KR102321607B1 - Rotating machine fault detecting apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기계의 진동신호를 이용하여 기계의 결함을 검출하면서 결함 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 기계의 결함 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a machine defect detection method and apparatus capable of improving defect detection accuracy while detecting a machine defect using a machine vibration signal.
최근 산업기술이 발달함에 따라 회전 기계들이 대형화, 고 정밀화되면서 이들 설비에서 고장이 발생하면 막대한 경제적 손실이나 인명에 피해를 줄 수 있어 이들 회전 기계에 대한 고장 감시가 매우 중요해졌다. With the recent development of industrial technology, as rotary machines become larger and more precise, failures in these facilities can cause enormous economic loss or damage to human life, so fault monitoring of these rotary machines has become very important.
이들 회전하는 구동부가 포함된 기계는 물리적인 마찰조건 하에 구동되므로 잦은 주기로 정비를 수행하여야만 고장 및 사고를 방지할 수 있다. 이와 같이 회전 기계는 잦은 정비를 요구하므로 유지보수 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.Since the machine including these rotating driving parts is driven under physical friction conditions, it is necessary to perform maintenance at frequent intervals to prevent breakdowns and accidents. As such, the rotating machine requires frequent maintenance, so there is a problem that maintenance cost and time are required.
이러한 문제점으로 인해 고장 발생 가능성이 있을 때에만 정비를 수행하는 상태 기반 정비가 최근 주목을 받고 있다. 상태 기반 정비는 고장 발생 가능성이 있을 때에만 정비를 수행하므로 유지보수비용 및 시간 감소를 통해 운용비용 감소와 이익증대를 실현하여 준다.Due to these problems, condition-based maintenance, which performs maintenance only when there is a possibility of a failure, has recently attracted attention. Because condition-based maintenance performs maintenance only when there is a possibility of a failure, it reduces operating costs and increases profits by reducing maintenance costs and time.
이에 따라, 한국공개특허공보 제2020-0101507호는 기계학습을 이용한 회전기계 고장 진단 및 예측시스템에 대해 개시하기도 하였다.Accordingly, Korean Patent Application Laid-Open No. 2020-0101507 also disclosed a system for diagnosing and predicting a malfunction of a rotating machine using machine learning.
결함 진단이 적용되어 큰 효과를 기대할 수 있는 분야는 유지보수에 높은 비용이 필요한 시스템 등이 될 수 있으며, 대표적으로 고속철도와 풍력발전용 터빈 등의 기어박스 등을 꼽을 수 있다The fields where fault diagnosis can be applied to have great effects can be systems that require high maintenance costs, and gearboxes such as high-speed railways and wind turbines are representative.
기어박스는 기계에서 회전동력을 전달하기 위해 기본적으로 사용되는 요소이므로 이에 대해 여러 센서 신호를 통해 결함을 감지하고 진단하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Since the gearbox is a basic element used to transmit rotational power in a machine, research on detecting and diagnosing defects through various sensor signals is being actively conducted.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The above-mentioned background art is technical information possessed by the inventor for derivation of the present invention or acquired in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technique disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.
본 발명의 일 과제는, 기계에서 발생하는 진동 특성을 분석하여 결함을 검출하고 이를 근거로 기계의 고장을 미리 방지하는데 있다.An object of the present invention is to analyze the vibration characteristics generated in a machine to detect a defect and to prevent a machine failure based on this.
본 발명의 일 과제는 통계적 분석 및 기계 학습을 이용하여 기계의 결함 검출을 통해 결함 검출 정확도를 개선하는데 있다.An object of the present invention is to improve defect detection accuracy through machine defect detection using statistical analysis and machine learning.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and more clearly understood by the embodiments of the present invention will be In addition, it will be appreciated that the problems and advantages to be solved by the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 방법은, 기계에 구비된 진동센서에 의해 기계에서 발생하는 진동신호를 수신하는 단계와, 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환하는 단계와, 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계와, 진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력하는 단계와, 복수개의 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 기계 결함 여부를 최종 결정하는 단계를 포함하고, 복수개의 심층신경망 모델 각각은, 기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델일 수 있다.A method for detecting a machine defect according to an embodiment of the present invention includes the steps of receiving a vibration signal generated in a machine by a vibration sensor provided in the machine, and converting a time domain vibration signal into a frequency domain vibration signal and calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the frequency domain, and using the statistical characteristic value of the vibration signal derived from the vibration sensor to determine whether the machine is defective, a plurality of implementations with different algorithms Outputting a classification value for whether or not a machine is defective by using a deep neural network model, and applying a voting algorithm to a classification value for a plurality of machine defects to finally determine whether a machine is defective, Each of the deep neural network models may be a neural network model trained in advance using training data including statistical characteristic values of vibration signals generated in the machine and the state of the machine.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 장치는, 기계에 구비되어 기계에서 발생하는 진동신호를 감지하는 진동센서와, 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환하여 출력하는 전처리부와, 전처리부로부터 출력되는 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 산출부와, 진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력하는 분류부와, 복수개의 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 기계 결함 여부를 최종 결정하는 결정부를 포함하고, 복수개의 심층신경망 모델 각각은, 기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델일 수 있다.The apparatus for detecting a machine defect according to an embodiment of the present invention includes a vibration sensor provided in the machine to detect a vibration signal generated in the machine, and a time domain vibration signal output from the vibration sensor is converted into a frequency domain vibration signal A preprocessing unit that outputs the result, a calculation unit that calculates statistical characteristic values for the vibration signal of the frequency domain output from the preprocessor, and a statistical characteristic value of the vibration signal derived from the vibration sensor to determine whether the machine is defective A classification unit that outputs a classification value for whether a machine is defective using a plurality of deep neural network models implemented with different algorithms, trained in advance, and a voting algorithm applied to a classification value for whether a plurality of machines are defective A decision unit that finally determines whether or not there is a defect, and each of the plurality of deep neural network models may be a neural network model trained in advance using training data including statistical characteristic values of vibration signals generated in the machine and the state of the machine.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method may be further provided.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명에 의하면, 기계의 상태 변화에 따른 기계의 결함을 진단할 수 있어서 고장을 미리 방지할 수 있다. Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to diagnose a machine defect due to a change in the state of the machine, so that a failure can be prevented in advance.
또한, 통계적 분석 및 기계 학습을 이용하여 회전 기계의 결함 검출을 통해 결함 검출 정확도를 개선할 수 있고, 결함 검출 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, by using statistical analysis and machine learning, the defect detection accuracy of the rotating machine can be improved, and the defect detection cost can be reduced.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1 중 진동센서가 출력하는 진동신호의 출력 방향을 설명하는 예시도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호를 전처리한 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값을 산출한 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1 중 분류부의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 8은 도 1 중 결정부가 기계 결함 여부를 최종 결정할 때 이용하는 사전 훈련단계에서 입수된 심층신경망 모델의 정확도를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a defect detection apparatus for a machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary view illustrating an output direction of a vibration signal output by the vibration sensor in FIG. 1 .
3 is an exemplary view illustrating a vibration signal output from a machine in a normal state and a failure state according to the present embodiment.
4 is a view showing a result of pre-processing the vibration signal output from the machine in a normal state and a failure state according to the present embodiment.
5 is a view showing the results of calculating statistical characteristic values from the preprocessing results for the vibration signal output from the machine in the normal state and the broken state according to the present embodiment.
6 is a diagram illustrating distributions of maximum values and kurtosis values among statistical characteristic values from preprocessing results for vibration signals output from the machine in a steady state and a failure state according to the present embodiment.
7 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the classification unit in FIG. 1 .
FIG. 8 is an exemplary diagram showing the accuracy of the deep neural network model obtained in the pre-training stage used when the decision unit in FIG. 1 finally determines whether or not the machine is defective.
