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技術 診断装置、診断システムおよびプログラム

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 宇高勉小笠原文彦河野功幸伊藤篤三ツ橋智之宮森慎也
出願日 2016年2月2日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2016-018064
公開日 2017年8月10日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-138151
状態 特許登録済
技術分野 機械的振動・音波の測定
主要キーワード 周波数スペクトル波形 不定周期 サンプル波形データ 対象電子機器 時間周波数解析 タブレット端末装置 周波数解析結果 ハッチングパターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
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図面 (20)

課題

音情報周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出する。

解決手段

音取得部31は、画像形成装置20において発生した異音を入力して音信号を取得する。周波数解析部32は、取得された音信号のSTFT(短時間フーリエ変換)を行って、周波数スペクトル波形データを生成する。制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データにおける異音の周波数を特定する。周波数解析部32は、制御部33により特定された異音の周波数成分に対して時間軸方向高速フーリエ変換を行う。周波数解析部32における高速フーリエ変換の解析結果から異音の周期および周波数の情報を抽出する。

概要

背景

特許文献1には、画像形成装置の正常時の動作音を記憶しているRAMまたはROMと、画像形成装置から発生する動作音を検知するマイクロフォンとを有し、RAMまたはROMに記憶されている第1の音情報と、マイクロフォンにより検知された第2の音情報と、画像形成装置の動作情報とに基づいて、画像形成装置の異常箇所を特定するようなシステムが開示されている。

特許文献2には、印刷用紙上に画像を形成する画像形成部と前記印刷用紙を搬送する搬送部とを有する画像処理装置において、装置内部の音を電気信号に変換する音変換部と、この音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求める音解析部と、この音解析部が求めた周波数ごとの成分を出力する出力部とを備えた画像処理装置が開示されている。

概要

音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出する。音取得部31は、画像形成装置20において発生した異音を入力して音信号を取得する。周波数解析部32は、取得された音信号のSTFT(短時間フーリエ変換)を行って、周波数スペクトル波形データを生成する。制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データにおける異音の周波数を特定する。周波数解析部32は、制御部33により特定された異音の周波数成分に対して時間軸方向高速フーリエ変換を行う。周波数解析部32における高速フーリエ変換の解析結果から異音の周期および周波数の情報を抽出する。

目的

本発明の目的は、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置診断システムおよびプログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析手段と、前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、を備えた診断装置

請求項2

音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数を表示する表示手段と、特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対し解析する第2解析手段と、前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、を備えた診断装置。

請求項3

前記特定手段は、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出することにより異音の周波数を特定する請求項1または2記載の診断装置。

請求項4

前記特定手段は、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出し、当該極大値と隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する請求項1または2記載の診断装置。

請求項5

前記特定手段は、予め設定された周波数の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しない請求項3または4記載の診断装置。

請求項6

前記予め設定された周波数の領域は、装置の種類毎に設定できることを特徴とする請求項5記載の診断装置。

請求項7

前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置。

請求項8

前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置。

請求項9

前記抽出手段は、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置。

請求項10

前記特定手段が異音の周波数を特定することできない場合、前記第2解析手段は、予め設定された1つ、または複数の周波数成分に対し解析する請求項1から9のいずれか1項記載の診断装置。

請求項11

部装置との間で通信を行う通信手段と、前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する送信手段と、前記第1解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とをさらに備え、前記表示手段は、前記第1解析手段により生成された周波数解析結果と、前記受信手段により受信された周波数解析結果とを表示する請求項1から10のいずれか1項記載の診断装置。

請求項12

音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析手段と、前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、外部装置との間で通信を行う通信手段と、前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する第1の送信手段と、前記第1解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とを備えた診断装置と、異音の音情報の周波数解析を行って得た複数の周波数解析結果のデータを格納する格納手段と、前記診断装置から音の周期および周波数の情報を受信した場合、前記格納手段に格納されている前記複数の周波数解析結果のデータの中から、受信した音の周期および周波数の情報に合致したものを選択して前記診断装置に送信する第2の送信手段とを備えたサーバ装置と、を備えた診断ステム

請求項13

音情報を取得する取得ステップと、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析ステップと、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定ステップと、特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析ステップと、前記第2解析ステップにおける解析結果から前記周波数成分の周期情報を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、診断装置診断ステムおよびプログラムに関する。

