KR102306244B1 - Method and apparatus for generating fault detecting model for device - Google Patents

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KR102306244B1
KR102306244B1 KR1020200158278A KR20200158278A KR102306244B1 KR 102306244 B1 KR102306244 B1 KR 102306244B1 KR 1020200158278 A KR1020200158278 A KR 1020200158278A KR 20200158278 A KR20200158278 A KR 20200158278A KR 102306244 B1 KR102306244 B1 KR 102306244B1
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vibration
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장영민
부이 반
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국민대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for generating a model which uses a vibration signal to detect a defect from a device. According to the present invention, the method comprises the following steps: collecting first vibration signals of first devices and second vibration signals of second devices from vibration sensors which are attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and are arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate; extracting first statistical characteristic values and second statistical characteristic values from the first and second vibration signals converted into a frequency domain, determining a main axis and a statistical item by comparing the first statistical characteristic values with the second statistical characteristic values, and generating training data with the first statistical characteristic value and the second statistical characteristic value of the main axis and the statistical item; and training a defect detection model in map learning method by using the training data.

Description

디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING FAULT DETECTING MODEL FOR DEVICE}Method and apparatus for generating a defect detection model of a device

본 발명은 디바이스의 진동신호를 이용하여 결함을 검출하는 결함 검출 모델의 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 디바이스의 진동신호들 중 결함을 검출하는데 유용한 정보를 선별하여 보다 효율적으로 결함 검출 모델을 생성하도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a defect detection model for detecting a defect using a vibration signal of a device. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for generating a defect detection model more efficiently by selecting information useful for detecting a defect among vibration signals of a device.

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, 디바이스에서 발생하는 진동 특성을 분석하여 결함을 검출할 수 있는 결함 검출 모델을 보다 효율적으로 생성하고자 하는 데 있다.An object of the present invention is to more efficiently generate a defect detection model capable of detecting a defect by analyzing a vibration characteristic generated in a device.

본 발명의 일 과제는 통계적 분석 및 기계 학습을 이용하여 디바이스의 결함 검출을 하기 위한 모델을 생성하는데 있어서 불필요한 정보들까지 포함되어 연산 자원이 낭비되는 문제를 해결하는 데 있다.An object of the present invention is to solve a problem in which computational resources are wasted by including unnecessary information in generating a model for detecting a device defect 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 개시의 일 실시 예에 따른 진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 방법으로서, 디바이스들로부터 획득되는 다수의 진동신호들 중 결함 판정과 관련하여 유용한 정보들만 추출하여 신경망 모델을 훈련시키고, 훈련에 사용된 정보들의 종류를 훈련된 모델에 태깅하는 것을 특징으로 한다.As a method of generating a model for detecting a device defect using a vibration signal according to an embodiment of the present disclosure, a neural network model is generated by extracting only useful information related to defect determination among a plurality of vibration signals obtained from devices. It is characterized by training, and tagging the type of information used for training to the trained model.

본 개시의 일 실시 예에 따른 진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 방법은, 결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하는 단계, 수집된 제1 진동신호들 및 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계, 주파수 도메인으로 변환된 제1 진동신호들로부터 제1 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 제2 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하는 단계, 동일 축의 동일 통계 항목별로 제1 통계적 특성값들과 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하는 단계, 제1 통계적 특성값들 및 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하는 단계, 및 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키는 단계를 포함할 수 있다.A method of generating a model for detecting a device defect using a vibration signal according to an embodiment of the present disclosure is attached to first devices determined to be defective and second devices determined to be free from defects, respectively. collecting the first vibration signals of the first devices and the second vibration signals of the second devices by vibration sensors arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate; Converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform, and from the first vibration signals converted to the frequency domain for vibration signals of each of the first devices and each axis Extracting first statistical characteristic values, and extracting second statistical characteristic values for each of the second devices and vibration signals of each axis from the second vibration signals converted to the frequency domain, the same statistical item on the same axis determining an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value by comparing the first statistical characteristic values with the second statistical characteristic values, among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values, the determined axis and statistics It may include generating training data by labeling the presence or absence of a device defect on the first statistical characteristic value and the second statistical characteristic value of the item, and training the defect detection model in a supervised learning method using the training data. .

여기서, 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들은 3축의 진동신호들에 더하여 직교하는 3축에 의해 정의되는 대각선 축의 진동신호들을 포함할 수 있다.Here, the first vibration signals and the second vibration signals may include vibration signals of a diagonal axis defined by three orthogonal axes in addition to the vibration signals of three axes.

또한, 진동신호들을 수집하는 단계는, 3축의 진동신호들의 조합을 대각선 축의 진동신호와 비교하여 3축의 진동신호의 이상여부를 평가하는 단계, 및 평가하는 단계의 결과에 기초하여 상기 3축의 진동신호 중 정상인 경우의 진동신호만 수집하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of collecting the vibration signals may include comparing the combination of the vibration signals of the three axes with the vibration signals of the diagonal axis to evaluate whether the vibration signal of the three axes is abnormal, and based on the result of the evaluation, the vibration signal of the three axes It may include the step of collecting only the vibration signal in the normal case.

여기서, 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들은 주파수 도메인으로 변환된 각 축의 진동신호들의 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 포함할 수 있다.Here, the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values are a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, and a kurtosis of the vibration signals of each axis converted to the frequency domain. It may include one or more of a kurtosis value, a skewness value, a standard deviation value, and a peak-to-peak value.

또한, 축 및 통계 항목을 결정하는 단계는, 제1 통계적 특성값들 중 제1 축의 진동신호들에 대한 제1 종류의 통계값들의 범위와 제2 통계적 특성값들 중 제1 축의 진동신호들에 대한 상기 제1 종류의 통계값들의 범위를 비교하는 단계, 비교하는 단계를 모든 축의 진동신호들의 모든 종류의 통계값들에 대해 반복하는 단계, 반복하는 단계 중 비교되는 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 큰 순서 및 겹치는 범위가 가장 작은 순서대로 축 및 통계 항목들을 나열하는 단계, 및 나열되는 축 및 통계 항목들 중 임의의 개수의 상위 축 및 통계 항목을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of determining the axis and the statistical item includes a range of first kinds of statistical values for vibration signals on the first axis among the first statistical characteristic values and the vibration signals on the first axis among the second statistical characteristic values. Comparing the ranges of the first type of statistical values for each, repeating the comparing step for all types of statistical values of the vibration signals of all axes, the gap between the ranges of the statistical values compared during the repeating step It may include listing the axes and statistics items in the largest order and the smallest overlapping range, and selecting any number of upper axes and statistics items among the listed axes and statistics items.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법은, 위의 단계들에 더하여 훈련된 결함 검출 모델의 적용 과정에서 사용자에게 입력되어야할 축 및 통계 항목을 알려줄 수 있도록 상기 결함 검출 모델에 상기 축 및 통계 항목을 태깅하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for generating a defect detection model of a device according to an embodiment of the present disclosure, in addition to the above steps, the defect detection model is added to the defect detection model so as to inform the user of axes and statistical items to be inputted to the user in the process of applying the trained defect detection model. The method may further include tagging the axis and the statistical item.

여기서, 제1 디바이스들과 제2 디바이스들은 동일한 모델의 장치일 수 있다.Here, the first devices and the second devices may be devices of the same model.

본 개시의 다른 실시 예에 따른 진동신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 방법은, 디바이스에 부착되어 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 디바이스의 진동신호들을 수집하는 단계, 수집된 진동신호들 중 위의 결함 검출 모델 생성 방법에서 결정된 축의 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계, 주파수 도메인으로 변환된 진동신호들로부터 위의 결함 검출 모델 생성 방법에서 결정된 통계 항목의 통계적 특성값들을 위에서 생성된 결함 검출 모델에 입력하는 단계, 및 결함 검출 모델을 통해 디바이스의 결함 여부에 대한 결과를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.A method of detecting a defect in a device using a vibration signal according to another embodiment of the present disclosure includes collecting vibration signals of the device by vibration sensors attached to the device and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes. , converting the vibration signals of the axis determined in the above defect detection model generation method among the collected vibration signals into the frequency domain through Fourier transform, from the vibration signals converted to the frequency domain determined in the above defect detection model generation method The method may include inputting statistical characteristic values of statistical items into the defect detection model generated above, and outputting a result of whether the device is defective through the defect detection model.

본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 장치는, 적어도 하나의 프로세서, 및 프로세서와 동작 가능하게 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때, 프로세서로 하여금, 결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하고, 수집된 제1 진동신호들 및 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 주파수 도메인으로 변환된 제1 진동신호들로부터 제1 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 제2 진동신호들로부터 제2 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하고, 동일 축의 동일 통계 항목별로 제1 통계적 특성값들과 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하고, 제1 통계적 특성값들 및 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하고, 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다.An apparatus for generating a model for detecting a device defect using a vibration signal according to another embodiment of the present disclosure includes at least one processor and at least one code operatively connected to the processor and executed by the processor. a memory to store; the memory, when executed through the processor, causes the processor to be attached to first and second devices determined to be defective and to second devices determined to be non-defective, respectively. The first vibration signals of the first devices and the second vibration signals of the second devices are collected by vibration sensors arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes during operation, and the collected first vibration signals and Transforming the second vibration signals into the frequency domain through Fourier transform, and extracting first statistical characteristic values for each of the first devices and the vibration signals of each axis from the first vibration signals converted to the frequency domain, From the second vibration signals converted to the frequency domain, second statistical characteristic values are extracted for each of the second devices and vibration signals of each axis, and the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values for the same statistical item on the same axis An axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value are determined by comparing the characteristic values, and a first statistical characteristic value and a second statistical characteristic of the determined axis and the statistical item among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values It is possible to generate training data by labeling the values with the presence or absence of defects in the device, and store the code that causes the training data to train the defect detection model in a supervised learning method.