9 is a flowchart illustrating a method for detecting a machine defect according to the present embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will become apparent with reference to the detailed description in conjunction with the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments presented below, but may be implemented in a variety of different forms, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. . The embodiments presented below are provided to complete the disclosure of the present invention, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof are omitted. decide to do
도 1은 본 실시 예에 따른 회전 기계의 결함 검출 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 기계의 결함 검출 장치는 회전 기계(100)와 결함 검출 장치(200)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a defect detection apparatus for a rotating machine according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the machine defect detecting apparatus may include a rotating
회전 기계(100)는 기계 시스템으로 회전동력을 전달하기 위해 사용되는 기어박스를 포함할 수 있다. 기어박스는 구동축을 회전시키는데 필요한 동력을 전달하기 위하여 각종 축군 및 기어군(미도시)이 배치되는 구조를 포함할 수 있다. 이러한 기어박스는 매우 다양한 산업분야에 이용될 수 있다. 그리고 기어군의 기어들을 사용하여 작은 회전력을 큰 회전력으로 변환하거나, 낮은 회전을 고속회전으로 바꿀 수 있다. 기어박스는 일정 형상의 하우징(미도시)이 그 외관을 형성한다. 하우징은 기어박스가 사용되는 각종 기계장치나 차량 등에 맞게 소정 사이즈 및 형태를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 하우징 내부에는 구동력을 생산하는 구동모터(미도시) 및 구동력을 전달할 수 있도록 각종 기어들(미도시)과 구동축(미도시), 회전축(미도시) 등이 배치될 수 있다. The
한편, 기어박스는 구동모터를 이용하여 구동력을 발생 및 전달하는 과정에서 불안정한 움직임 등으로 인하여 기어박스에는 각종 진동이 발생하고 이러한 진동은 구동축 및 기어박스를 형성하고 있는 하우징 등으로 전달될 수 있다. 그리고 구동축의 축 진동이 하우징에 전달되면, 실질적으로 하우징 자체의 떨림 현상 이외에도 하우징과 연결된 다른 부품들의 진동을 초래할 수 있고, 진동으로 인한 소음도 유발될 수 있다. On the other hand, the gearbox generates various vibrations in the gearbox due to unstable movement in the process of generating and transmitting the driving force using the driving motor, and these vibrations may be transmitted to the drive shaft and the housing forming the gearbox. In addition, when the shaft vibration of the drive shaft is transmitted to the housing, in addition to the vibration of the housing itself, vibration of other components connected to the housing may be caused, and noise due to the vibration may also be induced.
종래에는 기어박스의 진동량 변화와 진동 특성 변화를 전문가들이 분석하여 결함의 원인을 찾고 적절한 대책을 세웠다. 그러나 전문가들의 경험 부족과 다양화된 설비특성의 변화로 정확한 진단이 어려워, 진동의 크기를 설정하고 그 크기를 초과하는 진동이 발생할 경우에만 관리자에게 이상 상태를 알려주는 방법을 사용해 오고 있다. 그러나 이러한 방법도 회전 기계(100)의 고장 발생 정도만을 판별할 수 있고, 고장의 원인이나 진전 과정을 알 수 없어 능동적으로 대처를 할 수 없기 때문에 다시 전문가에게 판단을 맡기고 있다. 따라서, 회전 기계(100)에서 결함이 발생하였을 때, 고장 전 단계에서 결함 원인을 미리 파악하고 진전 과정을 예측하여 사고를 미리 방지하는 기술이 필요하며, 이를 위해서는 실시간 진동 데이터를 분석하여 회전 기계를 정확히 진단할 수 있는 기술이 요구된다.In the past, experts analyzed the change in vibration amount and vibration characteristics of the gearbox to find the cause of the defect and set up appropriate countermeasures. However, due to the lack of experience of experts and changes in diversified facility characteristics, it is difficult to make an accurate diagnosis, so the method of setting the size of vibration and notifying the manager of an abnormal condition only when vibration exceeding the size occurs has been used. However, this method can only determine the degree of failure of the rotating
결함 검출 장치(200)는 회전 기계(100)에서 발생한 진동신호를 입력으로 하여 통계적 분석 및 기계 학습을 실행하여 회전 기계(100)의 결함 여부를 검출할 수 있다. 여기서 결함 여부는 회전 기계(100)가 정상 동작하고 있는 경우와, 회전 기계(100)가 고장난 경우를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 결함 검출 장치(200)는 진동센서(210), 전처리부(220), 산출부(230), 결합부(240), 분류부(250) 및 결정부(260)를 포함할 수 있다.The
본 실시 예에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.In this embodiment, "unit" may be a hardware component such as a processor or circuit, and/or a software component executed by a hardware component such as a processor.
진동센서(210)는 회전 기계(100)에 구비되어 회전 기계(100)에서 발생하는 진동신호를 감지하여 출력할 수 있다. 본 실시 예에서 진동센서(210)는 제1 진동센서(211) 내지 제4 진동센서(214)를 포함할 수 있다.The
도 2는 도 1 중 진동센서가 출력하는 진동신호의 출력 방향을 설명하는 예시도이다. 도 2를 참조하면, 제1 진동센서(211)는 회전 기계(100)에서 발생하는 수평(x)방향의 진동을 감지하여 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 출력할 수 있다. 제2 진동센서(212)는 회전 기계(100)에서 발생하는 수직(y)방향의 진동을 감지하여 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 출력할 수 있다. 제3 진동센서(213)는 회전 기계(100)에서 발생하는 축(z)방향의 진동을 감지하여 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 출력할 수 있다. 제4 진동센서(214)는 회전 기계(100)에서 발생하는 수평(x)방향, 수직(y)방향 및 축(z)방향을 합친 대각선(T)방향의 진동을 감지하여 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 출력할 수 있다.FIG. 2 is an exemplary view illustrating an output direction of a vibration signal output by the vibration sensor in FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the
도 3은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호를 도시한 예시도이다. 도 3을 참조하면, 도 3a는 정상(normal) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 도시하고 있고, 도 3b는 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 도시하고 있다. 특히 도 3b는 톱니(tooth)가 부러졌을 때 회전 기계(100)에서 발생한 제1 진동신호를 도시하고 있다.3 is an exemplary view illustrating a vibration signal output from a machine in a normal state and a failure state according to the present embodiment. Referring to FIG. 3, FIG. 3A shows a first vibration signal (g_x vibration signal) generated in the
도 1로 돌아와서, 전처리부(220)는 진동센서(210)에서 출력되는 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환할 수 있다. 주파수도메인의 진동신호에는 회전 기계(100)의 정상 및 고장을 구별하는데 사용할 수 있는 보다 고유한 정보들이 포함되어 있다. 본 실시 예에서 전처리부(220)는 제1 진동센서(211) 내지 제4 진동센서(214)로부터 출력되는 시간도메인의 제1 진동신호 내지 제4 진동신호를 고속 푸리에 변환(FFT: fast fourier transform)하여 주파수도메인의 제1 진동신호 내지 제4 진동신호로 출력할 수 있다. 시간 함수의 푸리에 변환은 주파수의 복소-값 함수이며, 크기(절대값)는 원래함수에 존재하는 주파수의 양을 나타내고 인수는 해당 주파수에서 기본 정현파의 오프셋일 수 있다.Returning to FIG. 1 , the
본 실시 예에서 전처리부(220)는 제1 전처리부(221) 내지 제4 전처리부(224)를 포함할 수 있다. 제1 전처리부(221)는 제1 진동센서(211)로부터 출력되는 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로 변환할 수 있다. 제2 전처리부(222)는 제2 진동센서(212)로부터 출력되는 시간도메인의 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)로 변환할 수 있다. 제3 전처리부(223)는 제3 진동센서(213)로부터 출력되는 시간도메인의 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)로 변환할 수 있다. 제4 전처리부(224)는 제4 진동센서(214)로부터 출력되는 시간도메인의 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로 변환할 수 있다.In this embodiment, the
도 4는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호를 전처리한 결과를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 4a는 정상(normal) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 전처리하여 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로 출력한 예를 도시하고 있고, 도 4b는 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 전처리하여 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로 출력한 예를 도시하고 있다.4 is a view showing a result of pre-processing the vibration signal output from the machine in a normal state and a failure state according to the present embodiment. Referring to FIG. 4, FIG. 4a is a first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain by preprocessing a first vibration signal (g_x vibration signal) in the time domain generated in the
도 1로 돌아와서, 산출부(230)는 전처리부(220)에서 출력되는 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 전처리부(220)에서 출력되는 주파수도메인의 진동신호를 후술하는 심층신경망 모델에 직접 입력할 수 있지만, 고차원 입력 데이터로 작업할 때 복잡한 구조와 오랜 훈련 시간이 필요하기 때문에, 심층신경망 모델로 입력되는 데이터를 축소하기 위해 통계적 특성값을 산출할 수 있다.Returning to FIG. 1 , the
한편, 전처리부(220)는, 제1 진동센서(211) 내지 제4 진동센서(214)로부터 수신되는 제1 진동신호 내지 제4 진동신호를 평가하여 선별 수집하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the
수신되는 진동신호들 중에는 노이즈 또는 다른 외부 환경의 변화, 내부 처리 오류 등에 의해서 기계의 상태를 평가하기에 부적합한 진동신호가 있을 수도 있다. 따라서, 진동신호의 적합여부를 평가하여 적합한 신호만을 선별 수집하는 방식이 필요할 수 있다.Among the received vibration signals, there may be vibration signals that are not suitable for evaluating the state of the machine due to noise or other external environment changes, internal processing errors, and the like. Therefore, it may be necessary to evaluate the suitability of the vibration signal and select and collect only the appropriate signal.
