異音診断装置および異音診断方法
【課題】診断対象物における異音の発生箇所を、診断対象物の奥行き方向の位置を含めて容易に特定する。
【解決手段】異音診断装置１００は、診断対象物７０を撮像する撮像装置２０と、円環状のフレーム１２に等間隔にマイクロホン１１が設けられた構成された集音装置１０と、情報処理装置５０と、を含んで構成される。そして、情報処理装置５０は、集音装置１０の前面側から診断対象物７０の後面側に到るまでの空間に、撮像装置２０の視線の中心軸に略垂直で、互いに平行な複数の仮想スクリーン８０を設定する処理と、各仮想スクリーン８０上の各点における音圧レベルを算出し、音圧マップを生成する処理と、音圧異常領域を抽出し、音圧マップおよび音圧異常領域を撮像装置２０で撮像した診断対象物７０の外観画像上に重ね合わせて表示する処理と、を実行する。
【解決手段】異音診断装置１００は、診断対象物７０を撮像する撮像装置２０と、円環状のフレーム１２に等間隔にマイクロホン１１が設けられた構成された集音装置１０と、情報処理装置５０と、を含んで構成される。そして、情報処理装置５０は、集音装置１０の前面側から診断対象物７０の後面側に到るまでの空間に、撮像装置２０の視線の中心軸に略垂直で、互いに平行な複数の仮想スクリーン８０を設定する処理と、各仮想スクリーン８０上の各点における音圧レベルを算出し、音圧マップを生成する処理と、音圧異常領域を抽出し、音圧マップおよび音圧異常領域を撮像装置２０で撮像した診断対象物７０の外観画像上に重ね合わせて表示する処理と、を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断対象物から発生する異音の発生箇所を診断する異音診断装置および異音診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、音響情報を用いて装置などの異常箇所を診断する異常診断装置の例が開示されている。この異常診断装置においては、診断対象物を取り囲むように音響センサアレイが設けられており、その音響センサアレイは、フェーズドアレイ法による指向性を有している。そこで、この異常診断装置は、フェーズドアレイ法により付与した指向性の主極方向からの音圧強度を計算し、様々な方向に主極方向を向けることによって音圧強度マップを作成し、その音圧強度マップの特徴量を正常時の音圧強度マップと比較することによって音響の異常を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1に開示された異常診断装置では、異常な音響（以下、異音という）が発生した方向を特定することはできるものの、異音が発生した奥行きの距離までは特定できない。従って、診断対象物が複雑な形状を呈し、さらに、奥行きが長いものであるような場合には、異音の発生箇所、すなわち、診断対象物における異常箇所を特定できるとは限らない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、診断対象物における異音の発生箇所を、診断対象物の奥行き方向の位置を含めて、容易に特定することが可能な異音診断装置および異音診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る異音診断装置は、診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成される。そして、前記情報処理装置は、前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを設定する仮想スクリーン設定手段と、前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出する音圧レベル算出手段と、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成手段と、前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、診断対象物における異音の発生箇所を、診断対象物の奥行き方向の位置を含めて、容易に特定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る異音診断装置の全体構成、および、その異音診断装置を診断対象物の異音診断に適用する場合に設定される仮想スクリーンの例を示した図。
【図２】本発明の実施形態に係る異音診断装置に含まれる情報処理装置の機能ブロックの構成の例を示した図。
【図３】各仮想スクリーン上における音圧マップを診断対象物の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第１の例を示した図である。
【図４】各仮想スクリーン上における音圧マップを診断対象物の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第２の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る異音診断装置の全体構成の例、および、その異音診断装置を診断対象物の異音診断に適用する場合に設定される仮想スクリーンの例を示した図である。図１では、紙面の左の奥側に、異音診断装置１００が描かれ、また、紙面の右の前側に、異音診断の対象となる診断対象物７０が描かれ、さらに、診断対象物７０の位置には、診断対象物７０を上下方向に切断し、区分するような仮想スクリーン８０が４つ描かれている。
【００１１】
異音診断装置１００は、診断対象物７０およびその周囲から発せられる音響信号を集音する集音装置１０、診断対象物７０の外観画像を撮像する撮像装置２０、集音装置１０で集音された音響信号を増幅する増幅回路装置３０、増幅回路装置３０で増幅された音響信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換装置４０、ディジタル化された音響信号に基づき、異音診断処理を実行する情報処理装置５０、などを含んで構成される。
【００１２】
集音装置１０は、三脚１３の上部に円環状のフレーム１２が設けられ、さらに、音響センサとして複数のマイクロホン１１が、その円環状のフレーム１２上の互いに等間隔となる位置に取り付けられて構成される。ここで、複数のマイクロホン１１は、いずれも同じ音響特性を有し、無指向性であるものとする。なお、図１の例では、フレーム１２には、１６個のマイクロホン１１が取り付けられているが、その数は、１６個に限定されない。また、この例のように、複数ないし多数のマイクロホン１１が配列された構成は、マイクロホンアレイと呼ばれている。
【００１３】
撮像装置２０は、診断対象物７０の外観を撮像するカメラであり、図１の例では、複数のマイクロホン１１が取り付けられたフレーム１２の中心の位置、すなわち、複数のマイクロホン１１が取り付けられた円環を含む平面（以下、マイクロホンアレイ面という）上で、その円環の中心の位置に設けられる。このとき、撮像装置２０の視線の中心軸（以下、光軸という）は、当該マイクロホンアレイ面に略垂直であるとし、その光軸は、診断対象物７０の中心部を向いているものとする。
【００１４】
仮想スクリーン８０は、撮像装置２０の光軸に略垂直な平面であり、集音装置１０側から診断対象物７０の後面側に到る空間内に、仮想的に複数個設けられる。ちなみに、図１の例では、仮想スクリーン８０は、４つ設けられており、紙面の一番手前に描かれた仮想スクリーン８０（＃４）は、撮像装置２０側から見たとき、診断対象物７０の後面側に位置する仮想スクリーン８０に相当する。なお、仮想スクリーン８０の横幅は、撮像装置２０の水平画角８１で定められ、また、縦幅は、垂直画角８２によって定められる。
