$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

음향 방출 신호와 히스토그램 모델링을 이용한 유도전동기의 베어링 결함 검출
Bearing Faults Identification of an Induction Motor using Acoustic Emission Signals and Histogram Modeling 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.19 no.11, 2014년, pp.17 - 24  

장원철 (울산대학교 전기전자컴퓨터공학과) ,  서준상 (울산대학교 전기전자컴퓨터공학과) ,  김종면 (울산대학교 전기전자컴퓨터공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 저속으로 회전하는 유도 전동기의 베어링 결함을 검출하기 위해 음향 방출 신호와 히스토그램 모델링을 이용하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 정규화된 결함 신호가 구성하는 히스토그램의 포락선을 모델링하여, 부분 상관 계수와 DET(Distance Evaluation Technique) 기법을 이용하여 결함 유형별 고유한 특징을 추출 및 선택한다. 추출된 특징을 SVR(Support Vector Regression) 분류기의 입력으로 사용하여 베어링의 내륜, 외륜 및 롤러 결함을 분류한다. 최적의 분류 성능을 위해 SVR 커널함수매개변수를 0.01에서 1.0까지 변화시키고, 특징 개수는 2에서 150까지 변화시키면서 실험한 결과, 0.64-0.65의 매개변수와 75개의 특징 개수에서 제안한 방법은 약 91%의 분류 성능을 보였고, 또한 기존의 결함 분류 알고리즘보다 높은 분류 성능을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a fault detection method for low-speed rolling element bearings of an induction motor using acoustic emission signals and histogram modeling. The proposed method performs envelop modeling of the histogram of normalized fault signals. It then extracts and selects significant featu...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 잡음에 약하지만 미세한 결함에도 결함의 고유한 신호적 특징이 잘 반영되는 음향 방출(Acoustic Emission) 신호를 이용하여 저속으로 회전하는 유도 전동기의 결함 신호가 갖는 평균적인 포락선의 모습을 분석하여 전술한 신호 분해 단계 및 구간 선택의 문제점들을 극복하고자 한다.
  • 본 논문에서는 음향 방출 신호와 히스토그램 모델링 기법을 이용하여 저속으로 회전하는 유도 전동기의 베어링 결함검출 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 음향 신호를 256단계의 정규화를 통해 각 결함 유형이 구성하는 히스토그램 정보의 포락선을 모델링하고, PARCOR 기법을 통해 각 결함별 특징을 추출한다.
  • 전술한 문제점을 극복하기 위해 본 연구에서는 히스토그램 모델링을 적용하여 베어링의 결함을 분류하는 알고리즘을 제안한다. 그림 1은 본 연구에서 제안하는 베어링 결함 검출 알고리즘의 흐름도를 보여준다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유도 전동기란 무엇인가? 산업 현장의 자동화 공정 전반에 사용되는 유도 전동기는 단순 구조와 견고한 내구성으로 구성된 장비이다. 공정과 장비의 대규모화에 따라 장비의 고출력, 고용량화로 유도 전동기 결함에 의해 발생되는 생산성 저하와 유지보수 비용, 장비 교체 등의 경제적 손실을 최소화하기 위해 유도 전동기의 관리 및 유지보수의 중요성이 증대되고 있다 [1-3].
베어링 결함을 조기에 예지하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 이유는 무엇인가? 유도 전동기의 결함 중 가장 많은 비중을 차지하는 것은 베어링 결함으로, 베어링에서 발생한 결함을 사전에 예지하고 적절한 시기에 정비하지 못할 경우 유도 전동기의 다른 결함도 야기할 수 있는 문제점을 가지고 있어, 최근에는 베어링 결함을 조기에 예지하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다 [4-8].
기존에 사용하는, 주파수 영역으로 변환하여 결함의 특징 주파수를 표현하는 방법의 한계점은 무엇인가? 기존 연구에서는 유도 전동기에서 취득한 진동 신호 및 전류 신호를 STFT(Short Time Fourier Transform), WPT(Wavelet Packet Transform), EMD(Empirical Mode Decomposition) 등의 신호처리 기법들을 사용하여 주파수 영역으로 변환하여 결함의 특징 주파수를 표현하는 방법이 제안되었다 [9-12]. 그러나 저속으로 회전하는 유도 전동기의 경우 베어링의 결함의 발생 주기가 상대적으로 긴 특성이 있어, 주파수 영역으로 변환하여 신호처리 기법을 적용할 경우 특징 주파수의 표현이 매우 미비하게 나타날 수 있다. 또한 취득되는 신호의 비정형(non-stationary)적인 특징으로 결함 신호가 항상 동일한 구간에서 발생한다는 보장을 할 수 없어 결함의 특징을 포함하는 주파수 분해 단계나 구간 선택에 대한 기준을 명확히 규정할 수 없다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. K. Shahzad, P. Cheng, and B. Oelmann, "Architecture Exploration for a High-Performance and Low-Power Wireless Vibration Analyzer", IEEE Sensors Journal, Vol. 13, No. 2, pp. 670-682, February 2013. 

