Nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu lớn và thử nghiệm phương pháp học sâu để phát hiện và chẩn đoán lỗi vòng bi của động cơ ba pha.pdf
1. 1
TRƯỜ Ạ Ọ Ộ
NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu xây d ng b d l
ự ộ ữ liệu ớn và
th m
ử ệ
nghi phương pháp h sâu phát
ọc để
hi n n
ệ và chẩ đoán ỗ ủ
l i vòng bi c a
độ cơ
ng ba pha
PHẠ ĐỨ
M C BÌNH
Phambinhhy710@gmail.com
Ngành K thu
ỹ ật Điề ể
u khi n và T ng hóa
ự độ
Giảng viên hướ ẫ
ng d n: PGS. TS. S H ng
Hoàng ỹ ồ
Viện: Điện
HÀ NỘI, 4/2022
ký c
Chữ ủa GVHD
2. 2
ĐỀ Ậ
TÀI LU N VĂN
Nghiên c xây d b d l và
ứu ựng ộ ữ liệu ớn thử nghiệm phương
pháp h sâu phát và l bi c
ọc để hiện chẩn đoán ỗi vòng ủa động cơ
Giáo viên ng d n
hướ ẫ
(Ký và ghi rõ h tên)
ọ
3. 3
L I C
Ờ ẢM ƠN
Em xin chân thành c i h Bách
ảm ơn các thầy cô trường Đạ ọc Khoa Hà Nội, đặc
bi t các th y cô vi n n n tình ng d n và t o m u ki n t t
ệ ầ ệ Điệ đã tậ hướ ẫ , giúp đỡ ạ ọi điề ệ ố
nh t cho em trong su t quãng th i gian em theo h c t em có th
ấ ố ờ ọ ại trường, để ể
hoàn thành đượ ề
c đ tài này.
Em t lòng bi c v i PGS.TS Hoàng S H ng i th
ỏ ết ơn sâu sắ ớ ỹ ồ , ngườ ầy đã tận
tình ng d n khoa h , ch b o em trong su t quá trình nghiên c u
hướ ẫ ọc và giúp đỡ ỉ ả ố ứ
và hoàn thành lu .
ận văn này
Tôi Lab
xin chân thành c b n sinh viên c
ảm ơn các ạ ủa Mandevies t ng
ại trườ
Đạ ọ ộ đã đỡ ọ ạ ờ
i h c Bách Khoa Hà N i giúp trong quá theo h
tôi trình c t i trư ng,
cũng như đỡ ự
giúp tôi th c hi n này.
ệ đề tài
Xin trân trọ ảm ơn!
ng c
4. 4
M U
Ở ĐẦ
Gi i
ớ thiệu
Trong ng i n, vòng bi là m b ph n r t quan tr ng v i ch
độ cơ đ ệ ột ộ ậ ấ ọ ớ ức năng
gi m b o chuy t i tr ng tác d ng lên các chi ti
ảm ma sát, đả ả ển động quay và đỡ ả ọ ụ ết
máy trong động cơ. Ngày nay, với sự ể ạ ẽ trong lĩnh vự cơ khí ự
phát tri n m nh m c -t
độ ề ề đã đượ ậ ộ ừ
ng hóa, nhi u dây truy n máy móc c v n hành m t cách khép kín t
khâu đầ ới đầ ả ẩ động cơ điệ nh hư
u vào t u ra s n ph m. Khi vòng bi trong n phát si
h ng có th ho ng c a c dây truy n s n xu t, gây thi h i l n
ỏ ể làm đình trệ ạt độ ủ ả ề ả ấ ệt ạ ớ
v kinh t . B phân tích và x lý tín hi c trong qu
ề ế ằng các phương pháp ử ệu thu đượ á
trình ho ng c , có th phát hi n các l i này t u c
ạt độ ủa động cơ ể ệ ỗ rong giai đoạn đầ ủa
chúng, c khi chúng gây ra ng nghiêm tr ng n ng .
