KR102230463B1 - Diagnosis system and method of defect of equipment component - Google Patents

Diagnosis system and method of defect of equipment component Download PDF

Info

Publication number
KR102230463B1
KR102230463B1 KR1020190165507A KR20190165507A KR102230463B1 KR 102230463 B1 KR102230463 B1 KR 102230463B1 KR 1020190165507 A KR1020190165507 A KR 1020190165507A KR 20190165507 A KR20190165507 A KR 20190165507A KR 102230463 B1 KR102230463 B1 KR 102230463B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spectrum
binary pattern
defect
height
similarity
Prior art date
Application number
KR1020190165507A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김종면
임기창
정인규
김재영
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to KR1020190165507A priority Critical patent/KR102230463B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102230463B1 publication Critical patent/KR102230463B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • G01M13/045Acoustic or vibration analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G01R23/167Spectrum analysis; Fourier analysis using filters with digital filters
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations

Abstract

The present invention relates to a diagnosis system for a defect of an equipment component, comprising: a plurality of sensors; a conversion unit which converts signals sensed by the plurality of sensors into a spectrum; a normalization unit which normalizes the spectrum; a division unit which divides the normalized spectrum into grids; a binary pattern generation unit which generates a binary pattern based on the height of the spectrum substance included into each section divided; a calculation unit which calculates a similarity between the binary pattern and a pre-provided defect binary pattern; and a determination unit which, when the similarity is equal to or higher than a reference value, determines that it is a defect. The present invention is able to use a binary pattern and to thereby precisely, simply diagnose the presence or absence and the type of a defect of the equipment component.

Description

설비 부품의 결함 진단 시스템 및 이의 방법{DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD OF DEFECT OF EQUIPMENT COMPONENT}Equipment component defect diagnosis system and its method {DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD OF DEFECT OF EQUIPMENT COMPONENT}

본 발명은 설비 부품의 결함 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서로부터 센싱한 신호로 이진 패턴을 생성하고 이를 미리 제공된 결함 이진 패턴과 비교하여 설비 부품의 결함 유무를 판단하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for diagnosing defects of equipment parts. Specifically, the present invention relates to a system that generates a binary pattern with signals sensed from a plurality of sensors disposed on a facility part and compares it with a previously provided defective binary pattern to determine the presence or absence of a defect in the facility part.

일반적으로 구름 베어링(Rolling Element Bearing)은 여러 기계 장치의 동작에 필요한 기초 부품으로, 운전시 높은 압력을 받아 표면의 작은 결함에 의해서도 기계 장치에 심각한 고장을 야기시킬 수 있다. 이러한 베어링은 각종 산업기계에 필수적인 요소로 사용되며, 기계 장치가 비정상적인 상태에서 운전하게 될 경우 가장 먼저 이상 현상이 나타난다. 따라서, 기계 장치의 안정적인 운전을 위하여 베어링의 상태에 대한 지속적인 감시가 요구되며, 최근의 상태감시시스템(Condition Monitoring System)은 베어링의 결함을 감시하고 진단하기 위한 기능을 필수적으로 포함하고 있다. In general, rolling element bearings are basic parts necessary for the operation of various mechanical devices, and may cause serious failures in mechanical devices even by small defects on the surface due to high pressure during operation. These bearings are used as essential elements in various industrial machines, and when a mechanical device is operated in an abnormal state, an abnormal phenomenon appears first. Therefore, continuous monitoring of the bearing condition is required for stable operation of the mechanical device, and a recent condition monitoring system essentially includes a function for monitoring and diagnosing defects in the bearing.

베어링의 고장 원인으로는 불충분한 윤활, 부적절한 윤활재의 사용, 베어링의 잘못된 설치, 축계의 과도한 변형 등이 있다. 과거에는 숙련된 기술자에 의하여 이러한 문제들을 진단하고 고장 여부를 판단하였으나, 대부분 진단 시간이 길고, 주관적이며, 경우에 따라 기기 시스템의 작동을 중단해야 하는 단점을 지니고 있다. 최근에는 기기 시스템의 작동을 유지하면서, 베어링의 고장을 진단할 수 있는 시스템이 요구됨에 따라 지속적으로 베어링 작동 상태를 진단하여 고장 전에 미리 이상을 발견할 수 있는 형태의 기술로 발전되고 있다. Causes of bearing failure include insufficient lubrication, improper use of lubricants, incorrect installation of bearings, and excessive deformation of the shaft system. In the past, such problems were diagnosed by skilled technicians and determined whether or not there was a failure, but most of them have the disadvantages that the diagnosis time is long, subjective, and in some cases, the operation of the device system must be stopped. In recent years, as a system capable of diagnosing a failure of a bearing while maintaining the operation of a device system is required, it has been developed into a type of technology that can detect an abnormality in advance by continuously diagnosing the bearing operation state.

베어링의 결함 검출에 있어, 실제 산업현장에서는 소음과 진동의 특성을 이용하여 비파괴 검사에 이용함으로써 베어링의 수면 연장 등 유지 보전에 큰 도움을 주고 있다. 베어링 결함을 진단하기 위하여 가장 일반적으로 사용되는 방법은 포락선 스펙트럼(Envelope Spectrum) 방법과 경향감시(Trend Monitering) 방법이 있다. In the detection of bearing defects, in actual industrial sites, the characteristics of noise and vibration are used for non-destructive inspection, which greatly aids in maintenance and maintenance such as extending the water surface of the bearing. The most commonly used methods for diagnosing bearing defects are the envelope spectrum method and the trend monitoring method.

경향감시 방법은 측정된 진동신호의 크기가 시간에 따라 변화되는 정도를 감시하여 결함 유무를 판단하는 것으로, 지속적인 감시를 통하여 축적된 진동 데이터를 토대로 한다. 즉, 베어링에 대한 정상 상태일 때의 진동 데이터와 새롭게 측정되는 진동 데이터의 크기를 비교하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 해당 베어링에 결함이 존재하는 것으로 판단하게 된다. 이러한 방법에 의한 베어링 결함 감시는 일정 기간 축적된 진동 데이터가 존재해야만 적용이 가능하며, 동일한 설비라도 다른 위치에 설치되는 경우에는 진동의 특성이 달라지므로 각각의 설비마다 개별적으로 진동 데이터를 축적하여 비교하여야 하는 단점이 있다. 결국, 상기와 같은 방법은 설비마다 맞춤화된 진동 감시 기준을 개별적으로 관리해야 하므로, 설비의 유지 보수와 관련된 제반 비용의 상승을 초래하는 문제점이 있다. The trend monitoring method monitors the degree to which the magnitude of the measured vibration signal changes over time to determine the presence or absence of a defect, and is based on vibration data accumulated through continuous monitoring. That is, the size of the vibration data in the normal state of the bearing and the newly measured vibration data are compared, and if the difference is greater than a certain size, it is determined that a defect exists in the bearing. Bearing defect monitoring by this method is applicable only when vibration data accumulated for a certain period of time exists, and if the same equipment is installed in different locations, vibration characteristics are different, so vibration data is accumulated and compared individually for each equipment. There is a drawback that must be done. As a result, the above method has a problem that increases the overall cost related to the maintenance of the facility, since it is necessary to individually manage the vibration monitoring standard customized for each facility.