背景技術

0002

特許文献1には、画像形成装置の正常時の動作音を記憶しているRAMまたはROMと、画像形成装置から発生する動作音を検知するマイクロフォンとを有し、RAMまたはROMに記憶されている第1の音情報と、マイクロフォンにより検知された第2の音情報と、画像形成装置の動作情報とに基づいて、画像形成装置の異常箇所を特定するようなシステムが開示されている。

0003

特許文献2には、印刷用紙上に画像を形成する画像形成部と前記印刷用紙を搬送する搬送部とを有する画像処理装置において、装置内部の音を電気信号に変換する音変換部と、この音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求める音解析部と、この音解析部が求めた周波数ごとの成分を出力する出力部とを備えた画像処理装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2007−079263号公報
特開2008−290288号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置、診断システムおよびプログラムを提供することである。

課題を解決するための手段

0006

[診断装置]
請求項1に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析手段と、
前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段とを備えた診断装置である。

0007

請求項2に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、
特定された異音の周波数を表示する表示手段と、
特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対し解析する第2解析手段と、
前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段とを備えた診断装置である。

0008

請求項3に係る本発明は、前記特定手段が、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出することにより異音の周波数を特定する請求項1または2記載の診断装置である。

0009

請求項4に係る本発明は、前記特定手段が、前記周波数解析結果データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和における極大値を検出し、当該極大値と隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する請求項1または2記載の診断装置である。

0010

請求項5に係る本発明は、前記特定手段が、予め設定された周波数の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しない請求項3または4記載の診断装置である。

0011

請求項6に係る本発明は、前記予め設定された周波数の領域が、装置の種類毎に設定できることを特徴とする請求項5記載の診断装置である。

0012

請求項7に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置である。

0013

請求項8に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置である。

0014

請求項9に係る本発明は、前記抽出手段が、前記特定手段により異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出する請求項3から6のいずれか1項記載の診断装置である。

0015

請求項10に係る本発明は、前記特定手段が異音の周波数を特定することできない場合、前記第2解析手段は、予め設定された1つ、または複数の周波数成分に対し解析する請求項1から9のいずれか1項記載の診断装置である。

0016

請求項11に係る本発明は、外部装置との間で通信を行う通信手段と、
前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する送信手段と、
前記第1解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とをさらに備え、
前記表示手段は、前記第1解析手段により生成された周波数解析結果と、前記受信手段により受信された周波数解析結果とを表示する請求項1から10のいずれか1項記載の診断装置である。

0017

[診断システム]
請求項12に係る本発明は、音情報を取得する取得手段と、前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析手段と、前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定手段と、特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析手段と、前記第2解析手段による解析結果から異音の周期情報を抽出する抽出手段と、外部装置との間で通信を行う通信手段と、前記抽出手段により抽出された音の周期および周波数の情報を前記通信手段を介して外部装置に送信する第1の送信手段と、前記第1解析手段により生成された周波数解析結果のデータに対応する周波数解析結果のデータを前記通信手段を介して外部装置から受信する受信手段とを備えた診断装置と、
異音の音情報の周波数解析を行って得た複数の周波数解析結果のデータを格納する格納手段と、前記診断装置から音の周期および周波数の情報を受信した場合、前記格納手段に格納されている前記複数の周波数解析結果のデータの中から、受信した音の周期および周波数の情報に合致したものを選択して前記診断装置に送信する第2の送信手段とを備えたサーバ装置とを備えた診断システムである。

0018

[プログラム]
請求項13に係る本発明は、音情報を取得する取得ステップと、
前記音情報の周波数解析を行い、周波数毎の強度分布の時間変化を表す周波数解析結果データを生成する第1解析ステップと、
前記周波数解析結果波形データにおける異音の周波数を特定する特定ステップと、
特定された異音の周波数成分に対し解析する第2解析ステップと、
前記第2解析ステップにおける解析結果から前記周波数成分の周期情報を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

発明の効果

0019

請求項1に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0020

請求項2に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定して表示して、選択された音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0021

請求項3に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0022

請求項4に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0023

請求項5に係る本発明によれば、通常動作音を異音として検出してしまうことを防ぐことが可能な診断装置を提供することができる。

0024

請求項6に係る本発明によれば、予め設定された周波数の領域を装置の種類毎に設定できない場合に比較して通常動作音を異音として検出してしまうことを防ぐことが可能な診断装置を提供することができる。

