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J-GLOBAL ID：200903083782450717

機械状態と相関する測定データを圧縮する装置及び方法

Inventor：
ヘイル,ロジャー・エイ

About ヘイル,ロジャー・エイ


Applicant, Patent owner：
ベントリー・ネバダ・コーポレーション

About ベントリー・ネバダ・コーポレーション


Agent (1)： 社本 一夫 (外5名)
Gazette classification：公表公報
Application number (International application number)：1999522184
Publication number (International publication number)：2000515288
Application date： Oct. 13, 1998
Publication date： Nov. 14, 2000
Summary：
【要約】機械状態に対して相関性のある測定データを圧縮し、格納し、送信する方法及び装置を開示する。測定データを連続的に検知し、サンプリングし、処理して、元の測定データの連続する各周期からの大きさ情報及び位相情報を含む、有意なスペクトル・エレメントを抽出し、初期周期からの有意なスペクトル・エレメント、及び各後続周期からの、以前の周期以降に変化した有意なスペクトル・エレメント等からなるスペクトル・エレメントをメモリ手段(48)に格納し、監視対象の機械(20)の状態の連続履歴に対して相関性のある圧縮データ履歴を生成し、これから連続信号を再生し、以前の任意の履歴時点について、分析可能とする。
Claim (excerpt)：
1.機械状態に対して相関性のある機械信号を処理するための信号処理方法であって、 機械状態に対して相関性のある信号を検知するステップと、 前記信号をデジタル値に変換するステップと、 一連の前記デジタル値をパケットに格納するステップと、 後続パケットの前記デジタル値を、前記格納した1つのパケットの前記デジタル値と比較するステップと、 前記既に格納したパケットの前記デジタル値における対応するデジタル値とは基準分だけ異なるために変則的であるとされた、前記後続パケットに含まれる前記デジタル値のみを格納するステップと、 前記デジタル値のパケット、及び前記後続パケットのデジタル値における指示変則データを含む前記後続パケットに対して相関性のある信号を送信するステップとからなることを特徴とする方法。 2.請求項1記載の方法において、該方法は更に、前記元のパケット内にある前記対応するデータを前記変則的データと置換し、後続のパケットを比較するために用いられる新たなパケットを作成するステップを含むことを特徴とする方法。 3.請求項2記載の方法において、該方法は更に、前記デジタル・データ値のパケットを格納する際に、その各々にインデックスを付け、各前記パケットに対して相関性のあるインデックス・サインを格納するステップを含むことを特徴とする方法。 4.請求項3記載の方法において、該方法は更に、前記デジタル値のパケットに対して相関性のある前記信号を送信するとき、前記インデッタス・サインを送信するステップを含むことを特徴とする方法。 5.請求項4記載の方法において、前記インデックス・サインが、各パケット内におけるデジタル値の位置に関する情報を含むことを特徴とする方法。 6.請求項5記載の方法において、前記インデックス・サインが、変則の発生時刻を含むことを特徴とする方法。 7.請求項6記載の方法において、機械状態に対して相関性のある信号を検知するステップが、周期的間隔で前記信号を検知するステップを含むことを特徴とする方法。 8.請求項7記載の方法において、前記信号をデジタル値に変換するステップが更に、サンプリング手段を用いて前記信号をサンプリングし、高速フーリエ分析アルゴリズムによって前記信号をスペクトル・エレメントに変換するステップを含むことを特徴とする方法。 9.