عیب یابی جعبه دنده براساس سیگنال صوتی با استفاده از شبکه عصبی پیچشی و تبدیل کاکلیاگرام
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-10 (10)
کد مقاله : 1101-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
1ایران، تهران، خیابان حافظ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه تحقیقاتی آکوستیک
2ایران، تهران، خیابان حافظ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی برق
چکیده
عیب یابی با استفاده از سیگنال صدا به علت غیرتماسی بودن سنسورها در مقایسه با عیب یابی با استفاده از سنسورهای تماسی ارتعاشات، در شرایطی که امکان اتصال سنسورها به تجهیزات وجود ندارد، کاربردی تر می باشد. یکی از اساسی ترین چالش ها در استفاده از سیگنال صوتی، تاثیرپذیری نسبتا زیاد آن از نویزهای محیطی است. در این مقاله دو روش پیشنهادی برای کاهش تاثیر نویز محیطی در فرآیند عیب یابی جعبه دنده با چهار عیب مختلف و شدت های متفاوت با استفاده از سیگنال صدا ارائه شده است. در روش اول از تجزیه مود متغیر برای حذف نویز و داده های غیر ضروری از سیگنال صدا استفاده شده و سپس با استفاده از تبدیل موجک سیگنال درحوزه زمان به حوزه زمان-فرکانس انتقال داده شده است. در روش دوم برای انتقال سیگنال های صدا حاوی نویز از حوزه زمان به حوزه زمان-فرکانس از تبدیل کاکلیاگرام استفاده شده است. داده های ایجاد شده در حوزه زمان-فرکانس در هر دو روش برای استخراج ویژگی و کلاس بندی عیوب به یک شبکه عصبی پیچشی وارد شده اند. میانگین دقت عیب یابی با استفاده از روش کاکلیاگرام برابر 98 درصد می باشد در حالی که میانگین دقت عیب یابی براساس تجزیه مود متغیر و تبدیل موجک برابر 90 درصد است.
کلیدواژه ها
Title
Gearbox Fault Diagnosis Based on Sound Signals Using Convolutional Neural Network and Cochleagram Transform
Authors
Benyamin Ramezanpour, Abdolreza Ohadi, Farzaneh Abdollahi
Abstract
Non-contact sound signal-based fault diagnosis is more practical compared to vibration-based fault diagnosis using contact sensors, especially in conditions where attaching sensors to the equipment is not feasible. One of the fundamental challenges in utilizing acoustic signals is their relatively high susceptibility to environmental noise. In this paper, two proposed methods are presented to reduce the impact of environmental noise in the process of gearbox fault diagnosis, using sound signals for four different faults and varying severity levels. In the first method, Variational Mode Decomposition (VMD) is used to eliminate noise and irrelevant data from the sound signal, and then the signal is transferred from the time domain to the time-frequency domain using Wavelet Transform (WT). In the second method, the sound signals containing noise are transferred from the time domain to the time-frequency domain using Cochleagram transformation. The generated data in the time-frequency domain from both methods are fed into a Convolutional Neural Network (CNN) for feature extraction and fault classification. The average fault diagnosis accuracy using Cochleagram is 98%, while the average accuracy based on VMD and WT is 90%.
Keywords
Fault Diagnostic, gearbox, Sound Signal, Cochleagram, Wavelet transform, Variational Mode Decomposition, Convolutional Neural Network