければ（Ｓ３２のＮ）、抽出部２４は入力信号を抽出せずにゼロクロス抽出処理を終える。ゼロクロスした後に、閾値超えフラグが立っていなければ、所定の閾値内で連続してゼロクロスをしており、このような変化の小さい入力信号を抽出しないようにすることで、価値の低いデータを省くことができる。つまり車両の小さい揺れで、入力信号が所定の閾値内で振動を繰り返している場合に、そのようなデータを省くことができる。以上のように、所定の閾値内の入力信号であっても有用な入力信号を処理用データとして抽出することができ、計算時間を短縮しつつ解析の精度を向上できる。
【００４１】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態および変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態および変形例同士の組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００４２】
１０ アクスルキャリア、 １２ 荷重点、 １４ 入力信号、 １６ 検出部、 ２０ データ処理装置、 ２２ 受取部、 ２４ 抽出部、 ２６ 閾値保持部、 ２８ 抽出データ保持部、 ３０ 解析部、 ３２ 表示部、 ３４ モニター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ処理方法およびデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される列車の乗り心地評価方法は、列車上で測定された加速度波形データから周波数と振幅を抽出し、それらを乗り心地評価線図にプロットする。特許文献１に記載の技術では、周波数の抽出においてバンドパスフィルタを用いず、変曲点より振幅波形の極大・極小点を特定して、所定の条件で極大・極小点を整理統合したり、所定の条件の場合は平均値にしてデータを抽出し、乗り心地評価に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、入力信号を解析する処理を実行する場合に、入力信号の解析にかかる計算時間が非常に長くなる場合がある。一方、入力信号の解析にかかる計算時間を短くするために、単純に周波数を小さくしたり、平均を採ったりすると、有用なデータが削除されて解析の精度が低下することがある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができるデータ処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のデータ処理装置は、入力信号を受け取る受取手段と、入力信号から処理用データを抽出する抽出手段と、処理用データを用いて処理を実行する処理手段と、を備える。この抽出手段は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。
【０００７】
この態様によると、所定の閾値内での入力信号において正区間および負区間の区間最大値を処理用データとして抽出することができる。この抽出された正区間および負区間の区間最大値は、前の正区間および負区間で所定の閾値を超える入力信号があるので、前の正区間および負区間の入力信号から大きく変化した、有用なデータである。これにより有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【０００８】
抽出手段は、所定の閾値を超えた入力信号のピークを処理用データとして抽出してもよい。これにより処理手段におけるデータ処理の計算時間を短縮することができる。
【０００９】
抽出手段は、正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えない場合において、次の負区間または正区間の入力信号が所定の閾値を超えなければ、次の負区間または正区間の入力信号を処理用データとして抽出しなくてよい。これにより、所定の閾値内で変化する入力信号を省くことができる。
【００１０】
入力信号は、部品上の複数の荷重点のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形であり、処理手段は、処理用データを用いて部品の強度解析をしてもよい。複数の荷重点のそれぞれについて強度解析を実行すると、計算時間が非常に長くなることがあり、その場合にも計算時間を短縮しつつ、解析の精度の低下を抑えることができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、データ処理方法である。この方法は、入力信号を受け取る工程と、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する工程と、処理用データを用いてデータ処理を実行する工程と、を有する。
【００１２】
この態様によると、所定の閾値内での入力信号において正区間および負区間の区間最大値を処理用データとして抽出することができる。この抽出された正区間および負区間の区間最大値は、前の正区間および負区間で所定の閾値を超える入力信号があるので、前の正区間および負区間の入力信号から大きく変化した、有用なデータである。これにより有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、データ処理において有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】サスペンションのアクスルキャリアに入力される荷重について説明するための説明図である。
【図２】実施形態に係るデータ処理装置の機能構成を説明するための図である。
【図３】入力信号から抽出した処理用データについて説明するための説明図である。
【図４】抽出部におけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【図５】図４のゼロクロス抽出処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