0025

請求項7に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0026

請求項8に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0027

請求項9に係る本発明によれば、複数の周期情報が検出された場合でも、異音の周期である可能性の高い周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0028

請求項10に係る本発明によれば、周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果から異音の周波数を特定することができない場合でも、異音の周期情報を抽出することが可能な診断装置を提供することができる。

0029

請求項11に係る本発明によれば、使用者は、取得した音情報の周波数解析結果と、解析対象の装置と同等の装置において外部装置に記録されている音情報の周波数解析結果とを比較して、発生した異音の原因を推定することができる診断装置を提供することができる。

0030

請求項12に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能な診断システムを提供することができる。

0031

請求項13に係る本発明によれば、音情報を周波数解析することにより得られた周波数毎の強度分布の時間変化を表した周波数解析結果において、抽出すべき音の周波数を特定してその音の周期情報を抽出することが可能なプログラムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0032

本発明の一実施形態の異音診断システムの構成を示すシステム図である。
本発明の一実施形態における異音診断装置10のハードウェア構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態における異音診断装置10の機能構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態におけるサーバ装置50の機能構成を示すブロック図である。
図4中の波形データ格納部53に格納される情報の一例を示す図である。
本発明の一実施形態の異音診断システムの動作を説明するためのシーケンスチャートである。
機種名、シリアル番号、動作状態等の各種情報を入力する際の異音診断装置10の表示画面例を示す図である。
STFTの概念を説明するための図である。
STFTにより得られた解析結果に基づく周波数スペクトラム波形の画像例を示す図である。
異音周波数の特定処理を説明するための周波数スペクトル波形の一例を示す図である。
異音を含まない音の周波数スペクトル波形データにおいて、周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出した場合の一例を示す図である。
周波数毎の音強度の総和からピークを検出する具体的な方法を説明するための図である。
図12に示した周波数毎の音強度の総和のグラフから周波数f1、f2、f3という3つの周波数を異音の周波数であると特定する様子を説明するための図である。
高速フーリエ変換の解析結果例を示す図である。
周波数f1、f2、f3に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の一例を示す図である。
周波数f1、f2、f3に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の他の例を示す図である。
周波数毎の音強度の総和のグラフにおいて総和値の大きさを説明するための図である。
周波数f1、f2、f3に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の他の例を示す図である。
2つの周波数スペクトル波形が表示された異音診断装置10の画面例を示す図である。
図13に示した画面例に対して、異音原因が異なる別の周波数スペクトル波形が表示された場合の画像例を示す図である。
異音が含まれているのに周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出したとしても、総和値にピークが発生しない場合の一例を示す図である。
異音の周波数が特定された場合と特定されなかった場合で、高速フーリエ変換を行う周波数を切替える際の動作を説明するためのフローチャートである。
異音の候補周波数を周波数スペクトル波形上に点線で表示して、ユーザが高速フーリエ変換する周波数を選択することができるようにした様子を示す図である。

実施例

0033

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

0034

図1は本発明の一実施形態の異音診断システムの構成を示すシステム図である。

0035

本発明の一実施形態の異音診断システムは、図1に示されるように、パーソナルコンピュータスマートフォンタブレット端末装置等の携帯可能な異音診断装置10と、サーバ装置50とから構成されている。

0036

なお、異音診断装置10は、通信ネットワークを介してサーバ装置50に接続可能な装置であればどのような装置であっても本発明は適用可能である。ただし、本実施形態では、異音診断装置10が、音信号を取得可能なマイク等の装置および、タッチ入力が可能なタッチパネルを備えたタブレット端末装置の場合を用いて説明する。

0037

異音診断装置10は、エンドユーザが使用しているプリンタ等の画像形成装置20の保守管理修理等を行うサービスエンジニア保守要員)により携帯され、画像形成装置20において発生した異音(異常音)信号を取得して、取得した異音信号を周波数解析したり、サーバ装置50から取得した過去の異音信号の周波数解析結果の波形と取得した異音信号の周波数解析結果波形とを表示するために使用される。

0038

異音診断装置10と、サーバ装置50とは、Wi−Fiルータ等の無線LANターミナル30や、インターネット通信網40を介して接続され情報の送受信を行っている。

0039

なお、異音診断装置10が携帯電話装置やスマートフォン等の場合には、異音診断装置10とサーバ装置50とを携帯電話回線網を介して接続して、周波数解析結果波形データの送受信を行うようにすることも可能である。