한편, 포락선 스펙트럼 방법은, 베어링의 진동신호로부터 포락선을 구하고 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 주파수를 분석하는 것이다. 이 방법은 베어링의 사양에 따라 정해지는 결함 주파수와 비교를 할 수 있어 신뢰성이 높은 방법이며, 다른 신호 처리 방법과 접목하여 새로운 방법을 도출해 내기도 한다. Meanwhile, in the envelope spectrum method, an envelope is obtained from a vibration signal of a bearing and a frequency is analyzed through a Fast Fourier Transform (FFT). This method is highly reliable because it can be compared with the fault frequency determined by the bearing specifications, and it also derives a new method by combining it with other signal processing methods.

이러한 포락선 스펙트럼 방법을 이용하여 더욱 간단하고 정확하게 결함을 진단하는 방법이 요구되는 상황이다. There is a need for a simpler and more accurate method of diagnosing defects using this envelope spectrum method.

공개특허공보 KR 제10-2017-0093613호Korean Patent Application Publication No. KR 10-2017-0093613

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 설비 부품의 결함 진단 시스템에 대한 것으로서, 설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서로부터 센싱한 신호로 이진 패턴을 생성하고 이를 미리 제공된 결함 이진 패턴과 비교하여 설비 부품의 결함 유무를 판단하는 시스템을 제공하는 것이다. The present application relates to a system for diagnosing defects of equipment parts for solving the problems of the prior art described above, by generating a binary pattern with signals sensed from a plurality of sensors disposed on the equipment parts and comparing it with a previously provided defective binary pattern. It is to provide a system to determine the presence or absence of defects in equipment parts.

또한, 상기 설비 부품의 결함 진단 시스템을 이용하여 설비 부품의 결함을 진단하는 방법을 제공하는 것이다. In addition, it is to provide a method of diagnosing a defect of a facility part by using the defect diagnosis system of the facility part.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 설비 부품의 결함 진단 시스템은 복수의 센서들; 상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 변환부; 상기 스펙트럼을 정규화하는 정규화부; 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 분할부; 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이를 기초로 이진 패턴을 생성하는 이진 패턴 생성부; 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 계산부; 및 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 판단부;를 포함한다. The system for diagnosing defects of equipment parts according to the present invention for achieving the above technical problem includes a plurality of sensors; A converter configured to convert the signals sensed by the plurality of sensors into a spectrum; A normalization unit normalizing the spectrum; A division unit for dividing the normalized spectrum into a grid; A binary pattern generator for generating a binary pattern based on the height of the spectral component included in each of the divided cells; A calculation unit that calculates a similarity between the binary pattern and a previously provided defective binary pattern; And a determination unit that determines that the similarity is greater than or equal to the reference value as a defect.

상기 분할부는 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The division unit may divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, but is not limited thereto.

상기 이진 패턴 생성부는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The binary pattern generator may display 1 if the height of the spectral component included in each of the divided cells is more than half the height of one cell, and 0 if it is less than, but is not limited thereto.

상기 계산부는 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 상기 유사도를 계산하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The calculation unit may calculate the similarity using Equations 1 and 2 below, but is not limited thereto.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019128496835-pat00001
Figure 112019128496835-pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019128496835-pat00002
Figure 112019128496835-pat00002

상기 수학식 1 및 2에서, 상기 a는 상기 격자의 행의 수, 상기 b는 상기 격자의 열의 수, 상기 M은 상기 이진 패턴의 값, 상기 Mf는 상기 미리 제공된 결함 이진 패턴의 값인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In Equations 1 and 2, a is the number of rows of the grid, b is the number of columns of the grid, M is the value of the binary pattern, and M f is the value of the previously provided defective binary pattern. However, it is not limited thereto.

상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference value may be 0.3 to 0.7, but is not limited thereto.

설비 부품의 결함 진단 방법은 설비 부품의 결함 진단 시스템이, 설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 단계; 상기 스펙트럼을 정규화하는 단계; 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 단계; 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하여 이진 패턴을 생성하는 단계; 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 단계; 및 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 단계;를 포함한다. A method for diagnosing a defect of a facility component includes: converting, by a system for diagnosing a defect of a facility component, into a spectrum of signals sensed by a plurality of sensors disposed on the facility component; Normalizing the spectrum; Dividing the normalized spectrum into a grid; Generating a binary pattern by displaying 1 if the height of the spectral component included in each of the divided cells is greater than or equal to half the height of one cell, and as 0 if it is less than the height of one cell; Calculating a similarity between the binary pattern and the previously provided defective binary pattern; And determining that the similarity is greater than or equal to the reference value as a defect.

상기 정규화하는 단계는 하기 수학식 3을 이용하여 정규화하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The normalizing step may be normalized using Equation 3 below, but is not limited thereto.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019128496835-pat00003
Figure 112019128496835-pat00003

상기 수학식 3에서, 상기

Figure 112019128496835-pat00004
는 정규화된 스펙트럼의 함수, 상기 f(i)는 스펙트럼의 함수, 상기 min(f)는 상기 스펙트럼의 최소값, 상기 max(f)는 상기 스펙트럼의 최대값인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In Equation 3,
Figure 112019128496835-pat00004
Is a function of a normalized spectrum, f(i) is a function of a spectrum, min(f) is a minimum value of the spectrum, and max(f) is a maximum value of the spectrum, but is not limited thereto. .

상기 분할은 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The division may be to divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, but is not limited thereto.

상기 유사도는 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 계산하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The similarity may be calculated using Equations 1 and 2 below, but is not limited thereto.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019128496835-pat00005
Figure 112019128496835-pat00005

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019128496835-pat00006
Figure 112019128496835-pat00006

상기 수학식 1 및 2에서, 상기 a는 상기 격자의 행의 수, 상기 b는 상기 격자의 열의 수, 상기 M은 상기 이진 패턴의 값, 상기 Mf는 상기 미리 제공된 결함 이진 패턴의 값인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In Equations 1 and 2, a is the number of rows of the grid, b is the number of columns of the grid, M is the value of the binary pattern, and M f is the value of the previously provided defective binary pattern. However, it is not limited thereto.