【００１５】
以上のように、本実施形態では、撮像装置２０を、マイクロホンアレイ面と同じ平面上に配置したことにより、撮像装置２０によって撮像される撮像画像にマイクロホン１１が写り込むのを避けることができる。また、撮像装置２０や他のマイクロホン１１によって反射または回折した音響信号の影響を低減することができるので、マイクロホン１１によって集音される音響信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させることができる。さらに、複数のマイクロホン１１が円環上に等間隔に配置されていることから、その信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、到来する音響信号の方向に依存することなく、等しく向上させることができる。
【００１６】
図２は、異音診断装置に含まれる情報処理装置５０の機能ブロックの構成の例を示した図である。情報処理装置５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、半導体メモリやハードディスク装置などからなる記憶装置と、を含んで構成された、例えば、ノートパソコンなどのパーソンナルコンピュータによって構成される。
【００１７】
図２に示すように、情報処理装置５０は、音圧信号取得部５１、仮想スクリーン設定部５２、音圧レベル計算部５３、音圧マップ生成部５４、音圧異常領域抽出部５５、音圧マップ表示部５６、撮像画像取得部５７などの処理機能ブロックを備える。情報処理装置５０は、また、音圧信号記憶部６１、仮想スクリーンデータ記憶部６２、マイクロホン配置データ記憶部６３、音圧レベル記憶部６４、基準音圧レベル記憶部６５、音圧マップ記憶部６６、撮像画像記憶部６７などの記憶機能ブロックを備える。なお、処理機能ブロックとは、図示しないＣＰＵが、予め、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される機能ブロックをいう。以下、各処理機能ブロックの機能について説明する。
【００１８】
音圧信号取得部５１は、集音装置１０に設けられた各マイクロホン１１で集音され、増幅回路装置３０で増幅され、Ａ／Ｄ変換装置４０でディジタル信号化された音響信号（以下、音圧信号という）を取得し、その取得した音圧信号を、集音したマイクロホン１１に対応させて音圧信号記憶部６１に格納する。また、撮像画像取得部５７は、撮像装置２０によって撮像された診断対象物７０の外観画像を、撮像装置２０から取得して、撮像画像記憶部６７に格納する。
【００１９】
仮想スクリーン設定部５２は、図１を用いて説明したように、撮像装置２０から診断対象物７０の後面側に到るまでの空間のいずれかの位置に、撮像装置２０の光軸に略垂直な仮想スクリーン８０を仮想的に複数個設定する。このとき、仮想スクリーン８０の数、仮想スクリーン８０を設定する位置（例えば、撮像装置２０からの距離）、撮像装置２０の水平画角８１、垂直画角８２などのデータは、予め、仮想スクリーンデータ記憶部６２に記憶されているものとする。なお、仮想スクリーンデータ記憶部６２に記憶されているこれらのデータは、オペレータがキーボードなどを用いて、適宜、変更できるものとする。
【００２０】
音圧レベル計算部５３は、仮想スクリーン設定部５２によって設定されたそれぞれの仮想スクリーン８０について、そのスクリーン面を格子状に分割し、各格子点の座標を計算する。さらに、音圧レベル計算部５３は、それぞれの仮想スクリーン８０面上の各格子点について、その格子点における音圧レベルを計算し、得られた音圧レベルを各仮想スクリーン８０上の各格子点に対応付けて音圧レベル記憶部６４に格納する。
【００２１】
ここで、各仮想スクリーン８０上の各格子点の座標は、例えば、撮像装置２０の位置を原点とし、撮像装置２０の光軸をｚ軸とし、前記原点を通り、マイクロホンアレイ面に含まれる水平方向の直線をｘ軸とし、前記原点を通り、ｘ軸およびｚ軸に垂直な直線をｙ軸とする座標系に基づき計算される。
【００２２】
このとき、各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルは、集音装置１０の各マイクロホン１１から集音され、音圧レベル記憶部６４に格納されている音圧信号に対し、ビームフォーミング処理を施すことによって計算される。ビームフォーミング処理は、公知技術（例えば、日本音響学会誌、第６３巻、第７号、３４１頁−３５２頁、２００７年などを参照）であるので、ここでは、その説明を省略するが、その計算処理では、各マイクロホン１１からの音圧信号のほかに、撮像装置２０（マイクロホンアレイ面）と仮想スクリーン８０との距離、各マイクロホン１１の配置位置の座標情報、各仮想スクリーン８０上の各格子点の座標情報などが用いられる。このうち、各マイクロホン１１の配置位置の座標情報は、予めマイクロホン配置データ記憶部６３に格納されているものとする。
【００２３】
なお、音圧レベル計算部５３でビームフォーミング処理をするに当たっては、集音装置１０から集音された生の音圧信号（すなわち、音圧信号記憶部６１に記憶されている音圧信号）に対し、周波数分析する処理、任意の周波数帯域を選択するフィルタ処理などを施し、また、ビームフォーミング処理後には、得られた音圧レベルに聴感補正を加える処理、デシベル値に換算する処理などを施すことがあるが、これらの処理も音圧レベル計算部５３での処理に含まれるものとする。
【００２４】
音圧マップ生成部５４は、音圧レベル記憶部６４から各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを読み出し、各仮想スクリーン８０上に、例えば、５デシベルごとの等音圧レベル線を生成し、等音圧レベル線による音圧マップを生成する。そして、その生成した音圧マップを各仮想スクリーン８０に対応付けて、音圧マップ記憶部６６に格納する。
【００２５】
音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル記憶部６４に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを既定の基準音圧レベルと比較することにより、各仮想スクリーン８０について音圧異常領域を抽出する。ここで、音圧異常領域は、例えば、次のような２通りの音圧異常基準によって抽出される。
【００２６】
第１の音圧異常基準では、音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル記憶部６４に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを、既定の基準音圧レベルと比較し、仮想スクリーン８０ごとに、その音圧レベルが基準音圧レベルよりも大きい格子点を含んだ領域を抽出し、その抽出した領域を音圧異常領域とする。すなわち、各仮想スクリーン８０上の各格子点で、その音圧レベルがある基準音圧レベル（例えば、６０デシベル）より大きくなった格子点を含む領域を音圧異常領域とする。なお、このような異常音圧領域を、以下、絶対音圧異常の音圧異常領域と呼ぶ。
【００２７】