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 개시의 실시 예들에 의하면, 디바이스의 상태 변화에 따른 디바이수의 결함을 진단할 수 있는 결함 검출 모델을 결함 판단에 관련 있는 데이터들만을 이용하여 보다 효율적으로 그리고 효과적으로 생성할 수 있다. According to embodiments of the present disclosure, a defect detection model capable of diagnosing a defect in the number of devices according to a change in device state can be more efficiently and effectively generated using only data related to defect determination.

또한, 통계적 분석을 이용하여 결함 검출 모델을 생성하기 위한 훈련 데이터로서 보다 중요하고 정상적인 데이터들이 효율적으로 준비되게 함으로써, 연산 자원을 보다 효과적으로 사용하여 결함 검출 모델을 생성할 수 있다.In addition, by efficiently preparing more important and normal data as training data for generating a defect detection model using statistical analysis, it is possible to generate a defect detection model by using computational resources more effectively.

또한, 본 개시의 실시 예에 따라 생성된 결함 검출 모델의 이용에 있어서 많은 데이터들이 아닌 결함을 판단하는데 중요한 데이터들을 필터링하여 입력함으로써 결함 검출이 보다 효과적으로 이루어지게 할 수 있다.In addition, in using the defect detection model generated according to an embodiment of the present disclosure, by filtering and inputting data important for determining a defect rather than a lot of data, defect detection can be performed more effectively.

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 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하기 위한 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 디바이스에서 출력되는 진동신호를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호를 전처리한 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값을 산출한 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시 예에 따른 디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an apparatus for generating a model for detecting a device defect according to the present embodiment.
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 diagram illustrating a vibration signal output from a device in a normal state and a failure state according to the present embodiment.
4 is a diagram illustrating a result of preprocessing a vibration signal output from a device in a normal state and a failure state according to the present embodiment.
5 is a diagram illustrating a result of calculating a statistical characteristic value from a preprocessing result for a vibration signal output from a device in a normal state and a failure state according to the present embodiment.
6 is a diagram illustrating distributions of maximum values and kurtosis values among statistical characteristic values from pre-processing results for vibration signals output from devices in steady state and failure state according to the present embodiment.
7 is a flowchart illustrating a method for generating a defect detection model of a device 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 fully inform those of ordinary skill in the art to the scope of the present 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 명세서 상에 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 도면 번호를 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. decide to do

도 1은 본 실시 예에 따른 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an apparatus for generating a model for detecting a device defect according to the present embodiment.

도 1을 참조하면, 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하기 위한 장치(200)는 회전 기계와 같이 진동을 일으키는 디바이스들(100)과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus 200 for generating a model for detecting a device defect may be connected to devices 100 that generate vibration, such as a rotating machine.

결함 검출 모델 생성 장치(200)는 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 동작가능하게 연결된 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.The defect detection model generating apparatus 200 may include at least one processor and a memory for storing at least one code executed by a processor operatively connected to the processor.

이하에서 설명되는 전처리부(220), 산출부(230), 비교부(240), 훈련부(250)는 적어도 하나의 프로세서들에 대응할 수 있다.The preprocessor 220 , the calculator 230 , the comparison unit 240 , and the training unit 250 described below may correspond to at least one processor.

디바이스들(100)에는 제1 디바이스들(110)과 제2 디바이스들(120)이 포함될 수 있고, 제1 디바이스들(110)은 결함이 있는, 고장이 있는 디바이스들이고, 제2 디바이스들(120)은 결함이 없는, 정상인 디바이스들이다. 여기서, 제1 디바이스들(110)은 제2 디바이스들(120)은 동일한 모델의 기계 장치일 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스들(110)은 고장이 있는 디바이스 A, 디바이스 B, 디바이스 C일 수 있고, 제2 디바이스들(120)은 고장이 없는 디바이스 A', 디바이스 B' 디바이스 C'일 수 있다.The devices 100 may include first devices 110 and second devices 120 , wherein the first devices 110 are defective and faulty devices, and the second devices 120 . ) are normal devices without defects. Here, the first devices 110 and the second devices 120 may be mechanical devices of the same model. For example, the first devices 110 may be device A, device B, and device C with faults, and the second devices 120 may be device A', device B', and device C' without faults. have.

이러한 디바이스들은 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. These devices may include a gearbox used to transmit rotational power to a mechanical system. The gearbox may include a structure in which various shaft groups and gear groups (not shown) are disposed in order to transmit power required to rotate the drive shaft. Such a gearbox can be used in a wide variety of industries. And by using the gears of the gear group, a small rotational force can be converted into a large rotational force, or a low rotational force can be converted into a high-speed rotation. In the gearbox, a housing (not shown) of a certain shape forms the exterior. The housing may be formed to have a predetermined size and shape according to various mechanical devices or vehicles in which the gearbox is used. In addition, various gears (not shown), a driving shaft (not shown), a rotating shaft (not shown), etc. may be disposed inside the housing to transmit a driving motor (not shown) and driving force for generating driving force.

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 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. 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.

그러나 이러한 방법도 회전 기계와 같은 디바이스의 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 기계와 같은 디바이스에서 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. However, this method can only determine the degree of failure of a device such as a rotating machine, and since the cause or progress of the failure cannot be known, it cannot be actively dealt with, so the judgment is left to experts again. Therefore, when a defect occurs in a device such as a rotating machine, a technology is needed to prevent an accident in advance by identifying the cause of the defect in advance and predicting the progress at the stage before the failure. Accurate diagnosis is required.

최근에는 기계학습 기술이 발달하면서 심층신경망 모델을 이용하여 진단할 수 있는 기술이 이용되고 있다. 다만, 이러한 결함 검출 모델을 생성하기 위해서는 대량의 훈련 데이터를 준비해야할 필요가 있으며, 이러한 대량의 훈련 데이터로 모델을 훈련시키려면 상당한 양의 연산 자원과 훈련 기간이 필요하게 된다.Recently, with the development of machine learning technology, a technology capable of diagnosing using a deep neural network model is being used. However, in order to generate such a defect detection model, it is necessary to prepare a large amount of training data, and a considerable amount of computational resources and training period are required to train the model with such a large amount of training data.

본 개시에서는 결함 검출 모델을 효율적이고 효과적으로 생성하기 위해서 결함을 판단하는데 유용한 정보들을 판단하고, 유용한 정보들을 이용해 결함 검출 모델을 생성할 수 있다. 본 개시의 이런 방식에 따르면 결함 검출 모델을 생성하는데 훨씬 적은 연산 자원과 시간을 가지고도 효과적인 결함 검출 모델을 생성할 수 있다. In the present disclosure, in order to efficiently and effectively generate a defect detection model, information useful for determining a defect may be determined, and a defect detection model may be generated using the useful information. According to this method of the present disclosure, it is possible to generate an effective defect detection model with much less computational resources and time to generate the defect detection model.

결함 검출 모델 생성 장치(200)는 디바이스들(110, 120)에서 발생한 진동신호를 입력으로 하여 통계적 분석 및 기계 학습을 실행하여 디바이스의 결함 여부를 검출할 수 있는 모델을 생성할 수 있다. 여기서 결함 여부는 디바이스가 정상 동작하고 있는 경우와, 디바이스가 고장난 경우에 따라 결정될 수 있다. 본 실시 예에서, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 전처리부(220), 산출부(230), 비교부(240) 및 훈련부(250)를 포함할 수 있다.The apparatus 200 for generating a defect detection model may generate a model capable of detecting whether a device is defective by performing statistical analysis and machine learning by receiving the vibration signal generated from the devices 110 and 120 as an input. Here, whether the device is defective may be determined depending on whether the device is operating normally or when the device is broken. In this embodiment, the apparatus 200 for generating a defect detection model may include a preprocessor 220 , a calculator 230 , a comparison unit 240 , and a training unit 250 .

각각의 디바이스들에는 진동센서가 구비되어 디바이스에서 발생하는 진동신호를 감지하여 출력할 수 있다. 본 실시 예에서 진동센서는 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 제1 진동센서 내지 제3 진동센서를 포함할 수 있다. 또한, 진동센서는 3축의 진동신호들에 더하여 직교하는 3축에 의해 정의되는 대각선 축의 진동을 감지하도록 배치된 제4 진동센서를 포함할 수 있다.Each device is provided with a vibration sensor to detect and output a vibration signal generated by the device. In this embodiment, the vibration sensor may include first to third vibration sensors arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes. In addition, the vibration sensor may include a fourth vibration sensor arranged to sense vibration of a diagonal axis defined by three orthogonal axes in addition to the vibration signals of three axes.

여기서, 결함 검출 모델 생성 장치에서는 제1 디바이스들(110)에서 오는 신호와 제2 디바이스들(120)에서 오는 신호를 구분할 수 있으며, 제1 디바이스들(110)이 결함이 없는 디바이스라는 것과 제2 디바이스들(120)이 결함이 있는 디바이스라는 것이 알려져 있다.Here, in the defect detection model generating apparatus, the signal coming from the first devices 110 and the signal coming from the second devices 120 can be distinguished, and the first device 110 is a device without a defect and the second It is known that devices 120 are defective devices.

전처리부(200)에서는 시간 도메인의 진동신호들을 주파수 도메인으로 변환한다. 산출부(230)에서는 주파수 도메인에서의 진동신호들에 대한 통계적 특성값들을 산출할 수 있다. 비교부(240)에서는 결함이 있는 디바이스로부터의 진동신호와 결함이 없는 디바이스로부터의 진동신호를 비교하고 이들 진동신호들 중 차이가 임계값 이상 많이 나는 축의 진동신호의 통계값의 항목(축 및 통계 항목)을 선택할 수 있다.The preprocessor 200 converts the vibration signals in the time domain into the frequency domain. The calculator 230 may calculate statistical characteristic values for the vibration signals in the frequency domain. The comparator 240 compares the vibration signal from the defective device and the vibration signal from the non-defective device, and among these vibration signals, the statistical value of the vibration signal of the axis is more than a threshold value (axis and statistics) item) can be selected.