상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference value may be 0.3 to 0.7, but is not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다. The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since it does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, it should not be understood that the scope of the rights of the disclosed technology is limited thereby.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 설비 부품의 결함 진단 시스템은 설비 또는 설비 부품에 부착된 센서로부터 센싱한 신호로 이진 패턴을 생성하고 이를 미리 제공된 결함 이진 패턴과 비교하여 간단하고 정확하게 설비 부품의 결함 유무 및 종류를 파악할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the defect diagnosis system of a facility part according to the present application generates a binary pattern with a signal sensed from a sensor attached to the facility or facility part, and compares it with a previously provided defect binary pattern to be simple and accurate. It is possible to determine the presence and type of defects in equipment parts.

또한, 스펙트럼의 격자 수를 조절하여 분할함으로써 설비 부품의 결함 진단 시스템의 분석의 정확도와 처리 속도를 조절할 수 있다. In addition, it is possible to control the accuracy and processing speed of the analysis of the defect diagnosis system of equipment parts by adjusting and dividing the number of spectral grids.

나아가, 사용자 또는 설비 조건에 따라서 기준치를 조절함으로써 설비 부품의 결함을 상황에 따라 판단할 수 있다. Furthermore, by adjusting the reference value according to the user or equipment conditions, defects of the equipment parts can be determined according to the situation.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 설비 부품의 결함 진단 시스템의 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 설비 부품의 결함 진단 방법의 순서도이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 정규화된 결함 주파수의 스펙트럼이다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 칸이 분할된 스펙트럼이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴을 생성하는 기준을 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴의 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본원의 일 구현예에 따른 결함 스펙트럼 및 결함 이진 패턴을 나타낸 것이다.
도 9는 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴과 결함 이진 패턴의 차이를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram of a system for diagnosing defects of equipment parts according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2 is a flowchart of a method for diagnosing defects of equipment parts according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is a spectrum of a signal sensed by a sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
4 is a spectrum of a normalized defect frequency according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a spectrum in which cells are divided according to an embodiment of the present disclosure.
6A to 6C are diagrams showing a reference for generating a binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
7 is a diagram of a binary pattern according to an embodiment of the present application.
8A to 8C illustrate a defect spectrum and a defect binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
9 is a diagram illustrating a difference between a binary pattern and a defective binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second 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 component.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related stated items or any of a plurality of related stated items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Shouldn't.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is positioned "on", "upper", "upper", "under", "lower", and "lower" of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only the case where they are in contact but also the case where another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the entire specification of the present application, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about", "substantially" and the like are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and to aid understanding of the present application. In order to avoid unreasonable use by unscrupulous infringers of the stated disclosures, either exact or absolute figures are used. In addition, throughout the specification of the present application, "step to" or "step of" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.In the entire specification of the present application, the term "combination of these" included in the expression of the Makushi format refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of components described in the expression of the Makushi format, and the constituent elements It means to include one or more selected from the group consisting of.

이하에서는 본원의 설비 부품의 결함 진단 시스템 및 이의 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a system for diagnosing defects of equipment parts of the present application and a method thereof will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원은, 복수의 센서들; 상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 변환부; 상기 스펙트럼을 정규화하는 정규화부; 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 분할부; 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이를 기초로 이진 패턴을 생성하는 이진 패턴 생성부; 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 계산부; 및 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 판단부;를 포함하는 설비 부품의 결함 진단 시스템에 관한 것이다. The present application, a plurality of sensors; A converter configured to convert the signals sensed by the plurality of sensors into a spectrum; A normalization unit normalizing the spectrum; A division unit for dividing the normalized spectrum into a grid; A binary pattern generator for generating a binary pattern based on the height of the spectral component included in each of the divided cells; A calculation unit that calculates a similarity between the binary pattern and a previously provided defective binary pattern; And a determination unit determining a defect if the similarity is greater than or equal to a reference value.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 설비 부품의 결함 진단 시스템의 도면이다. 1 is a diagram of a system for diagnosing defects of equipment parts according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

상기 센서(110)는 음향센서, 음향방출센서, 진동센서 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 센서를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The sensor 110 may include a sensor selected from the group consisting of an acoustic sensor, an acoustic emission sensor, a vibration sensor, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 센서(110)는 설비 부품 상에 배치되는 것 일 수 있다. The sensor 110 may be disposed on a facility part.

상기 센서는 1개 이상이 될 수 있으며, 상기 설비 부품의 개수에 따라 센서의 개수가 조절될 수 있다. There may be one or more sensors, and the number of sensors may be adjusted according to the number of equipment parts.

상기 설비 부품은 회전 기기의 베어링인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The equipment component may be a bearing of a rotating machine, but is not limited thereto.

상기 센서(110)는 상기 설비 부품 또는 설비 자체에 배치될 수 있다. 이 후 정해진 시간 간격마다 상기 설비 부품에서 발생한 신호를 센싱하여 상기 변환부(120)에 송신할 수 있다. The sensor 110 may be disposed on the facility part or the facility itself. Thereafter, a signal generated from the equipment component may be sensed at predetermined time intervals and transmitted to the conversion unit 120.

상기 설비 부품의 결함 진단 시스템은 1초 내지 10초 동안 츠겅하는 것 일 수 있다. 또한, 1초 내지 10초 동안 측정 후 또다시 연속적으로 1초 내지 10초 동안 측정하여 실시간으로 설비 부품의 결함 유무 및 결함의 종류를 정확하게 파악할 수 잇다. The system for diagnosing defects of the equipment parts may be operated for 1 to 10 seconds. In addition, by measuring for 1 second to 10 seconds and then continuously measuring for 1 second to 10 seconds, it is possible to accurately grasp the presence or absence of defects in equipment parts and the type of defects in real time.

상기 변환부(120)는 상기 센서(110)가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환시키는 것이다. 이 때, 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 이용하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The conversion unit 120 converts the signal sensed by the sensor 110 into a spectrum. In this case, a Fast Fourier Transform (FFT) may be used, but is not limited thereto.

상기 변환부(120)는 상기 센서(110)로부터 신호를 수신하여 해당 설비 부품의 결함에 따라 발생하는 신호를 파악할 수 있다. 상기 변환부(120)는 상기 복수의 센서(110)와 각각 개별적으로 연결되어 상기 변환부(120)의 개수와 상기 센서(110)의 개수가 동일할 수 있다. 또는 상기 변환부(120)가 상기 복수의 센서(110)로부터 동시에 신호를 수신할 수 있다. 즉 1개의 변환부(120)가 상기 복수의 센서(110)로부터 신호를 수신할 수 있다. The conversion unit 120 may receive a signal from the sensor 110 and recognize a signal generated according to a defect in a corresponding facility component. The conversion unit 120 may be individually connected to the plurality of sensors 110 so that the number of the conversion units 120 and the number of the sensors 110 may be the same. Alternatively, the conversion unit 120 may simultaneously receive signals from the plurality of sensors 110. That is, one conversion unit 120 may receive signals from the plurality of sensors 110.