  2. C.-H. Hwang, M. Kang, J.-M. Kim, "A Study on Robust Feature Vector Extraction for Fault Detection and Classification of Induction Motor in Noise Circumstance," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 16, No. 12, pp. 187-196, 2011. 

  3. C.-H. Hwang, Y,-M. Kim, C.-H. Kim, J.-M. Kim, "Fault Detection and Diagnosis of Induction Motors using LPC and DTW Methods," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 16, No. 3, pp. 141-147, 2011. 

  4. M. Deriche, "Bearing Fault Diagnosis Using Wavelet Analysis," International Conference on Computers, Communication and Signal Processing with Special Track on Biomedical Engineering, pp. 197-201, 2005. 

  5. W. Zhou, B. Lu, T. G. Habetler, and R. G. Harley, "Incipient Bearing Fault Detection via Motor Stator Current Noise Cancellation Using Wiener Filter", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 45, No. 4, pp. 1309-1317, July 2009. 

  6. S. Lu, Q. He, F. Hu, and F. Kong, "Sequential Multiscale Noise Tuning Stochastic Resonance for Train Bearing Fault Diagnosis in an Embedded System", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 63, No. 1, pp. 106-116, Jan. 2014. 

  7. W. Jang, J. Kim "Bearing Multi-Faults Detection of an Induction Motor using Acoustic Emission Signals and Texture Analysis", Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 19, No. 4, pp. 55-62, 2014. 

  8. M. Kang, W. Jang, and J. Kim, "High-Reliable Classification of Multiple Induction Motor Faults using Robust Vibration Signatures in Noisy Environments based on a LPC Analysis and an EM Algorithm", Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 19, No. 2, pp. 21-30, 2014. 

  9. B. Robert and J. Antoni, "Rolling Element Bearing Diagnostics", Mechanical System and Signal Processing, Vol. 25, No. 2, pp. 485-520, 2011. 

  10. N. Baydar and A. Ball, "Detection of Gear Failures via Vibration and Acoustic Signals using Wavelet Transform", Mechanical System and Signal Processing, vol. 17, no. 4, pp. 787-804, 2003. 

  11. H. E. Jeong, D. S. Gu, H. J. Kim, Tan. Andy, Y. H. Kim and B. K. Choi, "The Application of AE Transducer for the Bearing Condition Monitoring of Low-Speed Machine", KSNVE07S-09-03, 2007. 

  12. D. Wang, Q. Miao and R. Kang, "Robust Health Evaluation of Gearbox Subject to Tooth Failure with Wavelet Decomposition", Journal of Sound and Vibration, vol. 324, pp. 1141-1157, 2009. 

  13. Yaguo Lei, Zhengjia He, Yanyang Zi, Qiao Hu, "Fault Diagnosis of Rotating Machinery based on Multiple ANFIS Combination with GAs", Mechanical Systems and Signal Processing 21, pp. 2280-2294, 2007. 

  14. A.J. Smola, B. Scholkopf, "A Tutorial on Support Vector Regression", Statistics and Computing 14, pp. 199-222, 2004. 

  15. C. Shen, D. Wang, F. Kong, P. W. Tse, "Fault Diagnosis of Rotating Machinery based on the Statistical Parameters of Wavelet Packet Paving and a Generic Support Vector Regressive Classifier", Journal of the International Measurement Confederation 46, pp. 1551-1564, 2013. 

  16. V. T. Do and U.-P. Chong, "Signal Model-Based Fault Detection and Diagnosis for Induction Motors Using Features of Vibration Signal in Two-Dimension Domain," Journal of Mechanical Engineering, Vol. 57, No. 9, pp. 655-666, 2011. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로