KR20230100997A - 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법, 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템 - Google Patents

기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법, 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템 Download PDF

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KR20230100997A
KR20230100997A KR1020210190730A KR20210190730A KR20230100997A KR 20230100997 A KR20230100997 A KR 20230100997A KR 1020210190730 A KR1020210190730 A KR 1020210190730A KR 20210190730 A KR20210190730 A KR 20210190730A KR 20230100997 A KR20230100997 A KR 20230100997A
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김정희
윤일근
이수
민혜리
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주식회사 이파피루스
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Abstract

기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법, 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계 및 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계를 포함하는 필터링 주파수 결정 방법이 제공된다.

Description

기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법, 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템{Method for determining filtering frequency to remove vibration noise by rigid body motion of machinery, method for removing vibration noise by rigid body motion of machinery, and computing system performing the same}
본 발명은 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법, 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 로봇과 같이 움직이는 기계 내의 모터에서 발생하는 진동만을 추출하기 위하여, 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 필터링 주파수를 결정하고 이를 이용하여 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 기술이다.
일반적으로 산업 기계(특히, 회전기계)들은 구동되는 과정에서 필수적으로 기계적인 진동이 발생한다. 기계들의 진동을 살펴보면 기계의 구조에 따른 일정한 패턴을 가지고 있으며 그 패턴의 분석만으로도 회전 기계의 이상 유무 및 고장 종류 예측도 가능하다.
산업기계의 진동 분석 기술로는 진동의 크기와 주파수로 분석하는 방법이 존재한다. 진동 크기의 단순 분석 기법은 작업자가 다년간 설비를 구동시킨 다년간의 노하우를 바탕으로 설비의 진동을 청각 또는 촉각을 통해 기준 진동과 차이가 있는 경우 이상 유무를 진단하는 전통적 기법이다. 또한 진동의 크기를 진동 센서에 의해 측정된 진동의 크기가 기준 진동 크기에 비해서 일정 값 이상의 차이가 나는 경우 설비가 이상하다는 판단을 하는 기법도 있다. 진동의 주파수 분석 방법으로는 진동 시 발생하는 측정된 주파수가 기준 주파수에 비교하여 일정 수준 이상의 차이가 발생하는 경우, 깨짐 또는 헐거워짐 등의 현상 시 발생되는 주파수 대역의 주파수가 발생하는 경우에는 설비의 이상을 판단하는 방법이다.
그런데, 종래의 산업 시설에서는 일반적으로 기계(정확하게는 진동을 일으키는 기계 내의 모터)가 고정되어 있는 경우가 많기 때문에, 이러한 산업 기계의 진동을 측정할 경우, 모터와 관련된 진동만이 측정된다. 하지만 기술의 발전으로 사람을 대체하여 움직이는 로봇들의 사용이 크게 증가하고 있으며, 로봇 내에 있는 모터는 로봇이 움직임에 따라 관련된 진동이 함께 발생한다. 로봇의 움직임을 강체 운동(rigid body motion)이라고 통칭하며, 로봇 내 모터의 진동을 측정하면 강체 운동(rigid body motion)에 의한 진동이 함께 측정되어 파형의 모양이 크게 변화한다. 이로 인해 진동 크기나 주파수가 크게 변화하여 기존의 진동 분석 기술을 이용한 고장 탐지 방법을 사용하지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇과 같이 움직이는 기계 내의 모터에서 발생하는 진동만을 추출하기 위하여 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 필터링 주파수를 결정하고 이를 이용하여 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계 및 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계는, (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계, (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계, (c) 상기 제1중간 데이터를 (고속 푸리에 역변환 알고리즘을 통해) 시간 도메인 데이터로 변환하여 제2중간 데이터를 생성하는 단계, (d) 상기 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계, (f) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계 및 (g) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (f) 단계를 반복 수행하고, 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계는, 상기 하이패스 필터링 주파수에 소정의 델타값을 합산하여 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초기 주파수는 5Hz이며, 상기 하이패스 필터링 주파수의 최고값은 15Hz인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진동 센서는 3축 진동 센서이며, 상기 측정 데이터는 상기 3축 진동 센서에서 출력된 x축 데이터, y축 데이터 및 z축 데이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계 및 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동(rigid body motion)에 의한 진동 노이즈를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 기준 필터링 주파수는, 상술한 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법에 의하여 결정되는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 데이터 처리장치에 설치되며 상술한 방법을 수행하기 위한 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템으로서, 프로세서 