0040

本実施形態の異音診断システムでは、エンドユーザの場所に設置された対象電子機器である画像形成装置20に異音が発生した場合、サービスエンジニアが異音診断装置10を携帯して画像形成装置20の場所に出向く。そして、このサービスエンジニアが、異音診断装置10を用いて発生している異音を録音することにより異音信号を取得して、異音の原因を特定する異音診断を行う。

0041

なお、画像形成装置20にマイク等を設けて録音機能を持たせて、異音が発生した場合にその録音機能により異音を録音させることも技術的には可能であるが、画像形成装置20がエンドユーザのオフィス等に設置される場合、この画像形成装置20に音を録音する機能を設けることはセキュリティ上の理由により実現することができない。

0042

次に、本実施形態の異音診断システムにおける異音診断装置10のハードウェア構成を図2に示す。

0043

異音診断装置10は、図2に示されるように、CPU11、一時的にデータを保存可能なメモリ12、フラッシュメモリ等の記憶装置13、無線LANターミナル30との間で無線通信を行ってデータの送信及び受信を行う無線LANインタフェース(IF)14、タッチセンサ等の入力装置15、表示装置16、マイク17を有する。これらの構成要素は、制御バス18を介して互いに接続されている。

0044

本実施形態の異音診断装置10では、表示装置16上にタッチ位置を検出するためのタッチセンサが入力装置15として設けられたタッチパネルが備えられていて、このタッチパネルを用いて表示が行われるとともにユーザからの入力が行われる。

0045

CPU11は、メモリ12または記憶装置13に格納された制御プログラムに基づいて所定の処理を実行して、異音診断装置10の動作を制御する。なお、この制御プログラムは、インターネット通信網40や携帯電話回線網を介してダウンロードすることにより入手してCPU11に提供することも可能であるし、当該プログラムをCD−ROM等の記憶媒体に格納してCPU11に提供することも可能である。

0046

本実施形態の異音診断装置10は、上記の制御プログラムが実行されることにより以下に説明するような動作を行って、サービスエンジニアが異音の原因を特定する業務の手助けを行う。

0047

図3は、上記の制御プログラムが実行されることにより実現される異音診断装置10の機能構成を示すブロック図である。

0048

本実施形態の異音診断装置10は、図3に示されるように、音取得部31と、周波数解析部32と、制御部33と、音データ格納部34と、表示部35と、通信部36と、音再生部37とを備えている。

0049

表示部35は、制御部33による制御に基づいて各種データの表示を行う。通信部36は、外部装置であるサーバ装置50との間で通信を行う。音再生部37は制御部33による制御に基づいて、録音された音データ等を再生して音信号に変換する。

0050

音取得部31は、解析対象の装置である画像形成装置20において発生した異音を入力して音信号を取得する。

0051

なお、本実施形態では、音取得部31が、画像形成装置20において発生した異音を入力して音信号を取得するものとして説明しているが、音信号は音情報の一例である。

0052

周波数解析部32は、音取得部31により取得された音信号の時間周波数解析時間依存周波数解析)を行って、取得された異音信号の周波数毎の信号強度分布の時間変化を表す周波数スペクトル波形(周波数解析結果)データを生成する。

0053

具体的には、周波数解析部32は、音取得部31により取得された音信号に対してSTFT(Short time Fourier transform:短時間フーリエ変換)を行うことにより周波数スペクトル波形データを生成する。このSTFTの説明については後述する。

0054

制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データを音データとともに音データ格納部34に格納する。そして、制御部33は、STFTの結果により得られた周波数スペクトル波形をタッチパネルである表示部35上に表示する。

0055

また、制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データにおける異音の周波数を特定する。

0056

具体的には、制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピーク(極大値)を検出することにより異音の周波数を特定する。

0057

なお、周波数スペクトル波形データには複数のピークが存在する場合もあるため、本実施形態においては、制御部33は、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出し、このピークと隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する。

0058

また、所定の周波数以下の低周波の信号成分については通常動作音と区別が付かないため、制御部33は、予め設定された周波数の領域、例えば2kHz以下の領域については、極大値が検出された場合でも、当該極大値の周波数を異音の周波数として特定しないようにしても良い。なお、この場合には、この予め設定された周波数の領域は、装置の種類毎に設定できるようにしても良い。