상기 변환부(120)는 상기 센서(110)로부터 무선으로 신호를 수신하는 것 일 수 있다. The conversion unit 120 may receive a signal wirelessly from the sensor 110.

상기 설비 부품의 결함 진단 시스템은 상기 변환부(120)에서 변환한 스펙트럼에서 결함 주파수 대역을 추출하는 추출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. The system for diagnosing defects of the equipment parts may further include an extraction unit (not shown) for extracting a defect frequency band from the spectrum converted by the conversion unit 120.

상기 추출부는 스펙트럼에서 최소값과 최대값 사이의 주파수 대역을 결함 주파수 대역으로 추출한다. 상기 결함 주파수 대역은 결함의 종류에 따라 달라질 수 있다. The extraction unit extracts a frequency band between a minimum value and a maximum value from the spectrum as a defective frequency band. The defect frequency band may vary depending on the type of defect.

상기 정규화부(130)는 상기 변환부(120)에서 변환된 상기 스펙트럼을 정규화하는 것이다. The normalization unit 130 normalizes the spectrum converted by the conversion unit 120.

상기 정규화부(130)는 상기 스펙트럼을 0 내지 1의 값으로 정규화하는 것 일 수 있다. The normalization unit 130 may normalize the spectrum to a value of 0 to 1.

상기 정규화부(130)는 하기 수학식 3을 이용하여 정규화하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The normalization unit 130 may normalize using Equation 3 below, but is not limited thereto.

Figure 112019128496835-pat00007
Figure 112019128496835-pat00007

상기 수학식 3에서, 상기

Figure 112019128496835-pat00008
는 정규화된 스펙트럼의 함수, 상기 f(i)는 스펙트럼의 함수, 상기 min(f)는 상기 스펙트럼의 최소값, 상기 max(f)는 상기 스펙트럼의 최대값인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In Equation 3,
Figure 112019128496835-pat00008
Is a function of a normalized spectrum, f(i) is a function of a spectrum, min(f) is a minimum value of the spectrum, and max(f) is a maximum value of the spectrum, but is not limited thereto. .

상기 정규화부(130)는 상기 추출부에서 추출한 결함 주파수 대역의 스펙트럼만을 정규화 시키는 것 일 수 있다. The normalization unit 130 may normalize only the spectrum of the defect frequency band extracted by the extraction unit.

상기 정규화부(130)는 상기 정규화된 스펙트럼을 x축이 주파수, y 축이 진폭인 2차원 그래프로 정규화시키는 것일 수 있다. The normalization unit 130 may normalize the normalized spectrum into a two-dimensional graph in which an x-axis is a frequency and a y-axis is an amplitude.

상기 분할부(140)는 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 것이다. The division unit 140 divides the normalized spectrum into a grid.

상기 분할부(140)는 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The dividing unit 140 may divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, but is not limited thereto.

상기 분할부(140)는 상기 스펙트럼을 가로 100칸, 세로 100칸과 같은 정사각형으로 분할할 수 있고, 가로 10칸, 세로 20칸과 같은 직사각형으로 분할할 수 있다. The dividing unit 140 may divide the spectrum into squares such as 100 horizontally and 100 vertically, and divided into a rectangle such as 10 horizontally and 20 vertically.

상기 분할부(140)가 상기 스펙트럼을 50개 미만으로 분할할 경우, 상기 설비 부품의 결함을 분석할 때 정확도가 떨어질 수 있다. 또한, 상기 스펙트럼을 10,000개 초과로 분할할 경우, 상기 설비 부품의 결함을 분석할 때 정확도는 향상될 수 있으나 연산처리 속도가 감소되는 문제점이 있다. When the dividing unit 140 divides the spectra into less than 50 spectra, accuracy may be degraded when analyzing defects in the equipment parts. In addition, when the spectrum is divided into more than 10,000, the accuracy may be improved when analyzing defects of the equipment parts, but there is a problem in that the operation processing speed is reduced.

상기 이진 패턴 생성부(150)는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이를 기초로 이진 패턴을 생성할 수 있다. The binary pattern generator 150 may generate a binary pattern based on a height of a spectral component included in each of the divided cells.

상기 이진 패턴 생성부(150)는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The binary pattern generator 150 may display 1 if the height of the spectral component included in each of the divided cells is more than half of the height of one cell, and 0 if it is less than, but is not limited thereto.

또는 상기 이진 패턴 생성부(150)는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 검정색, 미만이면 하얀색 등 다양한 색깔로 표시하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Alternatively, the binary pattern generator 150 may display various colors such as black if the height of the spectral component included in each of the divided cells is more than half of the height of one cell, and white if the height of the spectral component is less than one cell, but is limited thereto. no.

상기 계산부(160)는 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 것 일 수 있다. The calculation unit 160 may calculate a similarity between the binary pattern and a previously provided defective binary pattern.

상기 결함 이진 패턴은 사전에 설비 부품의 결함에 따라 측정 또는 이론 값의 스펙트럼을 이진 패턴으로 변환한 것이다. 상기 결함은 예를 들어, 베어링의 외륜 결함, 베어링의 내륜 결함, 베어링의 롤러 결함 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 결함을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The defect binary pattern is obtained by converting a spectrum of a measured or theoretical value into a binary pattern according to a defect of an equipment component in advance. The defect may include, for example, a defect selected from the group consisting of an outer ring defect of a bearing, an inner ring defect of a bearing, a roller defect of a bearing, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 계산부(160)는 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 상기 유사도를 계산하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The calculation unit 160 may calculate the similarity by using Equations 1 and 2 below, but is not limited thereto.

Figure 112019128496835-pat00009
Figure 112019128496835-pat00009

Figure 112019128496835-pat00010
Figure 112019128496835-pat00010

상기 수학식 1 및 2에서, 상기 a는 상기 격자의 행의 수, 상기 b는 상기 격자의 열의 수, 상기 M은 상기 이진 패턴의 값, 상기 Mf는 상기 미리 제공된 결함 이진 패턴의 값인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In Equations 1 and 2, a is the number of rows of the grid, b is the number of columns of the grid, M is the value of the binary pattern, and M f is the value of the previously provided defective binary pattern. However, it is not limited thereto.

상기 판단부(170)는 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단할 수 있다. The determination unit 170 may determine that the similarity is greater than or equal to a reference value as a defect.

상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The reference value may be 0.3 to 0.7, but is not limited thereto.

