W zależności od ilości danych do przetworzenia generowanie pliku może się wydłużyć.

Jeśli generowanie trwa zbyt długo można ograniczyć dane np. zmniejszając zakres lat.

Artykuł

Pobierz plik Pobierz BibTeX

Tytuł

Data-Driven Machine Fault Diagnosis of Multisensor Vibration Data Using Synchrosqueezed Transform and Time-Frequency Image Recognition with Convolutional Neural Network

Autorzy

[ 1 ] Instytut Robotyki i Inteligencji Maszynowej, Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik

Dyscyplina naukowa (Ustawa 2.0)

[2.2] Automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne

Rok publikacji

2024

Opublikowano w

Electronics

Rocznik: 2024 | Tom: vol. 13 | Numer: iss. 12

Typ artykułu

artykuł naukowy

Język publikacji

angielski

Słowa kluczowe
EN
  • machine fault diagnosis
  • vibrations of rotary machine
  • image-based diagnostics
  • 6-DoF IMU sensor
  • interpretability in machine learning
  • SST
  • FSST
  • WSST
  • CNN
Streszczenie

EN Accurate vibration classification using inertial measurement unit (IMU) data is critical for various applications such as condition monitoring and fault diagnosis. This study proposes a novel convolutional neural network (CNN) based approach, the IMU6DoF-SST-CNN in six variants, for robust vibration classification. The method utilizes Fourier synchrosqueezed transform (FSST) and wavelet synchrosqueezed transform (WSST) for time-frequency analysis, effectively capturing the temporal and spectral characteristics of the vibration data. Additionally, was used the IMU6DoF-SST-CNN to explore three different fusion strategies for sensor data to combine information from the IMU’s multiple axes, allowing the CNN to learn from complementary information across various axes. The efficacy of the proposed method was validated using three datasets. The first dataset consisted of constant fan velocity data (three classes: idle, normal operation, and fault) at 200 Hz. The second dataset contained variable fan velocity data (also with three classes: normal operation, fault 1, and fault 2) at 2000 Hz. Finally, a third dataset of Case Western Reserve University (CWRU) comprised bearing fault data with thirteen classes, sampled at 12 kHz. The proposed method achieved a perfect validation accuracy for the investigated vibration classification task. While all variants of the method achieved high accuracy, a trade-off between training speed and image generation efficiency was observed. Furthermore, FSST demonstrated superior localization capabilities compared to traditional methods like continuous wavelet transform (CWT) and short-time Fourier transform (STFT), as confirmed by image representations and interpretability analysis. This improved localization allows the CNN to effectively capture transient features associated with faults, leading to more accurate vibration classification. Overall, this study presents a promising and efficient approach for vibration classification using IMU data with the proposed IMU6DoF-SST-CNN method. The best result was obtained for IMU6DoF-SST-CNN with FSST and sensor-type fusion.

Data udostępnienia online

20.06.2024

Strony (od-do)

2411-1 - 2411-32

DOI

10.3390/electronics13122411

URL

https://www.mdpi.com/2079-9292/13/12/2411

Uwagi

Article number: 2411

Typ licencji

CC BY (uznanie autorstwa)

Tryb otwartego dostępu

otwarte czasopismo

Wersja tekstu w otwartym dostępie

ostateczna wersja opublikowana

Data udostępnienia

20.06.2024

Czas udostępnienia publikacji w sposób otwarty

w momencie opublikowania

Pełny tekst artykułu

Pobierz plik

Poziom dostępu do pełnego tekstu

publiczny

Punktacja Ministerstwa / czasopismo

100

Impact Factor

2,9 [Lista 2022]

Ta strona używa plików Cookies, w celu zapamiętania uwierzytelnionej sesji użytkownika. Aby dowiedzieć się więcej przeczytaj o plikach Cookies i Polityce Prywatności.