예를 들어, 진동신호들에 대한 평가는 제1 진동센서(211) 내지 제3 진동센서(213)로부터 수집되는 제1 진동신호 내지 제3 진동신호의 조합을, 제4 진동센서(214)로부터 수집되는 제4 진동신호와 비교하여 제1 진동신호 내지 제4 진동신호의 이상여부를 평가함으로써 이루어지고, 이러한 선별 수집은 상술한 평가에 기초하여 제1 진동신호 내지 제4 진동신호가 정상인 경우에 이루어질 수 있다.For example, in the evaluation of the vibration signals, a combination of the first vibration signal to the third vibration signal collected from the
본 실시 예에서 산출부(230)는 주파수도메인의 진동신호의 평균값(mean), 중간(median)값, 최소(min)값, 최대(max)값, 첨도(kurtosis)값, 왜도(skewness)값, 표준편차(standard deviation)값과, 양진폭(peak-to-peak)값 중 하나 이상을 포함하는 통계적 특성값을 산출할 수 있다.In this embodiment, the
여기서, 첨도는 확률분포의 모양이 뾰족한 정도를 나타내는 지표로 신호의 값들의 분포가 특정 값 근처에 몰려 뾰족한 형태를 이룰수록 첨도가 증가할 수 있다. 또한, 왜도는 확률 분포의 비대칭성을 나타내는 지표로 신호의 편중성(신호의 평균을 기준으로 신호 값들의 분포가 한쪽으로 몰리는 정도)이 증가할수록 왜도 또한 증가할 수 있다. 양진폭(peak-to-peak)은 신호의 전체 폭을 나타내는 지표로 신호에서 가장 작은 값과 가장 큰 값의 차이를 나타낼 수 있다.Here, the kurtosis is an index indicating the degree of sharpness of the probability distribution, and the kurtosis may increase as the distribution of signal values gathers near a specific value to form a sharp shape. In addition, skewness is an indicator indicating the asymmetry of the probability distribution, and as the signal bias (the degree to which the distribution of signal values shifts to one side with respect to the average of the signal) increases, the skewness may also increase. The positive amplitude (peak-to-peak) is an index indicating the overall width of the signal and may indicate the difference between the smallest value and the largest value in the signal.
본 실시 예에서, 산출부(230)는 제1 산출부(231) 내지 제4 산출부(234)를 포함할 수 있다. 제1 산출부(231)는 제1 전처리부(221)에서 출력되는 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)에 대하여 상술한 8개의 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 제2 산출부(232)는 제2 전처리부(222)에서 출력되는 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)에 대하여 상술한 8개의 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 제3 산출부(233)는 제3 전처리부(223)에서 출력되는 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)에 대하여 상술한 8개의 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 제4 산출부(234)는 제4 전처리부(224)에서 출력되는 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)에 대하여 상술한 8개의 통계적 특성값을 산출할 수 있다.In this embodiment, the
결합부(240)는 제1 산출부(231) 내지 제4 산출부(234)로부터 출력되는 통계적 특성값의 산출 결과를 결합하여 분류부(250)로 전송할 수 있다. 상술한 예에서 제1 산출부(231) 내지 제4 산출부(234)는 각각 8개의 통계적 특성값을 산출하므로, 결합부(240)는 총 32개의 통계적 특성값을 분류부(250)로 전송할 수 있다.The
분류부(250)는 진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력할 수 있다. 본 실시 예에서 심층신경망 모델은, 기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태(정상 및 고장 중 하나)를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델일 수 있다. 이와 같이 분류부(250)는 시간도메인의 진동신호를 사용하지 않고, 주파수도메인의 진동신호로부터 산출한 통계적 특성값을 이용하여 회전 기계(100)의 결함 여부의 분류값을 출력하기 때문에 훈련 복잡도를 낮출 수 있다.
선택적 실시 예로, 심층신경망 모델은 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)와, 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)와, 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)와, 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)에 대한 통계적 특성값 중 최대값 및 첨도값을 기초로 회전 기계(100)의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.As an optional embodiment, the deep neural network model includes a first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain, a second vibration signal (g_y FFT signal) in the frequency domain, and a third vibration signal (g_z FFT signal) in the frequency domain, It may be configured to determine whether the rotating
도 5는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값을 산출한 결과를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 도 5a는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 도 5b는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 도 5c는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제1 진동신호(g_z FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 도 5d는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다.5 is a view showing the results of calculating statistical characteristic values from the preprocessing results for the vibration signal output from the machine in the normal state and the broken state according to the present embodiment. Referring to FIG. 5 , FIG. 5A is a first vibration signal in the frequency domain obtained by preprocessing the first vibration signal g_x vibration signal in the time domain generated in the
도 5a에서 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포 중, 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 최대(max)값의 차이가, 도 5b 내지 도 5d에 도시된 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal), 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal) 및 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 최대(max)값의 차이보다 큼을 알 수 있다.Among the distributions of statistical characteristics calculated from the first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain in FIG. 5A , the difference between the maximum value of the normal state and the broken state is shown in FIGS. 5B to 5D . A normal state calculated from the second vibration signal of the frequency domain (g_y FFT signal), the third vibration signal of the frequency domain (g_z FFT signal) and the fourth vibration signal of the frequency domain (g_T FFT signal) shown in Fig. It can be seen that the difference between the maximum values of the broken state is larger than the difference.
또한, 도 5a에서 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포 중, 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 첨도(kurtosis)값의 차이가, 도 5b 내지 도 5d에 도시된 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal), 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal) 및 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 첨도(kurtosis)값의 차이보다 큼을 알 수 있다.In addition, in the distribution of statistical characteristics calculated from the first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain in FIG. 5A, the difference between the kurtosis values of the normal state and the broken state is shown in FIGS. 5B to The normal calculated from the second vibration signal (g_y FFT signal) of the frequency domain, the third vibration signal (g_z FFT signal) of the frequency domain, and the fourth vibration signal (g_T FFT signal) of the frequency domain shown in FIG. 5D It can be seen that the difference between the kurtosis values of the state and the broken state is larger than the difference.
도 5로부터, 최대값 및 첨도값이 회전 기계(100)의 결함 여부를 판단하는 기준이 된 것은, 실험을 통하여 상술한 훈련데이터로 심층신경망을 훈련시켜 얻어진 분석 결과에 기인한 것이다. 즉, 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)와, 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)와, 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)와, 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)에 대한 통계적 특성값을 심층신경망을 훈련시킨 후 훈련된 학습 모델을 분석한 결과, 회전 기계(100)의 결함 여부를 판단하는 좋은 기준이 최대값과 첨도값임을 찾아낸 것이다. From FIG. 5 , the maximum value and the kurtosis value become the criteria for determining whether the rotating
도 6은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 기계에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 도 6a는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시하고 있다. 도 6b는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시하고 있다. 도 6c는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시하고 있다. 도 6d는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 회전 기계(100)에서 발생한 시간도메인의 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시하고 있다.6 is a diagram illustrating distributions of maximum values and kurtosis values among statistical characteristic values from preprocessing results for vibration signals output from the machine in a steady state and a failure state according to the present embodiment. Referring to FIG. 6 , FIG. 6A is a first vibration signal in the frequency domain obtained by preprocessing the first vibration signal g_x vibration signal in the time domain generated in the
도 6a에서 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 최대(max)값과 첨도(kurtosis)값의 분포의 식별이, 도 6b 내지 도 6d에 도시된 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal), 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal) 및 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 최대(max)값과 첨도(kurtosis)값의 분포의 식별보다 더 명확함을 알 수 있다.In FIG. 6A , the distribution of the maximum (max) value and the kurtosis value of the normal state and the broken state calculated from the first vibration signal (g_x FFT signal) of the frequency domain is identified in FIGS. 6B to The normal calculated from the second vibration signal (g_y FFT signal) of the frequency domain, the third vibration signal (g_z FFT signal) of the frequency domain, and the fourth vibration signal (g_T FFT signal) of the frequency domain shown in FIG. 6D It can be seen that it is clearer than the identification of the distribution of the max and kurtosis values of the state and the broken state.
도 6으로부터 주파수도메인의 제1 진동신호(g_y FFT signal)가 기계의 결함여부를 판단하는 기준이 된 것도 실험을 통하여 도출한 것일 뿐 이에 국한되지 않고, 다른 실시예에서는 제1 진동신호(g_y FFT signal) 내지 제4 진동신호(g_T FFT signal) 중 하나가 기준이 될 수도 있다.The fact that the first vibration signal (g_y FFT signal) in the frequency domain from FIG. 6 serves as a criterion for determining whether or not the machine is defective is not limited thereto. signal) to the fourth vibration signal (g_T FFT signal) may be a reference.
본 실시 예에서, 결함 검출 장치(200)는 회전 기계(100)의 결함을 검출하기 위해, 5G 통신 환경에서 인공지능(artificial intelligence, AI) 알고리즘 및/또는 기계학습(machine learning) 알고리즘을 실행할 수 있다.In this embodiment, the
여기서 인공 지능(artificial intelligence, AI)은, 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야로, 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 것을 의미할 수 있다. Here, artificial intelligence (AI) is a field of computer science and information technology that studies how computers can do the thinking, learning, and self-development that can be done with human intelligence. It could mean making it possible to imitate intelligent behavior.