상기 기준치는 사용자에 따라서, 또는 설비 조건에 따라서 설정되는 것 일 수 있다. 구체적으로, 약간의 결함도 큰 오차를 낼 수 있는 설비의 경우, 기준치를 0.3 정도로, 어느 정도의 결함에도 큰 오차를 내지 않는 설비의 경우, 기준치를 0.7 정도로 설정하는 것 일 수 있다. The reference value may be set according to a user or equipment conditions. Specifically, in the case of a facility capable of producing a large error even with a slight defect, the reference value may be set to about 0.3, and in the case of a facility that does not produce a large error even with a certain degree of defect, the reference value may be set to about 0.7.

상기 기준치가 0.3 미만일 경우 대부분 결함으로 판단하여 단순 오작동일 경우에도 결함으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 기준치가 0.7 초과일 경우 설비 부품에 결함이 발생했을 때에도 결함으로 판단하지 못할 수 있다. If the reference value is less than 0.3, it is mostly judged as a defect, and even a simple malfunction can be judged as a defect. In addition, when the reference value exceeds 0.7, even when a defect occurs in a facility part, it may not be determined as a defect.

상기 판단부(170)는 상기 설비 부품의 결함의 각 종류에 따라서 판단하는 것 일 수 있다. 예를 들어, 베어링 외륜 결함에 대한 이진 패턴과 유사도를 비교할 경우, 상기 설비 부품의 베어링 외륜 결함의 유무를 판단할 수 있다. 또는 베어링 내륜 결함에 대한 이진 패턴과 유사도를 비교할 경우, 상기 설비 부품의 베어링 내륜 결함의 유무를 판단할 수 있다. 또는 베어링 롤러 결함에 대한 이진 패턴과 유사도를 비교할 경우, 상기 설비 부품의 베어링 롤러 결함의 유무를 판단할 수 있다. 즉, 본원에 따른 설비 부품의 결함 진단 시스템은 설비 부품의 결함 유무뿐만 아니라 결함의 종류 또한 파악할 수 있다. The determination unit 170 may determine according to each type of defect of the equipment component. For example, when comparing the similarity with the binary pattern for the bearing outer ring defect, it is possible to determine the presence or absence of the bearing outer ring defect of the equipment component. Alternatively, when comparing the similarity with the binary pattern for the bearing inner ring defect, it is possible to determine the presence or absence of the bearing inner ring defect of the equipment component. Alternatively, when comparing the similarity with the binary pattern for the bearing roller defect, it is possible to determine the presence or absence of the bearing roller defect of the equipment component. That is, the system for diagnosing defects of equipment parts according to the present application can recognize not only the presence or absence of defects of the equipment parts, but also the types of defects.

상기 판단부(170)는 설비 부품의 결함을 진단할 경우, 설비 부품의 결함 여부 및 결함의 종류를 중앙 관리 장치에 신호로 전달할 수 있다. When diagnosing a defect in a facility component, the determination unit 170 may transmit a defect in the facility component and a type of the defect as a signal to the central management device.

상기 설비 부품의 결함 진단 시스템은 디스플레이(미도시)를 추가 포함하는 것 일 수 있다. The system for diagnosing defects of the equipment parts may further include a display (not shown).

상기 디스플레이는 상기 설비 부품에 있어 결함 위치, 결함 유무 및 결함 종류를 시각적으로 나타내는 것 일 수 있다. The display may visually indicate the location of the defect, the presence or absence of the defect, and the type of the defect in the equipment part.

상기 설비 부품의 결함 진단 시스템(100)은 무선 송신 장치(미도시)를 추가 포함하는 것 일 수 있다. The system for diagnosing defects of the equipment parts 100 may further include a wireless transmission device (not shown).

상기 무선 수신 장치를 이용하여 상기 설비의 부품의 결함 여부 및 결함 종류를 모니터링 하는 중앙 관리 장치에 신호를 전달할 수 있다. By using the wireless reception device, a signal may be transmitted to a central management device that monitors whether or not a component of the facility is defective and the type of defect.

상기 설비 부품의 결함 진단 시스템(100)은 경고 시스템(미도시)을 추가 포함하는 것 일 수 있다. The system for diagnosing defects of the equipment parts 100 may further include a warning system (not shown).

상기 경고 시스템은 상기 설비 부품의 결함 진단 시스템이 상기 설비 부품의 결함을 판단했을 경우, 경고음, 시각적 경고 신호 등으로 알리는 것 일 수 있다. The warning system may be a notification by a warning sound, a visual warning signal, etc., when the defect diagnosis system of the equipment part determines the defect of the equipment part.

상기 경고 시스템의 경고음을 듣고 상기 디스플레이에 나타나는 상기 설비 부품의 결함 위치 및 종류를 실시간으로 정확하게 파악하여 이에 대한 대응을 할 수 있다. By listening to the warning sound of the warning system and accurately grasping the location and type of defects of the equipment parts displayed on the display in real time, it is possible to respond to them.

본원은 설비 부품의 결함 진단 시스템이, 설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 단계; 상기 스펙트럼을 정규화하는 단계; 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 단계; 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하여 이진 패턴을 생성하는 단계; 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 단계; 및 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 단계;를 포함하는 설비 부품의 결함 진단 방법에 관한 것이다. The present application includes the steps of converting a signal sensed by a plurality of sensors disposed on a facility part into a spectrum, by a system for diagnosing a defect of a facility part; Normalizing the spectrum; Dividing the normalized spectrum into a grid; Generating a binary pattern by displaying 1 if the height of the spectral component included in each of the divided cells is greater than or equal to half the height of one cell, and as 0 if it is less than the height of one cell; Calculating a similarity between the binary pattern and the previously provided defective binary pattern; And determining that the similarity is greater than or equal to a reference value as a defect.

도 2는 본원의 일 구현예에 따른 설비 부품의 결함 진단 방법의 순서도이다. 2 is a flowchart of a method for diagnosing defects of equipment parts according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 먼저 설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환한다(S100). Referring to FIG. 2, first, a signal sensed by a plurality of sensors disposed on a facility part is converted into a spectrum (S100).

상기 변환 단계는 상기 센서가 센싱한 신호를 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)으로 변환하는 것 일 수 있다. The transforming step may be transforming the signal sensed by the sensor into a Fast Fourier Transform (FFT).

도 3은 본원의 일 구현예에 따른 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼이다.3 is a spectrum of a signal sensed by a sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

구체적으로, 도 3에서, x축은 주파수, y축은 진폭을 나타내는 것 일 수 있다. 또한, 도 3에서, 결함 주파수 대역을 빨간색 네모 박스로 표시하였다. 상기 결함 주파수 대역은 스펙트럼에서 최소값과 최대값 사이의 주파수 대역을 결함 주파수 대역으로서 추출한 것이며, 상기 결함 주파수 대역은 결함의 종류에 따라 달라질 수 있다. Specifically, in FIG. 3, the x-axis may represent frequency and the y-axis may represent amplitude. In addition, in FIG. 3, the defect frequency band is indicated by a red square box. The defect frequency band is obtained by extracting a frequency band between a minimum value and a maximum value in the spectrum as a defect frequency band, and the defect frequency band may vary according to the type of defect.

