[發明專利]一種高效齒輪故障模式識別方法

有效

• 申請號: 201810576763.9
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108871760B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 莫才頌;盤茂森;李石棟;陳華豪;李月明;張小勤
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/028
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 陳培華

1.一種高效齒輪故障模式識別方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步、初始信號的提取，采用振動加速度傳感器獲取齒輪箱的振動信號E；

第二步、故障區域輪廓E1的運算，根據初始信號E進行運算，排除偏弱信號，得到故障區域輪廓E1；

第三步、齒輪輪廓信息E2、E3的運算，運算故障區域輪廓E1的帶方向梯度值得到齒輪輪廓信息E2、E3；

第四步、雙閾值計算，根據故障區域輪廓E1和齒輪輪廓信息E3自動計算雙閾值；

第五步、齒輪圖像還原，對齒輪輪廓信息E3用雙閾值方法檢測、過濾并連接邊緣，還原得到故障狀態的齒輪圖像；

第二步所述故障區域輪廓E1的運算包括以下過程：對初始信號E中的數據按數值由小到大進行排序，取排在全部數值70％處的數值大小的30％作為最低閾值，從初始信號E中排除小于最低閾值的邊緣得到故障區域輪廓E1；

第三步所述齒輪輪廓信息E2、E3的運算包括以下步驟：采用平方誤差代價函數討論多類問題，共c類，共N個訓練樣本，誤差項計算過程為：

公式中，表示第n個樣本對應的標簽的第k維，t表示第k維的向量，表示第n個樣本對應的網絡輸出的第k個輸出；對于多類問題，輸出一般組織為“one-of-c”的形式，也就是只有該輸入對應的類的輸出節點輸出為正，其他類的位或者節點為0或者負數，取決于你輸出層的激活函數；sigmoid就是0，tanh就是-1；

基于在全部訓練集上的誤差只是每個訓練樣本的誤差的總和，所以對于一個樣本的BP、對于第n個樣本的誤差，表示為：

然后根據BP規則計算代價函數E關于網絡每一個權值的偏導數；用l來表示當前層，當前層的輸出可以表示為：

X^l＝f(u^l),with,u^l＝W^lx^l-1+b^l

在公式中，X代表輸出，u代表輸入，W代表權值，b代表偏置，其中l代表網絡的第幾層，最終得到齒輪輪廓信息E2、E3。

2.根據權利要求1所述的高效齒輪故障模式識別方法，其特征在于：第四步所述雙閾值計算包括以下步驟：

d1、將齒輪輪廓信息E3中的非零點由小到大排序；

d2、取排在序列中L位的值做為上閾值，L等于E3中非零點數量減去E1中非零點數量的30％，L＝len(E3)-len(E1)×0.3；

d3、取排在序列中Lx0.7位的值作為下閾值。

3.根據權利要求2所述的高效齒輪故障模式識別方法，其特征在于：第五步所述齒輪圖像還原包括以下步驟：

e1、對大于上閾值的強信號進行過濾，濾除信號強度小于整數k的虛假強信號；

e2、將過濾后的強信號與大于下閾值的弱信號進行連接得到故障狀態的齒輪圖像。