機械振動信号処理方法であって、 振動信号をサンプリングするステップと、 前記振動信号を変換手段に提供し、該信号を一連のスペクトル・エレメントに変換するステップと、 前記一連のスペクトル・エレメントを保持基準と比較し、該基準を満たす前記スペクトル・エレメントをメモリ手段に格納するステップと、 後続の振動信号をサンプリングするステップと、 前記後続の振動信号を前記変換手段に提供し、該後続の振動信号を一連の後続スペクトル・エレメントに変換するステップと、 前記一連の後続スペクトル・エレメントを前記保持基準と比較し、該保持基準を満たす前記一連の後続スペクトル・エレメントを、前記既に格納した一連のスペクトル・エレメントと比較するステップと、 前記保持基準を満たし、前記以前の一連の前記スペクトル・エレメントとは所定量だけ異なる、前記一連の後続スペクトル・エレメントを前記メモリに格納するステップとからなることを特徴とする方法。 10.請求項9記載の方法において、該方法は、前記後続の振動信号の前記格納したスペクトル・エレメント、及び前記後続の一連のスペクトル・エレメントとは前記所定量異ならない前記以前の一連の残りのスペクトル・エレメント全てから、連続振動信号を再生するステップを含むことを特徴とする方法。 11.請求項9記載の方法において、前記振動信号をサンプリングするステップ及び前記後続の振動信号をサンプリングするステップは、双方とも周期的な間隔で行うことを特徴とする方法。 12.請求項11記載の方法において、該方法は更に、前記メモリ手段に格納した各スペクトル・エレメントについて、大きさ及び位相の値の双方を保持するステップを含むことを特徴とする方法。 13.請求項12記載の方法において、該方法は更に、前記保持基準を満たすスペクトル・エレメントに、実際の発生時刻のインデックスを付けるステップを含むことを特徴とする方法。 14.請求項9記載の方法において、該方法は更に、前記メモリ手段に格納した前記スペクトル・エレメントを前記保持基準と再度比較し、前記保持基準を満たさない前記スペクトル・エレメントを前記メモリ手段から除去するステップを含むことを特徴とする方法。 15.連続機械振動信号に対して相関性のあるデータを圧縮するための装置であって、 機械に結合され、連続電気信号の形態で機械振動を検知する少なくとも1つのセンサと、 前記センサから連続電気信号を受け取り、該電気信号をデジタル値に変換するように構成されたサンプリング手段と、 前記サンプリング手段に前記電気信号をデジタル値に変換するように命令する制御回路と、 前記制御回路によって、各デジタル値を各コマンドと一意的に結び付け、前記連続電気信号の対応する瞬時値が捕獲された時点を履歴内で識別するリアル・タイム値を含ませる手段と、 1周期の前記デジタル値をメモリ手段に格納する手段と、 少なくとも1つの前記周期の前記デジタル値を、後続周期の前記デジタル値と比較し、変則的デジタル値を判定する手段と、 前記後続周期の前記デジタル値の内、前記以前の周期の前記デジタル値から変化した前記変則的デジタル値を、前記メモリ手段に格納する手段とからなることを特徴とする装置。 16.機械振動信号処理方法であって、 機械からの連続振動信号をサンプリングするステップと、 前記振動信号を離散デジタル値に変換するステップと、 デジタル値の少なくとも1つのパケットをメモリ手段に格納し、各デジタル値の捕獲の位置及び時刻を識別するマーカを前記メモリ手段に格納するステップと、 後続パケットのデジタル値を、少なくとも1つの前記パケットのデジタル値と比較するステップと、 前記後続パケットのデジタル値の内、少なくとも1つの前記パケットのデジタル値とは異なるデジタル値を格納し、各異なる値の捕獲の位置及び時刻を識別するマーカを格納するステップと、 更に後続のパケットのデジタル値を、以前に格納したパケットのデジタル値と比較するステップと、 前記更に後続のパケットのデジタル値の内、前記以前に格納した値とは異なるデジタル値を格納し、各異なる値の捕獲の位置及び時刻を識別するマーカを前記メモリ手段に格納するステップと、 前記パケットについて格納した値から、及び再生するパケットの失われた値に対応する以前のパケットの値から、前記パケットのデジタル値を連続波形に再生するステップとからなることを特徴とする方法。 17.