0059

このようにして異音の周波数が特定されると、制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データのうち、特定した異音の周波数を含む周波数成分に対して時間軸方向に周波数解析を行う高速フーリエ変換(1D−FFT(Fast Fourier Transform))の実行を周波数解析部32に指示する。そのため、周波数解析部32は、制御部33により特定された異音の周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行う。

0060

なお、周波数解析部32は、制御部33が異音の周波数を特定することできない場合には、例えば4kHz、8kHz等の予め設定された周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行う。

0061

そして、制御部33は、周波数解析部32における高速フーリエ変換の解析結果から異音の周期および周波数の情報を抽出する。

0062

なお、制御部33は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部32の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

0063

また、制御部33は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部32の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値と、隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

0064

さらに、制御部33は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部32の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

0065

また、制御部33は、取得した異音の周期および周波数の情報を、画像形成装置20の機種名、シリアル番号等の機種情報、画像形成装置20の動作状態を示す動作状態情報とともに通信部36を介してサーバ装置50に送信する。具体的には、この動作状態情報には、カラー印刷なのか白黒印刷なのか、両面印刷なのか片面印刷なのか、動作モードはスキャンプリント複写のいずれなのか、使用用紙の種類等の情報を含めるようにすることができる。このようにして、制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データから得られた情報を、通信部36を介してサーバ装置50に送信する。

0066

サーバ装置50では、画像形成装置20の装置と同等の装置において過去に発生した異音の音信号の周波数解析を行って得られるスペクトル波形データを、元の音データ、その音データが取得された際の装置の動作状態、異音原因、異音への対処方法等の情報とともに格納している。

0067

そしてサーバ装置50は、異音診断装置10から送信されてきた異音の周期および周波数の情報から、周波数解析部32による周波数解析の結果得られた周波数スペクトル波形データに対応する周波数スペクトル波形データを検索して、見つかった周波数スペクトル波形データを異音のサンプル波形データとして格納している音データ等の情報等とともに異音診断装置10に送信する。

0068

この結果、制御部33は、周波数解析部32による周波数解析の結果得られた周波数スペクトル波形データに対応する周波数スペクトル波形データを通信部36を介してサーバ装置50から受信する。

0069

制御部33は、音取得部31により取得された音信号の周波数解析を行って得られた周波数スペクトル波形と、サーバ装置50から受信したスペクトル波形とを表示部35に並列に表示する。

0070

なお、制御部33は、サーバ装置50から送信されてきた周波数スペクトル波形データが複数存在する場合、複数の周波数スペクトル波形データのうち、周波数解析部32の周波数解析によって得られた周波数スペクトル波形データとの類似度が高いものを優先して表示部33に表示する。

0071

次に、本実施形態の異音解析システムにおけるサーバ装置50の機能構成を図4のブロック図を参照して説明する。

0072

本実施形態のサーバ装置50は、図4に示されるように、通信部51と、制御部52と、波形データ格納部53とを備えている。

0073

波形データ格納部53は、解析対象の装置である画像形成装置20と同等の装置において過去に発生した異音の音信号の周波数解析を行って得られる複数の周波数スペクトル波形データを格納する。

0074

具体的には、波形データ格納部53は、図5に示されるように、予め取得された異音の音データを時間周波数解析することにより得られた周波数スペクトル波形データと、元となった音データと、異音の原因と、その対処方法等の情報が機種毎に格納されている。

0075

そして、制御部52は、異音診断装置10から異音の周期や周波数の情報を受信した場合、波形データ格納部53に格納されている複数の周波数スペクトルの波形データの中から、受信した異音周期や周波数の情報に基づいて、異音診断装置10において取得された異音に基づく周波数スペクトルの波形データに類似するものを選択して、通信部51を介して異音診断装置10に送信する

0076

次に、本実施形態の異音診断システムの動作を図6のシーケンスチャートを参照して説明する。

0077

異音診断装置10において異音の原因を特定するための異音診断を行おうとする場合、図7に示すような画像が表示されて機種名、シリアル番号、動作状態等の各種情報が入力される(ステップS101)。