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 컴퓨팅 시스템이 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법을 수행하도록 제어하고, 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법은, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계 및 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계는, (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계, (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계, (c) 상기 제1중간 데이터를 (고속 푸리에 역변환 알고리즘을 통해) 시간 도메인 데이터로 변환하여 제2중간 데이터를 생성하는 단계, (d) 상기 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계, (f) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계 및 (g) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (f) 단계를 반복 수행하고, 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 컴퓨팅 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템으로서, 프로세서 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 컴퓨팅 시스템이 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법을 수행하도록 제어하고, 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법은, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계 및 상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동(rigid body motion)에 의한 진동 노이즈를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 기준 필터링 주파수는, 제1항에 기재된 방법에 의하여 결정되는 컴퓨팅 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 획득모듈-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 주파수 도메인 변환모듈 및 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 기준 필터링 주파수 결정모듈을 포함하되, 상기 기준 필터링 주파수 결정모듈은, (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계, (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계, (c) 상기 제1중간 데이터를 (고속 푸리에 역변환 알고리즘을 통해) 시간 도메인 데이터로 변환하여 제2중간 데이터를 생성하는 단계, (d) 상기 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계, (f) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계 및 (g) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (f) 단계를 반복 수행하고, 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 기준 필터링 주파수로 결정과정을 수행하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 획득모듈-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-, 상기 측정 데이터를 (고속 푸리에 변환 알고리즘을 통해) 주파수 도메인 데이터로 변환하는 주파수 도메인 변환모듈 및 상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동(rigid body motion)에 의한 진동 노이즈를 제거하는 제어모듈을 포함하되, 상기 기준 필터링 주파수는, 제1항에 기재된 방법에 의하여 결정되는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 시스템이 제공된다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 로봇과 같이 움직이는 기계 내의 모터에서 발생하는 진동만을 추출하기 위하여 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 필터링 주파수를 결정하고 이를 이용하여 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하기 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
또한 기계의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈가 제거된 데이터를 종전의 모터 상태 판단 방법에 적용함으로써 기계 내의 모터를 진단할 수 있으며 기계의 예지보전이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법 및 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법이 수행되는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 주파수 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따라 기준 필터링 주파수를 결정하는 과정의 일 예를 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 필터링 주파수 결정 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 7은 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 제1, 제2 등의 용어는 특별한 순서를 나타내는 것이 아니며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 있어서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. 반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법(이하, '필터링 주파수 결정 방법'이라고 함) 및 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법(이하, '노이즈 제거 방법'이라고 함)이 수행되는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 주파수 결정 방법은 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 시스템 (100; 이하 '필터링 주파수 결정 시스템'이라고 함)에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거 방법은 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 시스템(200; 이하 '노이즈 제거 시스템'이라고 함)에 의해 수행될 수 있다. 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 기계(10)의 강체 운동(rigid body motion)에 의해 발생하는 진동을 필터링하기 위한 필터링 주파수를 판단할 수 있으며, 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 판단된 필터링 주파수를 이용하여 강체 운동에 의한 노이즈 진동을 제거할 수 있다.