第２の音圧異常基準では、事前の診断対象物７０の正常動作時に各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを基準音圧レベルとして取得し、基準音圧レベル記憶部６５に格納しておく。そして、診断対象物７０の異音診断時に、音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル計算部５３により計算された各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを、それぞれ基準音圧レベル記憶部６５に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が予め定められた基準差分値よりも大きくなった各仮想スクリーン８０上の各格子点を含んだ領域を音圧異常領域として抽出する。
【００２８】
例えば、基準差分値が１０デシベルであったとする場合に、ある仮想スクリーン８０上のある格子点の音圧レベルが診断対象物７０の正常時に３０デシベルであり、その格子点の診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが４５デシベルであったとすると、その格子点を含む領域は音圧異常領域として抽出される。また、逆に、ある仮想スクリーン８０上のある格子点の音圧レベルが診断対象物７０の正常時に４５デシベルであり、その格子点の診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが３０デシベルになったとすると、その格子点を含む領域も音圧異常領域として抽出される。すなわち、第２の異常基準では、診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが正常動作時に比べ、基準音圧レベル以上大きくなった格子点だけでなく、小さくなった格子点も音圧異常領域の格子点として抽出される。なお、このような第２の音圧異常基準により抽出した音圧異常領域を、以下、相対音圧異常の音圧異常領域と呼ぶ。
【００２９】
音圧マップ表示部５６は、情報処理装置５０に付属する液晶ディスプレイなどの表示装置５９に、撮像装置２０によって撮像され、撮像画像記憶部６７に格納されている診断対象物７０の外観画像を表示するとともに、その診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて、音圧マップ記憶部６６に格納されている音圧マップを表示する。この表示は、各仮想スクリーン８０別に行われる。
【００３０】
音圧マップ表示部５６は、音圧異常領域抽出部５５により音圧異常領域が抽出されていた場合には、診断対象物７０の外観画像および音圧マップの重ね合わせ画像の上に、さらに、音圧異常領域を強調して表示する。
【００３１】
図３は、各仮想スクリーン８０上における音圧マップを診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第１の例を示した図である。この第１の例の場合、設定された４つの仮想スクリーン８０の位置は、撮像装置２０側から順に、仮想スクリーン８０（＃１）が診断対象物７０の前面付近、仮想スクリーン８０（＃２）が診断対象物７０の前半分の中央部付近、仮想スクリーン８０（＃３）が診断対象物７０の後半分の中央部付近、仮想スクリーン８０（＃４）が診断対象物７０の後面付近であるとする（以上、図１参照）。そして、図３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには、仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）における音圧マップの例が表示されている。
【００３２】
音圧マップは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、診断対象物７０の外観画像の上に、例えば、１０デシベルごとの等音圧レベル線で描かれる。このとき、等音圧レベル線で囲まれた領域は、適宜、網掛け表示または着色表示される。その場合、網掛け表示や着色表示着色を半透明に行い、下地の診断対象物７０の外観画像が透けて見えるようにしてもよい。
【００３３】
ちなみに、図３（ｃ）の仮想スクリーン８０（＃３）には、既定の基準音圧レベル（例えば、６０デシベル）を超えた絶対音圧異常の音圧異常領域８５が現れている。本実施形態では、このような音圧異常領域８５は、目立つような強調表示がなされる。図３（ｃ）の例では、音圧異常領域８５に「音圧異常」であることを、吹き出しのメッセージで強調表示しているが、その強調表示の仕方は、例えば、音圧異常領域８５を点滅表示したり、音圧異常領域８５だけをさらに目立つ色（例えば、赤色）で表示したり、音圧異常領域８５を太い目立つ色の長方形の枠線などで囲ったりするものであってもよい。
【００３４】
また、図３の例では、仮想スクリーン８０（＃３）に音圧異常領域８５が現れているので、診断対象物７０における異音の発生箇所は、仮想スクリーン８０（＃３）近傍にあることが分かる。加えて、図３（ｃ）には、音圧異常領域８５、すなわち、異音の発生箇所が診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されている。従って、本実施形態に係る異音診断装置１００のオペレータは、診断対象物７０のどの部位が異音発生箇所であるかを視覚的に容易に特定することができる。
【００３５】
図４は、各仮想スクリーン８０上における音圧マップを診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第２の例を示した図である。この第２の例は、図４（ｃ）に示すように、相対音圧異常の音圧異常領域８６を表示する例を示したものである。ここで、４つの仮想スクリーン８０の位置は、図３の例と同じであるとしている。また、図４（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）における音圧マップが、図３の場合と同様に、診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されている。
【００３６】
以上のように、図４の例の表示画面は、図３の例の表示画面と、少なくとも、その表示の仕方において同じである。相違点は、その前段階における音圧異常領域８６の抽出の仕方にある。すなわち、図３の例は、絶対音圧異常の音圧異常領域８５を抽出したものであるのに対し、図４の例は、図４（ｃ）に示すように、相対音圧異常の音圧異常領域８６を抽出したものである。
【００３７】
ちなみに、図４（ｃ）の例では、仮想スクリーン８０（＃３）の音圧マップには、例えば、６０デシベルを超える絶対音圧異常の音圧異常領域は存在しないが、仮想スクリーン８０（＃３）の右上部分に、４０〜５０デシベル程度の相対音圧異常の音圧異常領域８６が存在し、その部分には、「音圧異常」のメッセージが付されている。このような相対音圧異常の音圧異常領域８６は、診断対象物７０の正常動作時に、例えば、３０デシベル以下であった部分が、診断時に、例えば、４５デシベルになったような場合に抽出される。なお、相対音圧異常の音圧異常領域８６についても、その強調表示の仕方は、図３の場合と同じでよい。
【００３８】