変動性の機械状態に対して相関性のある履歴データを格納するための信号圧縮方法であって、 機械状態に対して相関性のある信号を検知するステップと、 前記信号をサンプリングするステップと、 前記サンプル信号を、第1の読み取りを定義する一連のスペクトル・エレメントに変換するステップと、 所定の基準に基づいて、1周期の前記一連のスペクトル・エレメントの優勢スペクトル成分を判定するステップと、 前記1周期の優勢スペクトル成分を格納するステップと、 前記所定の基準に基づいて、後続周期の前記一連のスペクトル・エレメントの優勢スペクトル成分を判定するステップと、 前記後続周期の優勢スペクトル成分を、前記以前に格納した周期の優勢スペクトル成分と比較し、機械状態に対して相関性のあるスペクトル成分に関する移動性を確認するステップと、 前記後続周期の前記スペクトル成分の内、前記以前に格納したスペクトル成分から変化した前記スペクトル成分を、変化が発生したときに、ホスト・コンピュータに送信しその中に格納するステップと、 変動がない場合、自動的に再度検知するステップと、 前記後続周期の前記格納した成分、及び前記後続周期の優勢スペクトル成分と異ならない前記以前の周期の前記格納した成分を変換することによって、前記後続周期の優勢スペクトル成分が生成された連続信号に対して相関性のある連続信号を発生するステップとからなることを特徴とする方法。 18.機械振動を特徴化する波形からのデータを圧縮する方法であって、 時間的に隔たった間隔で、一連の波形のほぼ瞬時値を表す一連のサンプルを連続的に生成するステップと、 前記一連の波形内に含まれる、第1周期の第1波形の前記サンプルを、第1の一連のスペクトル・エレメントに変換するステップと、 所定の基準に基づいて、前記第1の一連のスペクトル・エレメント内の有意なエレメントのみを格納するステップと、 前記一連の波形に含まれる各後続波形の前記一連のサンプルを、一連の後続スペクトル・エレメントに変換するステップと、 各前記後続の一連のスペクトル・エレメントの内、前記一連のスペクトル・エレメント内の最後に格納されたエレメント以降で変化したエレメントのみを連続的に格納するステップとからなることを特徴とする方法。 19.機械状態に対して相関性のある測定データを圧縮する方法であって、 機械状態に対して相関性のある機械データを検知するステップと、 前記データをサンプリングするステップと、 前記サンプル・データをスペクトル・エレメントに変換するステップと、 前記スペクトル・エレメントを、ユーザ定義可能保持基準と比較するステップと、 前記ユーザ定義可能保持基準を満たし、機械状態に対して相関性を有するスペクトル・エレメントをメモリ手段に格納するステップとからなることを特徴とする方法。 20.請求項19記載の方法において、前記スペクトル・エレメントを、前記ユーザ定義可能保持基準と比較するステップが、検知した機械データに内在するノイズ・スペクトル振幅よりも僅かに大きい最少エレメント振幅を選択するステップと、前記ユーザ定義可能最少エレメント振幅よりも大きな振幅を有するエレメントのみを保持することにより、データ容量を減少させ、ノイズを除去するステップとを含むことを特徴とする方法。 21.請求項19記載の方法において、前記スペクトル・エレメントを前記ユーザ定義可能保持基準と比較するステップが、前記ユーザ定義可能保持基準のために、エレメントのユーザ定義可能期間において、最大スペクトル・エレメントの固定数を選択するステップを含むことを特徴とする方法。 22.請求項19記載の方法において、前記スペクトル・エレメントをユーザ定義可能保持基準と比較するステップが、前記ユーザ定義可能保持基準として、ユーザ定義可能期間における最大エレメントの割合を選択するステップを含むことを特徴とする方法。 23.請求項19記載の方法において、前記データをサンプリングするステップが、前記データを、機械速度と同期して、離散デジタル値にサンプリングするステップを含むことを特徴とする方法。 24.請求項19記載の方法において、前記データをサンプリングするステップが、前記データを、機械速度とは非同期で、離散値にサンプリングするステップを含むことを特徴とする方法。 25.請求項19記載の方法において、該方法は更に、データが検出されている機械の回転シャフトの機械位相角度を検知することにより、前記回転シャフトの機械角度を、機械状態に対して相関性のある前記検知した機械データに関係付けるために用いる、機械位相基準マーク(demarcation)を作成するステップを含むことを特徴とする方法。 26.請求項25記載の方法において、機械位相基準マークを検知するステップが、前記シャフトの回転毎に1回、前記機械位相基準マークを検知するステップを含むことを特徴とする方法。 27.請求項26記載の方法において、該方法は更に、前記検知した機械データを、前記検知した機械位相基準マークに対して相関性のある長さを有する期間に分割するステップを含むことを特徴とする方法。 28.