이어서, 상기 스펙트럼을 정규화한다(S200). Then, the spectrum is normalized (S200).

상기 정규화하는 단계는 상기 수학식 3을 이용하여 정규화하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The normalizing may be normalized using Equation 3, but is not limited thereto.

상기 정규화는 상기 스펙트럼을 0 내지 1의 값으로 정규화하는 것 일 수 있다. 또한, 상기 도 3에서 빨간색 네모 박스로 표시한 결함 주파수 대역 부분만을 정규화시키는 것 일 수 있다. The normalization may be to normalize the spectrum to a value of 0 to 1. In addition, it may be to normalize only the defective frequency band portion indicated by the red square box in FIG. 3.

도 4는 본원의 일 구현예에 따른 정규화된 결함 주파수의 스펙트럼이다. 4 is a spectrum of a normalized defect frequency according to an embodiment of the present disclosure.

이어서, 상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할한다(S300). Subsequently, the normalized spectrum is divided into a grid (S300).

상기 분할은 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The division may be to divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, but is not limited thereto.

도 5는 본원의 일 구현예에 따른 칸이 분할된 스펙트럼이다. 5 is a spectrum in which cells are divided according to an embodiment of the present disclosure.

구체적으로, 도 5는 도 4의 정규화된 결함 주파수의 스펙트럼을 가로 21칸, 세로 13칸, 총 273칸으로 분할한 것이다. Specifically, FIG. 5 shows the spectrum of the normalized defect frequency of FIG. 4 divided into 21 horizontal spaces, 13 vertical spaces, and a total of 273 spaces.

이어서, 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하여 이진 패턴을 생성한다(S400). Subsequently, if the height of the spectral component included in each of the divided cells is greater than or equal to half the height of one cell, it is expressed as 1, and if it is less than the height, it is expressed as 0 to generate a binary pattern (S400).

또는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 검정색, 미만이면 하얀색 등 다양한 색깔로 표시하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Alternatively, if the height of the spectral component included in each of the divided cells is more than half of the height of one cell, it may be displayed in various colors, such as black, and if it is less than the height of one cell, white, etc., but is not limited thereto.

도 6의 (a) 내지 (c)는 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴을 생성하는 기준을 나타낸 도면이다. 6A to 6C are diagrams showing a reference for generating a binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 6의 (a)를 참고하면, 분할된 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상인 것을 확인할 수 있다. 따라서 이를 1로 표시할 수 있다. 도 6의 (b) 및 (c)를 참고하면, 분할된 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 미만인 것을 확인할 수 있다. 따라서 이를 0으로 표시할 수 있다. Referring to FIG. 6A, it can be seen that the height of the spectral component included in the divided cells is more than half of the height of one cell. Therefore, it can be expressed as 1. Referring to FIGS. 6B and 6C, it can be seen that the height of the spectral component included in the divided cells is less than half of the height of one cell. Therefore, it can be marked as 0.

도 7은 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴의 도면이다. 7 is a diagram of a binary pattern according to an embodiment of the present application.

도 7을 참고하면, 분할된 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상인 것을 빨간 색으로 표시하고 미만인 것은 하얀색으로 표시하였다. 또한, 빨간색 칸은 1을 의미하고, 하얀색 칸은 0을 의미하는 것으로 나타내었다. Referring to FIG. 7, when the height of the spectral component included in the divided cells is more than half of the height of one cell, those that are less than half the height are indicated in red, and those that are less than that are indicated in white. In addition, the red column means 1, and the white column means 0.

이어서, 상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산한다(S500). Subsequently, the similarity between the binary pattern and the previously provided defective binary pattern is calculated (S500).

도 8a 내지 도 8c는 본원의 일 구현예에 따른 결함 스펙트럼 및 결함 이진 패턴을 나타낸 것이다. 8A to 8C illustrate a defect spectrum and a defect binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

구체적으로, 도 8a는 베어링의 외륜에 결함이 발생했을 때의 스펙트럼 및 이진 패턴으로서 하기 수학식 4의 식을 이용한 것이고, 도 8b는 베어링의 내륜에 결함이 발생했을 때의 스펙트럼 및 이진 패턴으로서 하기 수학식 5를 이용한 것이고, 도 8c는 베어링의 롤러에 결함이 발생했을 때의 스펙트럼 및 이진 패턴으로서 하기 수학식 6을 이용한 것이다. Specifically, FIG. 8A is a spectrum and a binary pattern when a defect occurs in the outer ring of the bearing, using the equation of Equation 4 below, and FIG. 8B is a spectrum and a binary pattern when a defect occurs in the inner ring of the bearing. Equation 5 is used, and Fig. 8C is a spectrum and a binary pattern when a defect occurs in the roller of the bearing, using Equation 6 below.

Figure 112019128496835-pat00011
Figure 112019128496835-pat00011

Figure 112019128496835-pat00012
Figure 112019128496835-pat00012

Figure 112019128496835-pat00013
Figure 112019128496835-pat00013

상기 수학식 4 내지 6에서, BPFO(Ball Pass Frequency of outer ring)는 구름 베어링의 외륜 통과 주파수, BPFI(Ball Pass Frequency of Inner ring)는 구름 베어링의 내륜 통과 주파수, BSF(Ball Spin Frequency)는 구름 베어링의 볼 통과 주파수, RPM(Revolutions Per Minute)은 1분당 회전 횟수, NB는 베어링의 개수, BD는 베어링의 직경, PD는 피치(pitch)의 직경, β는 접촉각(contact angle)인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In Equations 4 to 6, BPFO (Ball Pass Frequency of Outer Ring) is the outer ring passing frequency of the rolling bearing, BPFI (Ball Pass Frequency of Inner ring) is the inner ring passing frequency of the rolling bearing, and BSF (Ball Spin Frequency) is rolling. Ball passing frequency of the bearing, RPM (Revolutions Per Minute) is the number of revolutions per minute, N B is the number of bearings, B D is the diameter of the bearing, P D is the diameter of the pitch, and β is the contact angle. It may be, but is not limited thereto.

상기 유사도는 상기 수학식 1 및 2를 이용하여 계산하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The similarity may be calculated using Equations 1 and 2, but is not limited thereto.