상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및/또는 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 연산능력을 가진 데이터 처리장치인 컴퓨팅 시스템일 수 있으며, 일반적으로 네트워크를 통해 클라이언트가 접속 가능한 데이터 처리 장치인 서버뿐만 아니라 개인용 컴퓨터나 휴대 단말 등과 같은 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및/또는 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 어느 하나의 물리적 장치로 구현될 수도 있으나, 필요에 따라 복수의 물리적 장치가 유기적으로 결합되어 본 발명의 기술적 사상에 따른 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및/또는 상기 노이즈 제거 시스템(200)을 구현할 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 기계(10)의 진동을 감지하는 진동 센서(20)에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터에 기반하여 필터링 주파수를 결정할 수 있다.
상기 기계(10)는 회전축을 중심으로 회전하는 모터(11)를 포함할 수 있다. 상기 기계(10) 그 자체로 강체 운동을 할 수 있으며 이로 인해 진동이 발생할 수 있다. 상기 기계(10)에 내장된 모터(11)는, 예를 들어, DC Motor, Brushless DC Motor, Torque Motor, Stepper Motor, Gear Motor, 보이스코일, 리니어모터 등일 수 있으며, 기계(10)에 내장된 모터(11)는 회전 시 진동을 유발할 수 있다.
상기 진동 센서(20)는 상기 기계(10)의 진동을 감지하고 상기 기계(10)에 대한 진동을 측정할 수 있다. 상기 진동 센서(20)는 가속도 센서로 구현될 수 있다. 상기 진동 센서(20)는 상기 기계(10)에 접촉하여 설치될 수도 있으며, 상기 기계(10)에서 일정거리만큼 이격된 비접촉식 센서일 수도 있다.
일 실시예에서 상기 진동 센서(20)는 3축 진동 센서일 수 있다. 이 경우 상기 3축 진동 센서(20)는 상기 기계(10)에 대한 3차원 진동을 측정할 수 있다. 상기 3축 진동 센서(20)는 x축, y축, z축 3방향의 가속도 데이터를 출력하는 3축 가속도 센서 혹은 3축 가속도계로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 3축 진동 센서(20)의 한 축(예를 들어, z축)은 상기 기계(10)의 회전축과 수평을 이룰 수 있다.
상기 진동 센서(20)는 무선통신모듈을 구비할 수 있으며 이를 통하여 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 상기 노이즈 제거 시스템(200)과 무선통신을 수행할 수 있다. 상기 무선통신모듈은, 예를 들어, 3G, LTE, LTE-A, Wi-Fi, WiGig, Ultra Wide Band(UWB) 등의 원거리 무선 통신 방식 혹은 MST, Bluetooth, NFC, RFID, ZigBee, Z-Wave, IR 등의 근거리 무선 통신 방식으로 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 상기 노이즈 제거 시스템(200)과 통신할 수 있다. 또는 상기 진동 센서(20)는 상기 3축 진동 센서(20)와 무선통신을 수행하며, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 상기 노이즈 제거 시스템(200)과 유선통신을 수행하는 무선 중계장치(미도시)을 통해 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 상기 노이즈 제거 시스템(200)과 통신을 수행할 수도 있다.
도 1은 편의상 하나의 기계(10) 및 하나의 진동 센서(20)만을 도시하고 있으나, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 복수의 회전 기계에 각각 대응되는 복수의 진동 센서로부터 진동 데이터를 수집하여 필터링 주파수를 결정할 수도 있다.
한편, 결정된 필터링 주파수는 상기 노이즈 제거 시스템(200)에 전달될 수 있으며, 상기 노이즈 제거 시스템(200) 상기 필터링 주파수를 이용하여 소정의 진단 대상 기계(예를 들어, 10)에서 발생하는 전체적인 진동으로부터 상기 기계(10)의 강체 운동으로 인한 진동 노이즈를 제거하고 상기 기계(10) 내부의 모터(11)에서 발생하는 진동만을 추출할 수 있다. 이렇게 추출된 모터(11)의 진동(즉, 강체 운동으로 인한 진동 노이즈가 제거된 결과물)은 상기 기계(10) 내부의 모터(11)의 이상 여부를 판단하는데 이용될 수 있다.