0078

そして、異音診断装置10では、動作モードを音録音モードにして、マイク17を画像形成装置20の異音発生個所に近づけて異音の録音を行って音データを取得する(ステップS102)。

0079

すると、異音診断装置10では、取得された音データが周波数解析部32においてSTFTが行われることにより周波数毎の信号強度分布の時間変化を表した周波数スペクトル波形が生成される(ステップS103)。

0080

このSTFTとは、図8に示されるように、短時間毎フーリエ変換を行って周波数成分毎信号強度を時間変化に応じて演算したものである。そして、このSTFTにより得られた解析結果を1つの周波数スペクトル波形の画像とした場合の波形例を図9に示す。

0081

図9に示した周波数スペクトル波形例では、横軸が時間、縦軸が周波数を表していて、周波数毎の強度は色によって表現されている。なお、図9では、この色の違いをハッチングパターンにより表現している。また、図9では周波数毎の強度が色によって表現される場合を例示しているが、この強度を階調により表現することも可能である。

0082

この図9の周波数スペクトル波形例では、異音の周波数成分61が特定の周波数に周期的に発生しているのが表示されているのが分かる。なお、この図9に示した周波数スペクトル波形例において、低い周波数成分は通常の動作音であり異音の周波数成分ではない。

0083

この図9に示したような周波数スペクトル波形が得られると、制御部33は、この周波数スペクトル波形を表示部35に表示する。

0084

また、制御部33は、周波数スペクトル波形から異音の周波数を特定して、高速フーリエ変換する周波数を特定する処理を実行する(ステップS104)。この異音周波数の特定処理を図10に示す別の周波数スペクトル波形を用いて説明する。

0085

先ず、制御部33は、図10に示すように、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出する。このように音強度の総和を周波数毎に行うことにより、異音が含まれる周波数については他の周波数よりも総和の値が大きくなる。なお、この図10に示す音強度の総和のグラフは実際の総和値ではなく総和値を模式的に示したものである。

0086

比較のために、図11に異音を含まない音の周波数スペクトル波形データにおいて、周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出した場合の一例を示す。図11に示す例では、異音が含まれていないことにより、音強度の総和値についても極大値となるピークが発生していないのが分かる。

0087

そして、制御部33は、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出し、このピークと隣接する他の周波数の音強度の総和値との差が予め設定された値以上の周波数を異音の周波数として特定する。

0088

この周波数毎の音強度の総和からピークを検出する具体的な方法について図12を参照して説明する。このピーク検出の一例としては、図12に示すような音強度の総和のグラフデータに対して、微分処理を行ってその傾きが正から負に変化する点をピークとして検出するような方法を用いることができる。そして、図12では、検出されたピークの値と隣接するピークではない周波数との値との差Hが例えば、予め設定されたしきい値Th以上の場合に、そのピークの周波数を異音の周波数であると特定している。

0089

なお、このピークの値と隣接するピークではない周波数との値との差Hを算出する際には、ピーク値と、そのピークに隣接する他のピークとの間の最小値との差をHの値として算出するようにしても良い。

0090

そして、制御部33は、図13に示すように、検出したピークの周波数を異音の周波数であると特定している。図13では、周波数f1、f2、f3という3つの周波数が異音の周波数であると特定されている。ここで、異音を周波数解析した場合、その異音の基底音以外にも、その異音の2倍音、3倍音等の倍音成分が検出される場合がある。図13に示した例では、周波数f1が異音の基底音となっており、周波数f2がその異音の2倍音、周波数f3がその異音の3倍音となっている。

0091

そして、高速フーリエ変換する周波数が特定されると、この周波数成分に対する高速フーリエ変換(1D−FFT)が周波数解析部32により実行される(ステップS105)。このようにして実行された高速フーリエ変換の解析結果例を図14に示す。

0092

図14に示されるように、所定の周期以上の長周期の信号成分は通常動作音や不定周期雑音であると考えられるため、このような長周期の信号成分の領域は判定除外領域63として、この判定除外領域63における解析結果は無視される。

0093

さらに、所定の周波数以下の低周波の信号成分についても通常動作音と区別が付かないため、このような低周波の信号成分の領域は判定除外領域64として、この判定除外領域64における解析結果は無視される。

0094

なお、この図14では、高速フーリエ変換を行った周波数成分の信号の周期および周波数が検出されることにより異音の周期および周波数が特定されることになる。なお、上述したように異音には倍音成分等が含まれるため、複数の周期が検出される場合がある。