いずれにせよ、図４の例の場合にも、４つの仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）には、音圧異常領域８６が診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されるので、オペレータは、相対音圧異常の異音についても、その異音の発生箇所を容易に特定することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る異音診断装置１００は、集音装置１０から診断対象物７０の後面に到る空間内に、適宜、複数の仮想スクリーン８０を設定し、その複数の仮想スクリーン８０上の音圧マップおよび音圧異常領域８５，８６を、診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示する。従って、オペレータは、診断対象物７０における異音の発生箇所を、異音が到来する方向だけでなく、奥行きの位置まで、視覚的に容易に特定することができる。さらに、その異音の発生箇所は、多くの場合、診断対象物７０の故障箇所でもあるので、オペレータは、診断対象物７０の故障箇所を視覚的に容易に特定することもできる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、オペレータは、仮想スクリーン８０を、診断対象物７０の奥行き方向の適当な位置に、複数個設定することができるので、本実施形態に係る異音診断装置１００は、診断対象物７０が複雑な形状を有する産業機械などに対しても、有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 集音装置
１１ マイクロホン（音響センサ）
１２ フレーム
１３ 三脚
２０ 撮像装置
３０ 増幅回路装置
４０ Ａ／Ｄ変換装置
５０ 情報処理装置
５１ 音圧信号取得部
５２ 仮想スクリーン設定部（仮想スクリーン設定手段）
５３ 音圧レベル計算部（音圧レベル計算手段）
５４ 音圧マップ生成部（音圧マップ生成手段）
５５ 音圧異常領域抽出部（音圧異常領域抽出手段）
５６ 音圧マップ表示部（音圧マップ表示手段）
５７ 撮像画像取得部
５９ 表示装置
６１ 音圧信号記憶部
６２ 仮想スクリーンデータ記憶部
６３ マイクロホン配置データ記憶部
６４ 音圧レベル記憶部
６５ 基準音圧レベル記憶部（基準音圧レベル記憶手段）
６６ 音圧マップ記憶部
６７ 撮像画像記憶部
７０ 診断対象物
８０ 仮想スクリーン
８１ 水平画角
８２ 垂直画角
８５，８６ 音圧異常領域
１００ 異音診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断対象物から発生する異音の発生箇所を診断する異音診断装置および異音診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、音響情報を用いて装置などの異常箇所を診断する異常診断装置の例が開示されている。この異常診断装置においては、診断対象物を取り囲むように音響センサアレイが設けられており、その音響センサアレイは、フェーズドアレイ法による指向性を有している。そこで、この異常診断装置は、フェーズドアレイ法により付与した指向性の主極方向からの音圧強度を計算し、様々な方向に主極方向を向けることによって音圧強度マップを作成し、その音圧強度マップの特徴量を正常時の音圧強度マップと比較することによって音響の異常を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1に開示された異常診断装置では、異常な音響（以下、異音という）が発生した方向を特定することはできるものの、異音が発生した奥行きの距離までは特定できない。従って、診断対象物が複雑な形状を呈し、さらに、奥行きが長いものであるような場合には、異音の発生箇所、すなわち、診断対象物における異常箇所を特定できるとは限らない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、診断対象物における異音の発生箇所を、診断対象物の奥行き方向の位置を含めて、容易に特定することが可能な異音診断装置および異音診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る異音診断装置は、診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成される。そして、前記情報処理装置は、前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを設定する仮想スクリーン設定手段と、前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出する音圧レベル算出手段と、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成手段と、前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、診断対象物における異音の発生箇所を、診断対象物の奥行き方向の位置を含めて、容易に特定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る異音診断装置の全体構成、および、その異音診断装置を診断対象物の異音診断に適用する場合に設定される仮想スクリーンの例を示した図。
【図２】本発明の実施形態に係る異音診断装置に含まれる情報処理装置の機能ブロックの構成の例を示した図。
【図３】各仮想スクリーン上における音圧マップを診断対象物の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第１の例を示した図である。
【図４】各仮想スクリーン上における音圧マップを診断対象物の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第２の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る異音診断装置の全体構成の例、および、その異音診断装置を診断対象物の異音診断に適用する場合に設定される仮想スクリーンの例を示した図である。図１では、紙面の左の奥側に、異音診断装置１００が描かれ、また、紙面の右の前側に、異音診断の対象となる診断対象物７０が描かれ、さらに、診断対象物７０の位置には、診断対象物７０を上下方向に切断し、区分するような仮想スクリーン８０が４つ描かれている。
【００１１】
異音診断装置１００は、診断対象物７０およびその周囲から発せられる音響信号を集音する集音装置１０、診断対象物７０の外観画像を撮像する撮像装置２０、集音装置１０で集音された音響信号を増幅する増幅回路装置３０、増幅回路装置３０で増幅された音響信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換装置４０、ディジタル化された音響信号に基づき、異音診断処理を実行する情報処理装置５０、などを含んで構成される。
【００１２】
集音装置１０は、三脚１３の上部に円環状のフレーム１２が設けられ、さらに、音響センサとして複数のマイクロホン１１が、その円環状のフレーム１２上の互いに等間隔となる位置に取り付けられて構成される。ここで、複数のマイクロホン１１は、いずれも同じ音響特性を有し、無指向性であるものとする。なお、図１の例では、フレーム１２には、１６個のマイクロホン１１が取り付けられているが、その数は、１６個に限定されない。また、この例のように、複数ないし多数のマイクロホン１１が配列された構成は、マイクロホンアレイと呼ばれている。
【００１３】