図１は、サスペンションのアクスルキャリア１０に入力される荷重について説明するための説明図である。車両のサスペンションのアクスルキャリア１０は、複数のアームが連結され、連結された複数の荷重点からの荷重入力を受ける。図１に示すように、荷重点１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ（これらを区別しない場合は荷重点１２という）それぞれについて入力信号１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ（これらを区別しない場合は入力信号１４という）が得られる。
【００１７】
たとえば、荷重点１２ａでは上下方向の荷重が検出され、荷重点１２ｂでは左右方向の荷重が検出され、各荷重点１２において異なる荷重が検出される。入力信号１４の荷重のゼロ点は、走行試験前の車両の状態を基準として設定されてよく、走行試験前に荷重の変化がない点に設定されてよい。入力信号１４は、部品上の複数の荷重点１２のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形である。
【００１８】
サスペンション等の車両部品の疲労強度解析においては、通常、規定の悪路を走行した際にアクスルキャリア１０等の部品に作用する荷重を荷重センサなどの検出部により検出し、そこで得られた荷重の入力信号１４を強度解析に利用している。たとえば、データ処理装置は、入力信号１４を受け取り、ＦＥＭ（有限要素法）により部品の強度解析を実行する。入力信号１４は時間波形データとして横軸を時間、縦軸を荷重として表される。
【００１９】
たとえば悪路走行を１０分間行った場合に検出部が約１０００Ｈｚ以上で荷重を検出すると、それぞれの荷重点１２において少なくとも約６０万件以上のデータが検出される。これらの時間波形データを解析しようとすると、一回につき２４時間以上の計算時間が必要であった。一方、計算時間を短くするため、周波数を小さくしてサンプリングデータを減らすと、解析の精度が落ちる。また、サンプリングデータに閾値を設け、閾値を越えた値を抽出して解析した場合に、閾値内の有用なデータが解析結果に反映されないことになり、解析の精度が落ちる可能性がある。
【００２０】
そこで、実施形態のデータ処理では、所定の閾値を用いて比較的有用でないデータを省いて計算時間を短縮しつつ、所定の閾値内の有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑える。なお、実施形態ではアクスルキャリア１０を用いて説明するが、アクスルキャリア１０に限定されることはなく、複数の箇所に独立に荷重が作用する部品に適用してよい。
【００２１】
図２は、実施形態に係るデータ処理装置２０の機能構成を説明するための図である。データ処理装置２０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備えている。データ処理装置２０は、検出部１６に接続され、検出部１６から入力信号を受け取る。またデータ処理装置２０は、モニター３４に接続され、モニター３４にデータ処理の結果を表示する。検出部１６は、アクスルキャリア１０の各荷重点１２の荷重を検出する複数の荷重センサであってよい。
【００２２】
データ処理装置２０は、受取部２２、抽出部２４、閾値保持部２６、抽出データ保持部２８、解析部３０および表示部３２を備える。受取部２２は、検出部１６から入力信号を受け取る。受取部２２は、受け取った入力信号を抽出部２４に送出する。
【００２３】
抽出部２４は、入力信号から処理用データを抽出する。抽出部２４は、所定の閾値を超える入力信号のピークを処理用データとして抽出する。抽出部２４は、入力信号のゼロクロスを検出し、隣り合うゼロクロスの間の正区間または負区間において区間最大値が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する。抽出部２４は入力信号がゼロクロスしたかどうかを入力信号の符号が変化したかどうかによって判定する。抽出部２４により抽出された処理用データについて図３を用いて説明する。
【００２４】
図３は、入力信号から抽出した処理用データについて説明するための説明図である。図３の縦軸は荷重を示し、横軸は時間を示す。また図中、丸および破線の丸で囲んだ入力信号のピークが、処理用データとして抽出されたピークである。また縦軸の荷重に閾値Ｔｈを示し、横軸の時間にゼロクロスした点を時刻ｔ１〜時刻ｔ７として示す。正区間Ｚ１、Ｚ３、Ｚ５または負区間Ｚ２、Ｚ４、Ｚ６は、時刻ｔ１〜時刻ｔ２や、時刻ｔ２〜時刻ｔ３など、入力信号がゼロクロスしてから次にゼロクロスするまでの間をいう。正区間Ｚ１および負区間Ｚ２を含んでゼロクロス区間という。また正区間は符号が正で、正の符号がゼロクロスして負に転換するまでの一つの区間であり、負区間は符号が負で、負の符号がゼロクロスして正に転換するまでの一つの区間である。正区間の隣の区間は負区間であり、正区間と負区間はゼロクロスした点を境に交互に並ぶ。
【００２５】
図示するように、閾値Ｔｈを超える入力信号のピークは山であっても谷であっても全て抽出されている。それに加えて、閾値Ｔｈ内のいくつかの入力信号のピークも抽出されている。たとえば時刻ｔ２〜時刻ｔ３の負区間Ｚ２、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の負区間Ｚ４における区間最大値が処理用データとして抽出されている。一方、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の正区間Ｚ５、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の負区間Ｚ６の区間最大値は抽出されていない。