또한, 인공지능은 그 자체로 존재하는 것이 아니라, 컴퓨터 과학의 다른 분야와 직간접으로 많은 관련을 맺고 있다. 특히 현대에는 정보기술의 여러 분야에서 인공지능적 요소를 도입하여, 그 분야의 문제 풀이에 활용하려는 시도가 매우 활발하게 이루어지고 있다.Also, AI does not exist by itself, but has many direct and indirect connections with other fields of computer science. In particular, in modern times, attempts are being made to introduce artificial intelligence elements in various fields of information technology and use them to solve problems in that field.
머신 러닝(machine learning)은 인공지능의 한 분야로, 컴퓨터에 명시적인 프로그램 없이 배울 수 있는 능력을 부여하는 연구 분야를 포함할 수 있다. 구체적으로 머신 러닝은, 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술이라 할 수 있다. 머신 러닝의 알고리즘들은 엄격하게 정해진 정적인 프로그램 명령들을 수행하는 것이라기보다, 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정을 이끌어내기 위해 특정한 모델을 구축하는 방식을 취할 수 있다.Machine learning is a branch of artificial intelligence, which can include fields of study that give computers the ability to learn without explicit programming. Specifically, machine learning can be said to be a technology that studies and builds a system and an algorithm for learning based on empirical data, making predictions, and improving its own performance. Algorithms in machine learning can take the approach of building specific models to make predictions or decisions based on input data, rather than executing strictly set static program instructions.
이러한 인공신경망의 머신 러닝 방법으로는 자율학습(unsupervised learning)과 지도학습(supervised learning)이 모두 사용될 수 있다.As a machine learning method of such an artificial neural network, both unsupervised learning and supervised learning may be used.
또한, 머신 러닝의 일종인 딥러닝(deep learning) 기술은 데이터를 기반으로 다단계로 깊은 수준까지 내려가 학습할 수 있다. 딥러닝은 단계를 높여갈수록 복수의 데이터들로부터 핵심적인 데이터를 추출하는 머신 러닝 알고리즘의 집합을 나타낼 수 있다.In addition, deep learning technology, which is a type of machine learning, can learn by going down to a deep level in multiple stages based on data. Deep learning can represent a set of machine learning algorithms that extract core data from a plurality of data as the level increases.
딥러닝 구조는 인공신경망(ANN)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 딥러닝 구조는 CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), DBN(deep belief network) 등 심층신경망(DNN)으로 구성될 수 있다. 본 실시 예에 따른 딥러닝 구조는 공지된 다양한 구조를 이용할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 딥러닝 구조는 CNN, RNN, DBN 등을 포함할 수 있다. RNN은, 자연어 처리 등에 많이 이용되고 있으며, 시간의 흐름에 따라 변하는 시계열 데이터(time-series data) 처리에 효과적인 구조로 매 순간마다 레이어를 쌓아 올려 인공신경망 구조를 구성할 수 있다. DBN은 딥러닝 기법인 RBM(restricted boltzman machine)을 다층으로 쌓아 구성되는 딥러닝 구조를 포함할 수 있다. RBM 학습을 반복하여, 일정 수의 레이어가 되면 해당 개수의 레이어를 가지는 DBN을 구성할 수 있다. CNN은 사람이 물체를 인식할 때 물체의 기본적인 특징들을 추출한 다음 뇌 속에서 복잡한 계산을 거쳐 그 결과를 기반으로 물체를 인식한다는 가정을 기반으로 만들어진 사람의 뇌 기능을 모사한 모델을 포함할 수 있다.The deep learning structure may include an artificial neural network (ANN). For example, the deep learning structure is composed of a deep neural network (DNN) such as a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), and a deep belief network (DBN). can be The deep learning structure according to the present embodiment may use various well-known structures. For example, the deep learning structure according to the present embodiment may include CNN, RNN, DBN, and the like. RNN is widely used in natural language processing, etc., and is an effective structure for processing time-series data that changes with the passage of time. DBN may include a deep learning structure composed of multiple layers of restricted boltzman machine (RBM), a deep learning technique. By repeating RBM learning, when a certain number of layers is reached, a DBN having the corresponding number of layers can be configured. CNNs can include models that simulate human brain functions based on the assumption that when a person recognizes an object, it extracts the basic features of an object, then performs complex calculations in the brain and recognizes an object based on the result. .
도 7은 도 1 중 분류부의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다. 도 7을 참조하면, 분류부(250)는 제1 심층신경망 모델(251), 제2 심층신경망 모델(252) 및 제3 심층신경망 모델(253)을 포함할 수 있다. 7 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the classification unit in FIG. 1 . In the following description, descriptions of parts overlapping with those of FIGS. 1 to 5 will be omitted. Referring to FIG. 7 , the
본 실시 예에서 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)은 서로 다른 알고리즘으로 구현될 수 있다. 일 실시 예로, 제1 심층신경망 모델(251)은 FFNN(feed forward neural network) 알고리즘으로 구현될 수 있고, 제2 심층신경망 모델(252)은 SVM(support vector machine) 알고리즘으로 구현될 수 있고, 제3 심층신경망 모델(253)은 LR(logistic regression)알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서, 심층신경망 모델의 개수를 3개로 한정하고 있으나, 이에 국한되지 않고 3개 이상 또는 3개 미만 등 다양한 실시예의 적용이 가능할 수 있다.In this embodiment, the first deep
결합부(240)에서 출력되는 결합된 통계적 특성값의 산출 결과는 분류부(250)의 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253) 각각에 입력될 수 있다. 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253) 각각은 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력할 수 있다. 일 실시 예로, 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253) 각각은 기계의 결함 여부에 대한 분류값으로 기계(100)의 정상을 나타내는 분류값으로 정상 분류값 또는 기계(100)의 고장을 나타내는 분류값으로 고장 분류값을 출력할 수 있다.The calculation result of the combined statistical characteristic value output from the combining
결정부(260)는 복수개의 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 기계 결함 여부를 최종 결정할 수 있다. 즉, 결정부(260)는 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)에서 출력되는 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 기계 결함 여부를 최종 결정할 수 있다.The
투표 알고리즘 일 실시 예로, MSV(majority sample voting) 알고리즘을 적용하여 결정부(260)가 결정하는 출력값은 하기 수학식 1과 같다.In an embodiment of the voting algorithm, an output value determined by the
수학식 1에서 은 정상 투표 결과값을 나타내고, 는 고장 투표 결과값을 나타낼 수 있다. 이로써, 수학식 1은 정상 투표 결과값 및 고장 투표 결과값 중 더 큰 값을 출력한다는 의미를 포함할 수 있다.in
여기서, 정상 투표 결과값() 및 고장 투표 결과값()를 산출하는 수식은 하기 수학식 2와 같다.Here, the normal voting result ( ) and failure voting results ( ) is the same as in
수학식 2에서, A는 정상 투표 결과값 산출 시에, 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)의 분류값에 할당되는 제1 대표값으로, 분류값이 정상인 경우 제1 대표값으로 제1값(예를 들어, 1)이 할당되고, 분류값이 고장인 경우 제1 대표값으로 제2값(예를 들어, 0)이 할당될 수 있다. 또한, B는 고장 투표 결과값 산출 시에, 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)의 분류값에 할당되는 제2 대표값으로, 분류값이 고장인 경우 제2 대표값으로 제1값(예를 들어, 1)이 할당되고, 분류값이 정상인 경우 제2 대표값으로 제2값(예를 들어, 0)이 할당될 수 있다.In
수학식 2에서, 는 가중치를 나타내며, 수학식 3과 같이 산출할 수 있다. 본 실시 예에서 가중치는 훈련 프로세스 이후에 한 번 업데이트 될 수 있다. 반면에, 투표값 및 는 복수개의 심층신경망 모델을 선호하며, 심층신경망 모델의 개수가 많을수록 더 정확한 투표 결과를 획득할 수 있다.In
수학식 3에서, T는 심층신경망 모델의 개수, 본 실시 예에서는 3일 수 있다. 또한, 정확도는 도 8에 도시된 바와 같이, 사전 훈련단계에서 입수된 심층신경망 모델의 정확도를 포함할 수 있다. In
도 8을 참조하면, 훈련데이터를 이용하여 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)을 훈련시킨 이후, 테스트데이터를 이용하여 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)을 평가한 결과로서의 정확도를 도시하고 있다.Referring to FIG. 8 , after training the first deep