機械状態に対して相関性のある測定データを圧縮する方法であって、 少なくとも1台の機械からの周期的機械振動を、機械状態に対して相関性のある電気信号の形態で連続的に検知するステップと、 少なくとも前記1つの機械の回転シャフト上で、少なくとも1つの機械位相基準マークを検知するステップと、 前記回転シャフトの機械位相基準マークを、前記機械振動の電気信号に関係付け、前記機械角度が電気信号の間隔を規定するステップと、 制御信号の管理の下で、前記機械振動電気信号をサンプリングするステップと、 前記サンプル信号をスペクトル・エレメントに変換するステップと、 前記スペクトル・エレメントを振幅エレメント及び位相エレメントに変換するステップと、 大きさ及び位相の双方について、各後続区間のエレメントを以前の区間のエレメントと比較し、後続の各エレメントの振幅及び位相の少なくとも一方が、以前の区間の前記エレメントより、ユーザ定義可能量以上に変化しているか否かについて判定を行うステップと、 前記変化したエレメント値を遠隔地に伝達し格納するステップとからなることを特徴とする方法。 29.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、無線周波数リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 30.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、インターネット・リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 31.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、マイクロ波リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 32.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、衛星リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 33.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、光ファイバ・リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 34.請求項28記載の方法において、前記変化したエレメント値を伝達するステップが、前記変化したエレメントを、直接有線リンクを通じて伝達するステップを含むことを特徴とする方法。 35.機械状態に対して相関性のある測定データを圧縮する装置であって、 機械に動作的に結合され、機械状態に対して相関性のあるデータを検知する少なくとも1つのセンサと、 少なくとも前記1つのセンサに動作的に結合され、前記検知データを離散エレメントにサンプリングするサンプリング手段と、 前記サンプリング手段に動作的に結合され、前記離散エレメントをスペクトル・エレメントに変換し、前記スペクトル・エレメントを大きさ及び位相エレメントに変換するプロセッサ手段と、 複数の区間の大きさエレメント及び位相エレメントを規定する手段と、 現区間の大きさエレメント及び位相エレメントを格納する手段と、 後続区間の大きさエレメント及び位相エレメントを、前記現区間の大きさエレメント及び位相エレメントと比較する手段と、 前記後続区間から、前記現区間のエレメントにおける対応するエレメントから基準分だけ異なるために変則的であるとされた前記エレメントのみを格納し、機械状態に対して相関性のある圧縮測定データを連続的に捕獲する手段とからなることを特徴とする装置。 36.請求項35記載の装置において、該装置は更に、前記現区間において、前記後続区間からの前記変則的エレメントに対応するエレメントのみを置換して、前記比較手段による今後の比較のために、以降の現区間のエレメントを形成する手段を含むことを特徴とする装置。
IPC (3)：
G05B 23/02 301 ,  G01H 17/00 ,  G06F 17/40
FI (3)：
G05B 23/02 301 V ,  G01H 17/00 Z ,  G06F 15/74 330 B
Patent cited by the Patent：
Cited by examiner (6)
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