0095

例えば、上記の周波数f1、f2、f3に対して高速フーリエ変換を行って得られた周期情報の例を図15図16に示す。この図15では、周波数f1、f2、f3について全て5.2秒という周期が得られているため、異音の周期情報は5.2秒であると判定される。

0096

しかし、図16に示した例では、周波数f1については5.2秒、周波数f2については7.8秒、周波数f3については10.5秒と異なった値になっている。

0097

このような場合、制御部33は、複数の異音の周波数の周期のうち、算出された周波数毎の音強度の総和の値が最も大きい周波数の周期を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

0098

具体的には、図17に示すように、周波数f1、f2、f3のピークにおける総和値の大きさのうち、値が最も大きな周波数f1についての周期5.2秒を異音の周期情報とする。

0099

また、2倍音、3倍音は基底音と比較して音強度が小さい場合があり、高速フーリエ変換を行った場合検出されない成分が発生して、実際の周期よりも長い周期として検出される場合がある。例えば、図18に示すように、基底音の周波数f1については周期が5.2秒と検出されているのに対して、倍音成分である周波数f2、f3については周期が10、4秒であると検出されるような場合がある。

0100

そのため、制御部33は、異音の周波数が複数特定され、特定された複数の異音の周波数成分に対する周波数解析部32の解析により複数の異音周期が検出された場合、複数の異音の周波数の周期のうち、最も短い周期5.2秒を異音の周期情報として抽出するようにしても良い。

0101

そして、異音診断装置10では、この高速フーリエ変換の解析結果により、異音の周波数および周期の情報を機種情報や動作状態の情報とともにサーバ装置50に送信する(ステップS106)。例えば、異音周波数はf1(kHz)、異音周期は5.2秒というような情報がサーバ装置50に送信される。

0102

すると、サーバ装置50では、受信した情報に基づいて、波形データ格納部53を検索することにより、受信した情報に対応する周波数スペクトル波形のデータを抽出する(ステップS107)。

0103

そして、サーバ装置50は、抽出した周波数スペクトル波形データを、元の音データ、異音原因、その対処方法等の情報とともに異音診断装置10に送信する(ステップS108)。

0104

すると、異音診断装置10では、サーバ装置50から送信されてきた周波数スペクトル波形データを受信する(ステップS109)。そして、異音診断装置10の制御部33は、受信した周波数スペクトル波形と、STFTで得られた周波数スペクトル波形を表示部35に表示させる(ステップS110)。

0105

このようにして2つの周波数スペクトル波形が表示された異音診断装置10の画面例を図19に示す。

0106

図19に示した画面例では、周波数解析部32におけるSTFTにより得られた周波数スペクトル波形が、「今回録音した異音の解析結果波形」として表示され、サーバ装置50から送信されてきた周波数スペクトル波形が、「過去の異音データ」として「感光体ドラム摩耗」という異音原因とともに表示されているのが分かる。

0107

異音診断を行おうとするサービスエンジニアは、この2つの周波数スペクトル波形を比較して、波形中の異音成分が類似しているか否かを判定することにより異音の原因を特定する。

0108

また、サーバ装置50から複数の周波数スペクトル波形が送信されてきた場合には、例えば、「過去の異音データ」として表示されている周波数スペクトル波形の画像を指70でタッチ操作により横方向になぞることにより、図20のように別の周波数スペクトル波形が表示される。

0109

図20は、異音原因が「駆動系モータの不良」である場合の異音の周波数スペクトル波形が表示された場合の画像例を示している。

0110

このように複数の周波数スペクトル波形が送信されてきた場合には、サービスエンジニアは、今回取得した異音の周波数スペクトル波形が、いずれの周波数スペクトル波形とより類似しているかを判定することにより異音の原因を特定する。なお、この異音の原因の特定の際には、単に周波数スペクトル波形の形状や異音成分の周期や周波数等を比較するだけでなく、元の音データを音再生部37により再生して今回取得した異音とサーバ装置50から送信されてきた周波数スペクトル波形に対応した音とを聴き比べて異音の原因を特定する。

0111

なお、本実施形態の異音診断装置10では、制御部33は、周波数解析部32により得られた周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出し、算出された周波数毎の音強度の総和におけるピークを検出することにより異音の周波数を特定するものであった。