도 8로부터 심층신경망 모델 테스트 시에, 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)의 입력으로, 전처리부(220)에서 출력되는 Full FFT 신호 중 테스트데이터를 입력으로 하였을 경우 100%의 정확도가 산출됨을 알 수 있다. 또한, 심층신경망 모델 테스트 시에, 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253)의 입력으로, 산출부(230)에서 출력되는 감소된 FFT 신호 중 테스트데이터를 입력으로 하였을 경우 정확도가 100%일 수도 있고, 100% 미만일 수도 있음을 알 수 있다. 따라서, 더 높은 정확도를 갖는 심층신경망 모델에 더 큰 가중치를 적용하고, 더 낮은 정확도를 갖는 심층신경망 모델에 더 작은 가중치를 적용하여 투표 결과의 정확도를 향상시킬 수 있다.When testing the deep neural network model from FIG. 8 , when the test data among the Full FFT signals output from the
결정부(260)는 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 사전 훈련단계에서 입수된 정확도를 기반으로 가중치를 산출할 수 있다.The
예를 들어, 도 8로부터 제1 심층신경망 모델(251)의 정확도는 100% 즉, 1이고, 이를 수학식 3에 대응하면, 제1 심층신경망 모델(251)의 가중치를 로 산출할 수 있다. 또한, 제2 심층신경망 모델(252)의 정확도는 91.7% 즉 0.917이고, 이를 수학식 3에 대응하면, 제2 심층신경망 모델(252)의 가중치를 로 산출할 수 있다. 또한, 제3 심층신경망 모델(253)의 정확도는 91.7% 즉 0.917이고, 이를 수학식 3에 대응하면, 제3 심층신경망 모델(253)의 가중치를 로 산출할 수 있다.For example, from FIG. 8, the accuracy of the first deep
결정부(260)는 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 정상 투표 결과값 산출을 위한 제1 대표값으로, 분류값이 정상인 경우 제1값(예를 들어, 1)을 할당하고, 분류값이 고장인 경우 제2값(예를 들어, 0)을 할당할 수 있다.The
예를 들어, 도 8로부터, 제1 심층신경망 모델(251)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제2 심층신경망 모델(252)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제3 심층신경망 모델(253)의 분류값이 정상으로 분류된 경우, 제1 심층신경망 모델(251)의 제1 할당값()은 제2값(0)으로 할당되고, 제2 심층신경망 모델(252)의 제1 할당값()은 제2값(0)으로 할당되고, 제3 심층신경망 모델(253)의 제1 할당값()은 제1값(1)로 할당될 수 있다.For example, from FIG. 8 , the classification value of the first deep
또한, 결정부(260)는 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 비정상 투표 결과값 산출을 위한 제2 대표값으로, 분류값이 고장인 경우 제1값(예를 들어, 1)을 할당하고, 분류값이 정상인 경우 제2값(예를 들어, 0)을 할당할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 8로부터, 제1 심층신경망 모델(251)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제2 심층신경망 모델(252)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제3 심층신경망 모델(253)의 분류값이 정상으로 분류된 경우, 제1 심층신경망 모델(251)의 제2 할당값()은 제1값(1)으로 할당되고, 제2 심층신경망 모델(252)의 제2 할당값()은 제1값(1)으로 할당되고, 제3 심층신경망 모델(253)의 제2 할당값()은 제2값(0)로 할당될 수 있다.For example, from FIG. 8 , the classification value of the first deep
결정부(260)는 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제1 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 정상 투표 결과값()과, 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제2 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 고장 투표 결과값()을 비교하여 더 큰 투표 결과값에 해당하는 분류값을 상기 기계의 결함 여부로 최종 결정할 수 있다.The
예를 들어, 도 8로부터, 제1 심층신경망 모델(251)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제2 심층신경망 모델(252)의 분류값이 고장으로 분류되고, 제3 심층신경망 모델(253)의 분류값이 정상으로 분류된 경우, 결정부(260)는 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제1 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 정상 투표 결과값()을 산출할 수 있다.For example, from FIG. 8 , the classification value of the first deep
또한, 결정부(260)는 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제2 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 고장 투표 결과값()을 산출할 수 있다.In addition, the
결정부(260)는 정상 투표 결과값() 및 고장 투표 결과값()의 비교 결과, 고장 투표 결과값이 더 큼에 따라 기계(100)의 결함 여부로 <고장>을 최종 결정할 수 있다.The
도 9는 본 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 8에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.9 is a flowchart illustrating a method for detecting a machine defect according to the present embodiment. In the following description, descriptions of parts overlapping with those of FIGS. 1 to 8 will be omitted.
도 9를 참조하면, S910단계에서, 결함 검출 장치(200)는 회전 기계(100)에 구비된 진동센서로부터 회전 기계(100)에서 발생하는 진동신호를 수신한다. 본 실시 예에서, 진동센서는 제1 진동센서 내지 제4 진동센서를 포함할 수 있다. 결함 검출 장치(200)는 회전 기계(100)에서 발생하는 수평(x)방향의 진동을 감지한 제1 진동센서로부터 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 수신하고, 회전 기계(100)에서 발생하는 수직(y)방향의 진동을 감지한 제2 진동센서로부터 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 수신하고, 회전 기계(100)에서 발생하는 축(z)방향의 진동을 감지한 제3 진동센서로부터 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 수신하고, 회전 기계(100)에서 발생하는 수평(x)방향, 수직(y)방향 및 축(z)방향을 합친 대각선(T)방향의 진동을 감지한 제4 진동센서로부터 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 9 , in step S910 , the
S910단계에서 수신되는 진동신호들 중에는 노이즈 또는 다른 외부 환경의 변화, 내부 처리 오류 등에 의해서 기계의 상태를 평가하기에 부적합한 진동신호가 있을 수도 있다.Among the vibration signals received in step S910, there may be vibration signals unsuitable for evaluating the state of the machine due to noise or other external environment changes, internal processing errors, and the like.
따라서, 이하의 S920단계로 데이터를 전달하기 전에 제1 내지 제3 진동센서들로부터 수집되는 제1 내지 제3 진동신호들의 조합을 상기 제4 진동센서로부터 수집되는 제4 진동신호와 비교하여 제1 내지 제4 진동신호의 이상여부를 평가할 수 있다.Therefore, before transferring data to the following step S920, the combination of the first to third vibration signals collected from the first to third vibration sensors is compared with the fourth vibration signal collected from the fourth vibration sensor, and the first It is possible to evaluate whether the to fourth vibration signal is abnormal.
또한, 평가하는 단계의 결과에 기초하여 제1 내지 제4 진동신호가 정상인 경우의 진동신호만 선별 수집하여 다음 단계에서 사용될 데이터로 전송할 수 있다.In addition, based on the result of the evaluation step, only the vibration signals when the first to fourth vibration signals are normal may be selectively collected and transmitted as data to be used in the next step.
위와 같은 평가와 선별 수집이 가능한 이유는 제4 진동센서가 측정하는 제4 방향은 제1 진동센서 내지 제3 진동센서가 측정하는 제1 내지 제3 방향의 조합에 의해 도출될 수 있는 방향이기 때문이다. 즉, 제1 진동센서 내지 제3 진동센서는 서로 직교하는 방향을 측정하여 서로 독립적이나, 제4 진동센서가 측정하는 제4 방향의 진동신호는 제1 내지 제3 방향의 진동신호의 조합에 의해 도출될 수 있는 방향이기 때문이다. 따라서, 제1 내지 제3 방향과 제4 방향의 관계(각도)가 알려져 있고, 제1 내지 제3 진동신호가 주어진다면 제4 진동신호를 예상할 수 있고, 제4 진동신호가 예상과 다르다면 신호에 오류가 있음을 추정할 수 있다.The reason for the above evaluation and selection collection is that the fourth direction measured by the fourth vibration sensor is a direction that can be derived by a combination of the first to third directions measured by the first to third vibration sensors. am. That is, the first to third vibration sensors are independent of each other by measuring directions perpendicular to each other, but the vibration signal in the fourth direction measured by the fourth vibration sensor is generated by a combination of vibration signals in the first to third directions. This is because it is a direction that can be derived. Accordingly, the relationship (angle) between the first to third directions and the fourth direction is known, and if the first to third vibration signals are given, the fourth vibration signal can be predicted, and if the fourth vibration signal is different from the expected It can be assumed that there is an error in the signal.
만약, 제4 진동신호가 방향관계를 고려했을 때 제1 내지 제3 진동신호의 조합으로 도출될 수 없는 진동신호라면 해당 진동신호 세트는 이상이 있는 데이터로 평가될 수 있다.If the fourth vibration signal is a vibration signal that cannot be derived by a combination of the first to third vibration signals when the direction relationship is considered, the corresponding vibration signal set may be evaluated as abnormal data.
따라서, 기계의 고장을 판단하기에 적합한 진동신호만 이후의 단계에서 이용될 수 있어 보다 정확한 판단이 가능하게 할 수 있다.Therefore, only the vibration signal suitable for judging the failure of the machine can be used in a subsequent step, thereby enabling more accurate judgment.