撮像装置２０は、診断対象物７０の外観を撮像するカメラであり、図１の例では、複数のマイクロホン１１が取り付けられたフレーム１２の中心の位置、すなわち、複数のマイクロホン１１が取り付けられた円環を含む平面（以下、マイクロホンアレイ面という）上で、その円環の中心の位置に設けられる。このとき、撮像装置２０の視線の中心軸（以下、光軸という）は、当該マイクロホンアレイ面に略垂直であるとし、その光軸は、診断対象物７０の中心部を向いているものとする。
【００１４】
仮想スクリーン８０は、撮像装置２０の光軸に略垂直な平面であり、集音装置１０側から診断対象物７０の後面側に到る空間内に、仮想的に複数個設けられる。ちなみに、図１の例では、仮想スクリーン８０は、４つ設けられており、紙面の一番手前に描かれた仮想スクリーン８０（＃４）は、撮像装置２０側から見たとき、診断対象物７０の後面側に位置する仮想スクリーン８０に相当する。なお、仮想スクリーン８０の横幅は、撮像装置２０の水平画角８１で定められ、また、縦幅は、垂直画角８２によって定められる。
【００１５】
以上のように、本実施形態では、撮像装置２０を、マイクロホンアレイ面と同じ平面上に配置したことにより、撮像装置２０によって撮像される撮像画像にマイクロホン１１が写り込むのを避けることができる。また、撮像装置２０や他のマイクロホン１１によって反射または回折した音響信号の影響を低減することができるので、マイクロホン１１によって集音される音響信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させることができる。さらに、複数のマイクロホン１１が円環上に等間隔に配置されていることから、その信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、到来する音響信号の方向に依存することなく、等しく向上させることができる。
【００１６】
図２は、異音診断装置に含まれる情報処理装置５０の機能ブロックの構成の例を示した図である。情報処理装置５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、半導体メモリやハードディスク装置などからなる記憶装置と、を含んで構成された、例えば、ノートパソコンなどのパーソンナルコンピュータによって構成される。
【００１７】
図２に示すように、情報処理装置５０は、音圧信号取得部５１、仮想スクリーン設定部５２、音圧レベル計算部５３、音圧マップ生成部５４、音圧異常領域抽出部５５、音圧マップ表示部５６、撮像画像取得部５７などの処理機能ブロックを備える。情報処理装置５０は、また、音圧信号記憶部６１、仮想スクリーンデータ記憶部６２、マイクロホン配置データ記憶部６３、音圧レベル記憶部６４、基準音圧レベル記憶部６５、音圧マップ記憶部６６、撮像画像記憶部６７などの記憶機能ブロックを備える。なお、処理機能ブロックとは、図示しないＣＰＵが、予め、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される機能ブロックをいう。以下、各処理機能ブロックの機能について説明する。
【００１８】
音圧信号取得部５１は、集音装置１０に設けられた各マイクロホン１１で集音され、増幅回路装置３０で増幅され、Ａ／Ｄ変換装置４０でディジタル信号化された音響信号（以下、音圧信号という）を取得し、その取得した音圧信号を、集音したマイクロホン１１に対応させて音圧信号記憶部６１に格納する。また、撮像画像取得部５７は、撮像装置２０によって撮像された診断対象物７０の外観画像を、撮像装置２０から取得して、撮像画像記憶部６７に格納する。
【００１９】
仮想スクリーン設定部５２は、図１を用いて説明したように、撮像装置２０から診断対象物７０の後面側に到るまでの空間のいずれかの位置に、撮像装置２０の光軸に略垂直な仮想スクリーン８０を仮想的に複数個設定する。このとき、仮想スクリーン８０の数、仮想スクリーン８０を設定する位置（例えば、撮像装置２０からの距離）、撮像装置２０の水平画角８１、垂直画角８２などのデータは、予め、仮想スクリーンデータ記憶部６２に記憶されているものとする。なお、仮想スクリーンデータ記憶部６２に記憶されているこれらのデータは、オペレータがキーボードなどを用いて、適宜、変更できるものとする。
【００２０】
音圧レベル計算部５３は、仮想スクリーン設定部５２によって設定されたそれぞれの仮想スクリーン８０について、そのスクリーン面を格子状に分割し、各格子点の座標を計算する。さらに、音圧レベル計算部５３は、それぞれの仮想スクリーン８０面上の各格子点について、その格子点における音圧レベルを計算し、得られた音圧レベルを各仮想スクリーン８０上の各格子点に対応付けて音圧レベル記憶部６４に格納する。
【００２１】
ここで、各仮想スクリーン８０上の各格子点の座標は、例えば、撮像装置２０の位置を原点とし、撮像装置２０の光軸をｚ軸とし、前記原点を通り、マイクロホンアレイ面に含まれる水平方向の直線をｘ軸とし、前記原点を通り、ｘ軸およびｚ軸に垂直な直線をｙ軸とする座標系に基づき計算される。
【００２２】
このとき、各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルは、集音装置１０の各マイクロホン１１から集音され、音圧レベル記憶部６４に格納されている音圧信号に対し、ビームフォーミング処理を施すことによって計算される。ビームフォーミング処理は、公知技術（例えば、日本音響学会誌、第６３巻、第７号、３４１頁−３５２頁、２００７年などを参照）であるので、ここでは、その説明を省略するが、その計算処理では、各マイクロホン１１からの音圧信号のほかに、撮像装置２０（マイクロホンアレイ面）と仮想スクリーン８０との距離、各マイクロホン１１の配置位置の座標情報、各仮想スクリーン８０上の各格子点の座標情報などが用いられる。このうち、各マイクロホン１１の配置位置の座標情報は、予めマイクロホン配置データ記憶部６３に格納されているものとする。
【００２３】
なお、音圧レベル計算部５３でビームフォーミング処理をするに当たっては、集音装置１０から集音された生の音圧信号（すなわち、音圧信号記憶部６１に記憶されている音圧信号）に対し、周波数分析する処理、任意の周波数帯域を選択するフィルタ処理などを施し、また、ビームフォーミング処理後には、得られた音圧レベルに聴感補正を加える処理、デシベル値に換算する処理などを施すことがあるが、これらの処理も音圧レベル計算部５３での処理に含まれるものとする。
【００２４】
音圧マップ生成部５４は、音圧レベル記憶部６４から各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを読み出し、各仮想スクリーン８０上に、例えば、５デシベルごとの等音圧レベル線を生成し、等音圧レベル線による音圧マップを生成する。そして、その生成した音圧マップを各仮想スクリーン８０に対応付けて、音圧マップ記憶部６６に格納する。
【００２５】
音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル記憶部６４に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを既定の基準音圧レベルと比較することにより、各仮想スクリーン８０について音圧異常領域を抽出する。ここで、音圧異常領域は、例えば、次のような２通りの音圧異常基準によって抽出される。
【００２６】