【００２６】
これは、入力信号が前の区間で閾値Ｔｈを超えているかどうかによる。すなわち、負区間Ｚ２の一つ前の正区間Ｚ１では入力信号が閾値Ｔｈを超えているため、負区間Ｚ２の区間最大値が処理用データとして抽出される。一方、正区間Ｚ５の一つ前の負区間Ｚ４では入力信号が閾値Ｔｈを超えていないため正区間Ｚ５では処理用データが抽出されない。
【００２７】
つまり、入力信号が所定の閾値内で連続してゼロクロスすると、入力信号を抽出しないようにする。このように所定の閾値内で連続してゼロクロスをしている入力信号、すなわち変化の小さい入力信号を抽出しないようにすることで、価値の低いデータを省くことができる。また、ゼロクロスした後の入力信号の区間最大値を抽出することで、変化の大きい有用な入力信号を処理用データとして抽出することができる。これにより計算時間を短縮しつつ、有用なデータを抽出して解析の精度の低下を抑えることができる。
【００２８】
閾値保持部２６は、各荷重点１２に対して所定の閾値をそれぞれ保持する。各荷重点１２に対する所定の閾値は異なり、たとえば上下方向の荷重が検出される荷重点１２の閾値は、左右方向より大きくなるように設定される。
【００２９】
抽出データ保持部２８は、抽出部２４において抽出された入力信号に関するデータを保持する。たとえば抽出データ保持部２８は、抽出部２４において抽出された入力信号に関するデータとして、抽出された入力信号１４の時間情報を保持する。
【００３０】
解析部３０は、抽出データ保持部２８により抽出された時間情報にもとづいて、入力信号１４の荷重を参照しつつ、部品の疲労強度解析を実行する。なお、この解析は既知の手法を用いてよい。解析部３０は、処理用データを処理する処理手段として機能する。解析部３０は、解析結果を表示部３２に送出する。表示部３２は、解析部３０の解析結果をモニター３４に表示させる。
【００３１】
図４は、抽出部２４におけるデータ処理のフローチャートを示す。図３に示すデータ処理は周期的に繰り返し実行される。
【００３２】
抽出部２４は、受取部２２から入力信号に関するデータを読み込む（Ｓ１０）。次に抽出部２４は、後述するゼロクロス抽出処理を実行し、処理用データを抽出する（Ｓ１２）。次に抽出部２４は、今回の入力信号の振幅がピークであるかどうか判定する（Ｓ１４）。なお、山のピークと谷のピークの両方を含む。たとえば抽出部２４は、前回の入力信号と次回の入力信号、すなわち今回の入力信号の前後の入力信号とそれぞれ比較して、ピークの有無を判定する。
【００３３】
今回の入力信号がピークでなければ（Ｓ１４のＮ）、抽出しないでデータ処理を終了する。今回の入力信号がピークであれば（Ｓ１４のＹ）、抽出部２４は、閾値保持部２６から所定の閾値を受け取り、今回の入力信号の振幅が所定の閾値を超えたかどうか判定する（Ｓ１６）。今回の入力信号の振幅が所定の閾値を超えていなければ（Ｓ１６のＮ）、抽出しないでデータ処理を終了する。
【００３４】
今回の入力信号が所定の閾値を超えていれば（Ｓ１６のＹ）、閾値超えフラグを立て（Ｓ１８）、今回の入力信号の時刻を抽出する（Ｓ２０）。これにより、所定の閾値を超えた入力信号のピークを抽出することができる。
【００３５】
図５は、図４のゼロクロス抽出処理（Ｓ１２）のフローチャートを示す。抽出部２４は、入力信号の振幅の絶対値が正区間または負区間の区間最大値の絶対値より大きいかどうか判定する（Ｓ２２）。入力信号の振幅が区間最大値より大きければ（Ｓ２２のＹ）、抽出部２４は入力信号の振幅を区間最大値として更新する（Ｓ２４）。入力信号の振幅が区間最大値より大きくなければ（Ｓ２２のＮ）、区間最大値をそのままにする。
【００３６】
次に抽出部２４は入力信号がゼロクロスしたかどうか判定する（Ｓ２６）。入力信号がゼロクロスしていなければ（Ｓ２６のＮ）、ゼロクロス抽出処理を終える。
【００３７】
入力信号がゼロクロスしていれば（Ｓ２６のＹ）、抽出部２４は区間最大値が所定の閾値を超えたか判定する（Ｓ２８）。なお、ゼロクロスした直後であるため、区間最大値はまだ更新されておらず、この判定で用いられる区間最大値は、ステップ２６でゼロクロスしたと判定された入力信号の、一つ前の正区間または負区間に属する。すなわち、ゼロクロスする前の区間最大値が所定の閾値を超えているかどうか判定する。これにより、所定の閾値内で連続してゼロクロスしているかどうか判定することができる。
【００３８】
区間最大値が所定の閾値を超えていれば（Ｓ２８のＹ）、抽出部２４は区間最大値が閾値超えフラグを立てる（Ｓ３０）。そして、区間最大値の時刻を処理用データとして抽出して（Ｓ３６）、区間最大値を更新して（Ｓ３８）、ゼロクロス抽出処理を終える。ステップ３６では、ゼロクロスしたと判定された入力信号を抽出するのではなく、区間最大値を処理用データとして抽出している。そのため、ゼロクロスした入力信号の一つ前の正区間または負区間の入力信号の区間最大値が抽出される。
【００３９】
区間最大値が所定の閾値を超えていなければ（Ｓ２８のＮ）、閾値超えフラグが立っているか判定する（Ｓ３２）。閾値超えフラグが立っていれば（Ｓ３２のＹ）、抽出部２４は閾値超えフラグを下ろす（Ｓ３４）。閾値超えフラグを下ろすことで、以降の入力信号が所定の閾値内で連続してゼロクロスしても、入力信号を抽出しないようにできる。ゼロクロスした後に、閾値超えフラグが立っていれば、ゼロクロスする前の正区間または負区間において所定の閾値を超えた入力信号があったことになる。すなわち、所定の閾値を超えた入力信号があった後にゼロクロスした入力信号を処理用データとして抽出できる。所定の閾値を超えた入力信号と、ゼロクロスした後の入力信号が所定の閾値内であっても、その前の入力信号が所定の閾値を超えていれば、変化の大きい入力信号である。そして、抽出部２４は、区間最大値の時刻を処理用データとして抽出して（Ｓ３６）、区間最大値を更新して（Ｓ３８）、ゼロクロス抽出処理を終える。ゼロクロスした後の入力信号の区間最大値を抽出することで、最も変化の大きい有用な入力信号を処理用データとして抽出することができる。