S920단계에서, 결함 검출 장치(200)는 진동센서에서 출력되는 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환한다. 결함 검출 장치(200)는 제1 진동센서로부터 수신한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 고속 푸리에 변환하여 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)를 생성하고, 제2 진동센서로부터 수신한 시간도메인의 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 고속 푸리에 변환하여 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)를 생성할 수 있다. 결함 검출 장치(200)는 제3 진동센서로부터 수신한 시간도메인의 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 고속 푸리에 변환하여 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)를 생성할 수 있고, 제4 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 고속 푸리에 변환하여 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)를 생성할 수 있다.In step S920, the
S930단계에서, 결함 검출 장치(200)는 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출한다. 결함 검출 장치(200)는 주파수도메인의 진동신호의 평균값(mean), 중간(median)값, 최소(min)값, 최대(max)값, 첨도(kurtosis)값, 왜도(skewness)값, 표준편차(standard deviation)값과, 양진폭(peak-to-peak)값 중 하나 이상을 포함하는 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 결함 검출 장치(200)는 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)에 대하여 통계적 특성값을 산출하고, 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)에 대하여 통계적 특성값을 산출하고, 주파수도메인의 제3 진동신호(g_z FFT signal)에 대하여 통계적 특성값을 산출하며, 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)에 대하여 통계적 특성값을 산출할 수 있다.In step S930, the
S940단계에서, 결함 검출 장치(200)는 진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력한다. 본 실시 예에서 심층신경망 모델은, 기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태(정상 및 고장 중 하나)를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델일 수 있다.In step S940, the
본 실시 예에서, 결함 검출 장치(200)는 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델로, 제1 심층신경망 모델 내지 제3 심층신경망 모델을 포함할 수 있다. 제1 심층신경망 모델은 FFNN(feed forward neural network) 알고리즘으로 구현될 수 있고, 제2 심층신경망 모델은 SVM(support vector machine) 알고리즘으로 구현될 수 있고, 제3 심층신경망 모델은 LR(logistic regression)알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서, 심층신경망 모델의 개수를 3개로 한정하고 있으나, 이에 국한되지 않고 3개 이상 또는 3개 미만 등 다양한 실시예의 적용이 가능할 수 있다.In this embodiment, the
통계적 특성값의 산출 결과는 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253) 각각에 입력될 수 있다. 제1 심층신경망 모델(251) 내지 제3 심층신경망 모델(253) 각각은 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력할 수 있다. 제1 심층신경망 모델 내지 제3 심층신경망 모델 각각은 기계의 결함 여부에 대한 분류값으로 기계(100)의 정상을 나타내는 분류값으로 정상 분류값 또는 기계(100)의 고장을 나타내는 분류값으로 고장 분류값을 출력할 수 있다.The calculation result of the statistical characteristic value may be input to each of the first deep
S950단계에서, 결함 검출 장치(200)는 복수개의 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 기계 결함 여부를 최종 결정한다.In step S950 , the
결함 검출 장치(200)는 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 사전 훈련단계에서 입수된 정확도를 기반으로 가중치(, , )를 산출할 수 있다. 가중치의 산출은 상술한 수학식 3을 참조하여 산출할 수 있다.The
결함 검출 장치(200)는 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 정상 투표 결과값 산출을 위한 제1 대표값(, , )으로, 분류값이 정상인 경우 제1값(예를 들어, 1)을 할당하고, 분류값이 고장인 경우 제2값(예를 들어, 0)을 할당할 수 있다.The
결함 검출 장치(200)는 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 고장 투표 결과값 산출을 위한 제2 대표값(, , )으로, 분류값이 고장인 경우 제1값(예를 들어, 1)을 할당하고, 분류값이 정상인 경우 제2값(예를 들어, 0)을 할당하며,The
결함 검출 장치(200)는 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제1 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 정상 투표 결과값()과, 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제2 대표값(, , )에 가중치(, , )를 곱하여 합산한 결과로서의 고장 투표 결과값()을 비교하여 더 큰 투표 결과값에 해당하는 분류값을 상기 기계의 결함 여부로 최종 결정할 수 있다.The
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium includes a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk, and a ROM. , RAM, flash memory, and the like, hardware devices specially configured to store and execute program instructions.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and used by those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. In the specification of the present invention (especially in the claims), the use of the term "above" and similar referential terms may be used in both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the present invention, each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention as including the invention to which individual values belonging to the range are applied (unless there is a description to the contrary). same as
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The steps constituting the method according to the present invention may be performed in an appropriate order, unless there is an explicit order or description to the contrary. The present invention is not necessarily limited to the order in which the steps are described. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is merely for the purpose of describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited by the examples or exemplary terms unless defined by the claims. it's not going to be In addition, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations, and changes may be made in accordance with design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is not limited to the scope of the scope of the present invention. will be said to belong to
100: 기계
200: 결함 검출 장치
210: 진동센서
220: 전처리부
230: 산출부
240: 결합부
250: 분류부
260: 결정부100: machine
200: defect detection device
210: vibration sensor
220: preprocessor
230: output unit
240: coupling part
250: classification unit
260: decision part
Claims (17)
기계에 구비된 진동센서에 의해 상기 기계에서 발생하는 진동신호를 수신하는 단계;
시간도메인의 상기 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환하는 단계;
상기 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계;
진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력하는 단계; 및
복수개의 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 상기 기계의 결함 여부를 최종 결정하는 단계를 포함하고,
상기 복수개의 심층신경망 모델 각각은,
기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델이며,
상기 진동신호를 수신하는 단계는,
제1 진동센서에 의해 상기 기계에서 발생하는 수평방향의 진동신호를 수신하는 단계;
제2 진동센서에 의해 상기 기계에서 발생하는 수직방향의 진동신호를 수신하는 단계;
제3 진동센서에 의해 상기 기계에서 발생하는 깊이방향의 진동신호를 수신하는 단계; 및
제4 진동센서에 의해 상기 기계에서 발생하는 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 심층신경망 모델은,
주파수도메인의 수평방향, 수직방향, 깊이방향 및 대각선방향의 진동신호에 대한 통계적 특성값 중 최대값 및 첨도값을 기초로 상기 기계의 결함 여부를 판단하도록 구성되는,
기계의 결함 검출 방법.A method for detecting a fault in a machine, comprising:
Receiving a vibration signal generated in the machine by a vibration sensor provided in the machine;
converting the time domain vibration signal into a frequency domain vibration signal;
calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the frequency domain;
Using a plurality of deep neural network models implemented with different algorithms, trained in advance to determine whether a machine is defective by using the statistical characteristic value of the vibration signal derived from the vibration sensor, the classification value for whether the machine is defective is output. to do; and
Comprising the step of finally determining whether the machine is defective by applying a voting algorithm to the classification value of whether the plurality of machines are defective,
Each of the plurality of deep neural network models,
It is a pre-trained neural network model using training data including statistical characteristic values of vibration signals generated by the machine and the state of the machine.
Receiving the vibration signal comprises:
receiving a vibration signal in the horizontal direction generated in the machine by a first vibration sensor;
receiving a vibration signal in the vertical direction generated in the machine by a second vibration sensor;
receiving a vibration signal in the depth direction generated in the machine by a third vibration sensor; and
Receiving a vibration signal in a diagonal direction based on a horizontal direction, a vertical direction, and a depth direction generated in the machine by a fourth vibration sensor,
The deep neural network model is
configured to determine whether the machine is defective based on the maximum value and kurtosis value among statistical characteristic values for vibration signals in the horizontal direction, vertical direction, depth direction and diagonal direction of the frequency domain,
How to detect a machine's faults.
상기 수신하는 단계와 상기 변환하는 단계 사이에,
상기 제1 내지 제3 진동센서들로부터 수집되는 제1 내지 제3 진동신호들의 조합을 상기 제4 진동센서로부터 수집되는 제4 진동신호와 비교하여 상기 제1 내지 제4 진동신호의 이상여부를 평가하는 단계; 및
상기 평가하는 단계의 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제4 진동신호가 정상인 경우의 진동신호만 수집하는 단계를 더 포함하는,
기계의 결함 검출 방법.The method of claim 1,
between the receiving step and the converting step,
A combination of first to third vibration signals collected from the first to third vibration sensors is compared with a fourth vibration signal collected from the fourth vibration sensor to evaluate whether the first to fourth vibration signals are abnormal to do; and
Further comprising the step of collecting only the vibration signal when the first to fourth vibration signals are normal based on the result of the evaluating step,
A method of detecting defects in a machine.