第１の音圧異常基準では、音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル記憶部６４に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを、既定の基準音圧レベルと比較し、仮想スクリーン８０ごとに、その音圧レベルが基準音圧レベルよりも大きい格子点を含んだ領域を抽出し、その抽出した領域を音圧異常領域とする。すなわち、各仮想スクリーン８０上の各格子点で、その音圧レベルがある基準音圧レベル（例えば、６０デシベル）より大きくなった格子点を含む領域を音圧異常領域とする。なお、このような異常音圧領域を、以下、絶対音圧異常の音圧異常領域と呼ぶ。
【００２７】
第２の音圧異常基準では、事前の診断対象物７０の正常動作時に各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを基準音圧レベルとして取得し、基準音圧レベル記憶部６５に格納しておく。そして、診断対象物７０の異音診断時に、音圧異常領域抽出部５５は、音圧レベル計算部５３により計算された各仮想スクリーン８０上の各格子点の音圧レベルを、それぞれ基準音圧レベル記憶部６５に記憶されている各仮想スクリーン８０上の各格子点の基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が予め定められた基準差分値よりも大きくなった各仮想スクリーン８０上の各格子点を含んだ領域を音圧異常領域として抽出する。
【００２８】
例えば、基準差分値が１０デシベルであったとする場合に、ある仮想スクリーン８０上のある格子点の音圧レベルが診断対象物７０の正常時に３０デシベルであり、その格子点の診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが４５デシベルであったとすると、その格子点を含む領域は音圧異常領域として抽出される。また、逆に、ある仮想スクリーン８０上のある格子点の音圧レベルが診断対象物７０の正常時に４５デシベルであり、その格子点の診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが３０デシベルになったとすると、その格子点を含む領域も音圧異常領域として抽出される。すなわち、第２の異常基準では、診断対象物７０の診断動作時の音圧レベルが正常動作時に比べ、基準音圧レベル以上大きくなった格子点だけでなく、小さくなった格子点も音圧異常領域の格子点として抽出される。なお、このような第２の音圧異常基準により抽出した音圧異常領域を、以下、相対音圧異常の音圧異常領域と呼ぶ。
【００２９】
音圧マップ表示部５６は、情報処理装置５０に付属する液晶ディスプレイなどの表示装置５９に、撮像装置２０によって撮像され、撮像画像記憶部６７に格納されている診断対象物７０の外観画像を表示するとともに、その診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて、音圧マップ記憶部６６に格納されている音圧マップを表示する。この表示は、各仮想スクリーン８０別に行われる。
【００３０】
音圧マップ表示部５６は、音圧異常領域抽出部５５により音圧異常領域が抽出されていた場合には、診断対象物７０の外観画像および音圧マップの重ね合わせ画像の上に、さらに、音圧異常領域を強調して表示する。
【００３１】
図３は、各仮想スクリーン８０上における音圧マップを診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第１の例を示した図である。この第１の例の場合、設定された４つの仮想スクリーン８０の位置は、撮像装置２０側から順に、仮想スクリーン８０（＃１）が診断対象物７０の前面付近、仮想スクリーン８０（＃２）が診断対象物７０の前半分の中央部付近、仮想スクリーン８０（＃３）が診断対象物７０の後半分の中央部付近、仮想スクリーン８０（＃４）が診断対象物７０の後面付近であるとする（以上、図１参照）。そして、図３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには、仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）における音圧マップの例が表示されている。
【００３２】
音圧マップは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、診断対象物７０の外観画像の上に、例えば、１０デシベルごとの等音圧レベル線で描かれる。このとき、等音圧レベル線で囲まれた領域は、適宜、網掛け表示または着色表示される。その場合、網掛け表示や着色表示着色を半透明に行い、下地の診断対象物７０の外観画像が透けて見えるようにしてもよい。
【００３３】
ちなみに、図３（ｃ）の仮想スクリーン８０（＃３）には、既定の基準音圧レベル（例えば、６０デシベル）を超えた絶対音圧異常の音圧異常領域８５が現れている。本実施形態では、このような音圧異常領域８５は、目立つような強調表示がなされる。図３（ｃ）の例では、音圧異常領域８５に「音圧異常」であることを、吹き出しのメッセージで強調表示しているが、その強調表示の仕方は、例えば、音圧異常領域８５を点滅表示したり、音圧異常領域８５だけをさらに目立つ色（例えば、赤色）で表示したり、音圧異常領域８５を太い目立つ色の長方形の枠線などで囲ったりするものであってもよい。
【００３４】
また、図３の例では、仮想スクリーン８０（＃３）に音圧異常領域８５が現れているので、診断対象物７０における異音の発生箇所は、仮想スクリーン８０（＃３）近傍にあることが分かる。加えて、図３（ｃ）には、音圧異常領域８５、すなわち、異音の発生箇所が診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されている。従って、本実施形態に係る異音診断装置１００のオペレータは、診断対象物７０のどの部位が異音発生箇所であるかを視覚的に容易に特定することができる。
【００３５】
図４は、各仮想スクリーン８０上における音圧マップを診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示した表示画面の第２の例を示した図である。この第２の例は、図４（ｃ）に示すように、相対音圧異常の音圧異常領域８６を表示する例を示したものである。ここで、４つの仮想スクリーン８０の位置は、図３の例と同じであるとしている。また、図４（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）における音圧マップが、図３の場合と同様に、診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されている。
【００３６】
以上のように、図４の例の表示画面は、図３の例の表示画面と、少なくとも、その表示の仕方において同じである。相違点は、その前段階における音圧異常領域８６の抽出の仕方にある。すなわち、図３の例は、絶対音圧異常の音圧異常領域８５を抽出したものであるのに対し、図４の例は、図４（ｃ）に示すように、相対音圧異常の音圧異常領域８６を抽出したものである。
【００３７】