【００４０】
閾値超えフラグが立っていなければ（Ｓ３２のＮ）、抽出部２４は入力信号を抽出せずにゼロクロス抽出処理を終える。ゼロクロスした後に、閾値超えフラグが立っていなければ、所定の閾値内で連続してゼロクロスをしており、このような変化の小さい入力信号を抽出しないようにすることで、価値の低いデータを省くことができる。つまり車両の小さい揺れで、入力信号が所定の閾値内で振動を繰り返している場合に、そのようなデータを省くことができる。以上のように、所定の閾値内の入力信号であっても有用な入力信号を処理用データとして抽出することができ、計算時間を短縮しつつ解析の精度を向上できる。
【００４１】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態および変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態および変形例同士の組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００４２】
１０ アクスルキャリア、 １２ 荷重点、 １４ 入力信号、 １６ 検出部、 ２０ データ処理装置、 ２２ 受取部、 ２４ 抽出部、 ２６ 閾値保持部、 ２８ 抽出データ保持部、 ３０ 解析部、 ３２ 表示部、 ３４ モニター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を受け取る受取手段と、
前記入力信号から処理用データを抽出する抽出手段と、
前記処理用データを用いて処理を実行する処理手段と、を備え、
前記抽出手段は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において前記入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出することを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、前記所定の閾値を超えた前記入力信号のピークを前記処理用データとして抽出することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、前記正区間または負区間において前記入力信号が前記所定の閾値を超えない場合において、次の負区間または正区間の前記入力信号が前記所定の閾値を超えなければ、前記次の負区間または正区間の前記入力信号を前記処理用データとして抽出しないことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記入力信号は、部品上の複数の荷重点のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形であり、
前記処理手段は、前記処理用データを用いて前記部品の強度解析をする請求項１から３のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項５】
入力信号を受け取る工程と、
隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において前記入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する工程と、
前記処理用データを用いてデータ処理を実行する工程と、を有することを特徴とするデータ処理方法。
【請求項１】
入力信号を受け取る受取手段と、
前記入力信号から処理用データを抽出する抽出手段と、
前記処理用データを用いて処理を実行する処理手段と、を備え、
前記抽出手段は、隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において前記入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出することを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、前記所定の閾値を超えた前記入力信号のピークを前記処理用データとして抽出することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、前記正区間または負区間において前記入力信号が前記所定の閾値を超えない場合において、次の負区間または正区間の前記入力信号が前記所定の閾値を超えなければ、前記次の負区間または正区間の前記入力信号を前記処理用データとして抽出しないことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記入力信号は、部品上の複数の荷重点のそれぞれに作用した荷重の変動を所定の時間にわたり記録した時間波形であり、
前記処理手段は、前記処理用データを用いて前記部品の強度解析をする請求項１から３のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項５】
入力信号を受け取る工程と、
隣り合う入力信号のゼロクロスの間の正区間または負区間において前記入力信号が所定の閾値を超えると、次の負区間または正区間の区間最大値を処理用データとして抽出する工程と、
前記処理用データを用いてデータ処理を実行する工程と、を有することを特徴とするデータ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７２６５６（Ｐ２０１３−７２６５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９７４９（Ｐ２０１１−２０９７４９）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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