상기 주파수도메인의 진동신호로 변환하는 단계는,
상기 기계에 구비된 제1 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 수평방향 진동신호를 주파수도메인의 수평방향 진동신호로 변환하는 단계;
상기 기계에 구비된 제2 진동센서로부터 출력되는 상기 시간도메인의 수직방향 진동신호를 주파수도메인의 수직방향 진동신호로 변환하는 단계;
상기 기계에 구비된 제3 진동센서로부터 출력되는 깊이방향 진동신호를 주파수도메인의 깊이방향 진동신호로 변환하는 단계; 및
상기 기계에 구비된 제4 진동센서로부터 출력되는 상기 시간도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호를, 주파수도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호로 변환하는 단계를 포함하는,
기계의 결함 검출 방법.The method of claim 1,
The step of converting the frequency domain into a vibration signal,
converting a time domain horizontal vibration signal output from a first vibration sensor provided in the machine into a frequency domain horizontal vibration signal;
converting the time domain vertical vibration signal output from a second vibration sensor provided in the machine into a frequency domain vertical vibration signal;
converting a depth direction vibration signal output from a third vibration sensor provided in the machine into a depth direction vibration signal of a frequency domain; and
The vibration signal in the diagonal direction based on the horizontal direction, the vertical direction, and the depth direction of the time domain output from the fourth vibration sensor provided in the machine, the diagonal direction based on the horizontal direction, the vertical direction and the depth direction of the frequency domain Including the step of converting to a vibration signal of
A method of detecting defects in a machine.
상기 통계적 특성값을 산출하는 단계는,
상기 주파수도메인의 진동신호의 평균값(mean), 중간(median)값, 최소(min)값, 최대(max)값, 첨도(kurtosis)값, 왜도(skewness)값, 표준편차(standard deviation)값과, 양진폭(peak-to-peak)값 중 하나 이상을 포함하는 통계적 특성값을 산출하는 단계를 포함하는,
기계의 결함 검출 방법.The method of claim 1,
Calculating the statistical characteristic value comprises:
Mean value, median value, min value, max value, kurtosis value, skewness value, standard deviation value of the vibration signal of the frequency domain And, calculating a statistical characteristic value including one or more of the positive amplitude (peak-to-peak) value,
A method of detecting defects in a machine.
상기 통계적 특성값을 산출하는 단계는,
상기 주파수도메인의 수평방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계;
상기 주파수도메인의 수직방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계;
상기 주파수도메인의 깊이방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계; 및
상기 주파수도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 단계를 포함하는,
기계의 결함 검출 방법.5. The method of claim 4,
Calculating the statistical characteristic value comprises:
calculating statistical characteristic values for the horizontal vibration signal of the frequency domain;
calculating statistical characteristic values for the vertical vibration signal in the frequency domain;
calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the depth direction of the frequency domain; and
Comprising the step of calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the diagonal direction based on the horizontal direction, the vertical direction and the depth direction of the frequency domain,
A method of detecting defects in a machine.
상기 기계 결함 여부를 최종 결정하는 단계는,
상기 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 사전 훈련단계에서 입수된 정확도를 기반으로 가중치를 산출하는 단계;
상기 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 정상 투표 결과값 산출을 위한 제1 대표값으로, 상기 분류값이 정상인 경우 제1값을 할당하고, 상기 분류값이 고장인 경우 제2값을 할당하는 단계;
상기 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 고장 투표 결과값 산출을 위한 제2 대표값으로, 상기 분류값이 고장인 경우 제1값을 할당하고, 상기 분류값이 정상인 경우 제2값을 할당하는 단계; 및
상기 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 상기 제1 대표값에 상기 가중치를 곱하여 합산한 결과로서의 정상 투표 결과값과, 상기 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제2 대표값에 상기 가중치를 곱하여 합산한 결과로서의 고장 투표 결과값을 비교하여 더 큰 투표 결과값에 해당하는 분류값을 상기 기계의 결함 여부로 최종 결정하는 단계를 포함하는,
기계의 결함 검출 방법.The method of claim 1,
The step of finally determining whether the machine is defective is,
calculating weights based on the accuracy obtained in the pre-training step for each of the plurality of deep neural network models implemented with the different algorithms;
A first representative value for calculating a normal voting result value is assigned to a classification value for whether or not the machine is defective output from the deep neural network model in which the weight is set, and a first value is assigned when the classification value is normal, and the classification value assigning a second value in case of this failure;
To the classification value for whether the machine is defective, output from the deep neural network model to which the weight is set, as a second representative value for calculating a failure vote result value, a first value is assigned when the classification value is failure, and the classification assigning a second value if the value is normal; and
For each of the plurality of deep neural network models, a normal voting result value as a result of multiplying the first representative value by the weight and summing the result by multiplying the weight by the second representative value for each of the plurality of deep neural network models Comprising the step of comparing the failure voting result value as a final decision as to whether or not the machine is defective as a classification value corresponding to a larger voting result value,
A method of detecting defects in a machine.
기계에 구비되어 상기 기계에서 발생하는 진동신호를 감지하는 진동센서;
상기 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환하여 출력하는 전처리부;
상기 전처리부로부터 출력되는 주파수도메인의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 산출부;
진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 기계의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된, 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델을 이용하여 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값을 출력하는 분류부; 및
복수개의 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에 투표 알고리즘을 적용하여 상기 기계의 결함 여부를 최종 결정하는 결정부를 포함하고,
상기 복수개의 심층신경망 모델 각각은,
기계에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 기계의 상태를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델이며,
상기 진동센서는,
상기 기계에서 발생하는 수평방향의 진동을 감지하는 제1 진동센서;
상기 기계에서 발생하는 수직방향의 진동을 감지하는 제2 진동센서;
상기 기계에서 발생하는 깊이방향의 진동을 감지하는 제3 진동센서; 및
상기 기계에서 발생하는 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동을 감지하는 제4 진동센서를 포함하고,
상기 심층신경망 모델은,
주파수도메인의 수평방향, 수직방향, 깊이방향 및 대각선방향의 진동신호에 대한 통계적 특성값 중 최대값 및 첨도값을 기초로 상기 기계의 결함 여부를 판단하도록 구성되는,
기계의 결함 검출 장치.A device for detecting a fault in a machine, comprising:
a vibration sensor provided in the machine to detect a vibration signal generated by the machine;
a pre-processing unit for converting a time domain vibration signal output from the vibration sensor into a frequency domain vibration signal;
a calculator for calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the frequency domain output from the preprocessor;
Using a plurality of deep neural network models implemented with different algorithms, pre-trained to determine whether a machine is defective by using the statistical characteristic value of the vibration signal derived from the vibration sensor, the classification value for whether the machine is defective is output. classification unit; and
A decision unit for finally determining whether the machine is defective by applying a voting algorithm to the classification value of whether the plurality of machines are defective,
Each of the plurality of deep neural network models,
It is a neural network model trained in advance using training data including statistical characteristic values of vibration signals generated by the machine and the state of the machine.
The vibration sensor is
a first vibration sensor for detecting horizontal vibrations generated in the machine;
a second vibration sensor for detecting vibration in the vertical direction generated by the machine;
a third vibration sensor for detecting vibration in the depth direction generated by the machine; and
A fourth vibration sensor for detecting vibration in a diagonal direction based on a horizontal direction, a vertical direction and a depth direction generated in the machine,
The deep neural network model is
configured to determine whether the machine is defective based on the maximum value and kurtosis value among statistical characteristic values for vibration signals in the horizontal direction, vertical direction, depth direction and diagonal direction of the frequency domain,
Fault detection device of the machine.
상기 전처리부는,
상기 제1 내지 제4 진동센서로부터 수신되는 제1 내지 제4 진동신호들을 평가하여 선별 수집하도록 구성되고,
상기 평가는 상기 제1 내지 제3 진동센서들로부터 수집되는 제1 내지 제3 진동신호들의 조합을 상기 제4 진동센서로부터 수집되는 제4 진동신호와 비교하여 상기 제1 내지 제4 진동신호의 이상여부를 평가함으로써 이루어지고,
상기 선별 수집은 상기 평가에 기초하여 상기 제1 내지 제4 진동신호가 정상인 경우에 이루어지는,
기계의 결함 검출 장치.11. The method of claim 10,
The preprocessor is
It is configured to evaluate and selectively collect first to fourth vibration signals received from the first to fourth vibration sensors,
The evaluation is performed by comparing a combination of first to third vibration signals collected from the first to third vibration sensors with a fourth vibration signal collected from the fourth vibration sensor to determine the abnormality of the first to fourth vibration signals. This is done by evaluating whether
The selective collection is made when the first to fourth vibration signals are normal based on the evaluation,
Fault detection device of the machine.