ちなみに、図４（ｃ）の例では、仮想スクリーン８０（＃３）の音圧マップには、例えば、６０デシベルを超える絶対音圧異常の音圧異常領域は存在しないが、仮想スクリーン８０（＃３）の右上部分に、４０〜５０デシベル程度の相対音圧異常の音圧異常領域８６が存在し、その部分には、「音圧異常」のメッセージが付されている。このような相対音圧異常の音圧異常領域８６は、診断対象物７０の正常動作時に、例えば、３０デシベル以下であった部分が、診断時に、例えば、４５デシベルになったような場合に抽出される。なお、相対音圧異常の音圧異常領域８６についても、その強調表示の仕方は、図３の場合と同じでよい。
【００３８】
いずれにせよ、図４の例の場合にも、４つの仮想スクリーン８０（＃１）〜（＃４）には、音圧異常領域８６が診断対象物７０の外観画像の上に重ね合わせて表示されるので、オペレータは、相対音圧異常の異音についても、その異音の発生箇所を容易に特定することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る異音診断装置１００は、集音装置１０から診断対象物７０の後面に到る空間内に、適宜、複数の仮想スクリーン８０を設定し、その複数の仮想スクリーン８０上の音圧マップおよび音圧異常領域８５，８６を、診断対象物７０の外観画像に重ね合わせて表示する。従って、オペレータは、診断対象物７０における異音の発生箇所を、異音が到来する方向だけでなく、奥行きの位置まで、視覚的に容易に特定することができる。さらに、その異音の発生箇所は、多くの場合、診断対象物７０の故障箇所でもあるので、オペレータは、診断対象物７０の故障箇所を視覚的に容易に特定することもできる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、オペレータは、仮想スクリーン８０を、診断対象物７０の奥行き方向の適当な位置に、複数個設定することができるので、本実施形態に係る異音診断装置１００は、診断対象物７０が複雑な形状を有する産業機械などに対しても、有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 集音装置
１１ マイクロホン（音響センサ）
１２ フレーム
１３ 三脚
２０ 撮像装置
３０ 増幅回路装置
４０ Ａ／Ｄ変換装置
５０ 情報処理装置
５１ 音圧信号取得部
５２ 仮想スクリーン設定部（仮想スクリーン設定手段）
５３ 音圧レベル計算部（音圧レベル計算手段）
５４ 音圧マップ生成部（音圧マップ生成手段）
５５ 音圧異常領域抽出部（音圧異常領域抽出手段）
５６ 音圧マップ表示部（音圧マップ表示手段）
５７ 撮像画像取得部
５９ 表示装置
６１ 音圧信号記憶部
６２ 仮想スクリーンデータ記憶部
６３ マイクロホン配置データ記憶部
６４ 音圧レベル記憶部
６５ 基準音圧レベル記憶部（基準音圧レベル記憶手段）
６６ 音圧マップ記憶部
６７ 撮像画像記憶部
７０ 診断対象物
８０ 仮想スクリーン
８１ 水平画角
８２ 垂直画角
８５，８６ 音圧異常領域
１００ 異音診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成され、前記診断対象物からの異音を診断する異音診断装置であって、
前記情報処理装置は、
前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを仮想的に設定する仮想スクリーン設定手段と、
前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを計算する音圧レベル計算手段と、
前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成手段と、
前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示手段と、
を備えたこと
を特徴とする異音診断装置。
【請求項２】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルが既定の基準音圧レベルを超えた領域を、音圧異常領域として抽出する音圧異常領域抽出手段をさらに備え、
前記音圧マップ表示手段で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項１に記載の異音診断装置。
【請求項３】
前記情報処理装置は、
前記診断対象物の正常動作時に前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、予め基準音圧レベルとして記憶しておく基準音圧レベル記憶手段と、
前記診断対象物の異音診断時に前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、前記基準音圧レベル記憶手段に記憶されている前記各仮想スクリーン上の各点における基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が既定の基準差分値を超えた点を含む領域を、音圧異常領域として抽出する第２の音圧異常領域抽出手段と、
をさらに備え、
前記音圧マップ表示手段で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の異音診断装置。
【請求項４】
前記集音装置は、
前記撮像装置が配置された位置を中心とした円の円周上に、前記音響センサが等間隔に配置されて構成されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の異音診断装置。
【請求項５】
前記音圧レベル算出手段は、ビームフォーミング法により、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出すること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の異音診断装置。
【請求項６】
診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成された異音診断装置で前記診断対象物からの異音を診断する異音診断方法であって、
前記情報処理装置は、
前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを仮想的に設定する仮想スクリーン設定処理と、
前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを計算する音圧レベル計算処理と、
前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成処理と、
前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示処理と、
を実行すること
を特徴とする異音診断方法。
【請求項７】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルが既定の基準音圧レベルを超えた領域を、音圧異常領域として抽出する音圧異常領域抽出処理をさらに実行し、
前記音圧マップ表示処理で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項６に記載の異音診断方法。
【請求項８】
前記情報処理装置は、
前記診断対象物の正常動作時に前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、予め基準音圧レベルとして記憶しておく基準音圧レベル記憶手段を備え、
前記診断対象物の異音診断時に前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、前記基準音圧レベル記憶手段に記憶されている前記各仮想スクリーン上の各点における基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が既定の基準差分値を超えた点を含む領域を、音圧異常領域として抽出する第２の音圧異常領域抽出処理を実行し、
前記音圧マップ表示処理では、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載の異音診断方法。
【請求項９】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出処理において、ビームフォーミング法により、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出すること
を特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の異音診断方法。
【請求項１】
診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成され、前記診断対象物からの異音を診断する異音診断装置であって、
前記情報処理装置は、
前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを仮想的に設定する仮想スクリーン設定手段と、
前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを計算する音圧レベル計算手段と、
前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成手段と、
前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示手段と、
を備えたこと
を特徴とする異音診断装置。
【請求項２】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルが既定の基準音圧レベルを超えた領域を、音圧異常領域として抽出する音圧異常領域抽出手段をさらに備え、
前記音圧マップ表示手段で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項１に記載の異音診断装置。
【請求項３】
前記情報処理装置は、
前記診断対象物の正常動作時に前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、予め基準音圧レベルとして記憶しておく基準音圧レベル記憶手段と、
前記診断対象物の異音診断時に前記音圧レベル算出手段で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、前記基準音圧レベル記憶手段に記憶されている前記各仮想スクリーン上の各点における基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が既定の基準差分値を超えた点を含む領域を、音圧異常領域として抽出する第２の音圧異常領域抽出手段と、
をさらに備え、
前記音圧マップ表示手段で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の異音診断装置。
【請求項４】
前記集音装置は、
前記撮像装置が配置された位置を中心とした円の円周上に、前記音響センサが等間隔に配置されて構成されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の異音診断装置。
【請求項５】
前記音圧レベル算出手段は、ビームフォーミング法により、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出すること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の異音診断装置。
【請求項６】
診断対象物を撮像する撮像装置と、互いに離間した位置に配置され、それぞれ配置された位置の音響信号を取得する複数の音響センサからなる集音装置と、前記集音装置により取得された音響信号を処理する情報処理装置と、を含んで構成された異音診断装置で前記診断対象物からの異音を診断する異音診断方法であって、
前記情報処理装置は、
前記集音装置の前面側から前記診断対象物の後面側に到るまでの空間に、前記撮像装置の視線の中心軸に略垂直で、互い離間し、かつ、互いに平行な複数の仮想スクリーンを仮想的に設定する仮想スクリーン設定処理と、
前記複数の音響センサそれぞれが配置された位置情報と、前記設定された複数のそれぞれの仮想スクリーンの位置情報と、前記複数の音響センサそれぞれによって取得された音響信号とに基づき、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを計算する音圧レベル計算処理と、
前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルに基づき、前記各仮想スクリーン上に等音圧レベル線で表した音圧マップを生成する音圧マップ生成処理と、
前記生成した音圧マップを前記撮像装置で撮像した診断対象物の撮像画像上に重ね合わせて表示する音圧マップ表示処理と、
を実行すること
を特徴とする異音診断方法。
【請求項７】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルが既定の基準音圧レベルを超えた領域を、音圧異常領域として抽出する音圧異常領域抽出処理をさらに実行し、
前記音圧マップ表示処理で、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項６に記載の異音診断方法。
【請求項８】
前記情報処理装置は、
前記診断対象物の正常動作時に前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、予め基準音圧レベルとして記憶しておく基準音圧レベル記憶手段を備え、
前記診断対象物の異音診断時に前記音圧レベル算出処理で算出した前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを、前記基準音圧レベル記憶手段に記憶されている前記各仮想スクリーン上の各点における基準音圧レベルと比較して、その差分値を算出し、その差分値が既定の基準差分値を超えた点を含む領域を、音圧異常領域として抽出する第２の音圧異常領域抽出処理を実行し、
前記音圧マップ表示処理では、前記音圧マップを表示するときには、前記抽出した音圧異常領域を、前記音圧マップに重ね合わせて表示すること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載の異音診断方法。
【請求項９】
前記情報処理装置は、
前記音圧レベル算出処理において、ビームフォーミング法により、前記各仮想スクリーン上の各点における音圧レベルを算出すること
を特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の異音診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１５４６８（Ｐ２０１３−１５４６８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９６３８（Ｐ２０１１−１４９６３８）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]