도 9는 본원의 일 구현예에 따른 이진 패턴과 결함 이진 패턴의 차이를 나타낸 도면이다. 9 is a diagram illustrating a difference between a binary pattern and a defective binary pattern according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

구체적으로, 도 9는 도 7의 생성된 이진 패턴(M)에서 도 8a의 외륜 결함 이진 패턴(Mf)을 제외하여 이진 패턴의 차이(Md)를 나타낸 것이다. 도 9에서 Md는 0.2673(=73/273), 유사도는 0.7327인 것을 확인할 수 있다. Specifically, FIG. 9 shows the difference (M d ) of the binary pattern excluding the outer ring defect binary pattern (M f ) of FIG. 8A from the generated binary pattern (M) of FIG. 7. In FIG. 9 , it can be seen that M d is 0.2673 (=73/273) and the similarity is 0.7327.

이어서, 상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단한다(S600). Subsequently, if the degree of similarity is greater than or equal to the reference value, it is determined as a defect (S600).

상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference value may be 0.3 to 0.7, but is not limited thereto.

예를 들어, 기준치가 0.5일 때, 도 9에서 생성된 이진 패턴 M은 외륜 결함 이진 패턴과의 유사도가 0.7327로서 기준치인 0.5보다 크기 때문에 외륜 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 도 7에서 생성된 이진 패턴을 도 8b의 내륜 결함 이진 패턴과의 Md는 0.341(=93/273), 유사도는 0.659로서 기준치인 0.5보다 크기 때문에 내륜 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 도 7에서 생성된 이진 패턴을 도 8c의 롤러 결함 이진 패턴과의 Md는 0.19(52/273), 유사도는 0.81로서 기준치인 0.5보다 크기 때문에 롤러 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. For example, when the reference value is 0.5, the binary pattern M generated in FIG. 9 may have an outer ring defect because the similarity to the outer ring defect binary pattern is 0.7327, which is greater than the reference value of 0.5. In addition, M d of the binary pattern generated in FIG. 7 with the inner ring defect binary pattern of FIG. 8B is 0.341 (=93/273), and the similarity is 0.659, which is greater than the reference value of 0.5, so it can be determined that there is an inner ring defect. In addition, it can be determined that there is a defect due to the roller 7 is also generated by the M d of the roller defect in Figure 8c the binary pattern binary pattern is 0.19 (52/273), the degree of similarity is larger than the reference value as 0.81 to 0.5.

본원에 따른 설비 부품의 결함 진단 시스템 및 이의 방법은 설비 또는 설비 부품에 부착된 센서로부터 센싱한 신호로 이진 패턴을 생성하고 이를 미리 제공된 결함 이진 패턴과 비교하여 간단하고 정확하게 설비 부품의 결함 유무 및 종류를 파악할 수 있다. The system for diagnosing defects of facility parts according to the present application and its method are to generate a binary pattern with a signal sensed from a sensor attached to the facility or facility and compare it with a previously provided defect binary pattern, and the existence and type of defects of the facility part simply and accurately. Can grasp.

또한, 스펙트럼의 격자 수를 조절하여 분할함으로써 설비 부품의 결함 진단 시스템의 분석의 정확도와 처리 속도를 조절할 수 있다. In addition, by controlling the number of grids of the spectrum and dividing it, the accuracy and processing speed of the analysis of the defect diagnosis system of equipment parts can be controlled.

나아가, 사용자 또는 설비 조건에 따라서 기준치를 조절함으로써 설비 부품의 결함을 상황에 따라 판단할 수 있다. Furthermore, by adjusting the reference value according to the user or equipment conditions, defects of the equipment parts can be determined according to the situation.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present application.

100: 설비 부품의 결함 진단 시스템
110: 센서
120: 변환부
130: 정규화부
140: 분할부
150: 이진 패턴 생성부
160: 계산부
170: 판단부
100: equipment component defect diagnosis system
110: sensor
120: conversion unit
130: normalization unit
140: division
150: binary pattern generator
160: calculation unit
170: judgment unit

Claims (10)

복수의 센서들;
상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 변환부;
상기 스펙트럼을 정규화하는 정규화부;
상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 분할부;
상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이를 기초로 이진 패턴을 생성하는 이진 패턴 생성부;
상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 계산부; 및
상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 판단부;를 포함하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 시스템.
A plurality of sensors;
A converter configured to convert the signals sensed by the plurality of sensors into a spectrum;
A normalization unit normalizing the spectrum;
A division unit for dividing the normalized spectrum into a grid;
A binary pattern generator for generating a binary pattern based on the height of the spectral component included in each of the divided cells;
A calculation unit that calculates a similarity between the binary pattern and a previously provided defective binary pattern; And
If the similarity is greater than or equal to a reference value, a determination unit that determines it as a defect; and a defect diagnosis system for equipment parts.
제 1 항에 있어서,
상기 분할부는 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 시스템.
The method of claim 1,
The division unit is to divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, the defect diagnosis system for equipment parts.
제 1 항에 있어서,
상기 이진 패턴 생성부는 상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 시스템.
The method of claim 1,
If the height of the spectral component included in each of the divided cells is equal to or greater than half of the height of one cell, the binary pattern generation unit displays 1, and if the height of the spectral component is less than one cell, 0 is displayed.
제 1 항에 있어서,
상기 계산부는 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 상기 유사도를 계산하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 시스템:
[수학식 1]
Figure 112019128496835-pat00014

[수학식 2]
Figure 112019128496835-pat00015

(상기 수학식 1 및 2에서,
상기 a는 상기 격자의 행의 수,
상기 b는 상기 격자의 열의 수,
상기 M은 상기 이진 패턴의 값,
상기 Mf는 상기 미리 제공된 결함 이진 패턴의 값인 것임).
The method of claim 1,
The calculation unit is to calculate the similarity by using the following equations 1 and 2, the defect diagnosis system of the equipment parts:
[Equation 1]
Figure 112019128496835-pat00014

[Equation 2]
Figure 112019128496835-pat00015

(In Equations 1 and 2,
Where a is the number of rows of the grid,
B is the number of rows of the lattice,
M is the value of the binary pattern,
The M f is the value of the previously provided defective binary pattern).
제 1 항에 있어서,
상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것인, 설비 부품의 결함 진단 시스템.
The method of claim 1,
The reference value is from 0.3 to 0.7, the system for diagnosing defects of equipment parts.
설비 부품 상에 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호를 스펙트럼으로 변환하는 단계;
상기 스펙트럼을 정규화하는 단계;
상기 정규화된 스펙트럼을 격자로 분할하는 단계;
상기 분할된 각 칸에 포함된 스펙트럼 성분의 높이가 한 칸 높이의 절반 이상이면 1, 미만이면 0으로 표시하여 이진 패턴을 생성하는 단계;
상기 이진 패턴과 미리 제공된 결함 이진 패턴의 유사도를 계산하는 단계; 및
상기 유사도가 기준치 이상이면 결함으로 판단하는 단계;를 포함하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 방법.
Converting a signal sensed by a plurality of sensors disposed on the equipment component into a spectrum;
Normalizing the spectrum;
Dividing the normalized spectrum into a grid;
Generating a binary pattern by indicating 1 if the height of the spectral component included in each of the divided cells is greater than or equal to half the height of one cell, and as 0 if it is less than the height of one cell;
Calculating a similarity between the binary pattern and the previously provided defective binary pattern; And
If the similarity is greater than or equal to a reference value, determining as a defect.
제 6 항에 있어서,
상기 정규화하는 단계는 하기 수학식 3을 이용하여 정규화하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 방법:
[수학식 3]
Figure 112019128496835-pat00016