trướ các tác độ ọ đế độ cơ
Lĩnh vự ẩn đoán ra đờ ằm nâng cao độ ậy và đả ả ệ ố
c ch i nh tin c m b o các h th ng
ho ng an toàn và liên t pháp n c ti p c n b ng
ạt độ ục. Phương chẩ đoán đã đượ ế ậ ằ
cách xây d ng các hình v t lý giám sát ho t ng c a vòng bi giúp
ự mô ậ ạ độ ủ để chúng
ta hi c m i quan h gi a l i vòng bi và các tín hi c, có th
ểu đượ ố ệ ữ ỗ ệu đo đượ ể được
thu nh n b ng nhi u lo i c m bi n và phân tích b ng các k t x lý tín hi u.
ậ ằ ề ạ ả ế ằ ỹ thuậ ử ệ
Các phương thứ ả ế đã đượ ồ ả ế độ ả
c c m bi n c khám phá bao g m c m bi n rung ng, c m
bi n âm thanh, c m bi n, c m bi n nhi và k t h p nhi u c
ế ả ến dòng điệ ả ế ệt độ ế ợ ề ảm
bi n tín hi n chi . S t n t i c
ế , trong đó phân tích ệu dòng điệ ếm ưu thế hơn cả ự ồ ạ ủa
l vòng bi ng l i c c a nó có c xác nh d dàng b ng
ỗi cũng như dạ ỗ ụ thể ủ thể đượ đị ễ ằ
cách th c hi n phân tích ph t n s trên các tín hi c giám sát và phân tích
ự ệ ổ ầ ố ệu đượ
các thành ph n c a chúng các t n s l có th tính toán xác
ầ ủ ở ầ ố ỗi đặc trưng, ể được để
đị ụ ộ ốc độ độ ơ, dạ ọ ổ ụ ị ụ ể
nh rõ ràng ph thu c vào t ng c ng hình h c tr c và v trí c th
c t
ủa khuyết tậ ổ trục.
Các ng pháp phát hi n l i vòng bi c phân lo d a trên mô hình ho
phươ ệ ỗ đượ ại ự ạt
độ ủ ặ ự ệ thu đượ ẩn đoán lỗ
ng c a vòng bi ho c d a trên tín hi u c. Tuy nhiên, ch i trong
vòng bi y c th c hi n thông qua các k t d a trên tín hi u. Các k
chủ ếu đượ ự ệ ỹ thuậ ự ệ ỹ
thuật này thườ ồm ba bướ Đ ệ ẽ đượ ử ụng để
ng bao g c chính: (1) o tín hi u s c s d
chẩn đoán lỗ ạ ệ ả ến thu đượ ạt độ
i (các lo i tín hi u c m bi c trong quá trình ho ng); (2)
X lý tín hi ch xu g c vòng bi trong u
ử ệu để trí ất các tính năng đặc trưn ủa các điề
ki n b ng; (3) S d ng mô hình trí tu nhân t o phân i tín hi u bình
ệ ất thườ ử ụ ệ ạ để loạ ệ
5. 5
thườ ệ ị ỗ
ng và tín hi u b l i. tích
T nh ng s phân
ừ ữ cơ ở ở ự ọn đề
tôi xin l
trên, a ch tài
“ ứ ự ộ ữ ệ ớ ử ệm phương pháp ọ để
Nghiên c u xây d ng b d li u l n và th nghi h c sâu
phát hi n và chu i vòng bi c nghiên c u và ng
ệ ẩn đoán lỗ ủa động cơ ba pha” để ứ ứ
d ng i vòng bi trong
ụ các phương pháp vào việc chẩn đoán lỗ động cơ.
M tiêu nghiên c u
ục ứ
Đề tài “ ứ ự ộ ữ ệ ớ ử ệm phương pháp ọ
Nghiên c u xây d ng b d li u l n và th nghi h c
sâu để ệ ẩn đoán lỗ ủa động cơ ba pha” hướ đế
phát hi n và chu i vòng bi c ng n các
m :
ục tiêu sau
- T ng h p lý thuy l ng b .