상기 전처리부는,
상기 기계에 구비된 제1 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 수평방향 진동신호를 주파수도메인의 수평방향 진동신호로 변환하는 제1 전처리부;
상기 기계에 구비된 제2 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 수직방향 진동신호를 주파수도메인의 수직방향 진동신호로 변환하는 제2 전처리부;
상기 기계에 구비된 제3 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 깊이방향 진동신호를 주파수도메인의 깊이방향 진동신호로 변환하는 제3 전처리부; 및
상기 기계에 구비된 제4 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호를, 주파수도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호로 변환하는 제4 전처리부를 포함하는,
기계의 결함 검출 장치.11. The method of claim 10,
The preprocessor is
a first pre-processing unit for converting a horizontal vibration signal in the time domain output from the first vibration sensor provided in the machine into a horizontal vibration signal in the frequency domain;
a second preprocessing unit for converting a vertical vibration signal in the time domain output from the second vibration sensor provided in the machine into a vertical vibration signal in the frequency domain;
a third pre-processing unit for converting a time domain depth direction vibration signal output from a third vibration sensor provided in the machine into a frequency domain depth direction vibration signal; and
The vibration signal in the diagonal direction based on the horizontal direction, the vertical direction, and the depth direction of the time domain output from the fourth vibration sensor provided in the machine, the horizontal direction, the vertical direction, and the diagonal direction based on the depth direction of the frequency domain Containing a fourth pre-processing unit for converting into a vibration signal,
Fault detection device of the machine.
상기 산출부는,
상기 주파수도메인의 진동신호의 평균값(mean), 중간(median)값, 최소(min)값, 최대(max)값, 첨도(kurtosis)값, 왜도(skewness)값, 표준편차(standard deviation)값과, 양진폭(peak-to-peak)값 중 하나 이상을 포함하는 통계적 특성값을 산출하도록 구성되는,
기계의 결함 검출 장치.11. The method of claim 10,
The calculation unit,
Mean value, median value, minimum (min), maximum (max) value, kurtosis value, skewness value, standard deviation value of the vibration signal of the frequency domain and, configured to calculate a statistical characteristic value comprising one or more of a peak-to-peak value,
Fault detection device of the machine.
상기 산출부는,
상기 주파수도메인의 수평방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 제1 산출부;
상기 주파수도메인의 수직방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 제2 산출부;
상기 주파수도메인의 깊이방향 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 제3 산출부; 및
상기 주파수도메인의 수평방향, 수직방향 및 깊이방향을 기준으로 대각선방향의 진동신호에 대하여 통계적 특성값을 산출하는 제4 산출부를 포함하는,
기계의 결함 검출 장치.15. The method of claim 14,
The calculation unit,
a first calculator for calculating statistical characteristic values for the horizontal vibration signal of the frequency domain;
a second calculation unit for calculating statistical characteristic values for the vertical direction vibration signal of the frequency domain;
a third calculation unit for calculating statistical characteristic values with respect to the vibration signal in the depth direction of the frequency domain; and
A fourth calculation unit for calculating statistical characteristic values for the vibration signal in the diagonal direction based on the horizontal direction, the vertical direction, and the depth direction of the frequency domain,
Fault detection device of the machine.
상기 결정부는,
상기 서로 다른 알고리즘으로 구현된 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 사전 훈련단계에서 입수된 정확도를 기반으로 가중치를 산출하고,
상기 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 정상 투표 결과값 산출을 위한 제1 대표값으로, 상기 분류값이 정상인 경우 제1값을 할당하고, 상기 분류값이 고장인 경우 제2값을 할당하고,
상기 가중치가 설정된 심층신경망 모델에서 출력되는 상기 기계의 결함 여부에 대한 분류값에, 고장 투표 결과값 산출을 위한 제2 대표값으로, 상기 분류값이 고장인 경우 제1값을 할당하고, 상기 분류값이 정상인 경우 제2값을 할당하며,
상기 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 상기 제1 대표값에 상기 가중치를 곱하여 합산한 결과로서의 정상 투표 결과값과, 상기 복수개의 심층신경망 모델 각각에 대하여 제2 대표값에 상기 가중치를 곱하여 합산한 결과로서의 고장 투표 결과값을 비교하여 더 큰 투표 결과값에 해당하는 분류값을 상기 기계의 결함 여부로 최종 결정하도록 구성되는,
기계의 결함 검출 장치.11. The method of claim 10,
The determining unit is
For each of the plurality of deep neural network models implemented with the different algorithms, a weight is calculated based on the accuracy obtained in the pre-training step,
A first representative value for calculating a normal voting result value is assigned to a classification value for whether or not the machine is defective output from the deep neural network model in which the weight is set, and a first value is assigned when the classification value is normal, and the classification value In case of this failure, a second value is assigned,
To the classification value for whether the machine is defective, output from the deep neural network model to which the weight is set, as a second representative value for calculating a failure vote result value, a first value is assigned when the classification value is failure, and the classification If the value is normal, a second value is assigned,
For each of the plurality of deep neural network models, a normal voting result value as a result of multiplying the first representative value by the weight and summing the result by multiplying the weight by the second representative value for each of the plurality of deep neural network models configured to finally determine whether the machine is defective or not as a classification value corresponding to a larger voting result value by comparing the failure voting result value as
Fault detection device of the machine.
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KR (1) | KR102321607B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113899393A (en) * | 2021-11-29 | 2022-01-07 | 武汉飞恩微电子有限公司 | MEMS sensor detection method, device, equipment and medium based on neural network |
KR102500883B1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-02-16 | 현대건설(주) | System and method for managing the integrity of rotating machine based on real-time vibration signal using machine learning |
KR102646725B1 (en) * | 2023-03-21 | 2024-03-12 | 한국광기술원 | Edge Device that Includes Solar Panel Generation Prediction and Fault Diagnosis and Solar Power System Including the Same |
KR102654695B1 (en) * | 2023-10-12 | 2024-04-04 | (주)엘 테크 | System and method for sensor outlier detection using time addaptive ensemble algorithm |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020032711A (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-04 | 이구택 | Selection method of sensor position in a rotary machine and Diagnosis method of the rotary machine vibration using self-organized map neural network |
KR101645135B1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-08-03 | 단국대학교 산학협력단 | Method and system for acoustic sound localization based on microphone array and coordinate transform method |
KR20170038348A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-07 | 한국전력공사 | Fault diagnosis system and fault diagnosis method in dynamic equipment |
KR101797402B1 (en) * | 2016-12-07 | 2017-11-15 | 울산대학교 산학협력단 | Method and apparatus for diagnosing machine defects |
KR101991296B1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-06-27 | 임강민 | Apparatus For Making A Predictive Diagnosis Of Nuclear Power Plant By Machine Learning |
KR20200003310A (en) * | 2018-06-19 | 2020-01-09 | 삼성전자주식회사 | Electronic apparatus and control method thereof |
KR102069377B1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-01-22 | 주식회사 에이티지 | Predictive Diagnosis Apparatus For Complex Defect of Nuclear Power Plant by Machine Learning |
KR102120753B1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-06-09 | 퓨처메인 주식회사 | Prognostic method of tool life using vibration properties analysis |
KR20200101507A (en) | 2019-01-30 | 2020-08-28 | 한국해양대학교 산학협력단 | Machine Diagnosis and Prediction System using Machine Learning |
-
2020
- 2020-11-25 KR KR1020200160529A patent/KR102321607B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020032711A (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-04 | 이구택 | Selection method of sensor position in a rotary machine and Diagnosis method of the rotary machine vibration using self-organized map neural network |
KR101645135B1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-08-03 | 단국대학교 산학협력단 | Method and system for acoustic sound localization based on microphone array and coordinate transform method |
KR20170038348A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-07 | 한국전력공사 | Fault diagnosis system and fault diagnosis method in dynamic equipment |
KR101797402B1 (en) * | 2016-12-07 | 2017-11-15 | 울산대학교 산학협력단 | Method and apparatus for diagnosing machine defects |
KR102120753B1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-06-09 | 퓨처메인 주식회사 | Prognostic method of tool life using vibration properties analysis |
KR20200003310A (en) * | 2018-06-19 | 2020-01-09 | 삼성전자주식회사 | Electronic apparatus and control method thereof |
KR101991296B1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-06-27 | 임강민 | Apparatus For Making A Predictive Diagnosis Of Nuclear Power Plant By Machine Learning |
KR20200101507A (en) | 2019-01-30 | 2020-08-28 | 한국해양대학교 산학협력단 | Machine Diagnosis and Prediction System using Machine Learning |
KR102069377B1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-01-22 | 주식회사 에이티지 | Predictive Diagnosis Apparatus For Complex Defect of Nuclear Power Plant by Machine Learning |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113899393A (en) * | 2021-11-29 | 2022-01-07 | 武汉飞恩微电子有限公司 | MEMS sensor detection method, device, equipment and medium based on neural network |
CN113899393B (en) * | 2021-11-29 | 2024-03-19 | 武汉飞恩微电子有限公司 | Detection method, device, equipment and medium of MEMS sensor based on neural network |
KR102500883B1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-02-16 | 현대건설(주) | System and method for managing the integrity of rotating machine based on real-time vibration signal using machine learning |
KR102646725B1 (en) * | 2023-03-21 | 2024-03-12 | 한국광기술원 | Edge Device that Includes Solar Panel Generation Prediction and Fault Diagnosis and Solar Power System Including the Same |
KR102654695B1 (en) * | 2023-10-12 | 2024-04-04 | (주)엘 테크 | System and method for sensor outlier detection using time addaptive ensemble algorithm |
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