도 1에서는 편의상 필터링 주파수를 측정하는데 이용되는 기계와 진단 대상이 되는 기계를 동일한 것으로 도시하였으나, 실제 구현에서는 당연히 필터링 주파수를 측정하는데 이용되는 기계와 진단 대상이 되는 기계는 상이할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 서로 분리된 형태로 구현될 수도 있고 하나의 시스템으로 구현될 수도 있다. 또는 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및/또는 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 소정의 모(母) 시스템의 서브 시스템의 형태로 구현될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 주파수 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 기계(10)의 진동을 감지하는 진동 센서(20)에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득할 수 있다(S100). 예를 들어, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 진동 센서(20)로부터 초당 1,000회의 빈도로 5초 동안의 진동 데이터를 획득할 수 있다.
이후 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 측정 데이터를 푸리에 변환을 통해 주파수 도메인 데이터로 변환할 수 있다(S200).
상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터, 즉 시간을 x축으로 하고 진폭을 y축으로 하는 데이터인데, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 시간 도메인 데이터인 측정 데이터를 푸리에 변환을 통해 주파수 도메인 데이터로 변환할 수 있다. 푸리에 변환은 잘 알려져 있는 바와 같이, 시간 도메인의 함수(혹은 신호)를 함수를 구성하고 있는 주파수 성분으로 분해하는 작업을 의미한다. 일 실시예에서 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 고속 푸리에 변환 알고리즘을 통하여 상기 측정 데이터를 도메인 데이터로 변환할 수 있다.
푸리에 변환할 때에 스펙트럴 리키지(Spectral Leakage) 현상이 발생할 수 있으므로 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 측정 데이터를 푸리에 변환하는 수행하는 과정 이전에 Windowing 함수를 사용한 전처리 과정을 더 수행할 수 있다.
이후 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정할 수 있으며(S300), 그 구체적인 과정의 일 예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따라 기준 필터링 주파수를 결정하는 과정(도 2의 S300)의 일 예를 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화할 수 있다(S110). 상기 초기 주파수는 예를 들어 5Hz일 수 있다.
이후 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성할 수 있다(S120).
상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수에 의해 상기 주파수 도메인 데이터가 정상적으로 필터링되었는지 여부를 확인할 수 있다.
보다 구체적으로는 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 제1중간 데이터를 푸리에 역변환을 통해 시간 도메인 데이터로 변환하여 제2중간 데이터를 생성할 수 있으며, 상기 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN)을 산출할 수 있다(S130). 예를 들어 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 제2중간 데이터를 4등분하여 4개의 분할 데이터를 생성할 수 있으며 각각의 분할 데이터의 대표값을 산출할 수 있다. 각 분할 데이터의 대표값은 평균값일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 최대값, 최소값, 중간값 등 다양한 방식으로 대표값이 산출될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S140).
만약 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최소값의 차이가 상기 임계 값보다 큰 경우, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트할 수 있다(S150). 바람직하게는 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수를 점차 증가시켜가면서 적정한 하이패스 필터링 주파수를 찾을 수 있다. 따라서 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수에 소정의 델타값을 합산하여 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트할 수 있다. 예를 들어 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 1Hz만큼 상기 하이패스 필터링 주파수를 증가할 수 있다.
이후 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 S120 단계 내지 S150 단계를 반복 수행할 수 있다(S150, S120 참조).
한편, 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값(A1 ~ AN) 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작다면, 상기 하이패스 필터링 주파수에 의해 상기 주파수 도메인 데이터가 정상적으로 필터링된 것으로 볼 수 있으므로 필터링 주파수 결정 시스템(100) 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정할 수 있다(S160).
일 실시예에서, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수를 소정의 최고값으로 제한할 수 있다. 예를 들어 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수의 최고값을 15Hz로 제한할 수 있다. 이를 위하여 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 하이패스 필터링 주파수가 15Hz까지 증가하면 더 이상 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하지 아니하고 상기 기준 필터링 주파수를 15Hz로 결정할 수 있다.
한편 상기 진동 센서(200)가 3중 진동 센서인 경우, 각 측정 데이터는 x축 데이터, y축 데이터, z축 데이터를 포함할 수 있다. 즉, 각 측정 데이터는 3차원 벡터의 형태일 수 있으며, x축 데이터는 상기 3축 진동 센서(20)가 측정한 진동의 x축 방향 데이터이며, y축 데이터는 상기 3축 진동 센서(20)가 측정한 진동의 y축 방향 데이터이며, z축 데이터는 상기 3축 진동 센서(20)가 측정한 진동의 z축 방향 데이터이다. 이 경우 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 x축 데이터, y축 데이터, z축 데이터 각각에 대하여 상술한 필터링 주파수 결정 방법을 수행함으로써, x축 진동, y축 진동, z축 진동 각각에 대한 기준 필터링 주파수를 결정할 수 있다.
한편, 앞서 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 것은 1화의 측정에 의해 측정 데이터가 생성되고, 이를 통하여 기준 필터링 주파수가 결정되는 과정에 관한 것이다. 그런데, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 기준 필터링 주파수를 결정하기 위하여 도 2 내지 도 3의 과정을 복수 회 반복하고, 각각의 과정에서 산출된 기준 필터링 주파수를 이용하여 최종적인 기준 필터링 주파수를 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 각각의 산출 결과물의 평균값, 최대값 혹은 최소값을 최종적인 기준 필터링 주파수로 결정할 수 있다. 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 오랜 기간 측정된 측정 데이터를 분할하여, 혹은 일정 주기마다 측정 데이터를 획득하여 복수 회만큼 도 2 내지 도 3의 과정을 반복 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4에 따른 노이즈 제거 방법은 상기 노이즈 제거 시스템(200)에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 노이즈 제거 시스템(200)는 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)에 의해 미리 결정된 기준 필터링 주파수가 저장되어 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 강체 운동에 따른 진동 노이즈 제거의 대상이 되는 기계(10)의 진동을 측정하는 진동 센서(20)에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득할 수 있다(S400).
상기 노이즈 제거 시스템(200)은 상기 측정 데이터를 푸리에 변환을 통해 주파수 도메인 데이터로 변환할 수 있다(S500).
이후 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계(10)의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거할 수 있다.
상기 주파수 도메인 데이터에서 상기 기계(10)의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거되고 난 결과물은 상기 기계 내의 모터(11)의 이상 여부를 판단하는데 이용될 수 있으며, 그 외에도 상기 기계(10)의 예지보전에 이용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 필터링 주파수 결정 시스템(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 7은 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 제거 시스템(200)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 필요한 하드웨어 리소스(resource) 및/또는 소프트웨어를 구비한 논리적인 구성을 의미할 수 있으며, 반드시 하나의 물리적인 구성요소를 의미하거나 하나의 장치를 의미하는 것은 아니다. 즉, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 구비되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 논리적인 결합을 의미할 수 있으며, 필요한 경우에는 서로 이격된 장치에 설치되어 각각의 기능을 수행함으로써 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 논리적인 구성들의 집합으로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 각각의 기능 또는 역할별로 별도로 구현되는 구성들의 집합을 의미할 수도 있다. 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)의 각 구성은 서로 다른 물리적 장치에 위치할 수도 있고, 동일한 물리적 장치에 위치할 수도 있다. 또한, 구현 예에 따라서는 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)의 구성 요소 각각을 구성하는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 결합 역시 서로 다른 물리적 장치에 위치하고, 서로 다른 물리적 장치에 위치한 구성들이 서로 유기적으로 결합되어 각각의 상기 모듈들을 구현할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스(resource)의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 획득모듈(110), 주파수 도메인 변환모듈(120), 필터링 주파수 결정모듈(130)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서는, 상술한 구성요소들 중 일부 구성요소는 반드시 본 발명의 구현에 필수적으로 필요한 구성요소에 해당하지 않을 수도 있으며, 또한 실시예에 따라 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 이보다 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)은 상기 진동 센서(20)와 통신하기 위한 통신모듈(미도시), 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100)의 구성요소 및 리소스를 제어하기 위한 제어모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 획득모듈(120)은 기계(예를 들어, 10)의 진동을 감지하는 진동 센서(예를 들어, 20)에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득할 수 있다. 상기 측정 데이터는 앞서 설명한 바와 같이 시간 도메인 진폭 데이터일 수 있다.
상기 주파수 도메인 변환모듈(120)은 상기 측정 데이터를 푸리에 변환 알고리즘을 통해 주파수 도메인 데이터로 변환할 수 있다.
상기 필터링 주파수 결정모듈(130)은 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정할 수 있으며, 이를 위하여 도 6에 도시된 바와 같은 세부 구성을 포함할 수 있다. 도 6은 상기 필터링 주파수 결정모듈(130)을 구성하는 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 6을 참조하면 상기 필터링 주파수 결정모듈(130)은 초기화모듈(131), 하이패스 필터링 모듈(132), 시간 도메인 변환모듈(133), 판단모듈(134), 업데이트모듈(135) 및 반복제어모듈(136)을 포함할 수 있다.
상기 초기화모듈(131)은 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화할 수 있다.
상기 하이패스 필터링 모듈(132)은 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성할 수 있다.
상기 시간 도메인 변환모듈(133)은 상기 제1중간 데이터를 푸리에 역변환 알고리즘을 통해 시간 도메인 데이터로 변환하여 제2중간 데이터를 생성할 수 있다.
상기 판단모듈(134)은 상기 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하고 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 작은지 여부를 판단할 수 있다.
상기 업데이트모듈(135)은 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트할 수 있다.
상기 반복제어모듈(136)은 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 하이패스 필터링 모듈(132), 시간 도메인 변환모듈(133), 판단모듈(134), 업데이트모듈(135)이 상술한 기능을 반복 수행하도록 제어할 수 있으며, 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 획득모듈(210), 주파수 도메인 변환모듈(220) 및 제어모듈(230)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서는, 상술한 구성요소들 중 일부 구성요소는 반드시 본 발명의 구현에 필수적으로 필요한 구성요소에 해당하지 않을 수도 있으며, 또한 실시예에 따라 상기 노이즈 제거 시스템(200) 은 이보다 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어 상기 노이즈 제거 시스템(200)은 상기 진동 센서(20)와 통신하기 위한 통신모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 제어모듈(230)은 상기 노이즈 제거 시스템(200)의 구성요소 및 리소스를 제어할 수 있다.
상기 획득모듈(210)은 소정의 진단 대상 기계(예를 들어, 10)의 진동을 감지하는 진동 센서(예를 들어, 20)에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득할 수 있다.
상기 주파수 도메인 변환모듈(220)은 상기 측정 데이터를 푸리에 변환 알고리즘을 통해 주파수 도메인 데이터로 변환할 수 있다.
상기 제어모듈(230은 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거할 수 있다.
한편, 구현 예에 따라서, 상기 필터링 주파수 결정 시스템(100) 및 노이즈 제거 시스템(200)은 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 싱글 코어 CPU혹은 멀티 코어 CPU를 포함할 수 있다. 메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 또는 기타 비휘발성 고체상태 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. 프로세서 및 기타 구성 요소에 의한 메모리로의 액세스는 메모리 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 제어 프로그램 및 대상 프로그램도 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계는,
    (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계;
    (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계;
    (c) 상기 제1중간 데이터를 시간 도메인 데이터로 변환한 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계;
    (d) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계; 및
    (e) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (d) 단계를 반복 수행하고,
    상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계는,
    상기 하이패스 필터링 주파수에 소정의 델타값을 합산하여 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계를 포함하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초기 주파수는 5Hz이며,
    상기 하이패스 필터링 주파수의 최고값은 15Hz인 것을 특징으로 하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동 센서는 3축 진동 센서이며,
    상기 측정 데이터는 상기 3축 진동 센서에서 출력된 x축 데이터, y축 데이터 및 z축 데이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법.
  5. 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 기준 필터링 주파수는, 제1항 에 기재된 방법에 의하여 결정되는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법.
  6. 데이터 처리장치에 설치되며 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  8. 컴퓨팅 시스템으로서,
    프로세서; 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 컴퓨팅 시스템이 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법을 수행하도록 제어하고,
    상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 방법은,
    기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 단계는,
    (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계;
    (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계;
    (c) 상기 제1중간 데이터를 시간 도메인 데이터로 변환한 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계;
    (d) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계; 및
    (e) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (d) 단계를 반복 수행하고,
    상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계는,
    상기 하이패스 필터링 주파수에 소정의 델타값을 합산하여 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초기 주파수는 5Hz이며,
    상기 하이패스 필터링 주파수의 최고값은 15Hz인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 진동 센서는 3축 진동 센서이며,
    상기 측정 데이터는 상기 3축 진동 센서에서 출력된 x축 데이터, y축 데이터 및 z축 데이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 시스템.
  12. 컴퓨팅 시스템으로서,
    프로세서; 및 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 컴퓨팅 시스템이 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법을 수행하도록 제어하고,
    상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 방법은,
    기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 단계-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 컴퓨팅 시스템이, 상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 기준 필터링 주파수는, 제1항에 기재된 방법에 의하여 결정되는 컴퓨팅 시스템.
  13. 컴퓨팅 시스템이, 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 측정기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 획득모듈-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 주파수 도메인 변환모듈; 및
    상기 주파수 도메인 데이터에 상응하는 기준 필터링 주파수를 결정하는 기준 필터링 주파수 결정모듈을 포함하되,
    상기 기준 필터링 주파수 결정모듈은,
    (a) 하이패스 필터링 주파수를 소정의 초기 주파수로 초기화하는 단계;
    (b) 상기 주파수 도메인 데이터를 상기 하이패스 필터링 주파수로 하이패스 필터링하여 제1중간 데이터를 생성하는 단계;
    (c) 상기 제1중간 데이터를 시간 도메인 데이터로 변환한 제2중간 데이터를 시간을 기준으로 N 등분(N은 2 이상의 정수)한 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값을 산출하는 단계;
    (d) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 소정의 임계값 보다 큰 경우, 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계; 및
    (e) 상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아질 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (d) 단계를 반복 수행하고,
    상기 제1분할 데이터 내지 상기 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최대값과 제1분할 데이터 내지 제N분할 데이터 각각의 대표 진폭 값 중 최소값의 차이가 상기 임계값 보다 작아지면, 최종적으로 업데이트된 상기 하이패스 필터링 주파수를 상기 기준 필터링 주파수로 결정하는 단계를 포함하는 기준 필터링 주파수로 결정과정을 수행하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계는,
    상기 하이패스 필터링 주파수에 소정의 델타값을 합산하여 상기 하이패스 필터링 주파수를 업데이트하는 단계를 포함하는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거를 위한 필터링 주파수 결정 시스템.
  15. 기계의 진동을 감지하는 진동 센서에 의해 소정의 탐지기간 동안 측정된 측정 데이터를 획득하는 획득모듈-상기 측정 데이터는 시간 도메인 진폭 데이터임-;
    상기 측정 데이터를 주파수 도메인 데이터로 변환하는 주파수 도메인 변환모듈; 및
    상기 주파수 도메인 데이터를 소정의 기준 필터링 주파수로 필터링하여 상기 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈를 제거하는 제어모듈을 포함하되,
    상기 기준 필터링 주파수는, 제1항에 기재된 방법에 의하여 결정되는 기계의 강체 운동에 의한 진동 노이즈 제거 시스템.
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