ổ ợ ết về ỗ ộng cơ ba pha không đồ
i vòng bi trong đ ộ
- t k giám sát ho ng c
Thiế ế mô hình testbench để ạt độ ủa động cơ ba pha
không đồ ộ ự ọ ẫ ị ỗ ộ cơ.
ng b và l a ch n các m u vòng bi b l i trong đ ng
- Thu th p d u vòng bi trong quá trình ho lý tín hi u và xây
ậ ữ liệ ạt đông, xử ệ
d ng b dataset t b d p.
ự ộ ừ ộ ữ liệu đã thu thậ
- S d ng mô hình m ng ng c a vòng bi.
ử ụ ạ Nơron để chẩn đoán tình trạ ủ
Đố ợ ứ
i tư ng nghiên c u
Đố ợ ứ ủa đề tài là các động cơ điện ba pha không đồ ộ
i tư ng nghiên c u c ng b ba
pha trong đó thàn ầ ọ ứ ề ả ế ự
h ph n vòng bi là tr ng tâm nghiên c u v c lý thuy t và th c
nghiệm.
Phạm vi nghiên c u
ứ
N i dung nghiên c c gi i h n trong ph c c
ộ ứu đượ ớ ạ ân tích các dao động cơ họ ủa
vòng bi d c nghi
ựa trên mô hình cơ học, các phép đo thự ệm và các phương pháp
phân tích tín hi u s .
ệ ố
Tóm t n dung tài
ắt ội đề
Trong Nghiên c u xây d ng b d u l n và th nghi
đề tài “ ứ ự ộ ữ liệ ớ ử ệm phương
pháp h c sâu phát hi n và chu i vòng bi c tôi s
ọ để ệ ẩn đoán lỗ ủa động cơ ba pha” ẽ
tri i nh
ể ớ
n khai v ữ ộ
ng n i dung chính như sau:
Nghiên c u t ng quan v thành ph n ba pha
ứ ổ ề ần vòng bi trong động cơ điệ
không đồ ộ ớ ệ ề ỗ à các phương pháp chuẩn đoán vòng
ng b . Gi i thi u v l i vòng bi v
bi. Sau đó lự ọ phương pháp chẩn đoán lỗ
a ch n i vòng bi.
Nghiên c u v lý tín hi
ứ ề phương pháp xử ệu rung động trong động cơ, đưa
ra phương án phù hợp để ử ệ ớ ệ ề ạ ạ
x lý tín hi u. Gi i thi u v m ng Nơron nhân t o và
mô hình CNN để ử ả ừ ữ ệ ợ ừ đó lự ọ ạ
x lý nh t d li u thu đư c, t a ch n mô hình m ng
Nơron t vào ch ng
ối ưu để áp dụng ẩn đoán lỗi vòng bi trong độ cơ.
Nghiên c u, xây d ng mô hình testbench giám sát ho ng c ng
ứ ự để ạt độ ủa độ
cơ ba pha không đồ ộ ể ự ọ ẫ ỗi vòng bi trong động cơ
ng b . Tìm hi u, l a ch n các m u l
để đưa vào thự ệ ế ự ệ ữ ệ ử ữ ệ
c nghi m. Ti n hành th c nghi m thu d li u, x lý d li u sau
khi thu nh n và xây d ng b d u cho l
ậ ự ộ ữ liệ ỗi vòng bi trong động cơ.
T nh ng n i dung trên, 4
ừ ữ ộ luận văn bao gồm chương:
- T ng quan l
Chương 1 : ổ ỗi vòng bi
6. 6
- s thuy quan n x hi u và h u
Chương 2 : Cơ ở lý ết liên đế ử lý tín ệ ọc sâ
- C d ng b d u l n và nghi pháp h sâu
hương 3 : Xây ự ộ ữ liệ ớ thử ệm phương ọc
chẩ đoán ỗ
n l i vòng bi
- K qu
Chương 4 : ết ả
Phương ứ
pháp nghiên c u
Để đạt đượ ục tiêu đề ra, đề tài đượ ự ệ ằng phương pháp
c m c th c hi n b nghiên
c u là k t h p gi a lý thuy t, th c nghi m và x lý tín hi u s , t
ứ ế ợ ữ ế ự ệ ử ệ ố ừ đó đưa ra được
phương pháp chẩn đ ỗi vòng bi trong động cơ điện ba pha không đồ ộ
oán l ng b .