비교부(240)에서 선택된 축의 진동신호의 선택된 통계 항목의 값에 대해 디바이스의 결함 여부에 따라 레이블링이 되면 훈련 데이터가 준비될 수 있다. 훈련부(250)에서는 준비된 훈련 데이터를 이용하여 초기 모델을 훈련시킬 수 있다. When the value of the selected statistical item of the vibration signal of the axis selected by the comparison unit 240 is labeled according to whether the device is defective, training data may be prepared. The training unit 250 may train the initial model using the prepared training data.

이러한 훈련 방식에 의하면 모든 축의 진동신호들의 값들을 이용하여 신경망 모델을 훈련시키는 경우보다 적은 양의 연산 자원으로 짧은 시간 안에 모델을 훈련시킬 수 있다.According to this training method, it is possible to train the model in a short time with less computational resources than when training the neural network model using the values of the vibration signals of all axes.

도 2는 도 1의 진동센서가 출력하는 진동신호의 출력 방향을 설명하는 예시도이다. 도 2를 참조하면, 제1 진동센서는 디바이스에서 발생하는 수평(x)방향의 진동을 감지하여 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 출력할 수 있다. 제2 진동센서는 디바이스에서 발생하는 수직(y)방향의 진동을 감지하여 제2 진동신호(g_y vibration signal)를 출력할 수 있다. 제3 진동센서는 디바이스에서 발생하는 축(z)방향의 진동을 감지하여 제3 진동신호(g_z vibration signal)를 출력할 수 있다. 제4 진동센서는 디바이스에서 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 of FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the first vibration sensor may output a first vibration signal (g_x vibration signal) by detecting vibration in the horizontal (x) direction generated in the device. The second vibration sensor may output a second vibration signal (g_y vibration signal) by detecting vibration in the vertical (y) direction generated in the device. The third vibration sensor may output a third vibration signal (g_z vibration signal) by detecting vibration in the axis (z) direction generated in the device. The fourth vibration sensor detects the vibration in the diagonal (T) direction, which is a combination of the horizontal (x) direction, the vertical (y) direction, and the axial (z) direction generated in the device to output a fourth vibration signal (g_T vibration signal). can

도 3은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호를 도시한 예시도이다. 도 3을 참조하면, 도 3a는 정상(normal) 상태의 디바이스(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 디바이스(100)에서 발생한 제1 진동신호를 도시하고 있다.3 is an exemplary diagram illustrating a vibration signal output from a device 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 device 100 in a normal state, and FIG. 3B is a rotating machine 100 in a broken state. The generated first vibration signal (g_x vibration signal) is shown. In particular, FIG. 3B illustrates a first vibration signal generated in the device 100 when a tooth is broken.

전처리부(220)는 진동센서에서 출력되는 시간도메인의 진동신호를 주파수도메인의 진동신호로 변환할 수 있다. 주파수도메인의 진동신호에는 디바이스(100)의 정상 및 고장을 구별하는데 사용할 수 있는 보다 고유한 정보들이 포함되어 있다. 본 실시 예에서 전처리부(220)는 제1 진동센서 내지 제4 진동센서로부터 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 잇다.The preprocessor 220 may convert a time domain vibration signal output from the vibration sensor into a frequency domain vibration signal. The vibration signal in the frequency domain includes more unique information that can be used to distinguish between normality and failure of the device 100 . In this embodiment, the preprocessor 220 performs fast Fourier transform (FFT) on the first to fourth vibration signals of the time domain output from the first vibration sensor to the fourth vibration sensor to generate the frequency domain. The first vibration signal to the fourth vibration signal may be output. The Fourier transform of a time function is a complex-valued function of frequency, the magnitude (absolute value) indicates the amount of frequency present in the original function, and the argument may be an offset of the fundamental sine wave at that frequency.

본 실시 예에서 전처리부(220)는 제1 전처리부(221) 내지 제4 전처리부(224)를 포함할 수 있다. 제1 전처리부(221)는 제1 진동센서로부터 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 진동센서로부터 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 진동센서로부터 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 진동센서로부터 출력되는 시간도메인의 제4 진동신호(g_T vibration signal)를 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로 변환할 수 있다.In this embodiment, the preprocessor 220 may include a first preprocessor 221 to a fourth preprocessor 224 . The first preprocessor 221 may convert a first vibration signal (g_x vibration signal) of the time domain output from the first vibration sensor into a first vibration signal (g_x FFT signal) of the frequency domain. The second preprocessor 222 may convert a second vibration signal (g_y vibration signal) of the time domain output from the second vibration sensor into a second vibration signal (g_y FFT signal) of the frequency domain. The third preprocessor 223 may convert the third vibration signal g_z vibration signal of the time domain output from the third vibration sensor into a third vibration signal g_z FFT signal of the frequency domain. The fourth preprocessor 224 may convert a fourth vibration signal (g_T vibration signal) of the time domain output from the fourth vibration sensor into a fourth vibration signal (g_T FFT signal) of the frequency domain.

도 4는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호를 전처리한 결과를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 4a는 정상(normal) 상태의 디바이스(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 diagram illustrating a result of preprocessing a vibration signal output from a device in a normal state and a failure state according to the present embodiment. Referring to FIG. 4 , FIG. 4A shows that a first vibration signal (g_x vibration signal) in the time domain generated in the device 100 in a normal state is preprocessed and output as a first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain. An example is shown, and Figure 4b is a first vibration signal (g_x FFT signal) in the frequency domain by pre-processing the first vibration signal (g_x vibration signal) in the time domain generated in the rotating machine 100 in a broken state (g_x FFT signal) An example output is shown.

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 수도 있지만, 고차원 입력 데이터로 작업할 때 복잡한 구조와 오랜 훈련 시간이 필요하기 때문에, 심층신경망 모델을 훈련하기 위해 입력되는 데이터를 축소하기 위해 통계적 특성값을 산출할 수 있다. 본 개시의 방식으로 훈련된 모델에 대해서는 이후의 적용 단계에서도 동일한 종류의 입력값이 입력되도록 할 수 있다.The calculator 230 may calculate a statistical characteristic value for the vibration signal of the frequency domain output from the preprocessor 220 . The vibration signal of the frequency domain output from the preprocessor 220 can be directly input into the deep neural network model to be described later, but since it requires a complex structure and a long training time when working with high-dimensional input data, training the deep neural network model In order to reduce the input data for this purpose, a statistical characteristic value may be calculated. For a model trained by the method of the present disclosure, the same type of input value may be input in a subsequent application step.

한편, 전처리부는, 제1 내지 제4 진동센서로부터 수신되는 제1 내지 제4 진동신호들을 평가하여 선별 수집하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the pre-processing unit may be configured to select and collect first to fourth vibration signals received from the first to fourth vibration sensors.

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 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, 이러한 선별 수집은 상기 평가에 기초하여 상기 제1 내지 제4 진동신호가 정상인 경우에 이루어질 수 있다. For example, the evaluation of the vibration signals 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 second vibration signal. It is performed by evaluating whether the first to fourth vibration signals are abnormal, and such selective collection may be performed when the first to fourth vibration signals are normal based on the evaluation.

예를 들어, 제1 내지 제3 축은 서로 직교하는 x, y, z 축이고. 제4 축은 x, y, z축에 의해 정의되는 대각선 축이라고 한다면, 한 세트(즉, 한 디바이스로부터 나온)의 진동신호들에 있어서 제1 축의 진동신호(제1 진동신호)의 크기의 제곱 값과, 제2 축의 진동신호(제2 진동신호)의 크기의 제곱 값과, 제3 축의 진동신호(제3 진동신호)의 크기의 제곱 값의 합이 대각선 축인 제4 축의 진동신호의 크기의 제곱 값과 동일해야 할 것이다.For example, the first to third axes are x, y, and z axes orthogonal to each other. If the fourth axis is a diagonal axis defined by the x, y, and z axes, the square value of the magnitude of the vibration signal (first vibration signal) of the first axis in a set of vibration signals (that is, from one device) and the square of the magnitude of the vibration signal (second vibration signal) of the second axis and the square of the magnitude of the vibration signal (third vibration signal) of the third axis is the diagonal of the square of the magnitude of the vibration signal of the fourth axis should be equal to the value.

만약, 한 세트의 진동신호들에 있어서 제1 진동신호의 크기의 제곱 값과, 제2 진동신호의 크기의 제곱 값과, 제3 진동신호의 크기의 제곱 값의 합이 제4 진동신호의 크기의 제곱 값과 일정 정도 이상의 차이가 난다면, 이러한 세트의 진동신호들은 정확하게 관측된 값이 아니라는 것을 알 수 있다. 따라서, 결함 검출 모델 생성 장치의 프로세서는 이러한 경우의 진동신호들에 대해서는 수집에 포함시키기 않을 수 있다.If, in one set of vibration signals, the sum of the square value of the magnitude of the first vibration signal, the square value of the magnitude of the second vibration signal, and the square value of the magnitude of the third vibration signal is the magnitude of the fourth vibration signal If there is a difference of more than a certain degree from the square value of , it can be seen that these sets of vibration signals are not accurately observed values. Therefore, the processor of the defect detection model generating apparatus may not include the vibration signals in this case in the collection.

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. 이는 진동신호 자체보다는 이러한 통계값을 이용하는 것이 진동신호의 특성을 반영하면서도 보다 적은 사이즈의 데이터로 모델의 훈련을 수행할 수 있기 때문이다.In this embodiment, the calculator 230 calculates a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, a kurtosis value, and a skewness of the vibration signal in the frequency domain. A statistical characteristic value including at least one of a value, a standard deviation value, and a peak-to-peak value may be calculated. This is because using these statistical values rather than the vibration signal itself reflects the characteristics of the vibration signal while training the model with smaller size data.

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 calculator 230 may include a first calculator 231 to a fourth calculator 234 . The first calculator 231 may calculate the above-described eight statistical characteristic values for the first vibration signal g_x FFT signal of the frequency domain output from the first preprocessor 221 . The second calculator 232 may calculate the above-described eight statistical characteristic values for the second vibration signal g_y FFT signal of the frequency domain output from the second preprocessor 222 . The third calculator 233 may calculate the above-described eight statistical characteristic values for the third vibration signal g_z FFT signal of the frequency domain output from the third preprocessor 223 . The fourth calculation unit 234 may calculate the above-described eight statistical characteristic values for the fourth vibration signal g_T FFT signal of the frequency domain output from the fourth preprocessor 224 .

비교부(240)는 제1 산출부(231) 내지 제4 산출부(234)로부터 출력되는 통계적 특성값의 산출 결과를 비교하여 디바이스가 결함이 있는 경우와 없는 경우에 가장 큰 차이를 보여주는 데이터(어떤 축의 진동신호의 어떤 통계 항목의 통계값인지)를 판단할 수 있다.The comparison unit 240 compares the calculation results of the statistical characteristic values output from the first calculation unit 231 to the fourth calculation unit 234, and compares the data ( It is possible to determine the statistic value of which statistic item of the vibration signal of which axis).

상술한 예에서 제1 산출부(231) 내지 제4 산출부(234)는 각각 8개의 통계적 특성값을 산출하므로, 비교부(240)는 4개의 축 각각마다 8개의 통계적 특성값을 수신하여 한 디바이스당 총 32개의 통계적 특성값을 수신할 수 있다.In the above-described example, the first calculator 231 to the fourth calculator 234 calculates eight statistical feature values, respectively, so the comparator 240 receives eight statistical feature values for each of the four axes and calculates one value. A total of 32 statistical characteristic values can be received per device.

비교부(240)는 동일 축의 동일 통계 항목별로 제1 통계적 특성값들과 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정할 수 있다.The comparison unit 240 may determine an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value by comparing the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values for the same statistical item on the same axis.

예를 들어, 비교부(240)는 디바이스 A, B, C로부터의 x축의 진동신호의 8개의 통계적 특성값들 각각을 디바이스 A', B', C'로부터의 x축의 진동신호의 8개의 통계적 특성값들 각각과 비교할 수 있다. For example, the comparator 240 compares each of the eight statistical characteristic values of the x-axis vibration signal from the devices A, B, and C to the eight statistical values of the x-axis vibration signal from the devices A', B', and C'. Each of the characteristic values can be compared.

즉, 비교부(240)는 결함이 있는 디바이스들인 디바이스 A, B, C로부터의 x축의 진동신호의 첨도값들의 범위와 결함이 없는 디바이스들인 디바이스 A', B', C'로부터의 x축의 진동신호의 첨도값들의 범위를 비교할 수 있다.That is, the comparator 240 determines the range of kurtosis values of the vibration signals on the x-axis from devices A, B, and C, which are defective devices, and the vibrations on the x-axis, from devices A', B', and C', which are devices without defects. A range of kurtosis values of a signal can be compared.

비교부(240)는 모든 축의 진동신호의 모든 통계 항목에 대해 위와 같은 비교를 반복할 수 있다. 이러한 반복을 통해 비교되는 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이나(범위가 서로 떨어져 있는 경우), 겹쳐지는 범위의 크기(범위가 서로 겹쳐지는 경우)가 연산될 수 있다.The comparison unit 240 may repeat the above comparison for all statistical items of the vibration signals of all axes. Through this iteration, the gap between the ranges of statistical values of the devices with and without defects being compared (if the ranges are far apart), or the size of the overlapping ranges (if the ranges overlap with each other) can be calculated. can

비교부(240)는 이러한 연산의 결과에 따라 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 큰 순서대로 그리고 겹쳐지는 범위가 가장 작은 순서대로 축 및 통계 항목들을 나열할 수 있다.The comparison unit 240 lists axes and statistical items in the order of the largest gap between the ranges of statistical values of defective devices and non-defective devices according to the result of this operation and the smallest overlapping range can do.

도 5를 참조하면, x축의 진동신호에 대한 통계적 특성값들(도 5(a) 참조) 중에서 첨도(kur)값에 있어서 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 크고, 다음으로 왜도(skew)값에 있어서 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이 크다. 다음으로, 서로 겹쳐지기는 하지만, 최대(max)값에 있어서 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 겹쳐지는 범위가 작다. Referring to FIG. 5 , a gap between statistical values of defective devices and non-defective devices in the kurtosis (kur) value among statistical characteristic values for the vibration signal on the x-axis (refer to FIG. 5(a)) This is the largest, followed by a large gap between the ranges of statistical values of defective and non-defective devices in skew value. Next, although they overlap each other, the overlapping range of the statistical values of the devices and the defect-free devices in the max value is small.

따라서, 도 5의 경우로 보면 상위 3개의 축 및 통계 항목이 나열된다고 할 때, x축의 첨도값, x축의 왜도값, x축의 최대값의 순서대로 나열될 수 있다.Accordingly, in the case of FIG. 5 , when the top three axes and statistical items are listed, the kurtosis value of the x-axis, the skewness value of the x-axis, and the maximum value of the x-axis may be arranged in the order.

이러한 3개의 축 및 통계 항목의 값들이 디바이스가 결함이 있는 경우와 결함이 없는 경우를 가장 잘 보여주는 지표의 데이터로 선택될 수 있다. The values of these three axes and statistical items can be selected as the index data that best shows the case where the device is defective and the case where there is no defect.

여기서 몇 개의 상위 항목을 정할 것인지는 결함 검출 모델 생성 장치의 프로세싱 능력 및 메모리 용량 등과 같은 장치 성능에 따라 임의의 개수로 정해질 수 있다. 즉, 모델 생성 장치의 프로세싱 능력과 메모리 용량이 클수록 더 많은 수의 항목이 정해질 수 있다.Here, the number of higher-order items may be determined as an arbitrary number according to device performance such as processing power and memory capacity of the device for generating a defect detection model. That is, the larger the processing power and memory capacity of the model generating apparatus, the greater the number of items can be determined.

결함 검출 모델을 훈련시키기 위해 사용될 데이터들의 종류(어느 축의 어느 통계값)가 결정된 후에, 훈련부(250)는 결정된 종류의 데이터들을 레이블링하여 훈련 데이터를 준비할 수 있다. 제1 디바이스들(110)은 결함이 있는 디바이스들이고, 제2 디바이스들(120)은 결함이 없는 디바이스들이라는 것이 결함 검출 모델 생성 장치(200)에 알려져 있기 때문에 각각의 데이터에 정상, 또는 고장으로 레이블링이 가능하다.After the type of data to be used for training the defect detection model (which statistical value of which axis) is determined, the training unit 250 may prepare the training data by labeling the determined type of data. Since it is known to the defect detection model generating apparatus 200 that the first devices 110 are defective devices and the second devices 120 are non-defective devices, each data can be displayed as normal or malfunctioning. Labeling is possible.

훈련부(250)는 레이블링된 훈련 데이터를 이용하여 초기에 설정된 심층신경망 모델을 지도 학습 방식으로 훈련할 수 있다. 여기서, 초기에 설정된 심층신경망 모델은 디바이스의 결함을 검출할 수 있는 모델로 구성되기 위해 설계된 초기 모델로서 파라미터 값들은 임의의 초기값으로 설정되어 있는 상태이다.The training unit 250 may train the initially set deep neural network model in a supervised learning method using the labeled training data. Here, the initially set deep neural network model is an initial model designed to be configured as a model capable of detecting device defects, and parameter values are set to arbitrary initial values.

초기 모델은 상술된 훈련 데이터를 통해 훈련되면서 파라미터 값들이 최적화되면서 디바이스의 결함을 정확히 검출할 수 있는 결함 검출 모델로 완성될 수 있다.The initial model may be completed as a defect detection model capable of accurately detecting a device defect while optimizing parameter values while training through the above-described training data.

여기서, 훈련부(250)는 시간도메인의 진동신호를 사용하지 않고, 주파수도메인의 진동신호로부터 산출한 통계적 특성값을 이용하여 디바이스의 결함을 검출하도록 훈련되기 때문에 훈련 복잡도를 낮출 수 있다. 또한, 모든 축의 모든 통계적 특성값들이 아니라 결함을 판단하는데 유용한 것으로 판정된 데이터들만을 이용하여 훈련이 이루어지기 때문에 보다 신속하게 적은 비용으로 훈련이 이루어질 수 있다.Here, since the training unit 250 is trained to detect a device defect using statistical characteristic values calculated from the frequency domain vibration signal without using the time domain vibration signal, training complexity can be reduced. In addition, since training is performed using only data determined to be useful for judging defects, not all statistical characteristic values of all axes, training can be performed more quickly and at a lower cost.

예를 들어서, 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 디바이스의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다.For example, 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 a device has failed based on a maximum value and a kurtosis value among statistical characteristic values for the fourth vibration signal (g_T FFT signal) in the frequency domain.

도 5는 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값을 산출한 결과를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a result of calculating a statistical characteristic value from a preprocessing result for a vibration signal output from a device in a normal state and a failure state according to the present embodiment.

도 5를 참조하면, 도 5a는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 디바이스(100)에서 발생한 시간도메인의 제1 진동신호(g_x vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제1 진동신호(x축의 진동신호, g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 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 device 100 in a normal state and a broken state. The distribution of statistical characteristics calculated from the x-axis vibration signal, g_x FFT signal) is shown.

도 5b는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 디바이스(100)에서 발생한 시간도메인의 제2 진동신호(y축의 진동신호, g_y vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제2 진동신호(g_y FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 5B is a second vibration signal (g_y) in the frequency domain obtained by pre-processing the second vibration signal (y-axis vibration signal, g_y vibration signal) of the time domain generated in the device 100 in the normal state and the broken state. The distribution of statistical characteristics calculated from the FFT signal) is shown.

도 5c는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 디바이스(100)에서 발생한 시간도메인의 제3 진동신호(z축의 진동신호, g_z vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제1 진동신호(g_z FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다. 5C is a first vibration signal (g_z) in the frequency domain obtained by preprocessing the third vibration signal (z-axis vibration signal, g_z vibration signal) of the time domain generated in the device 100 in the normal state and the broken state. The distribution of statistical characteristics calculated from the FFT signal) is shown.

도 5d는 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 디바이스(100)에서 발생한 시간도메인의 제4 진동신호(대각선 축인 T축의 진동신호, g_T vibration signal)를 전처리한 주파수도메인의 제4 진동신호(g_T FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포를 도시하고 있다.5D is a fourth vibration signal in the frequency domain obtained by pre-processing the fourth vibration signal in the time domain (the vibration signal of the diagonal T axis, the g_T vibration signal) generated in the device 100 in the normal state and the broken state. The distribution of statistical characteristics calculated from (g_T FFT signal) is shown.

도 5a에서 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포 중, 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 첨도(max)값들 사이의 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(max)값들의 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 kurtosis values of the normal state and the broken state is shown in FIGS. 5B to 5B . A normal state 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 5d And it can be seen that it is larger than the difference between the kurtosis (max) values of the broken state.

또한, 도 5a에서 주파수도메인의 제1 진동신호(g_x FFT signal)로부터 산출한 통계적 특성의 분포 중, 정상(normal) 상태 및 고장(broken) 상태의 왜도(skewness)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 왜도(skewness)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 skewness values of the normal state and the broken state is shown in FIG. 5B . 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 FIGS. 5D to 5D . ) state and it can be seen that it is larger than the difference between the skewness values of the broken state.

도 5로부터, 고장과 정상을 판별하기 위한 기준이 되는 데이터 항목의 임의의 개수가 2개라면, x축 진동신호의 첨도값 및 왜도값이 디바이스(100)의 결함 여부를 판단하는 기준이 될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 고장과 정상을 판별하기 위한 기준이 되는 데이터 항목의 임의의 개수가 3개라면, x축 진동신호의 첨도값, 왜도값 및 최대값이 디바이스(100)의 결함 여부를 판단하는 기준이 될 수 있다.From FIG. 5 , if the arbitrary number of data items serving as criteria for determining failure and normality is two, the kurtosis and skewness values of the x-axis vibration signal will be the criteria for determining whether the device 100 is defective. it can be seen that In addition, if the arbitrary number of data items serving as a criterion for determining a failure and a normality is three, the kurtosis value, skewness value, and maximum value of the x-axis vibration signal are the criteria for determining whether the device 100 is defective. can be

도 6은 본 실시 예에 따른 정상 상태 및 고장 상태의 디바이스에서 출력되는 진동신호에 대한 전처리 결과로부터 통계적 특성값 중 최대값과 첨도값의 분포를 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating distributions of maximum values and kurtosis values among statistical characteristic values from pre-processing results for vibration signals output from devices in steady state and failure state according to the present embodiment.

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. 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 rotating machine 100 in a normal state and a broken state. The distribution of the maximum value and the kurtosis value among the statistical characteristic values calculated from (g_x FFT signal) is shown. 6B is a second vibration signal (g_y FFT signal) in the frequency domain obtained by preprocessing the second vibration signal (g_y vibration signal) in the time domain generated in the rotating machine 100 in a normal state and a broken state. The distribution of the maximum value and the kurtosis value among the calculated statistical characteristic values is shown.

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. Figure 6c shows the third vibration signal (g_z FFT signal) in the frequency domain obtained by preprocessing the third vibration signal (g_z vibration signal) in the time domain generated in the rotating machine 100 in the normal state and the broken state. The distribution of the maximum value and the kurtosis value among the calculated statistical characteristic values is shown.

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.Figure 6d is from the fourth vibration signal (g_T FFT signal) in the frequency domain pre-processed the fourth vibration signal (g_T vibration signal) in the time domain generated in the rotating machine 100 in a normal state and a broken state The distribution of the maximum value and the kurtosis value among the calculated statistical characteristic values is shown.

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 디바이스의 결함여부를 판단하는 기준이 된 것은 실험을 통하여 도출한 예일 뿐으로 이에 국한되지 않고, 다른 실시예에서는 제1 진동신호(g_y FFT signal) 내지 제4 진동신호(g_T FFT signal) 중 하나가 기준이 될 수도 있으며, 그들 진동신호의 다른 통계적 특성값들이 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 a device is defective is only an example derived through an experiment and is not limited thereto, and in another embodiment, the first vibration signal (g_y FFT signal) signal) to the fourth vibration signal (g_T FFT signal) may be a reference, and may be other statistical characteristic values of those vibration signals.

어떤 축의 신호의 어떤 통계적 특성값이 디바이스의 결함여부를 판단하는 기준이 될지는 이하에서도 설명될 흐름도의 방식에 의해 결정될 수 있다.Whether a certain statistical characteristic value of a signal of a certain axis is a criterion for determining whether a device is defective may be determined by the method of a flowchart to be described below.

본 실시 예에서, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 디바이스(100)의 결함을 검출하는 모델을 생성하기 위해, 5G 통신 환경에서 인공지능(artificial intelligence, AI) 알고리즘 및/또는 기계학습(machine learning) 알고리즘을 실행할 수 있다.In this embodiment, the defect detection model generating apparatus 200 generates a model for detecting a defect of the device 100, an artificial intelligence (AI) algorithm and/or machine learning (machine learning) in a 5G communication environment. ) to run the algorithm.

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 본 실시 예에 따른 기계의 결함 검출 모델 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a method for generating a defect detection model of a machine according to the present embodiment. In the following description, descriptions of parts overlapping with those of FIGS. 1 to 5 will be omitted.

도 7의 단계들은 결함 검출 모델 생성 장치(200)의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.The steps of FIG. 7 may be performed by a processor of the apparatus 200 for generating a defect detection model.

S710단계에서, 검출 모델 생성 장치(200)는 디바이스들(100)에 부착된 진동센서들로부터 진동신호들을 수신할 수 있다. 여기서, 디바이스들(100)은 결함 있는 것으로 미리 판정된 제1 디바이스들(110)과 결함이 없는 것으로 미리 판정된 제2 디바이스들(120)을 포함할 수 있다.In step S710 , the detection model generating apparatus 200 may receive vibration signals from vibration sensors attached to the devices 100 . Here, the devices 100 may include the first devices 110 pre-determined to be defective and the second devices 120 pre-determined as having no defects.

디바이스들에 부착되는 진동센서들은 적어도 직교하는 3축인 x축, y축, z축 방향의 진동을 감지하도록 배치될 수 있다. 이에 더하여 x축, y축, z축으로 정의되는 대각선 축(예를 들어, (1, 1, 1) 방향의 축)의 진동을 감지하는 진동센서도 배치될 수 있다.Vibration sensors attached to the devices may be arranged to sense vibrations in at least three orthogonal x-axis, y-axis, and z-axis directions. In addition, a vibration sensor for detecting vibration of a diagonal axis defined by the x-axis, the y-axis, and the z-axis (eg, an axis in the (1, 1, 1) direction) may be disposed.

어떤 디바이스가 결함이 있는 디바이스인지, 정상 디바이스인지 결함 검출 모델 생성 장치(200)에 알려져 있으므로, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 수집되는 진동신호가 결함이 있는 디바이스로부터 수집된 것인지, 정상인 디바이스로부터 수집된 것인지 알 수 있다.Since the defect detection model generating apparatus 200 knows which device is a defective device or a normal device, the defect detection model generating apparatus 200 determines whether the vibration signal to be collected is collected from a defective device or from a normal device. You can tell if it's been collected.

결함 검출 모델 생성 장치(200)는 진동신호들을 수집할 때, 정상적인 진동신호인지 아닌지를 판단하여 선별적으로 수집할 수 있다. 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 직교하는 3축의 진동신호들의 조합을 대각선 축의 진동신호와 비교하여 3축의 진동신호의 이상여부를 평가할 수 있다. 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 이러한 평가의 결과에 기초하여 3축의 진동신호들이 정상인 경우의 진동신호만 수집할 수 있다.The defect detection model generating apparatus 200 may selectively collect vibration signals by determining whether the vibration signals are normal or not. The defect detection model generating apparatus 200 may compare the combination of the vibration signals of the three orthogonal axes with the vibration signals of the diagonal axes to evaluate whether the vibration signal of the three axes is abnormal. The defect detection model generating apparatus 200 may collect only the vibration signal when the vibration signals of the three axes are normal based on the result of such evaluation.

예를 들어, 디바이스 A의 직교하는 3축의 진동신호들 각각의 사이즈의 제곱값의 합이 대각선 축의 진동신호의 사이즈의 제곱값과 다르다면, 디바이스 A로부터의 진동신호는 정상적인 신호가 아닐 수 있다.For example, if the sum of the square values of the sizes of the vibration signals on three orthogonal axes of the device A is different from the square values of the sizes of the vibration signals on the diagonal axis, the vibration signal from the device A may not be a normal signal.

따라서, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 이후의 과정을 수행하는데 있어서 디바이스 A로부터의 신호는 제외할 수 있다.Accordingly, the defect detection model generating apparatus 200 may exclude the signal from the device A in performing the subsequent process.

S720 단계에서, 수집된 진동신호들은 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인의 진동신호로 변환될 수 있다. 주파수 도메인에서는 신호의 특성이 보다 명확하게 분석될 수 있다.In step S720 , the collected vibration signals may be converted into vibration signals in the frequency domain through a Fourier transform. In the frequency domain, signal characteristics can be analyzed more clearly.

S730 단계에서, 주파수 도메인으로 변환된 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 통계적 특성값들이 추출될 수 있다. 예를 들어, 주파수 도메인으로 변환된 제1 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출할 수 있다. In operation S730, statistical characteristic values may be extracted for the vibration signals of each axis from the vibration signals converted into the frequency domain. For example, first statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each axis from the first vibration signals converted into the frequency domain, and vibration signals of each axis are extracted from the second vibration signals converted into the frequency domain. It is possible to extract second statistical characteristic values for .

즉, 제1 디바이스들 중 각각의 디바이스로부터 획득된 각각의 축의 진동신호별로 통계적 특성값을 추출할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 A, 디바이스 B, 디바이스 C가 있다면, 디바이스 A의 x, y, z 축 각각의 진동신호마다 8개의 통계적 특성값을 추출하고, 이를 B, C에서도 모두 수행할 수 있다. 예를 들어, 결함이 있는 디바이스들로부터의 진동신호들 중 x축의 진동신호에 대한 8개의 통계적 특성값들, y축의 진동신호에 대한 8개의 통계적 특성값들, z축의 진동신호에 대한 8개의 통계적 특성값들, 및 T축의 진동신호에 대한 8개의 통계적 특성값들이 추출되고, 결함이 없는 디바이스들로부터도 동일한 종류의 신호들이 추출될 수 있다.That is, a statistical characteristic value may be extracted for each vibration signal of each axis obtained from each device among the first devices. For example, if there are device A, device B, and device C, 8 statistical characteristic values are extracted for each vibration signal of each of the x, y, and z axes of device A, and this can be performed in both B and C. For example, among the vibration signals from defective devices, 8 statistical characteristic values for the vibration signal on the x-axis, 8 statistical characteristic values for the vibration signal on the y-axis, and 8 statistical characteristic values for the vibration signal on the z-axis Eight statistical characteristic values for the characteristic values and the vibration signal of the T-axis are extracted, and the same type of signals can be extracted from devices without defects.

S740 단계에서, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 동일 축의 동일 통계 항목별로 결함 있는 디바이스의 진동신호의 통계적 특성값들과 결함 없는 디바이스의 진동신호의 통계적 특성값들을 비교할 수 있다. In step S740 , the defect detection model generating apparatus 200 may compare statistical characteristic values of the vibration signal of the defective device with the statistical characteristic values of the vibration signal of the non-defective device for the same statistical items on the same axis.

예를 들어, 결함이 있는 것으로 미리 판정된 A, B, C 디바이스의 x축의 진동신호의 평균값을 결함이 없는 것으로 미리 판정된 A', B', C' 디바이스의 x축의 진동신호의 평균값과 비교할 수 있다는 의미이다.For example, to compare the average value of the vibration signals on the x-axis of devices A, B, and C, which are previously determined to be defective, with the average value of the vibration signals on the x-axis of devices, A', B', C', which are previously determined to be free of defects. it means you can

S750 단계에서, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 위의 비교의 결과에 기초하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정할 수 있다.In operation S750 , the apparatus 200 for generating a defect detection model may determine an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value based on the result of the above comparison.

여기서, 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하는 단계는 제1 통계적 특성값들 중 제1 축의 진동신호들에 대한 제1 종류의 통계값들의 범위와 상기 제2 통계적 특성값들 중 상기 제1 축의 진동신호들에 대한 상기 제1 종류의 통계값들의 범위를 비교하고, 이러한 비교하는 단계를 모든 축의 진동신호들의 모든 종류의 통계값들에 대해 반복할 수 있다.Here, the step of determining the axis and the statistical item having a difference greater than or equal to the threshold value includes a range of a first type of statistical values for vibration signals of a first axis among the first statistical characteristic values, and a range of the first type of statistical values among the second statistical characteristic values. The range of the first kind of statistical values for the vibration signals of the first axis may be compared, and the step of comparing may be repeated for all kinds of statistical values of the vibration signals of all axes.

이러한 반복하는 단계 중 비교되는 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 큰 순서 및 겹치는 범위가 가장 작은 순서대로 축 및 통계 항목들을 나열하고, 나열되는 축 및 통계 항목들 중 임의의 개수의 상위 축 및 통계 항목을 선택할 수 있다.During this iterative step, the axes and statistics items are listed in the order of the largest gap between the ranges of statistical values compared and the smallest overlapping ranges, and the upper axis and statistics of any number of the listed axes and statistics items You can select an item.

예를 들어, 도 5의 경우를 참조하면, x축의 진동신호에 대한 통계적 특성값들(도 5(a) 참조) 중에서 첨도(kur)값에 있어서 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 크고, 다음으로 왜도(skew)값에 있어서 결함이 있는 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 범위 사이의 갭이 크다. 다음으로, 서로 겹쳐지기는 하지만, 최대(max)값에 있어서 디바이스들과 결함이 없는 디바이스들의 통계값들의 겹쳐지는 범위가 작다. For example, referring to the case of FIG. 5, among the statistical characteristic values for the vibration signal on the x-axis (refer to FIG. 5(a)), the statistics of devices with and without defects in the kurtosis (kur) value The gap between the ranges of values is the largest, followed by the gap between the ranges of statistical values of defective devices and non-defective devices in skew value. Next, although they overlap each other, the overlapping range of the statistical values of the devices and the defect-free devices in the max value is small.

따라서, 도 5의 경우로 보면 상위 3개의 축 및 통계 항목이 나열된다고 할 때, x축의 첨도값, x축의 왜도값, x축의 최대값의 순서대로 나열될 수 있다.Accordingly, in the case of FIG. 5 , when the top three axes and statistical items are listed, the kurtosis value of the x-axis, the skewness value of the x-axis, and the maximum value of the x-axis may be arranged in the order.

이러한 3개의 축 및 통계 항목의 값들이 디바이스가 결함이 있는 경우와 결함이 없는 경우를 가장 잘 보여주는 지표의 데이터로 선택될 수 있다. The values of these three axes and statistical items can be selected as the index data that best shows the case where the device is defective and the case where there is no defect.

여기서 몇 개의 상위 항목을 정할 것인지는 결함 검출 모델 생성 장치의 프로세싱 능력 및 메모리 용량 등과 같은 장치 성능에 따라 임의의 개수로 정해질 수 있다. 즉, 모델 생성 장치의 프로세싱 능력과 메모리 용량이 클수록 더 많은 수의 항목이 정해질 수 있다.Here, the number of higher-order items may be determined as an arbitrary number according to device performance such as processing power and memory capacity of the device for generating a defect detection model. That is, the larger the processing power and memory capacity of the model generating apparatus, the greater the number of items can be determined.

S760 단계에서, 결함 검출 모델을 훈련시키기 위해 사용될 데이터들의 종류(어느 축의 어느 통계값)가 결정된 후에, 결함 검출 모델 생성 장치(200)는 결정된 종류의 데이터들을 레이블링하여 훈련 데이터를 생성할 수 있다. 제1 디바이스들(110)은 결함이 있는 디바이스들이고, 제2 디바이스들(120)은 결함이 없는 디바이스들이라는 것이 결함 검출 모델 생성 장치(200)에 알려져 있기 때문에 각각의 데이터에 정상, 또는 고장으로 레이블링이 가능하다. 위의 예에 따르면, 제1 디바이스들(110)과 제2 디바이스들(120)의 진동신호들 중 x축의 진동신호들의 첨도값, 왜도값, 최대값에 대하여 정상 또는 고장의 레이블링이 이루어질 수 있다.In step S760 , after the type of data to be used for training the defect detection model (which statistical value on which axis) is determined, the defect detection model generating apparatus 200 may generate training data by labeling the determined type of data. Since it is known to the defect detection model generating apparatus 200 that the first devices 110 are defective devices and the second devices 120 are non-defective devices, each data can be displayed as normal or malfunctioning. labeling is possible. According to the above example, normal or faulty labeling can be performed with respect to the kurtosis value, skewness value, and maximum value of the vibration signals of the x-axis among the vibration signals of the first devices 110 and the second devices 120 . have.

S770 단계에서는 레이블링된 훈련 데이터를 이용하여 초기에 설정된 심층신경망 모델을 지도 학습 방식으로 훈련할 수 있다. 여기서, 초기에 설정된 심층신경망 모델은 디바이스의 결함을 검출할 수 있는 모델로 구성되기 위해 설계된 초기 모델로서 파라미터 값들은 임의의 초기값으로 설정되어 있는 상태이다.In step S770, the initially set deep neural network model may be trained in a supervised learning method using the labeled training data. Here, the initially set deep neural network model is an initial model designed to be configured as a model capable of detecting device defects, and parameter values are set to arbitrary initial values.

초기 모델은 상술된 훈련 데이터를 통해 훈련되면서 파라미터 값들이 최적화되면서 디바이스의 결함을 정확히 검출할 수 있는 결함 검출 모델로 완성될 수 있다.The initial model may be completed as a defect detection model capable of accurately detecting a device defect while optimizing parameter values while training through the above-described training data.

한편, 이후에 생성된 결함 검출 모델의 사용을 위해 사용자에게 입력되어야 할 축 및 통계 항목을 알려줄 수 있도록 결함 검출 모델에 위에서 결정된 축 및 통계 항목에 대한 정보가 태깅될 수 있다.Meanwhile, information on the axes and statistical items determined above may be tagged in the defect detection model to inform the user of the axes and statistical items to be input for use of the subsequently generated defect detection model.

사용자는 결함 검출 모델에 태깅된 정보를 통해 수집단계에서부터 해당 축의 진동신호만 수집하여 결함 검출 모델에 입력되도록 할 수 있고, 이에 따라 모델을 적용하는데 필요한 연산 자원이 효율적으로 사용될 수 있다.The user can collect only the vibration signal of the corresponding axis from the collection stage through the information tagged in the defect detection model and input it into the defect detection model, and thus the computational resources required to apply the model can be efficiently used.

다른 실시 예에서, 컴퓨터 프로세서 자체가 결함 검출 모델에 태깅된 축 및 통계 항목을 판독하고 이에 따라 선별적으로 진동신호들을 수집하여 결함 검출 모델에 입력하도록 설계될 수도 있다.In another embodiment, the computer processor itself may be designed to read the axis and statistical items tagged in the defect detection model, and selectively collect vibration signals according to the input to the defect detection model.