(상기 수학식 3에서,
상기
Figure 112019128496835-pat00017
는 정규화된 스펙트럼의 함수,
상기 f(i)는 스펙트럼의 함수,
상기 min(f)는 상기 스펙트럼의 최소값,
상기 max(f)는 상기 스펙트럼의 최대값인 것임).
The method of claim 6,
The normalizing step is to normalize using Equation 3 below:
[Equation 3]
Figure 112019128496835-pat00016

(In Equation 3,
remind
Figure 112019128496835-pat00017
Is a function of the normalized spectrum,
F(i) is a function of the spectrum,
The min(f) is the minimum value of the spectrum,
The max(f) is the maximum value of the spectrum).
제 6 항에 있어서,
상기 분할은 상기 스펙트럼을 50 개 내지 10,000 개의 칸으로 분할하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 방법.
The method of claim 6,
The division is to divide the spectrum into 50 to 10,000 cells, the method for diagnosing defects in equipment parts.
제 6 항에 있어서,
상기 유사도는 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 계산하는 것인, 설비 부품의 결함 진단 방법:
[수학식 1]
Figure 112019128496835-pat00018

[수학식 2]
Figure 112019128496835-pat00019

(상기 수학식 1 및 2에서,
상기 a는 상기 격자의 행의 수,
상기 b는 상기 격자의 열의 수,
상기 M은 상기 이진 패턴의 값,
상기 Mf는 상기 미리 제공된 결함 이진 패턴의 값인 것임).
The method of claim 6,
The similarity is calculated using the following equations 1 and 2, a method for diagnosing defects of equipment parts:
[Equation 1]
Figure 112019128496835-pat00018

[Equation 2]
Figure 112019128496835-pat00019

(In Equations 1 and 2,
Where a is the number of rows of the grid,
B is the number of rows of the lattice,
M is the value of the binary pattern,
The M f is the value of the previously provided defective binary pattern).
제 6 항에 있어서,
상기 기준치는 0.3 내지 0.7인 것인, 설비 부품의 결함 진단 방법.
The method of claim 6,
The reference value is from 0.3 to 0.7, the method for diagnosing defects in equipment parts.
KR1020190165507A 2019-12-12 2019-12-12 Diagnosis system and method of defect of equipment component KR102230463B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190165507A KR102230463B1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Diagnosis system and method of defect of equipment component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190165507A KR102230463B1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Diagnosis system and method of defect of equipment component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102230463B1 true KR102230463B1 (en) 2021-03-19

Family

ID=75262130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190165507A KR102230463B1 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Diagnosis system and method of defect of equipment component

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102230463B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102395040B1 (en) 2020-11-18 2022-05-09 울산대학교 산학협력단 Impulse signal detection method and apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11271181A (en) * 1998-01-22 1999-10-05 Nippon Steel Corp Method and device for diagnosing failure in rolling bearing
KR19990082532A (en) * 1996-02-16 1999-11-25 고지마 마따오 Anomaly Detection Method and Anomaly Detection System
KR20150090950A (en) * 2014-01-29 2015-08-07 경희대학교 산학협력단 Method for estimating state of vibration machine
KR101745805B1 (en) * 2015-12-24 2017-06-12 울산대학교 산학협력단 Apparatus and Method for machine condition monitoring
KR20170093613A (en) 2016-02-05 2017-08-16 울산대학교 산학협력단 Method for bearing fault diagnosis

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990082532A (en) * 1996-02-16 1999-11-25 고지마 마따오 Anomaly Detection Method and Anomaly Detection System
JPH11271181A (en) * 1998-01-22 1999-10-05 Nippon Steel Corp Method and device for diagnosing failure in rolling bearing
KR20150090950A (en) * 2014-01-29 2015-08-07 경희대학교 산학협력단 Method for estimating state of vibration machine
KR101745805B1 (en) * 2015-12-24 2017-06-12 울산대학교 산학협력단 Apparatus and Method for machine condition monitoring
KR20170093613A (en) 2016-02-05 2017-08-16 울산대학교 산학협력단 Method for bearing fault diagnosis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102395040B1 (en) 2020-11-18 2022-05-09 울산대학교 산학협력단 Impulse signal detection method and apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saari et al. Detection and identification of windmill bearing faults using a one-class support vector machine (SVM)
US11441940B2 (en) Condition monitoring apparatus, condition monitoring system, and condition monitoring method
US8171797B2 (en) Sideband energy ratio method for gear mesh fault detection
CA2889107C (en) Wind turbine diagnostic device for generator components
US10725439B2 (en) Apparatus and method for monitoring a device having a movable part
EP2585716B1 (en) A method for performing condition monitoring in a wind farm
Villa et al. Statistical fault diagnosis based on vibration analysis for gear test-bench under non-stationary conditions of speed and load
US10436672B2 (en) Method and a system for the purpose of condition monitoring of gearboxes
JP7013787B2 (en) Condition monitoring device, condition monitoring method, and condition monitoring system for wind turbines for wind power generation
US20150322924A1 (en) Method of monitoring the condition of a wind turbine
KR101307526B1 (en) Realtime vibration monitoring device
KR102040179B1 (en) Method for sensing and diagnosing abnormality of manufacture equipment
EP3196626B1 (en) Vibration monitoring method and system
JP2017101954A (en) Mechanical facility evaluation method
JP2018155494A (en) Bearing abnormality diagnosis system and bearing abnormality diagnosis method
CN113383215A (en) System and process for mode-matched bearing vibration diagnostics
US20140058615A1 (en) Fleet anomaly detection system and method
WO2018190216A1 (en) State monitoring device, state monitoring system, and state monitoring method
KR102230463B1 (en) Diagnosis system and method of defect of equipment component
JP2017207435A (en) Abnormality diagnostic method
JP6897064B2 (en) Bearing abnormality diagnosis method and diagnosis system
US11333577B2 (en) Method and device for diagnosing abnormality in rolling bearing
KR20220102364A (en) System for Predicting Flaw of Facility Using Vibration Sensor
CN113994088A (en) Method for computer-implemented monitoring of components of a wind turbine
JP2017009402A (en) Rotation body monitoring system, wind power generation system, rotation body monitoring method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant