本發(fā)明涉及一種檢測X射線管的故障預(yù)兆的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置及X射線管故障預(yù)兆檢測方法，以及應(yīng)用了該X射線管故障預(yù)兆檢測裝置的X射線攝像裝置。

背景技術(shù)：

在透射型X射線攝像裝置或X射線CT(Computer Tomography計算機(jī)斷層掃描)裝置等X射線攝像裝置中，多使用通過向旋轉(zhuǎn)的陽極照射從高電壓的陰極射出的電子來產(chǎn)生X射線的類型的X射線管。在這樣的X射線管中，為了順暢的旋轉(zhuǎn)陽極而使用固體潤滑軸承，但是當(dāng)固體潤滑軸承發(fā)生劣化時會引起X射線管故障，該X射線攝像裝置自身變得無法使用。

特別是在醫(yī)療現(xiàn)場不允許X射線攝像裝置突然無法使用。因此，X射線管在發(fā)生故障相當(dāng)長時間之前的可充分使用狀態(tài)下更換為新品。這是X射線的維護(hù)費(fèi)用增大的主要原因。為了消減維護(hù)費(fèi)用，需要將X射線管使用到即將發(fā)生故障之前為止，并盡可能長時間使用。

在長時間使用X射線管時，已知由于陽極的旋轉(zhuǎn)軸或固體潤滑軸承的劣化或磨損，會產(chǎn)生異常噪聲。因此，如果檢測出該異常噪聲，則能夠預(yù)兆X射線管的故障。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了，通過振動傳感器來檢測X射線管的異常噪聲，并進(jìn)行所得到的振動數(shù)據(jù)的頻率分析，對特定頻率的成分量進(jìn)行閾值判定，由此檢測X射線管的故障預(yù)兆的技術(shù)。

另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了，通過振動傳感器檢測設(shè)備的振動，并進(jìn)行該振動數(shù)據(jù)的頻率分析，將正常的設(shè)備的振動數(shù)據(jù)的頻率成分作為輸入，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)來生成簇，并將作為診斷對象的設(shè)備的振動數(shù)據(jù)輸入到已完成學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來判定設(shè)備的正?；虍惓５募夹g(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-45626號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2006-300896號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

一般來說，從X射線管發(fā)出的異常噪聲取決于X射線攝像裝置的機(jī)種或X射線管的工作狀態(tài)(工作時的位置、姿態(tài)、溫度等)。這意味著專利文獻(xiàn)1中所說的特定頻率取決于X射線攝像裝置的機(jī)種或X射線管的工作狀態(tài)(工作時的位置、姿態(tài)、溫度等)而發(fā)生改變。因此，為了使用專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)來檢測高精度的故障預(yù)兆，根據(jù)X射線攝像裝置，特別是X射線管的各種工作條件來事先求出適當(dāng)?shù)奶囟l率或判定的閾值，在維護(hù)診斷時，每次都需要設(shè)定這些值等工夫。

因此，考慮將專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)應(yīng)用于X射線攝像裝置。在這樣的X射線攝像裝置中，針對從正常的X射線管發(fā)出的振動進(jìn)行頻率分析，該頻率分析結(jié)果通過使用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)而生成簇，并將該簇用作故障預(yù)兆判定的基準(zhǔn)。此時，不需要設(shè)定專利文獻(xiàn)1中所說的特定頻率等的工夫。

然而，在專利文獻(xiàn)2中完全沒有談及振動的頻率分析結(jié)果取決于設(shè)備的工作狀態(tài)的情況。這意味著在使用了專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)時，作為故障預(yù)兆判定的基準(zhǔn)的簇只基于振動的頻率分析結(jié)果來生成。即，由于作為基準(zhǔn)的簇不考慮X射線管的工作狀態(tài)(工作時的位置、姿態(tài)、溫度等)而統(tǒng)一生成，因此在還考慮了X射線管的工作狀態(tài)(工作時的位置、姿態(tài)、溫度等)時，未必生成適當(dāng)?shù)拇亍?/p>

例如，考慮到從X射線管發(fā)出的振動的頻率考慮依存于X射線管的姿態(tài)(陽極的旋轉(zhuǎn)軸與水平面形成的角)來進(jìn)行變化。在這種情況下，將從正常的X射線管取某種姿態(tài)時的振動的頻率分析結(jié)果得到的簇使用在變?yōu)槠渌藨B(tài)的X射線管的故障預(yù)兆判定中是不合適的。如果進(jìn)行了使用，則劣化后的X射線管的某種姿態(tài)下的異常噪聲的頻率可能包含在其他姿態(tài)下正常的頻率的簇中。在這種情況下，無法檢測出該X射線管的劣化即故障預(yù)兆。這樣一來，只將專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)簡單地應(yīng)用于X射線攝像裝置，難以高精度地檢測X射線管的故障預(yù)兆。

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度檢測X射線管的故障預(yù)兆的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置、X射線管故障預(yù)兆檢測方法以及X射線攝像裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置具備：模式設(shè)定部，其設(shè)定禁止模式、學(xué)習(xí)模式以及故障預(yù)兆檢測模式中的任意一個動作模式；振動數(shù)據(jù)取得部，其取得從X射線管產(chǎn)生的振動的振動數(shù)據(jù)，并且每當(dāng)取得的所述振動數(shù)據(jù)的數(shù)量達(dá)到一次頻率分析所使用的既定數(shù)據(jù)數(shù)量的倍數(shù)時，輸出振動數(shù)據(jù)取得完成通知；頻率分析部，其對通過所述振動數(shù)據(jù)取得部取得的所述既定數(shù)據(jù)數(shù)量的每個振動數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析；狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部，其取得表示所述X射線管的動作狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且以接收到從所述振動數(shù)據(jù)取得部輸出的振動數(shù)據(jù)取得完成通知的定時，同步取得的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)；學(xué)習(xí)部，其在通過所述模式設(shè)定部設(shè)定了學(xué)習(xí)模式的情況下，將由所述頻率分析部通過頻率分析而得到的頻率成分?jǐn)?shù)據(jù)和通過所述狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部同步后的狀態(tài)數(shù)據(jù)組成的多個學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)作為輸入來進(jìn)行聚類分析，并生成一個以上的簇數(shù)據(jù)；異常度計算部，其在通過所述模式設(shè)定部設(shè)定了故障預(yù)兆檢測模式的情況下，計算從故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)所表示的位置到通過所述學(xué)習(xí)部生成的各個簇的表面的距離中最小的距離，作為異常度，所述故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)由所述頻率分析部通過頻率分析而得到的頻率成分?jǐn)?shù)據(jù)和通過所述狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部同步后的狀態(tài)數(shù)據(jù)組成；故障預(yù)兆判定部，其將通過所述異常度計算部計算出的異常度與既定的閾值相比較，由此判定故障預(yù)兆。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能夠高精度地檢測X射線管的故障預(yù)兆的X射線管預(yù)兆檢測裝置、X射線管故障預(yù)兆檢測方法及X射線攝像裝置。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆裝置以及X射線管的結(jié)構(gòu)的例子。

圖2示出了X射線管故障預(yù)兆檢測裝置的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。

圖3示出了狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。

圖4示出了由模式設(shè)定部設(shè)定的動作模式的例子。

圖5示出了學(xué)習(xí)部的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。

圖6示出了異常度計算部的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。

圖7示意性地示出了在學(xué)習(xí)部中生成并在異常度計算部中使用的簇以及異常度的例子。

圖8示出了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置中的全體處理流程的例子。

圖9示出了學(xué)習(xí)處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖10示出了故障預(yù)兆檢測處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖11示出了代表值清零處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖12示出了測量數(shù)據(jù)取得處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖13示出了代表值保存處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖14示出了代表值取得處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖15示出了異常度計算處理的詳細(xì)處理流程的例子。

圖16示出了存儲在記錄裝置中的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的例子。

圖17示出了包含在X射線管狀態(tài)數(shù)據(jù)中的位置數(shù)據(jù)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。

圖18示出了包含在頻率分析數(shù)據(jù)中的頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。

圖19示出了包含在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的簇數(shù)據(jù)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。

圖20示出了包含在故障預(yù)兆檢測數(shù)據(jù)中的故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。

圖21示意性地示出了應(yīng)用了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置的透射型X射線攝影裝置的結(jié)構(gòu)例子。

圖22示意性地示出了應(yīng)用了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置的X射線CT裝置的結(jié)構(gòu)例子。

具體實施方式

以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的方式(以下稱為“實施方式”)進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖1示出了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11以及X射線管12的結(jié)構(gòu)的例子。如圖1所示的那樣，X射線管12包含在內(nèi)部配置了旋轉(zhuǎn)陽極123以及陰極124的X射線球管121、生成用于使旋轉(zhuǎn)陽極123進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的磁場的線圈122、控制流過線圈122的交流電流以及施加到陰極124的電壓等的控制部125而構(gòu)成。

在這里，旋轉(zhuǎn)陽極123經(jīng)由未圖示的固體潤滑的軸承機(jī)構(gòu)被X射線球管121的容器內(nèi)壁支持而旋轉(zhuǎn)自由。另外，在支持旋轉(zhuǎn)陽極123的容器部分的外壁上配置了生成用于使旋轉(zhuǎn)陽極123進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的磁場的線圈122。并且，在X射線球管121的內(nèi)壁上配置的陰極124與旋轉(zhuǎn)陽極123之間施加高電壓時，從陰極124的燈絲放出的電子被加速，并與安裝在旋轉(zhuǎn)陽極123上的目標(biāo)部件123a進(jìn)行碰撞。并且，通過該碰撞產(chǎn)生X射線。

控制部125基于來自操作臺14的指令，進(jìn)行在線圈122中流過電流來使旋轉(zhuǎn)陽極123旋轉(zhuǎn)，并且向陰極124施加高電壓來產(chǎn)生X射線這樣的控制。在這里，控制部125可以在接收到來自操作臺14的指令時，產(chǎn)生一次既定時間寬度的X射線，也可以按照既定的周期多次產(chǎn)生既定時間寬度的X射線。另外，操作臺14可以由對該X射線管12專門設(shè)置的按鈕開關(guān)等構(gòu)成，或者，也可以是附屬于使用了該X射線管12的透射型X射線攝影裝置或X射線CT裝置的操作臺(輸入輸出裝置)。

另外，控制部125具有通過對從X射線管12射出了X射線的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，來對拍攝了被攝體的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)的功能，并將該計數(shù)值作為攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc來輸出。

其次，傳感器單元13包含加速度傳感器131、溫度傳感器132、陀螺傳感器133、A/D轉(zhuǎn)換器134、信號處理部135等而構(gòu)成，并安裝在X射線管12的殼體中。在這里，加速度傳感器131是所謂的三軸加速度傳感器，測量X射線管12受到的三維方向(x方向、y方向以及z方向)的加速度，溫度傳感器132測量X射線管12的殼體溫度，陀螺傳感器133測量X射線管12的姿態(tài)角。此外，X射線管12的姿態(tài)角是指旋轉(zhuǎn)陽極123與水平面形成的角度。

A/D轉(zhuǎn)換器134將分別通過加速度傳感器131、溫度傳感器132以及陀螺傳感器133測量到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

信號處理部135從A/D轉(zhuǎn)換后的各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中去除在X射線管12的故障預(yù)兆檢測(以下簡稱為檢測)中不需要的頻率成分。并且，信號處理部135將經(jīng)由加速度傳感器131得到的三維加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為X射線管12產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)，并作為振動數(shù)據(jù)Dv來輸出。另外，信號處理部135通過將三維的各方向的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行二階積分，計算出表示X射線管12的位置的三維位置數(shù)據(jù)Dp并輸出。另外，信號處理部135處理經(jīng)由溫度傳感器132得到的溫度的測量值來作為溫度數(shù)據(jù)Dt輸出，并處理經(jīng)由陀螺傳感器133得到的姿態(tài)角的測量值來作為角度Da輸出。

此外，在傳感器單元13中，A/D轉(zhuǎn)換器134和信號處理部135的處理順序也可以相反。另外，作為檢測X射線管12產(chǎn)生的振動的傳感器，也可以使用聲音檢測用的麥克風(fēng)來代替加速度傳感器131。

并且，如圖1所示的那樣，X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11由顯示裝置111、警報裝置112、中央處理裝置113、操作輸入裝置114、記錄裝置115、存儲裝置116、I/O端口117等構(gòu)成，并具有所謂個人計算機(jī)等一般計算機(jī)的結(jié)構(gòu)。

在這里，I/O端口117根據(jù)各自被輸出的定時來取得從傳感器單元13輸出的振動數(shù)據(jù)Dv、位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt及角度數(shù)據(jù)Da，以及從X射線管12輸出的攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc，并將該各個數(shù)據(jù)寫入到記錄裝置115。記錄裝置115是記錄X射線管故障預(yù)兆檢測處理所需要數(shù)據(jù)的存儲裝置，在本實施方式中，將記錄裝置115與存儲程序或臨時數(shù)據(jù)的存儲裝置116進(jìn)行區(qū)別。

中央處理裝置113通過執(zhí)行預(yù)先存儲在存儲裝置116中的程序，實現(xiàn)X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11具有的各種功能。此外，對于該功能使用圖2以后的附圖來詳細(xì)進(jìn)行說明。

顯示裝置111根據(jù)中央處理裝置113執(zhí)行的程序來針對操作者進(jìn)行要求許可或禁止X射線管12的故障預(yù)兆檢測或?qū)W習(xí)的處理等的顯示。另外，操作者輸入許可或禁止X射線管12的故障預(yù)兆檢測或?qū)W習(xí)的處理等的指示數(shù)據(jù)時使用操作輸入裝置114，在X射線管12的故障預(yù)兆檢測的處理結(jié)果為檢測到故障預(yù)兆等情況下發(fā)出警報時使用警報裝置112。

圖2示出了X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。如圖2所示的那樣，X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11由振動數(shù)據(jù)取得部20、頻率分析部21、狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22、禁止標(biāo)志設(shè)定部23、模式設(shè)定部24、學(xué)習(xí)部25、異常度計算部26、故障預(yù)兆判定部27等構(gòu)成。此外，通過X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的中央處理裝置113執(zhí)行預(yù)先存儲在存儲裝置116中的程序來實現(xiàn)這些功能塊的功能。

此外，在圖2中針對X射線管12以及傳感器單元13，分別同時示出其一部分的功能塊結(jié)構(gòu)的例子用于參考。

振動數(shù)據(jù)取得部20從傳感器單元13的振動數(shù)據(jù)輸出部1351取得以既定的周期輸出的振動數(shù)據(jù)Dv，并將取得的振動數(shù)據(jù)Dv與此時的時刻一起存儲到記錄裝置115(參照圖1)。另外，振動數(shù)據(jù)輸出部1351每當(dāng)該取得的振動數(shù)據(jù)Dv的數(shù)量超過在一次頻率分析中使用的數(shù)量(例如，相當(dāng)于FFT點數(shù)等，以下稱為頻率分析對象數(shù)據(jù)數(shù))的倍數(shù)時，輸出表示取得了頻率分析用的振動數(shù)據(jù)Dv的振動數(shù)據(jù)取得完成通知Ve。

頻率分析部21從通過振動數(shù)據(jù)取得部20取得并存儲在記錄裝置115中的振動數(shù)據(jù)中取得以頻率分析對象數(shù)據(jù)數(shù)來分割的振動數(shù)據(jù)，針對該取得的振動數(shù)據(jù)實施快速傅里葉變換(FFT：Fast Fourier Transform快速傅里葉變換)等頻率分析，并將其頻率分析結(jié)果作為頻率分析結(jié)果Fa來輸出。

狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22從傳感器單元13的位置數(shù)據(jù)輸出部1352、溫度數(shù)據(jù)輸出部1353以及角度數(shù)據(jù)輸出部1354分別取得以相互不同的周期輸出的位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt以及角度數(shù)據(jù)Da。然后，以接收到從頻率分析部21輸出的振動數(shù)據(jù)取得完成通知Ve的定時來同步該以相互不同的周期取得的位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt以及角度數(shù)據(jù)Da。

具體來說，狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22分別針對在通過振動數(shù)據(jù)取得部20取得一次頻率分析的量的振動數(shù)據(jù)Dv的期間得到的位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt以及角度數(shù)據(jù)Da，例如計算平均值，并將該平均值分別作為同步位置代表值xyz、同步溫度代表值T、同步角度代表值θ來輸出。

此外，另外參照圖3來說明狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22的進(jìn)一步詳細(xì)結(jié)構(gòu)以及功能。

禁止標(biāo)志設(shè)定部23根據(jù)操作者經(jīng)由操作輸入裝置114(參照圖1)輸入的數(shù)據(jù)來設(shè)定禁止標(biāo)志Fi的值。在這里，X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11中的故障預(yù)兆檢測處理以及學(xué)習(xí)處理的任意一個都在禁止標(biāo)志Fi的值為“1”時被禁止，在禁止標(biāo)志Fi的值為“0”時被許可。

模式設(shè)定部24基于通過X射線管12的控制部125的攝影次數(shù)計數(shù)部1251計數(shù)的攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc和通過禁止標(biāo)志設(shè)定部23設(shè)定的禁止標(biāo)志Fi來設(shè)定X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的動作模式。在這里，作為該動作模式，設(shè)想禁止模式、學(xué)習(xí)模式以及故障預(yù)兆檢測模式這三個模式。即，模式設(shè)定部24分別根據(jù)禁止模式、學(xué)習(xí)模式以及故障預(yù)兆檢測模式來設(shè)定模式編號Mod(“1”、“2”或“3”)，并進(jìn)行輸出。

此外，對于向模式設(shè)定部24的輸入數(shù)據(jù)(攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc以及禁止標(biāo)志Fi)與通過模式設(shè)定部24設(shè)定的模式編號Mod之間的關(guān)系，另外參照圖4來進(jìn)行說明。

學(xué)習(xí)部25在通過模式設(shè)定部24設(shè)定了學(xué)習(xí)模式(Mod＝“2”)時，將從頻率分析部21輸出的頻率分析結(jié)果Fa、以及從狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22輸出的同步位置代表值xyz、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ作為輸入數(shù)據(jù)來進(jìn)行聚類分析，并生成一個以上的簇。然后，分別針對該生成的簇來計算重心坐標(biāo)Cc以及半徑Cr。

此外，對于學(xué)習(xí)部25的進(jìn)一步詳細(xì)的結(jié)構(gòu)以及功能，另外參照圖5來進(jìn)行說明。

異常度計算部26在通過模式設(shè)定部24設(shè)定了故障預(yù)兆檢測模式(Mod＝“3”)時，針對從作為故障預(yù)兆檢測的對象的X射線管12得到的振動數(shù)據(jù)Dv，計算通過頻率分析部21分析出的頻率分析結(jié)果Fa、以及從狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22輸出的同步位置代表值xyz、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ所表示的坐標(biāo)和各個簇j的重心坐標(biāo)Ccj之間的距離。并且，異常度計算部26計算從該計算出的距離減去各個簇j的半徑Crj而得的值dj，并從計算出的值dj中求出最小值，將該最小值作為異常度Sd來輸出。

此外，對于異常度計算部26的進(jìn)一步詳細(xì)的結(jié)構(gòu)以及功能，另外參照圖6來進(jìn)行說明。

故障預(yù)兆判定部27在通過模式設(shè)定部24設(shè)定了故障預(yù)兆檢測模式(Mod＝“3”)時，通過將由異常度計算部26計算出的異常度Sd與既定的閾值相比較，判定有無針對作為故障預(yù)兆檢測對象的X射線管12的故障預(yù)兆，并輸出其判定結(jié)果Sp。

例如，作為既定的閾值能夠采用“0”。此時，當(dāng)異常度Sd為“0”以下(“0”或負(fù)值)時，判定為沒有檢測到故障預(yù)兆，當(dāng)異常度Sd大于“0”(正值)時，判定為檢測到了故障預(yù)兆。

即，當(dāng)針對從作為故障預(yù)兆檢測對象的X射線管12得到的振動數(shù)據(jù)Dv的頻率分析結(jié)果Fa、同步位置代表值xyz、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ所表示的坐標(biāo)包含在由學(xué)習(xí)部25生成的簇(重心坐標(biāo)Cc、半徑Cr)中的任意一個中時，判定為沒有檢測到故障預(yù)兆，在沒有包含在任意一個簇中時，判定為檢測到了故障預(yù)兆。

圖3示出了狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。如圖3所示的那樣，狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22包含位置代表值取得部221、溫度代表值取得部222以及角度代表值取得部223而構(gòu)成。并且，位置代表值取得部221、溫度代表值取得部222以及角度代表值取得部223分別以接收到來自振動數(shù)據(jù)取得部20的振動數(shù)據(jù)取得完成通知Ve的定時來計算同步位置代表值xyz、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ，記錄到記錄裝置115(參照圖1)，并且根據(jù)需要進(jìn)行輸出。

并且，在狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22中，位置代表值取得部221包含當(dāng)前位置存儲部2211、位置代表值計算部2212、位置代表值存儲部2213以及位置代表值履歷存儲部2214而構(gòu)成。同樣的，溫度代表值取得部222包含當(dāng)前溫度存儲部2221、溫度代表值計算部2222、溫度代表值存儲部2223以及溫度代表值履歷存儲部2224而構(gòu)成。另外，角度代表值取得部223包含當(dāng)前角度存儲部2231、角度代表值計算部2232、角度代表值存儲部2233以及角度代表值履歷存儲部2234而構(gòu)成。

在這里，對位置代表值取得部221的結(jié)構(gòu)以及功能進(jìn)行詳細(xì)的說明。當(dāng)前位置存儲部2211在模式編號Mod為“2”或“3”(學(xué)習(xí)模式或故障預(yù)兆檢測模式)時，從傳感器單元13取得以既定的周期(例如，10m秒)輸出的三維的位置數(shù)據(jù)Dp(xc，yc，zc)，并進(jìn)行存儲。

位置代表值計算部2212在通過當(dāng)前位置存儲部2211取得了位置數(shù)據(jù)Dp(xc，yc，zc)時，使用此時取得的位置數(shù)據(jù)Dp(xc，yc，zc)和此時存儲在位置代表值存儲部2213中的位置代表值(xa，ya，za)以及樣本數(shù)Na，根據(jù)下面的式(1)、(2)來計算新的位置代表值(xa’，ya’，za’)以及新的樣本數(shù)Na’。

xa’＝{xa﹒Na+xc}/(Na+1)

ya’＝{ya﹒Na+yc}/(Na+1)

za’＝{za﹒Na+zc}/(Na+1) (1)

Na’＝Na+1 (2)

在式(1)、(2)中，樣本數(shù)Na是在該時間點之前的位置代表值計算中使用的位置數(shù)據(jù)Dp(xc，yc，zc)的數(shù)量。在這里，設(shè)位置代表值(xa，ya，za)以及樣本數(shù)Na的初期值中的任意一個均為零，每當(dāng)通過振動數(shù)據(jù)取得部20取得的振動數(shù)據(jù)Dv的數(shù)量超過頻率分析對象數(shù)據(jù)數(shù)時被清零。換而言之，每當(dāng)接收來自振動數(shù)據(jù)取得部20的振動數(shù)據(jù)取得完成通知Ve時被清零。

位置代表值履歷存儲部2214在接收到來自振動數(shù)據(jù)取得部20的振動數(shù)據(jù)取得完成通知Ve時，將對在該時間點在位置代表值存儲部2213中存儲的位置代表值(xa，ya，za)附加了此時的時刻t的數(shù)據(jù)作為位置代表值履歷數(shù)據(jù)(t(i)，xa(i)，ya(i)，za(i))來存儲。在這里，i是為了識別位置代表值履歷數(shù)據(jù)而按照時刻順序附加的編號。

另外，位置代表值履歷存儲部2214根據(jù)來自學(xué)習(xí)部25或異常度計算部26的要求，提取與指定的時刻t最接近的時刻的位置代表值履歷數(shù)據(jù)(t(i)，xa(i)，ya(i)，za(i))，并作為同步位置代表值xyz(x，y，z)來輸出。

同樣地，溫度代表值取得部222從溫度代表值履歷存儲部2224輸出同步溫度代表值T，另外，角度代表值取得部223從角度代表值履歷存儲部2234輸出同步角度代表值θ。

圖4示出了通過模式設(shè)定部24設(shè)定的動作模式的例子。如圖4所示的那樣，對模式設(shè)定部24輸入禁止標(biāo)志Fi以及攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc，并根據(jù)該輸入的值來設(shè)定禁止模式、學(xué)習(xí)模式、故障預(yù)兆檢測模式中的任意一個動作模式。另外，從模式設(shè)定部24根據(jù)各個動作模式而輸出“1”、“2”、“3”的模式編號Mod。

如圖4所示的那樣，當(dāng)禁止標(biāo)志Fi為“1”時，與攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc的值無關(guān)而設(shè)定禁止模式。在禁止模式中，不執(zhí)行學(xué)習(xí)處理以及故障預(yù)兆檢測處理中的任意一個。另外，在禁止標(biāo)志Fi為“0”，攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc為9次以下，即在第一上限值以下時，也設(shè)定禁止模式。另外，在禁止標(biāo)志Fi為“0”，攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc為10次以上、19次以下，即在第二上限值以下時，設(shè)定學(xué)習(xí)模式，在攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc為20次以上，9，999，999次以下時，設(shè)定故障預(yù)兆檢測模式。

此外，決定各個動作模式的攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc的下限值以及上限值并不限定于圖4所示的值。另外，從X射線管12的攝影次數(shù)計數(shù)部1251輸出的攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc也可以一日一次或一周一次等在經(jīng)過了既定的時間時，或攝影次數(shù)超過了既定的次數(shù)(例如，100次等)時等情況下被清零。

如上所述，基于攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc設(shè)定的禁止模式，在應(yīng)用了該X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的X射線攝像裝置或X射線CT裝置中，針對其初始運(yùn)行時或試運(yùn)行時的與通常不同的振動數(shù)據(jù)，能夠自動禁止學(xué)習(xí)處理以及故障預(yù)兆檢測處理。由此，能夠減輕作業(yè)者的作業(yè)負(fù)擔(dān)，并且能夠防止初始運(yùn)行時或試運(yùn)行時的誤學(xué)習(xí)或誤檢測。

圖5示出了學(xué)習(xí)部25的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。如圖5所示，學(xué)習(xí)部25包含多路分配器251、簇數(shù)據(jù)生成部252以及多路轉(zhuǎn)換器253而構(gòu)成。

在此，輸入頻率分析結(jié)果Fa的多路分配器251將該輸入的頻率分析結(jié)果Fa分解為頻率成分w1，w2，…，wn。另外，對簇數(shù)據(jù)生成部252輸入該頻率成分w1，w2，…，wn以及從狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22輸出的同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ。

簇數(shù)據(jù)生成部252將輸入的頻率成分w1，w2，…，wn、同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ的數(shù)據(jù)視為(n+5)維的矢量的成分，執(zhí)行針對這些(n+5)維的矢量的簇生成處理。并且，在該簇生成處理中，生成至少一個簇(m個簇：m≥1)，針對各個簇計算重心坐標(biāo)Cc1，Cc2，…，Ccm以及半徑Cr1，Cr2，…，Crm。此外，在簇生成處理中，例如可以使用公知的k平均法等。

多路轉(zhuǎn)換器253將通過簇數(shù)據(jù)生成部252計算出的重心坐標(biāo)Cc1，Cc2，…，Ccm以及半徑Cr1，Cr2，…，Crm匯總起來，作為簇重心坐標(biāo)Cc以及簇半徑Cr來輸出。

此外，對簇數(shù)據(jù)生成部252，作為許可其動作的信號而輸入模式編號Mod。在此，假定當(dāng)輸入模式編號Mod＝“2”時，即動作模式為學(xué)習(xí)模式時，執(zhí)行簇數(shù)據(jù)生成部252中的簇生成處理。

圖6示出了異常度計算部26的功能塊結(jié)構(gòu)的例子。如圖6所示，異常度計算部26包含多路分配器261、m個距離計算部262以及最小值提取部263而構(gòu)成。

在此，被輸入了簇重心坐標(biāo)Cc以及簇半徑Cr的多路分配器261將輸入的簇重心坐標(biāo)Cc以及簇半徑Cr分解為m個簇的重心坐標(biāo)Cc1，Cc2，…，Crm以及半徑Cr1，Cr2，…，Crm。并且，對距離計算部262(#j)輸入第j個簇的重心坐標(biāo)Ccj以及半徑Crj，并且輸入頻率分析結(jié)果Fa、同步位置代表值xyz(z，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ。此外，這里所說的頻率分析結(jié)果Fa，具體是指通過未圖示的多路分配器分解成的頻率成分w1，w2，…，wn。

并且，距離計算部262(#j)針對將頻率成分w1，w2，…，wn、同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ作為成分的(n+5)維的矢量，計算該矢量表示的位置與第j個簇的重心坐標(biāo)Ccj表示的位置之間的距離，進(jìn)而將從該距離減去半徑Crj而得的值作為到第j個簇的表面的距離dj來輸出。

即，距離計算部262(#j)按照以下的式子計算到第j個簇的表面的距離dj。

djxyz(t)＝(x(t)-xj)²+(y(t)-yj)²+(z(t)-zj)² (5)

djT(t)＝(T(t)-Tj)² (6)

djθ(t)＝(θ(t)-θj)² (7)

此外，使用在以上的式(3)～(7)中使用的參數(shù)記號表示為(wj1，wj2，…，wjn，xj，yj，zj，Tj，θj)的坐標(biāo)相當(dāng)于第j個簇的重心坐標(biāo)Ccj。另外，式(3)中的rj相當(dāng)于圖5中第j個簇的半徑Crj。

同樣，使用在式(3)～(7)中使用的變量記號表示為(w1(t)，w2(t)，…，wn(t)，x(t)，y(t)，z(t)，T(t)，θ(t))的矢量Vt，表示以時刻t被同步并分別輸入到m個距離計算部262(#j)(參照圖6)的故障預(yù)兆檢測對象的輸入數(shù)據(jù)。即，變量記號wk(t)相當(dāng)于圖6中的頻率分析結(jié)果Fa即頻率成分w1，w2，…，wn，變量記號x(t)，y(t)，z(t)、變量記號T(t)、θ(t)相當(dāng)于圖6中所述的同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ。因此，式(3)中所示的dj(t)表示從以時刻t被同步的輸入矢量Vt表示的坐標(biāo)位置到第j個簇表面的距離dj。

接著，被輸入從m個距離計算部262分別輸出的距離d1，d2，…，dm的最小值提取部263從該輸入的距離d1，d2，…，dm中提取最小值，將提取出的最小值作為異常度Sd來輸出。但是，在提取出的最小值為負(fù)值的情況下，最小值提取部263例如輸出異常度Sd＝0。在該情況下，在判定的閾值為“0”時，判定為沒有任何異常，即未檢測到任何故障預(yù)兆。

此外，對簇數(shù)據(jù)生成部252(參照圖5)，作為許可其動作的信號而輸入模式編號Mod。在此，假定當(dāng)輸入模式編號Mod＝“3”時，即動作模式為故障預(yù)兆檢測模式時，執(zhí)行簇數(shù)據(jù)生成部252中的簇生成處理。

圖7示意性地示出由學(xué)習(xí)部25生成并在異常度計算部26中使用的簇以及異常度的例子。如上所述，本實施方式所涉及的簇在(n+5)維的空間中生成，難以用2維平面來表示該空間，但在圖7中僅示意性地示出頻率成分w1，w2，wn的坐標(biāo)軸以及同步角度代表值θ的坐標(biāo)軸。另外，在圖7中，黑色的四角標(biāo)記(■標(biāo)記)表示在學(xué)習(xí)模式時輸入的數(shù)據(jù)(學(xué)習(xí)數(shù)據(jù))，黑色的圓形標(biāo)記(●標(biāo)記)表示在故障預(yù)兆檢測模式時輸入的數(shù)據(jù)(故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù))。

如圖7所示，在學(xué)習(xí)模式時，學(xué)習(xí)部25以在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)(■標(biāo)記)密集的部分包含它們的方式，生成用多維球體表示的簇#1以及簇#2。并且，在故障預(yù)兆檢測模式時，被輸入故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)(●標(biāo)記)時，異常度計算部26計算到與該故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)(●標(biāo)記)表示的位置最近的簇#1或#2的表面的距離作為異常度Sd。

如上所述，故障預(yù)兆判定部27(參照圖2)通過將異常度Sd與既定的閾值進(jìn)行比較來判定故障預(yù)兆的有無。一般設(shè)定“0”作為該閾值。因此，故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)(●標(biāo)記)表示的位置被包含在簇#1或#2的表面或內(nèi)部的情況下，異常度Sd成為零或負(fù)值，判定為未檢測出故障預(yù)兆。與此相對，在異常度Sd為正值的情況下，該故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)(●標(biāo)記)未被包含在任意簇中，因此判定為檢測出異常數(shù)據(jù)、即故障預(yù)兆。

在此，使用圖7還說明了本實施方式的效果。在本實施方式中，學(xué)習(xí)部25生成簇的空間，除了使用通過頻率分析而得到的頻率成分w1，w2，…，wn以外，還使用同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ。因此，在X射線管12的位置、溫度、角度(姿態(tài)角)不同的情況下，未必生成具有相同頻率成分的簇。

例如，以圖7來說，同步角度代表值(X射線管12的姿態(tài)角)為0度附近和60度附近，分別形成不同的簇#1以及簇#2。這意味著姿態(tài)角為0度附近和60度附近，從正常的X射線管12產(chǎn)生的振動的頻率不同。這種情況下，在本實施方式中，在故障預(yù)兆檢測對象的X射線管12的姿態(tài)角為0度的情況下，從該X射線管12產(chǎn)生了包含在簇#2中的振動時，可以將其作為異常而檢測出。與此相對，生成簇的空間僅通過頻率成分w1，w2，…，wn形成的情況下，無法將其作為異常而檢測出。

即，本實施方式考慮X射線管12的位置、溫度、姿態(tài)角的區(qū)別，也能夠檢測出該異常噪聲的區(qū)別，因此，能夠更高精度地檢測出X射線管12的故障預(yù)兆。

圖8示出了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11中的全體處理流程的例子。圖8以后所示的處理通過X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的中央處理裝置113(參照圖1)執(zhí)行。此時，假定由模式設(shè)定部24(參照圖4)設(shè)定的動作模式已被設(shè)定為禁止模式、學(xué)習(xí)模式、故障預(yù)兆檢測模式的某一個，該設(shè)定信息被存儲在存儲裝置116中(參照圖1)。

如圖8所述，中央處理裝置113首先判定由模式設(shè)定部24設(shè)定的動作模式是否是禁止模式(步驟S01)。該判定的結(jié)果為禁止模式的情況下(步驟S01，“是”)，中央處理裝置113直接結(jié)束處理。另外，在不是禁止模式的情況下(步驟S01，否)，中央處理裝置113進(jìn)一步判定動作模式是否是學(xué)習(xí)模式(步驟S02)。

并且，在步驟S02中的判定的結(jié)果為學(xué)習(xí)模式的情況下(步驟S02，是)，中央處理裝置113執(zhí)行學(xué)習(xí)處理(步驟S03)。另外，在不是學(xué)習(xí)模式的情況下(步驟S02，否)，中央處理裝置113進(jìn)一步判定是否已完成學(xué)習(xí)處理并且動作模式是故障預(yù)兆檢測模式(步驟S04)。

并且，在步驟S04中的判定的結(jié)果為已完成學(xué)習(xí)處理并且動作模式是學(xué)習(xí)模式的情況下(步驟S04，是)，中央處理裝置113執(zhí)行故障預(yù)兆檢測處理(步驟S05)，結(jié)束處理。另外，在未完成學(xué)習(xí)處理或者不是故障預(yù)兆檢測模式的情況下(步驟S04，否)，中央處理裝置113結(jié)束處理。

此外，步驟S03的學(xué)習(xí)處理是用于實現(xiàn)學(xué)習(xí)部25的處理，另外參照圖9說明更詳細(xì)的處理流程。另外，步驟S05的故障預(yù)兆檢測處理是用于實現(xiàn)異常度計算部26以及故障預(yù)兆判定部27的處理，另外參照圖10說明更詳細(xì)的處理流程。

圖9示出了學(xué)習(xí)處理的詳細(xì)處理流程的例子。如圖9所示，在學(xué)習(xí)處理中，中央處理裝置113首先執(zhí)行代表值清零處理(步驟S11)。代表值清零處理是將位置代表值存儲部2213、溫度代表值存儲部2223以及角度代表值存儲部2233中分別存儲的位置代表值、溫度代表值以及角度代表值清零的處理，另外參照圖11說明其詳細(xì)的處理流程。

接著，中央處理裝置113將步驟S12至步驟S17的處理重復(fù)與學(xué)習(xí)樣本數(shù)相同的次數(shù)。此外，學(xué)習(xí)樣本數(shù)是在學(xué)習(xí)模式中為了頻率分析處理而輸入的一系列的時序的振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的序列數(shù)。

在從步驟S12至步驟S17的重復(fù)處理中，中央處理裝置113首先執(zhí)行測量數(shù)據(jù)取得處理，直到FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù)收集完成為止(步驟S13、步驟S14)。此外，測量數(shù)據(jù)取得處理是取得通過傳感器單元13的加速度傳感器131、溫度傳感器132、陀螺傳感器133測量的三軸加速度、溫度、角速度的各數(shù)據(jù)，計算振動數(shù)據(jù)、位置代表值、溫度代表值以及角度代表值的處理，另外參照圖12說明其詳細(xì)的處理流程。

中央處理裝置113，若FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù)取得完成(步驟S14，是)，則執(zhí)行代表值保存處理(步驟S15)，進(jìn)而執(zhí)行代表值清零處理(步驟S16)。在此，代表值保存處理是將振動數(shù)據(jù)取得完成時間點的位置代表值、溫度代表值以及角度代表值與此時的時刻對應(yīng)起來，分別存儲在狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部22(參照圖3)的位置代表值履歷存儲部2214、溫度代表值履歷存儲部2224以及角度代表值履歷存儲部2234中的處理，另外參照圖13說明其詳細(xì)的處理流程。另外，步驟S16的代表值清零處理是與步驟S11的代表值清零處理相同的處理。

接著，中央處理裝置113將步驟S18至步驟S21的處理重復(fù)與學(xué)習(xí)樣本數(shù)相同的次數(shù)，在該重復(fù)處理中，執(zhí)行針對每個學(xué)習(xí)樣本的振動數(shù)據(jù)的FFT處理(步驟S19)，進(jìn)而執(zhí)行代表值取得處理(步驟S20)。在此，F(xiàn)FT處理是使用快速傅里葉變換，針對每個學(xué)習(xí)樣本的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析的處理。另外，代表值取得處理是參照位置代表值履歷存儲部2214、溫度代表值履歷存儲部2224以及角度代表值履歷存儲部2234，分別取得與取得各個在頻率分析中使用的振動數(shù)據(jù)的最終數(shù)據(jù)的時刻最近的時刻的位置代表值、溫度代表值以及角度代表值，作為同步位置代表值、同步溫度代表值以及同步角度代表值的處理。此外，另外參照圖14說明代表值取得處理的詳細(xì)處理流程。

通過以上的步驟S18至步驟S21的重復(fù)處理，得到學(xué)習(xí)樣本數(shù)量的頻率分析結(jié)果w1，w2，...，wn、同步位置代表值xyz(x，y，z)、同步溫度代表值T以及同步角度代表值θ的數(shù)據(jù)。即，生成學(xué)習(xí)樣本數(shù)量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的矢量(w1，w2，…，wn，x，y，z，T，θ)。因此，中央處理裝置113以該學(xué)習(xí)樣本數(shù)量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的矢量(w1，w2，…，wn，x，y，z，T，θ)為對象進(jìn)行聚類分析，針對所生成的簇計算其簇半徑以及重心坐標(biāo)(步驟S22)，結(jié)束該學(xué)習(xí)處理。

此外，在步驟S21中的聚類分析中，可以不僅包含通過從步驟S18至步驟S21的重復(fù)的處理生成的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的矢量，還包含過去從相同X射線管12得到的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的矢量來進(jìn)行聚類分析。

圖10示出了故障預(yù)兆檢測處理的詳細(xì)處理流程的例子。如圖10所示，在故障預(yù)兆檢測處理中，中央處理裝置113首先執(zhí)行代表值清零處理(步驟S31)。該代表值清零處理是與圖9的學(xué)習(xí)處理中的代表值清零處理(步驟S11)相同的處理，另外參照圖11說明其詳細(xì)處理流程。

以下，從步驟S32至步驟S37的處理，除了在圖9的學(xué)習(xí)處理中的步驟S12以及步驟S17中將學(xué)習(xí)樣本數(shù)替換為檢測對象樣本數(shù)以外，與步驟S12至步驟S17的處理相同，因此，省略其說明。此外，檢測對象樣本數(shù)是在故障預(yù)兆檢測模式中為了頻率分析處理而輸入的一系列的時序的振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的序列數(shù)。

接著，中央處理裝置113將步驟S38至步驟S42的處理重復(fù)與檢測對象樣本數(shù)相同的次數(shù)，在該重復(fù)處理中，執(zhí)行針對每個檢測對象樣本的振動數(shù)據(jù)的FFT處理(步驟S39)，執(zhí)行代表值取得處理(步驟S40)，進(jìn)而執(zhí)行異常度計算處理(步驟S41)，結(jié)束該故障預(yù)兆檢測處理。

在此，步驟S39的FFT處理以及步驟S40的代表值取得處理是與圖9的學(xué)習(xí)處理中的FFT處理(步驟S19)以及代表值取得處理(步驟S20)相同的處理。因此，作為這些處理結(jié)果，生成故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)的矢量(w1，w2，…，wn，x，y，z，T，θ)。然后，異常度計算處理(步驟S41)中，在n+5維的矢量空間中求出故障預(yù)兆檢測對象數(shù)據(jù)的矢量(w1，w2，…，wn，x，y，z，T，θ)表示的位置與通過學(xué)習(xí)處理(參照圖8)生成的簇的距離，進(jìn)而計算通過式(3)表示的異常度。此外，另外參照圖15說明異常度計算處理的詳細(xì)的處理流程。

如上所述，當(dāng)針對各個檢測對象數(shù)樣本計算異常度時，中央處理裝置113執(zhí)行閾值判定處理(步驟S43)，將其結(jié)果作為故障預(yù)兆檢測數(shù)據(jù)而輸出。此外，在閾值判定處理中，將通過異常度計算處理(步驟S41)計算出的異常度與既定的閾值進(jìn)行比較，由此判定有無檢測出故障預(yù)兆，但是作為該情況下的判定基準(zhǔn)，可以設(shè)想各種基準(zhǔn)。例如，即使僅檢測出一個比既定閾值大的異常度，也可以判定為檢測出故障預(yù)兆，或者也可以例如當(dāng)檢測出5個以上比既定閾值大的異常度時判定為檢測出故障預(yù)兆。

圖11示出了代表值清零處理的詳細(xì)的處理流程的例子。如圖11所示，中央處理裝置113在代表值清零處理中，首先將位置代表值存儲部2213(參照圖3)中存儲的位置代表值(xa，yz，za)以及樣本數(shù)Na清零(步驟S111)。接著，中央處理裝置113將溫度代表值存儲部2223中存儲的溫度代表值Ta以及樣本數(shù)Na清零(步驟S112)，進(jìn)而，將角度代表值存儲部2233中存儲的角度代表值θa以及樣本數(shù)Na清零(步驟S113)，結(jié)束該代表值清零處理。

圖12示出了測量數(shù)據(jù)取得處理的詳細(xì)的處理流程的例子。如圖12所示，在測量數(shù)據(jù)取得處理中，三軸加速度、角速度以及溫度(殼體溫度)分別在不同定時取得。此外，在該例子中，從三軸加速度計算振動數(shù)據(jù)，因此，三軸加速度的取得定時例如為10μ秒左右的間隔，但是溫度的取得定時例如可以是1秒間隔。

中央處理裝置113，首先判定是否是三軸加速度取得定時，在是三軸加速度取得定時的情況下(步驟S51，是)，取得通過加速度傳感器131測量出的三軸加速度(步驟S52)。接著，中央處理裝置113從該三軸加速度計算振動數(shù)據(jù)Dv，與此時的時刻一起存儲在記錄裝置115中(步驟S53)。另外，中央處理裝置113從三軸加速度計算此時當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)(xc，yc，zc)，與此時的時刻一起存儲在當(dāng)前位置存儲部2211中(步驟S54)。而且，中央處理裝置113使用之前說明的式(1)以及式(2)計算位置代表值(xa，yz，za)以及樣本數(shù)Na，與此時的時刻一起存儲在位置代表值存儲部2213中(步驟S55)。

另一方面，在不是三軸加速度取得定時的情況下(步驟S51，否)，中央處理裝置113跳過步驟S52～步驟S55的處理，轉(zhuǎn)移到步驟S56的判定處理。

接著，中央處理裝置113判定是否是溫度取得定時，在是溫度取得定時的情況下(步驟S56，是)，取得通過溫度傳感器132測量到的X射線管12的殼體的溫度數(shù)據(jù)Dt(步驟S57)，將所取得的溫度數(shù)據(jù)Dt與此時的時刻一起存儲在當(dāng)前溫度存儲部2221中(步驟S58)。進(jìn)而，中央處理裝置113使用與式(1)、式(2)同樣的式子計算溫度代表值Ta以及樣本數(shù)Na，與此時的時刻一起存儲在溫度代表值存儲部2223中(步驟S59)。

另一方面，在不是溫度取得定時的情況下(步驟S56，否)，中央處理裝置113跳過步驟S57至步驟S59的處理，轉(zhuǎn)移到步驟S60的處理。

接著，中央處理裝置113判定是否是角速度取得定時，在是角速度取得定時的情況下(步驟S60，是)，取得通過陀螺傳感器133測量到的角速度(步驟S61)，根據(jù)該取得的角速度計算此時當(dāng)前的角度數(shù)據(jù)Da，與此時的時刻一起存儲在當(dāng)前角度存儲部2231中(步驟S62)。進(jìn)而，中央處理裝置113使用與式(1)、式(2)同樣的式子計算角度代表值θa以及樣本數(shù)Na，與此時的時刻一起存儲在角度代表值存儲部2233中(步驟S63)。接著，中央處理裝置113結(jié)束該測量數(shù)據(jù)取得處理。

另一方面，在不是角速度取得定時的情況下(步驟S56，否)，中央處理裝置113跳過步驟S61至步驟S63的處理，結(jié)束該測量數(shù)據(jù)取得處理。

此外，在以上說明的測量數(shù)據(jù)取得處理中，中央處理裝置113從傳感器單元13取得三軸加速度，根據(jù)該三軸加速度計算振動數(shù)據(jù)以及位置數(shù)據(jù)，但是也可以如圖2中說明的那樣，通過傳感器單元13的信號處理部135計算振動數(shù)據(jù)Dv并輸出(振動數(shù)據(jù)輸出部1351)，計算位置數(shù)據(jù)Dp并輸出(位置數(shù)據(jù)輸出部1352)。同樣，可以通過傳感器單元13的信號處理部135根據(jù)角速度計算角度數(shù)據(jù)Da并輸出(角度數(shù)據(jù)輸出部1354)。

圖13示出了代表值保存處理的詳細(xì)的處理流程的例子。如圖9以及圖10所示，當(dāng)成為單位的頻率分析中所需的時序振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的取得完成后執(zhí)行代表值保存處理。

如圖13所示，在代表值保存處理中，中央處理裝置113將該時間點在位置代表值存儲部2213中存儲的位置代表值(xa，ya，za)與此時的時刻一起保存在位置代表值履歷存儲部2214中(步驟S151)。接著，中央處理裝置113將該時間點在溫度代表值存儲部2223中存儲的溫度代表值Ta與此時的時刻一起保存在溫度代表值履歷存儲部2224中(步驟S152)。進(jìn)而，中央處理裝置113將該時間點在角度代表值存儲部2233中存儲的角度代表值θa與此時的時刻一起保存在角度代表值履歷存儲部2234中(步驟S153)，結(jié)束該代表值保存處理。

此外，通過以上的代表值保存處理，在位置代表值履歷存儲部2214、溫度代表值履歷存儲部2224以及角度代表值履歷存儲部2234中分別保存的位置代表值(xa，ya，za)、溫度代表值Ta以及角度代表值θa，可以指以成為單位的頻率分析所需的時序振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的取得完成的時刻t被同步的代表值。

圖14示出了代表值取得處理的詳細(xì)的處理流程的例子。如圖9、圖10所示，在FFT處理(步驟S19、S39)之后執(zhí)行代表值取得處理(步驟S20、S40)。

在圖14中的代表值取得處理中，中央處理裝置113首先取得與在之前的FFT處理中使用的振動數(shù)據(jù)中的最終的振動數(shù)據(jù)對應(yīng)的時刻t(步驟S201)。接著，中央處理裝置113從位置代表值履歷存儲部2214中，將與時刻t最近的時刻所對應(yīng)的位置代表值(xa，ya,，za)作為同步位置代表值(x(t)，y(t)，z(t))提取出來(步驟S202)。接著，中央處理裝置113從溫度代表值履歷存儲部2224中，將與時刻t最近的時刻所對應(yīng)的溫度代表值Ta作為同步溫度代表值T(t)提取出來(步驟S203)。接著，中央處理裝置113從角度代表值履歷存儲部2234，將與時刻t最近的時刻所對應(yīng)的角度代表值θa作為同步角度代表值θ(t)提取出來(步驟S204)，結(jié)束該代表值取得處理。

圖15示出了異常度計算處理的詳細(xì)的處理流程的例子。異常度計算處理是針對由從故障預(yù)兆檢測處理的FFT處理(圖10：步驟S39)、代表值取得處理(同圖：步驟S40)得到的頻率成分w1(t)，w2(t)，…，Wn(t)、同步位置代表值x(t)，y(t)，z(t)、同步溫度代表值T(t)以及同步角度代表值θ(t)構(gòu)成的(n+5)維的矢量，計算從該矢量表示的位置到通過學(xué)習(xí)處理(參照圖9)而生成的m個簇各自的表面的距離，從中提取最小值，設(shè)為異常度的處理。

因此，中央處理裝置113對全部簇(j＝1，…，m)重復(fù)執(zhí)行步驟S71～步驟S73的處理。并且，在該重復(fù)處理中，計算從所述矢量(w1(t)，w2(t)，…，wn(t)，x(t)，y(t)，z(t)，T(t)，θ(t))表示的位置到簇j的表面的距離dj(t)(步驟S72)。此外，使用所述式(3)～式(7)計算距離dj(t)。

而且，中央處理裝置113計算通過步驟S71～步驟S73的處理計算出的m個距離dj(t)(j＝1，…，m)的最小值作為異常度Sd(t)(步驟S74)，結(jié)束該異常度計算處理。

圖16表示在記錄裝置115中存儲的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的例子。如圖16所示，在記錄裝置115中存儲有模式表數(shù)據(jù)50、時序振動數(shù)據(jù)51、X射線管狀態(tài)數(shù)據(jù)52、頻率分析數(shù)據(jù)53、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)55、故障預(yù)兆檢測數(shù)據(jù)56等。

模式表數(shù)據(jù)50通過將模式編號501、攝影次數(shù)上限502以及攝影次數(shù)下限503作為一組數(shù)據(jù)的多組數(shù)據(jù)而構(gòu)成。該各個一組數(shù)據(jù)對應(yīng)于X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的一個動作模式。因此，模式設(shè)定部24(參照圖1、圖3)從X射線管12取得攝影次數(shù)，從禁止標(biāo)志設(shè)定部取得禁止標(biāo)志，并且參照模式表數(shù)據(jù)50，設(shè)定其動作模式。

時序振動數(shù)據(jù)51是將從傳感器單元13輸出的振動數(shù)據(jù)Dv按照時刻順序存儲而得的數(shù)據(jù)，由將時刻511和振動數(shù)據(jù)512對應(yīng)起來的多個時序數(shù)據(jù)組成。時序振動數(shù)據(jù)51是成為頻率分析的對象的數(shù)據(jù)，在頻率分析部21中被使用。

X射線管狀態(tài)數(shù)據(jù)52由位置數(shù)據(jù)521、溫度數(shù)據(jù)522以及角度數(shù)據(jù)523構(gòu)成，是存儲從傳感器單元13輸出的位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt以及角度數(shù)據(jù)Da的當(dāng)前值或其代表值等而得的數(shù)據(jù)。此外，另外參照圖17說明位置數(shù)據(jù)521的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。

頻率分析數(shù)據(jù)53由采樣頻率531、頻率分析點數(shù)532、頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533等構(gòu)成。在此，采樣頻率531是決定取得振動數(shù)據(jù)512的周期的數(shù)據(jù)，頻率分析點數(shù)532是決定在頻率分析中輸出的頻率成分的數(shù)量的數(shù)據(jù)。另外，頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533是通過頻率分析部21生成的數(shù)據(jù)，另外參照圖18說明其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)55由學(xué)習(xí)樣本數(shù)551、簇數(shù)最大值552、簇數(shù)據(jù)553等構(gòu)成。在此，學(xué)習(xí)樣本數(shù)551是由學(xué)習(xí)部25生成簇數(shù)據(jù)553時輸入的一系列的時序振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的序列數(shù)。另外，簇數(shù)最大值是學(xué)習(xí)部25生成簇時的簇數(shù)最大值。另外，簇數(shù)據(jù)553由學(xué)習(xí)部25生成，另外參照圖19說明其詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

故障預(yù)兆檢測數(shù)據(jù)56由檢測對象樣本數(shù)561、異常度閾值562、故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)563等構(gòu)成。在此，故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)563是異常度計算部26計算異常度時輸入的一系列的時序振動數(shù)據(jù)(FFT點數(shù)量的振動數(shù)據(jù))的序列數(shù)。異常度閾值562是用于判定通過異常度計算部26計算出的異常度Sd是正常還是異常的閾值。另外，故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)563由故障預(yù)兆判定部27生成，另外參照圖20說明其詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

圖17表示X射線管狀態(tài)數(shù)據(jù)52中包含的位置數(shù)據(jù)521的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。如圖17所示，位置數(shù)據(jù)521由當(dāng)前位置數(shù)據(jù)5211、位置代表值數(shù)據(jù)5212、位置代表值履歷數(shù)據(jù)5213等構(gòu)成。而且，當(dāng)前位置數(shù)據(jù)5211包含當(dāng)前時刻、當(dāng)前位置的坐標(biāo)值(xc，yc，zc)而構(gòu)成，位置代表值數(shù)據(jù)5212包含當(dāng)前時刻、此時當(dāng)前的位置代表值(xc，yc，zc)、樣本數(shù)(Na)而構(gòu)成。

另外，位置代表值履歷數(shù)據(jù)5213是每當(dāng)通過頻率分析部21將頻率分析結(jié)束通知數(shù)據(jù)54的頻率分析完成標(biāo)志設(shè)為“開(ON)”時，將此時作為位置代表值數(shù)據(jù)5212而存儲的位置代表值(xa，ya，za)與頻率分析完成時刻對應(yīng)起來存儲而得的數(shù)據(jù)。即，位置代表值履歷數(shù)據(jù)5213由各個頻率分析完成時刻即完成時刻(t(i))和該時刻被同步的多個位置代表值(xa(i)，ya(i)，za(i))構(gòu)成。

在此，當(dāng)前位置數(shù)據(jù)5211是圖3中的當(dāng)前位置存儲部2211中存儲的數(shù)據(jù)，位置代表值數(shù)據(jù)5212是圖3中的位置代表值存儲部2213中存儲的數(shù)據(jù)，位置代表值履歷數(shù)據(jù)5213是圖3中的位置代表值履歷存儲部2214中存儲的數(shù)據(jù)。

此外，X射線管狀態(tài)數(shù)據(jù)52(參照圖16)中包含的溫度數(shù)據(jù)522以及角度數(shù)據(jù)523的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，按照位置數(shù)據(jù)521的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，在此省略其說明。

圖18表示頻率分析數(shù)據(jù)53中包含的頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。如圖18所示，頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533由學(xué)習(xí)樣本數(shù)或檢測對象樣本數(shù)的單位分析結(jié)果數(shù)據(jù)構(gòu)成，各個單位分析結(jié)果數(shù)據(jù)由頻率分析的完成時刻、多個頻率成分?jǐn)?shù)據(jù)、同步位置代表值(xa，ya，za)、同步溫度代表值(Ta)、同步角度代表值(θa)構(gòu)成。此時，各個頻率成分?jǐn)?shù)據(jù)由頻率、功率、相位的各數(shù)據(jù)構(gòu)成。

此外，學(xué)習(xí)模式時得到的頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533，在學(xué)習(xí)部25進(jìn)行的簇生成時被使用，故障預(yù)兆檢測模式時得到的頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)533，在異常度計算部26進(jìn)行的異常度Sd的計算中被使用。

圖19表示學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)55中包含的簇數(shù)據(jù)553的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。如圖19所示，簇數(shù)據(jù)553由通過學(xué)習(xí)部25生成的簇數(shù)量的單位簇數(shù)據(jù)構(gòu)成。并且，各個單位簇數(shù)據(jù)(第j個簇的數(shù)據(jù))由簇重心坐標(biāo)(wj1，wj2，…，wjn，xj，yj，zj，Tj，θj)以及簇半徑rj構(gòu)成。

圖20表示故障預(yù)兆檢測數(shù)據(jù)56中包含的故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)563的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的例子。如圖20所示，故障預(yù)兆判定結(jié)果數(shù)據(jù)563由檢測對象樣本數(shù)561的量的單位判定結(jié)果數(shù)據(jù)構(gòu)成。并且，各個單位判定結(jié)果數(shù)據(jù)包含時刻、異常度、判定數(shù)據(jù)而構(gòu)成。在此，時刻是取得故障預(yù)兆檢測對象樣本的時刻，異常度以及判定數(shù)據(jù)基于異常度計算部26以及故障預(yù)兆判定部27中的處理結(jié)果而設(shè)定。

在以上說明的實施方式中，X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11不僅包含對基于測量X射線管12中產(chǎn)生的振動而得的振動數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的數(shù)據(jù)，還包含X射線管12的位置、姿態(tài)角、溫度的數(shù)據(jù)來進(jìn)行聚類分析，生成了簇數(shù)據(jù)。另外，在檢測故障預(yù)兆的情況下，也使用不僅包含基于從X射線管12得到的振動數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的數(shù)據(jù)，還包含此時的X射線管12的位置、姿態(tài)角、溫度的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，計算到最近的簇表面的距離即異常度Sd。因此，如此求出的異常度Sd，與使用僅基于振動數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果而生成的簇來檢測來自X射線管12的振動數(shù)據(jù)的異常(異常噪聲)的情況相比，其故障預(yù)兆的檢測精度提高。其理由如使用圖7所說明的那樣。

圖21示意性地示出了應(yīng)用了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的透射型X射線攝影裝置1的結(jié)構(gòu)的例子。如圖21所示，透射型X射線攝影裝置1是對載置在床3上的被攝體7從配置在其上方的X射線管12照射X射線6，并通過配置在床3的下側(cè)的X射線檢測器2檢測透射了被攝體7的X射線6，由此對被攝體7的X射線透射像進(jìn)行攝像的裝置。

此時，在X射線管12的殼體內(nèi)安裝有傳感器單元13，傳感器單元13與X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11連接。并且，通過傳感器單元13測量出的振動數(shù)據(jù)Dv、位置數(shù)據(jù)Dp、溫度數(shù)據(jù)Dt、角度數(shù)據(jù)Da被輸入到X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11。另外，X射線管12也與X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11連接(連接布線省略圖示)，從X射線管12向X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11輸入該X射線管12中的攝影次數(shù)數(shù)據(jù)Dc。

另外，X射線管12被X射線管保持體5保持，構(gòu)成為能夠沿著被攝體7的體軸方向以及與體軸垂直的方向自由移動。另外，X射線管保持體5通過支柱4被床3或地面支持，并且通過使支柱4伸縮，能夠調(diào)節(jié)X射線管12與被攝體7的距離。而且，X射線管保持體5構(gòu)成為能夠以被攝體7的體軸為中心使支柱4傾斜或旋轉(zhuǎn)。

以上那樣使X射線管12移動或者傾斜(旋轉(zhuǎn))的控制由攝影控制裝置10進(jìn)行。另外，攝影控制裝置10控制X射線管12中的X射線發(fā)生定時，并且根據(jù)由X射線檢測器2取得的X射線的強(qiáng)度數(shù)據(jù)生成被攝體7的透射像。

圖22示意性地示出了應(yīng)用了本發(fā)明的實施方式的X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11的X射線CT裝置1a的結(jié)構(gòu)的例子。X射線CT裝置1a的基本結(jié)構(gòu)要素及其功能與圖21所示的透射型X射線攝影裝置1幾乎沒有區(qū)別，但是，具體來說在以下方面不同。以下，僅說明不同的方面。

在X射線CT裝置1a中，與X射線管保持體5相當(dāng)?shù)牟糠直环Q為機(jī)架5a。機(jī)架5a形成為圓環(huán)形狀，載置在床3上的被攝體7沿著體軸被放入機(jī)架5a的圓環(huán)的中心部。在機(jī)架5a上，X射線管12以及X射線檢測器2以被配置在以被攝體7的體軸為中心的相互相反側(cè)的位置的方式被支持，而且機(jī)架5a構(gòu)成為能夠使該X射線管12以及X射線檢測器2以被攝體7的體軸為中心進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。因此，X射線管12能夠從任意方向?qū)Ρ粩z體7照射X射線6。

因此，攝影控制裝置10控制X射線管12以及X射線檢測器2，取得來自被攝體7的360度任意方向的X射線透射像，使用來自該被攝體7的360度任意方向的X射線透射像生成與被攝體7的體軸垂直的截面的斷層圖像。即，X射線CT裝置1a并非取得被攝體7的簡單的透射像，而是取得被攝體7的斷層像，這一點與圖21的透射型X射線攝影裝置1大不相同。

此外，X射線檢測器2并非被配置在X射線管12的相反側(cè)的位置，而可以繞機(jī)架5a的圓環(huán)的全周來配置。在該情況下，在X射線管12沿著機(jī)架5a的圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時，X射線檢測器2也不旋轉(zhuǎn)。

在以上那樣的X射線CT裝置1a中，X射線管12與圖21所示的透射型X射線攝影裝置1的情況相比，位置的移動量和姿態(tài)角的變動量都大。因此，X射線CT裝置1a具備X射線管故障預(yù)兆檢測裝置11，由此可以高精度地檢測X射線管12的振動數(shù)據(jù)的異常(異常噪聲)。

此外，本發(fā)明并不限定于上述的實施方式，還進(jìn)一步包含各種各樣的變形例子。上述實施方式是為了更好的理解本發(fā)明而進(jìn)行的詳細(xì)說明，但是并不限定于必須具備說明的全部結(jié)構(gòu)。另外，能夠?qū)⒛硞€實施方式的結(jié)構(gòu)的一部分替換為其他實施方式的結(jié)構(gòu)，并且，能夠在某個實施方式的結(jié)構(gòu)中添加其他實施方式結(jié)構(gòu)的一部分或者全部。

符號說明

1：透射型X射線攝影裝置(X射線攝像裝置)；

1a：X射線CT裝置(X射線攝像裝置)；

2：X射線檢測器；

3：床；

4：支柱；

5：X射線管保持體；

6：X射線；

7：被攝體；

10：攝影控制裝置；

11：X射線管故障預(yù)兆檢測裝置；

111：顯示裝置；

112：警報裝置；

113：中央處理裝置；

114：操作輸入裝置；

115：記錄裝置；

116：存儲裝置；

117：I/O端口；

12：X射線管；

121：X射線球管；

122：線圈；

123：旋轉(zhuǎn)陽極；

123a：目標(biāo)部件；

124：陰極；

125：控制部；

1251：攝影次數(shù)計數(shù)部；

13：傳感器單元；

131：加速度傳感器；

132：溫度傳感器；

133：陀螺傳感器；

134：A/D轉(zhuǎn)換器；

135：信號處理部；

1351：振動數(shù)據(jù)輸出部；

1352：位置數(shù)據(jù)輸出部；

1353：溫度數(shù)據(jù)輸出部；

1354：角度數(shù)據(jù)輸出部；

14：操作臺；

20：振動數(shù)據(jù)取得部；

21：頻率分析部；

22：狀態(tài)數(shù)據(jù)取得部；

221：位置代表值取得部；

2211：當(dāng)前位置存儲部；

2212：位置代表值計算部；

2213：位置代表值存儲部；

2214：位置代表值履歷存儲部；

222：溫度代表值取得部；

2221：當(dāng)前溫度存儲部；

2222：溫度代表值計算部；

2223：溫度代表值存儲部；

2224：溫度代表值履歷存儲部；

223：角度代表值取得部；

2231：當(dāng)前角度存儲部；

2232：角度代表值計算部；

2233：角度代表值存儲部；

2234：角度代表值履歷存儲部；

23：禁止標(biāo)志設(shè)定部；

24：模式設(shè)定部；

25：學(xué)習(xí)部；

251：多路分配器；

252：簇數(shù)據(jù)生成部；

253：多路轉(zhuǎn)換器；

26：異常度計算部；

261：多路分配器；

262：距離計算部；

263：最小值提取部；

27：故障預(yù)兆判定部。