이렇게 결함 검출 모델이 생성되면, 이러한 완성된 결함 검출 모델을 이용하여 디바이스의 결함을 판단할 수 있다.When the defect detection model is generated in this way, the defect of the device may be determined using the completed defect detection model.

결함 검출 모델이 저장된 결함 검출 장치는 디바이스에 부착되어 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 결함 여부 판단 대상이 되는 디바이스의 진동신호들을 수집할 수 있다.The defect detection apparatus in which the defect detection model is stored may collect vibration signals of the device, which is a defect determination target, by vibration sensors attached to the device and disposed to sense vibration of at least three orthogonal axes.

결함 검출 장치는 수집된 진동신호들 중 모델에 태깅되어 있는 축의 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환할 수 있다.The defect detection apparatus may convert the vibration signals of the axis tagged in the model among the collected vibration signals into the frequency domain through Fourier transform.

이후, 결함 검출 장치는 주파수 도메인으로 변환된 상기 진동신호들로부터 미리 태깅되어 결정된 통계 항목의 통계적 특성값들을 위의 방식으로 훈련된 결함 검출 모델에 입력할 수 있다.Thereafter, the defect detection apparatus may input statistical characteristic values of statistical items that are previously tagged and determined from the vibration signals converted into the frequency domain into the defect detection model trained in the above manner.

결함 검출 장치는 결함 검출 모델을 통해 디바이스의 결함 여부에 대한 결과를 출력하여 디바이스의 고장 여부를 판단할 수 있다.The defect detection apparatus may determine whether the device is defective by outputting a result of whether the device is defective through the defect detection model.

이러한 결함 검출 장치는 판단 대상이 되는 디바이스에 부착된 진동센서로부터 도출되는 진동신호의 통계적 특성값을 이용하여 디바이스의 결함여부를 판단하도록 미리 훈련된 심층신경망 모델을 이용하여 결함 여부를 검출하게 된다. 본 실시 예에서 심층신경망 모델은 디바이스에서 발생하는 진동신호의 통계적 특성값 및 디바이스의 상태(정상 및 고장 중 하나)를 포함하는 훈련데이터를 이용하여 미리 훈련된 신경망 모델일 수 있다.Such a defect detection apparatus detects a defect using a deep neural network model trained in advance to determine whether a device is defective using statistical characteristic values of a vibration signal derived from a vibration sensor attached to a device to be determined. In this embodiment, the deep neural network model may be a neural network model trained in advance using training data including statistical characteristic values of vibration signals generated in the device and the state of the device (one of normal and malfunction).

위와 같은 방식을 통해 결함 검출을 위해 입력되어야 하는 신호의 종류가 감소되므로, 진동신호들 모두를 이용하는 경우보다 적은 연산 자원과 시간만으로도 효과적인 결함 검출을 수행할 수 있다.Since the types of signals that must be input for defect detection are reduced through the above method, effective defect detection can be performed with less computational resources and time than when all of the vibration signals are used.

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 unless defined by the claims, the scope of the present invention is limited by the examples or exemplary terminology. it's not going to be In addition, those skilled in the art will recognize 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: 디바이스들
200: 결함 검출 모델 생성 장치
220: 전처리부
230: 산출부
240: 비교부
250: 훈련부
100: devices
200: Defect detection model generation device
220: preprocessor
230: output unit
240: comparison unit
250: training department

Claims (17)