K t
ế luận
Sau i gian th c hi n lu c m t s k t qu kh quan,
thờ ự ệ ận văn, tôi đã đạt đượ ộ ố ế ả ả
nâng cao ki n th c, hi u bi vòng bi và t m quan tr ng c vòng bi trong quá
ế ứ ể ết về ầ ọ ủa
trình ho ng c c ph n thi t k mô hình
ạt độ ủa động cơ. Luận văn đã hoàn thiện đượ ầ ế ế
testbenc li
h, ti n hành thu nh n và x lý tín hi u. B d
ế ậ ử ệ ộ ữ ệ ỗi vòng bi thu đượ
u l c
trong quá trình ho tin c y cao, áp d ng vào mô hình h c sâu th
ạt động có độ ậ ụ ọ u
đượ ế ả ố ặ ấ ề ế ể ỏi nhưng
c k t qu t t. M c dù còn r t nhi u thi u sót không th tránh kh quá
trình th c hi n lu iúp tôi t cái nhìn th c t v t m quan tr ng
ự ệ ận văn g cũng có mộ ự ế ề ầ ọ
c n.
ủa việc chẩn đoán lỗi vòng bi trong động cơ điệ
Hà N ngày tháng 2022
ội, năm
H C VIÊN
Ọ
m Bình
Phạ Đức
7. 7
M C
ỤC LỤ
L .................................................................................................... 3
ỜI CẢM ƠN
M U........................................................................................................... 4
Ở ĐẦ
M C ........................................................................................................ 7
ỤC LỤ
DANH MỤ Ẽ
C HÌNH V ................................................................................... 9
DANH C B
MỤ Ả Ể
NG BI U............................................................................ 11
DANH C T VI
MỤ Ừ ẾT TẮT ........................................................................ 12
CHƯƠNG 1. TỔ Ỗ
NG QUAN L I VÒNG BI............................................... 13
1.1 m v vòng bi.............................................................................. 13
Khái niệ ề
1.1.1 m.................................................................................. 13
Khái niệ
1.1.2 Nguyên lý ho ng................................................................. 13
ạ ộ
t đ
1.1.3 C u t o vòng bi ......................................................................... 14
ấ ạ
1.1.4 Phân lo i vòng bi....................................................................... 14
ạ
1.1.5 i v .............................. 15
Vai trò của vòng bi đố ớ ộng cơ ba pha
i đ
1.2 T ng quan v l i vòng bi........................................................................ 15
ổ ề ỗ
1.2.1 t hi n l ng bi........................................... 15
Nguyên nhân xuấ ệ ỗi vò
1.2.2 D u hi u l i vòng bi.................................................................. 16
ấ ệ ỗ
1.2.3 ng c n............................... 16
Tác độ ủa lỗi vòng bi lên động cơ điệ
1.2.4 Phân lo òng bi ................................................................. 16
ại lỗi v
1.2.5 pháp t o l i trên vòng bi.............................................. 17
Phương ạ ỗ
1.2.6 L o l i .................................................. 19
ựa chọn phương pháp tạ ỗ
1.2.7 L n.............................................................. 20
ựa chọn động cơ điệ
1.2.8 K t o l i vòng bi trên th ........................................... 20
ết quả ạ ỗ ực tế
1.3 K ..................................................................................... 22
ết luận chương
CHƯƠNG 2. CƠ Ở Ế QUAN ĐẾ Ử Ệ
S LÝ THUY T LIÊN N X LÝ TÍN HI U
VÀ HỌC SÂU..................................................................................................... 23
2.1 Phân m tín hi n l i vòng bi ............................... 23
loại ột số ệu liên quan đế ỗ
2.2 lý tín hi u ............................................................. 24
Các phương pháp xử ệ
2.2.1 pháp x hi u trong mi n th i gian ..................... 24
Phương ử lý tín ệ ề ờ
2.2.2 pháp x hi u trong mi n t n s .......................... 25
Phương ử lý tín ệ ề ầ ố
2.2.3 pháp x hi u trong mi n th i gian t n s ........ 27
Phương ử lý tín ệ ề ờ – ầ ố
2.3 T ng quan v m ng ..................................................................... 32
ổ ề ạ Nơron
2.3.1 M ron.............................................................................. 32
ạng Nơ
8. 8
2.3.2 M ng N ron tích ch p (Convolution Neural Network)............ 35
ạ ơ ậ
2.4 K t ..................................................................................... 37
ế luận chương
CHƯƠNG 3. XÂY Ự Ộ Ữ Ệ Ớ Ử Ệ
D NG B D LI U L N VÀ TH NGHI M
PHƯƠNG Ọ ẨN ĐOÁN LỖ
PHÁP H C SÂU CH I VÒNG BI......................... 38
3.1 i vòng bi ....................................................... 38
Phương pháp chẩn đoán lỗ
3.2 Các b d u l i vòng bi trên th gi i.................................................. 39
ộ ữ liệ ỗ ế ớ
3.3 i h ng thu nh n tín hi ng c .................. 40
Th ết kế ệ thố ậ ệu rung độ ủ ộng cơ
a đ
3.3.1 M c tiêu thi mô hình testbench......................................... 40
ụ ết kế
3.3.2 ình thu nh n tín hi u rung c ............................ 40
Mô h ậ ệ ủa động cơ
3.4 t k b d u l n............................................................................ 47
Thiế ế ộ ữ liệ ớ
3.5 ....................... 52
Áp dụng phương pháp họ ể
c sâu đ chẩn đoán lỗi vòng bi
3.6 K t ..................................................................................... 57
ế luận chương
CHƯƠNG 4. KẾ Ả
T QU ................................................................................ 58
4.1 D u thu th p ...................................................................................... 58
ữ liệ ậ
4.1.1 n c a d u ............................... 58
Đánh giá các đặc trưng cơ bả ủ ữ liệ
4.1.2 n s l u................................. 60
Đánh giá đặc tính tầ ố ỗi trong dữ liệ
4.2 giá mô hình ................................................................................... 63
Đánh
4.3 K t ..................................................................................... 65
ế luận chương
K T NG PHÁT TRI N.................................................... 66
Ế LUẬN VÀ HƯỚ Ể
K n............................................................................................................ 66
ết luậ
Hướ ể ủa đồ
ng phát tri n c án trong tương lai..................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KH O............................................................................. 67
Ả
9. 9
DANH MỤ Ẽ
C HÌNH V
Hình 1-1 n............................................................. 13
: Vòng bi trong động cơ điệ
Hình 1-2: Hình nh c u t o vòng bi................................................................. 14
ả ấ ạ
Hình 1-3: Hình nh các v trí l i trên vòng bi a) L i vòng ngoài b) L i vòng
ả ị ỗ ỗ ỗ
trong c) Lỗi con lăn............................................................................................ 16
Hình 1-4: Thi c tu c ................................. 18
ết bị lão hóa tăng tố ổi thọ ủa vòng bi
Hình 1-5: Ví d v l o ra trong th nghi i th vòng bi.18
ụ ề ỗi được tạ ử ệm gia tốc tuổ ọ
Hình 1-6: Hình nh máy c t dây EDM............................................................ 19
ả ắ
Hình 1-7: Hình n ba pha......................................................... 20
ảnh động cơ điệ
Hình 1-8 c c ................................................................... 21
: Kích thướ ủa vòng bi
Hình 1-9: L i vòng bi ch t o: L i vòng trong................................................ 22
ỗ ế ạ ỗ
Hình 1-10 i vòng bi ch t o: L i vòng trong............................................... 22
:Lỗ ế ạ ỗ
Hình 2-1: Hình nh tín hi u trong mi n t n s và mi n th ................... 25
ả ệ ề ầ ố ề ời gian
Hình 2-2: Hình nh mô t phép bi ourier th i gian ng n .................... 27
ả ả ến đổi F ờ ắ
Hình 2-3: Hình nh mô t phép bi i Wavelet........................................... 28
ả ả ến đổ
Hình 2-4: Hình t toán EMD.................................................... 31
ảnh lưu đồ thuậ
Hình 2-5: Hình nh c u trúc m ng
ả ấ ạ Nơron sinh h c......................................... 32
ọ
Hình 2-6: Hình nh ki n trúc m ng
ả ế ạ Nơron...................................................... 33
Hình 2-7: Hình nh c u t o c
ả ấ ạ ủa một Nơron nhân t o...................................... 34
ạ
Hình 2-8: Hình nh c u trúc m ng
ả ấ ạ Nơron tích ch p ....................................... 35
ậ
Hình 2-9: Hình nh minh h a tham s c a b l c ........................................... 36
ả ọ ố ủ ộ ọ
Hình 2-10: Hình ho ng c ng pooling................................ 37
ảnh cơ chế ạt độ ủa tầ
Hình 3-1: B thu d u CWRU..................................................................... 39
ộ ữ liệ
Hình 3-2: Hình nh mô hình Testbench .......................................................... 41
ả
Hình 3-3: Hình nh c n mômen quay DR2269-50 Nm.......................... 42
ả ảm biế
Hình 3-4: Hình nh c ng PCB 352C33................................... 42
ả ảm biến rung độ
Hình 3-5: Hình nh c n t RE O444 L1 MF 0,02A ........................ 43
ả ảm biế ộc độ
Hình 3-6: Hình nh phanh b FP 10/15 D2 ............................................... 43
ả ột từ
Hình 3-7: Hình ............................................ 44
ảnh môđun đo cơ MODMECA3
Hình 3-8: Hình nh b u NI 9234..................................................... 45
ả ộ thu dữ liệ
Hình 3-9: Hình nh ph n m m Labview ......................................................... 46
ả ầ ề
Hình 3-10: Tín hi c......................................................... 47
ệu rung động thu đượ
Hình 3-11 nh ph l i vòng trong a) T i 0W b) T i 250W c) T i 500W ... 50
: Ả ổ ỗ ả ả ả
Hình 3-12: nh ph ng a) T i 0W b) T i 250W c) T i 500W ....... 51
Ả ổ bình thườ ả ả ả
Hình 3-13: nh ph l i vòng ngoài a) T i 0W b) T i 250W c) T i 500W.... 51
Ả ổ ỗ ả ả ả
Hình 3-14: Hình nh phép tích ch ng ......................................... 52
ả ập thông thườ
10. 10
Hình 3-15: Hình nh minh h a phép tính Spatial Separable Convolutions .... 53
ả ọ
Hình 3-16: Hình nh tích ch p chi u sâu Depthwise convolution .................. 54
ả ậ ề
Hình 3-17: Hình nh phép tích ch m....................................................... 54
ả ập điể
Hình 3-18: Hình nh ki n trúc mô hình Lenet-5 ............................................. 55
ả ế
Hình 4-1: Bi ng b) L i vòng ngoài c) L i vòng
ểu đồ Histogram a) Bình thườ ỗ ỗ
trong ..................................................................................................................... 60
Hình 4-2: Hình c tính c a tín hi u trong mi n t n s ............................ 60
ảnh đặ ủ ệ ề ầ ố
Hình 4-3: Thông s vòng bi............................................................................. 61