0112

しかし、図21に示すように、異音が広範な周波数成分を含むような場合には、周波数スペクトル波形データにおける周波数毎の時間軸方向の音強度の総和を算出したとしても、総和値にピークが発生しない場合もある。

0113

そのため、周波数解析部32は、制御部33が異音の周波数を特定することできない場合には、例えば4kHz、8kHz等の予め設定された1つ、または複数の周波数成分に対して時間軸方向に高速フーリエ変換を行うようにしても良い。

0114

このように制御部33により異音の周波数が特定された場合と特定されなかった場合で、高速フーリエ変換を行う周波数を切替える際の動作を図22のフローチャートを参照して説明する。

0115

まず、制御部33では、周波数解析部32におけるSTFT解析結果における各周波数の総和値を算出する(ステップS201)。そして、制御部33は、算出した周波数毎の総和値におけるピークを検出して、異音の周波数を特定する(ステップS202)。

0116

ここで、制御部33が異音の周波数を特定することができた場合(ステップS203においてyes)、周波数解析部32は、制御部33により特定された異音の周波数を高速フーリエ変換する周波数と決定して、高速フーリエ変換を実行する(ステップS204)。

0117

そして、制御部33が異音の周波数を特定することができなかった場合(ステップS203においてno)、周波数解析部32は、予め設定された周波数、例えば、4kHz、6kHz、8kHz等の異音が含まれる可能性が高そうな周波数を高速フーリエ変換する周波数と決定して、高速フーリエ変換を実行する(ステップS205)。

0118

なお、上記では、制御部33が異音の含まれる周波数を特定して、周波数解析部32では、特定された周波数の高速フーリエ変換を実行していたが、制御部33が異音でない周波数を誤って異音の周波数であると誤判定する可能性もある。

0119

そのため、制御部33は、周波数スペクトル波形におけるピークを検出して、異音の周波数を特定すると、図23に示すように、特定した異音の周波数を候補周波数として、ユーザに対して表示するように、ユーザが選択した周波数についてのみ高速フーリエ変換するようにしても良い。

0120

この図23では、異音の候補周波数f1、f2、f3が点線により周波数スペクトル波形上に示されており、ユーザは異音ではないと判定する周波数を選択して削除ボタンを操作することにより、異音ではないと判定した候補周波数を高速フーリエ変換の対象から外すようなことができるようになっている。

0121

そして、異音ではないと判定した候補周波数を削除した後に決定ボタンが操作されると、周波数解析部32は、制御部33により特定された異音の周波数のうち選択された周波数成分に対してのみ高速フーリエ変換を行う。

0122

なお、異音の候補周波数を表示する場合には、図23に示すように周波数スペクトル波形上に点線で表示する場合だけでなく、単に異音の候補周波数を文字によりリスト表示するようにしても良い。

0123

[変形例]
上記実施形態では、異音診断装置10がタブレット端末装置である場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の装置を異音診断装置とするような場合でも本発明を適用することができるものである。例えば、画像形成装置20の操作パネルが本体から脱着可能な構成であって、サーバ装置50と通信可能であり音信号の取得機能を内蔵しているような構成の場合、この操作パネルを異音診断装置とするようにしても良い。

0124

また、上記実施形態では、異音診断装置10がマイク17を内蔵している場合を用いて説明しているが、異音診断装置10に音録音機能が備えられていれば、マイク等の集音装置を外部に接続することにより音信号の取得手段を実現するようにしても良い。

0125

さらに、上記実施形態では、異音解析の対象装置が画像形成装置である場合を用いて説明しているが、異音解析の対象となる装置は画像形成装置に限定されるものではなく、周期性を持った異音を発生させる可能性がある装置であれば他の装置である場合でも本発明は同様に適用可能である。

0126

10異音診断装置
11 CPU
12メモリ
13記憶装置
14無線LANインタフェース(IF)
15入力装置
16表示装置
17マイク
18制御バス
20画像形成装置
30無線LANターミナル
31 音取得部
32周波数解析部
33 制御部
34 音データ格納部
35 表示部
36通信部
37音再生部
40インターネット通信網
50サーバ装置
51 通信部
52 制御部
53波形データ格納部
61 異音の周波数成分
62通常動作音の周波数成分
63、64判定除外領域
70 指

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