진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 방법으로서,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하는 단계;
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하는 단계;
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하는 단계;
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키는 단계를 포함하고,
상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들은 상기 3축의 진동신호들에 더하여 상기 직교하는 3축에 의해 정의되는 대각선 축의 진동신호들을 포함하고,
상기 수집하는 단계는,
상기 3축의 진동신호들의 조합을 상기 대각선 축의 진동신호와 비교하여 상기 3축의 진동신호의 이상여부를 평가하는 단계; 및
상기 평가하는 단계의 결과에 기초하여 상기 3축의 진동신호 중 정상인 경우의 진동신호만 수집하는 단계를 포함하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
A method of generating a model for detecting a defect in a device using a vibration signal, the method comprising:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate collecting first vibration signals of the first devices and second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
First statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each axis from the first vibration signals converted into the frequency domain, and the first statistical characteristic values are extracted for the vibration signals of each axis from the second vibration signals converted into the frequency domain. 2 extracting statistical feature values;
determining an axis and a statistical item having a difference equal to or greater than a threshold value by comparing the first statistical characteristic values with the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values; and
using the training data to train a defect detection model in a supervised learning method,
The first vibration signals and the second vibration signals include vibration signals of a diagonal axis defined by the three orthogonal axes in addition to the vibration signals of the three axes,
The collecting step is
comparing the combination of the vibration signals of the three axes with the vibration signals of the diagonal axis to evaluate whether the vibration signal of the three axes is abnormal; and
Comprising the step of collecting only the vibration signal in the case of normal among the vibration signals of the three axes based on the result of the evaluation step,
A method for generating a defect detection model of a device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들은 주파수 도메인으로 변환된 각 축의 진동신호들의 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,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
The first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values are a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, a kurtosis ( Including one or more of a kurtosis value, a skewness value, a standard deviation value, and a peak-to-peak value,
A method for generating a defect detection model of a device.
제 1 항에 있어서,
진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 방법으로서,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하는 단계;
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하는 단계;
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하는 단계;
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키는 단계를 포함하고,
상기 축 및 통계 항목을 결정하는 단계는,
상기 제1 통계적 특성값들 중 제1 축의 진동신호들에 대한 제1 종류의 통계값들의 범위와 상기 제2 통계적 특성값들 중 상기 제1 축의 진동신호들에 대한 상기 제1 종류의 통계값들의 범위를 비교하는 단계;
상기 비교하는 단계를 모든 축의 진동신호들의 모든 종류의 통계값들에 대해 반복하는 단계;
상기 반복하는 단계 중 비교되는 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 큰 순서 및 겹치는 범위가 가장 작은 순서대로 축 및 통계 항목들을 나열하는 단계; 및
나열되는 축 및 통계 항목들 중 임의의 개수의 상위 축 및 통계 항목을 선택하는 단계를 포함하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
A method of generating a model for detecting a defect in a device using a vibration signal, the method comprising:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate collecting first vibration signals of the first devices and second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
First statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each axis from the first vibration signals converted into the frequency domain, and the first statistical characteristic values are extracted for the vibration signals of each axis from the second vibration signals converted into the frequency domain. 2 extracting statistical feature values;
determining an axis and a statistical item having a difference equal to or greater than a threshold value by comparing the first statistical characteristic values with the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values; and
using the training data to train a defect detection model in a supervised learning method,
The step of determining the axis and the statistical item is,
The range of the first kind of statistical values for the vibration signals on the first axis among the first statistical characteristic values and the statistical values of the first kind for the vibration signals on the first axis among the second statistical characteristic values comparing ranges;
repeating the comparing step for all kinds of statistical values of vibration signals of all axes;
listing the axes and statistical items in the order of the largest gap between the ranges of statistical values compared during the repeating step and the smallest overlapping range; and
selecting any number of top axes and statistics items from among the listed axes and statistics items;
A method for generating a defect detection model of a device.
제 4 항에 있어서,
상기 선택하는 단계 이전에,
결함 검출 모델 생성을 수행하는 장치의 연산 능력 및 메모리 용량을 탐지하는 단계; 및
상기 연산 능력 및 상기 메모리 용량에 기초하여 상기 임의의 개수를 결정하는 단계를 포함하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
5. The method of claim 4,
Prior to the selecting step,
detecting a computing power and a memory capacity of a device performing fault detection model generation; and
determining the arbitrary number based on the computing power and the memory capacity,
A method for generating a defect detection model of a device.
진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 방법으로서,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하는 단계;
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하는 단계;
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하는 단계;
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키는 단계를 포함하고,
훈련된 결함 검출 모델의 적용 과정에서 사용자에게 입력되어야 할 축 및 통계 항목을 알려줄 수 있도록 상기 결함 검출 모델에 상기 결정하는 단계에서 결정된 축 및 통계 항목을 태깅하는 단계를 더 포함하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
A method of generating a model for detecting a defect in a device using a vibration signal, the method comprising:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate collecting first vibration signals of the first devices and second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
First statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each axis from the first vibration signals converted into the frequency domain, and the first statistical characteristic values are extracted for the vibration signals of each axis from the second vibration signals converted into the frequency domain. 2 extracting statistical feature values;
determining an axis and a statistical item having a difference equal to or greater than a threshold value by comparing the first statistical characteristic values with the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values; and
using the training data to train a defect detection model in a supervised learning method,
The method further comprising the step of tagging the axis and statistical items determined in the determining step to the defect detection model so as to inform the user of the axes and statistical items to be input in the process of applying the trained defect detection model,
A method for generating a defect detection model of a device.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 디바이스들과 상기 제2 디바이스들은 동일한 모델의 장치인,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
The first devices and the second devices are devices of the same model,
A method for generating a defect detection model of a device.
진동신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 방법으로서,
디바이스에 부착되어 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 디바이스의 진동신호들을 수집하는 단계;
수집된 상기 진동신호들 중 제 1 항에서 결정된 축의 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
주파수 도메인으로 변환된 상기 진동신호들로부터 제 1 항에서 결정된 통계 항목의 통계적 특성값들을 제 1 항의 결함 검출 모델에 입력하는 단계; 및
상기 결함 검출 모델을 통해 상기 디바이스의 결함 여부에 대한 결과를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 진동신호들은 상기 3축의 진동신호들에 더하여 상기 직교하는 3축에 의해 정의되는 대각선 축의 진동신호를 포함하고,
상기 수집하는 단계는,
상기 3축의 진동신호들의 조합을 상기 대각선 축의 진동신호와 비교하여 상기 3축의 진동신호의 이상여부를 평가하는 단계; 및
상기 평가하는 단계의 결과에 기초하여 상기 3축의 진동신호 중 정상인 경우의 진동신호만 수집하는 단계를 포함하는,
디바이스의 결함 검출 방법.
A method of detecting a device defect using a vibration signal, comprising:
collecting vibration signals of the device by vibration sensors attached to the device and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes;
converting the vibration signals of the axis determined in claim 1 among the collected vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
inputting statistical characteristic values of the statistical items determined in claim 1 from the vibration signals converted into the frequency domain into the defect detection model of claim 1; and
outputting a result of whether the device is defective through the defect detection model,
The vibration signals include a vibration signal of a diagonal axis defined by the three orthogonal axes in addition to the vibration signals of the three axes,
The collecting step is
comparing the combination of the vibration signals of the three axes with the vibration signals of the diagonal axis to evaluate whether the vibration signal of the three axes is abnormal; and
Comprising the step of collecting only the vibration signal in the case of normal among the vibration signals of the three axes based on the result of the evaluation step,
A method for detecting defects in a device.
삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 통계적 특성값들은 주파수 도메인으로 변환된 각 축의 진동신호들의 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,
디바이스의 결함 검출 방법.
9. The method of claim 8,
The statistical characteristic values are a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, a kurtosis value, and a skewness value of the vibration signals of each axis converted to the frequency domain. , including at least one of a standard deviation value and a peak-to-peak value,
A method for detecting defects in a device.
컴퓨터를 이용하여 제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 및 제 10 항의 방법 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method of any one of claims 1, 3 to 8, and 10 using a computer. 진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 장치로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 동작 가능하게 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하고,
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하고,
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 상기 제1 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 상기 제2 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하고,
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하고,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하고,
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키도록 야기하는 코드를 저장하고,
상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들은 상기 3축의 진동신호들에 더하여 상기 직교하는 3축에 의해 정의되는 대각선 축의 진동신호들을 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
상기 3축의 진동신호들의 조합을 상기 대각선 축의 진동신호와 비교하여 상기 3축의 진동신호의 이상여부를 평가하고,
상기 평가하는 단계의 결과에 기초하여 상기 3축의 진동신호 중 정상인 경우의 진동신호만 수집하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 장치.
An apparatus for generating a model for detecting a device defect by using a vibration signal, comprising:
at least one processor; and
a memory operatively coupled to the processor and storing at least one code executed by the processor;
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate Collecting the first vibration signals of the first devices and the second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
From the first vibration signals converted to the frequency domain, first statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each of the first devices and each axis, and from the second vibration signals converted to the frequency domain, the second vibration signals are extracted. Extracting second statistical characteristic values for each of the two devices and the vibration signals of each axis,
determining an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value by comparing the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values;
store a code causing to train a defect detection model in a supervised learning manner using the training data;
The first vibration signals and the second vibration signals include vibration signals of a diagonal axis defined by the three orthogonal axes in addition to the vibration signals of the three axes,
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
Comparing the combination of the vibration signals of the three axes with the vibration signals of the diagonal axis to evaluate whether the vibration signal of the three axes is abnormal,
Further storing a code causing to collect only the vibration signal in the normal case among the vibration signals of the three axes based on the result of the evaluating step,
An apparatus for generating a defect detection model of a device.
삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들은 주파수 도메인으로 변환된 각 축의 진동신호들의 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,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 장치.
13. The method of claim 12,
The first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values are a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, a kurtosis ( Including one or more of a kurtosis value, a skewness value, a standard deviation value, and a peak-to-peak value,
An apparatus for generating a defect detection model of a device.
진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 장치로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 동작 가능하게 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하고,
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하고,
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 상기 제1 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 상기 제2 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하고,
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하고,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하고,
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키도록 야기하는 코드를 저장하고,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들은 주파수 도메인으로 변환된 각 축의 진동신호들의 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 포함하며,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
상기 제1 통계적 특성값들 중 제1 축의 진동신호들에 대한 제1 종류의 통계값들의 범위와 상기 제2 통계적 특성값들 중 상기 제1 축의 진동신호들에 대한 상기 제1 종류의 통계값들의 범위를 비교하고,
상기 비교하는 단계를 모든 축의 진동신호들의 모든 종류의 통계값들에 대해 반복하고,
상기 반복하는 동작 중 비교되는 통계값들의 범위 사이의 갭이 가장 큰 순서 및 겹치는 범위가 가장 작은 순서대로 축 및 통계 항목들을 나열하고,
나열되는 축 및 통계 항목들 중 임의의 개수의 상위 축 및 통계 항목을 선택하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 장치.
An apparatus for generating a model for detecting a device defect by using a vibration signal, comprising:
at least one processor; and
a memory operatively coupled to the processor and storing at least one code executed by the processor;
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate Collecting the first vibration signals of the first devices and the second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
From the first vibration signals converted to the frequency domain, first statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each of the first devices and each axis, and from the second vibration signals converted to the frequency domain, the second vibration signals are extracted. Extracting second statistical characteristic values for each of the two devices and the vibration signals of each axis,
determining an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value by comparing the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values;
store a code causing to train a defect detection model in a supervised learning manner using the training data;
The first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values are a mean value, a median value, a minimum value, a maximum value, a kurtosis ( It includes at least one of a kurtosis value, a skewness value, a standard deviation value, and a peak-to-peak value,
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
The range of the first kind of statistical values for the vibration signals on the first axis among the first statistical characteristic values and the statistical values of the first kind for the vibration signals on the first axis among the second statistical characteristic values compare ranges,
repeating the comparing step for all kinds of statistical values of vibration signals of all axes,
List the axes and statistical items in the order of the largest gap between the ranges of statistical values compared during the repeated operation and the smallest overlapping range,
further storing code for causing the selection of any number of upper axes and statistics items of the listed axes and statistics items;
An apparatus for generating a defect detection model of a device.
진동 신호를 이용하여 디바이스의 결함을 검출하는 모델을 생성하는 장치로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 동작 가능하게 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
결함이 있는 것으로 판정된 제1 디바이스들과 결함이 없는 것으로 판정된 제2 디바이스들에 각각 부착되어 상기 제1 및 제2 디바이스들이 동작하는 동안 적어도 직교하는 3축의 진동을 감지하도록 배치된 진동센서들에 의해 상기 제1 디바이스들의 제1 진동신호들 및 상기 제2 디바이스들의 제2 진동신호들을 수집하고,
수집된 상기 제1 진동신호들 및 상기 제2 진동신호들을 퓨리에 트랜스폼을 통해 주파수 도메인으로 변환하고,
주파수 도메인으로 변환된 상기 제1 진동신호들로부터 상기 제1 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제1 통계적 특성값들을 추출하고, 주파수 도메인으로 변환된 상기 제2 진동신호들로부터 상기 제2 디바이스들 각각 및 각각의 축의 진동신호들에 대하여 제2 통계적 특성값들을 추출하고,
동일 축의 동일 통계 항목별로 상기 제1 통계적 특성값들과 상기 제2 통계적 특성값들을 비교하여 임계값 이상의 차이를 가지는 축 및 통계 항목을 결정하고,
상기 제1 통계적 특성값들 및 상기 제2 통계적 특성값들 중, 결정된 상기 축 및 통계 항목의 제1 통계적 특성값 및 제2 통계적 특성값에 디바이스의 결함 유무를 레이블링하여 훈련 데이터를 생성하고,
상기 훈련 데이터를 이용하여 지도 학습 방식으로 결함 검출 모델을 훈련시키도록 야기하는 코드를 저장하고,,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
훈련된 상기 결함 검출 모델은, 적용 과정에서 사용자에게 입력되어야할 축 및 통계 항목을 알려줄 수 있도록 상기 축 및 통계 항목이 태깅되도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 장치.
An apparatus for generating a model for detecting a device defect by using a vibration signal, comprising:
at least one processor; and
a memory operatively coupled to the processor and storing at least one code executed by the processor;
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
Vibration sensors attached to the first devices determined to be defective and the second devices determined to be free, respectively, and arranged to sense vibration of at least three orthogonal axes while the first and second devices operate Collecting the first vibration signals of the first devices and the second vibration signals of the second devices by
converting the collected first and second vibration signals into a frequency domain through a Fourier transform;
From the first vibration signals converted to the frequency domain, first statistical characteristic values are extracted with respect to the vibration signals of each of the first devices and each axis, and from the second vibration signals converted to the frequency domain, the second vibration signals are extracted. Extracting second statistical characteristic values for each of the two devices and the vibration signals of each axis,
determining an axis and a statistical item having a difference greater than or equal to a threshold value by comparing the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values for the same statistical items on the same axis;
generating training data by labeling the presence or absence of a device defect to the determined first and second statistical characteristic values of the axes and statistical items among the first statistical characteristic values and the second statistical characteristic values;
store a code causing to train a defect detection model in a supervised learning manner using the training data;
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
The trained defect detection model further stores a code causing the axes and statistical items to be tagged so as to inform the user of the axes and statistical items to be input in the application process,
An apparatus for generating a defect detection model of a device.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 디바이스들과 상기 제2 디바이스들은 동일한 모델의 장치인,
디바이스의 결함 검출 모델 생성 장치.
13. The method of claim 12,
The first devices and the second devices are devices of the same model,
An apparatus for generating a defect detection model of a device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115574929A (en) * 2022-10-09 2023-01-06 正泰集团研发中心(上海)有限公司 Method and device for detecting vibration of electric appliance, electronic equipment and storage medium
WO2023185827A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 阿里巴巴(中国)有限公司 Mechanical fault detection method and apparatus, and server-side device and storage medium

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102069377B1 (en) * 2019-07-05 2020-01-22 주식회사 에이티지 Predictive Diagnosis Apparatus For Complex Defect 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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023185827A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 阿里巴巴(中国)有限公司 Mechanical fault detection method and apparatus, and server-side device and storage medium
CN115574929A (en) * 2022-10-09 2023-01-06 正泰集团研发中心(上海)有限公司 Method and device for detecting vibration of electric appliance, electronic equipment and storage medium

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