ố
Hình 4-4 c tính t n s c a tín hi u trong tr ng............... 62
: Đặ ầ ố ủ ệ ạng thái bình thườ
Hình 4-5 c tính t n s c a tín hi u trong tr ng thái l i vòng ngoài ........... 62
: Đặ ầ ố ủ ệ ạ ỗ
Hình 4-6 c tính t n s c a tín hi u trong tr ng thái l i vòng trong............ 62
: Đặ ầ ố ủ ệ ạ ỗ
Hình 4-7: H hàm m t mát c a 2 mô hình Lenet-
ình ảnh Đồ thị ấ ủ 5 và mô hình đề
xu t....................................................................................................................... 63
ấ
Hình 4-8: Hình chính xác 2 mô hình Lenet-
ảnh đồ thị độ ở 5 và mô hình đề
xu t....................................................................................................................... 64
ấ
Hình 4-9: Hình i gian hu n luy n 2 mô hình Lenet-5 và mô
ảnh đồ thị thờ ấ ệ ở
hình đề ấ
xu t .......................................................................................................... 64
11. 11
DAN C NG
H MỤ BẢ BIỂU
B ng 1-1 o l o .................................................. 17
ả : Các phương pháp tạ ỗi nhân tạ
B ng 1-2 c l .................................................................... 21
ả : Kích thướ ỗi vòng bi
B ng 3-1: B d ng ...................................................................... 48
ả ộ ữ liệu rung độ
B ng 3-2: S ng nh l y t phép bi i STFT........................................ 50
ả ố lượ ả ấ ừ ến đổ
B ng 3-3: Ki n trúc c xu t........................................................ 57
ả ế ủ ề
a mô hình đ ấ
B ng 4-1 n c d u............................................... 58
ả : Các đặc trưng cơ bả ủa bộ ữ liệ
12. 12
DANH C VI
MỤ TỪ ẾT T T
Ắ
VIẾT
T T
Ắ
NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT
EDM Electrical Discharge
M e
achin
Máy gia công b ng ti l n
ằ a ửa điệ
FI Fourier Intergral Phép bi i Fourier liên t c
ến đổ ụ
DFT Discrete Fourier Transform Phép bi i Fourier r r c
ến đổ ời ạ
FFT Fast Fourier Transform Phép bi i Fourier nhanh
ến đổ
STFT Short- me Fourier transform
ti Phép bi n i Fourier
ế đổ thời gian
ng n
ắ
EMD Empirical Method
Decomposition
Phương pháp phân tích thực
nghi m
ệ
IMF Intrinsic Mode Function Hàm cơ bản
WT Wavelet Transform Biế đổ
n i Wavelet
HT Hilbert Transform Biế đổ
n i Hilbert
CNN Convolution Nerural Network M ng p
ạ tích chậ
DSC Depthwise Separable
Convolution
Phép h tích tách bi
tín chập ệt chiều
sâu
IEPE Integrated Electronics Piezo-
Electric
Tíc El
h h n t Piezo-
ợp điệ ử ectric
NO Normal Bình ng
thườ
IR Inner race Vòng ng
tro
OR Outer race Vòng ngoài
13. 13
CHƯƠNG 1. Ổ Ỗ
T NG QUAN L I VÒNG BI
1.1 Khái ni m v vòng bi
ệ ề
1.1.1 ái ni
Kh ệm
Vòng bi ph uy n ng khí r quan ng và ph bi n
là thành ần tr ề độ cơ ất trọ ổ ế được
dùng nhi u trong máy móc công nghi p và b n ng. Vòng bi
ề ệ các thiết ị truyề độ
thườ ạ ừ ạ đượ ắ ề ớ ầ
ng có d ng hình làm t
tròn kim lo i và c g n li n v i thành ph n
chuy cho a
ể độ ỏ độ cơ để ỗ ợ
n ng quay (roto) và v ng h tr quá h chuy n ng c
trìn ể độ ủ
độ cơ. ức năng nâng đỡ ụ ụ ề ả t, đả
ng Vòng bi có ch tr c tâm, tr c truy n, gi m ma sá m
b o chuy n t ng tác d ng l chi ti [ .
ả ể động quay và đỡ ải trọ ụ ên các ết máy 1]
Hình 1-1 Vòng bi trong ng n
: độ cơ điệ
1.1.2 lý ho
Nguyên ạt động
Vòng bi là nh ng b n có th ng xoay tròn ho c tuy n tính mà
ữ ộ phậ ể chuyển độ ặ ế
gây ít ma sát, gi m s c t i giúp cho máy móc v n hành d dàng, hi u qu gây
ả ứ ả ậ ễ ệ ả ít
ma sát, gi m s c t i giúp cho máy móc v n hành d dàng, hi u qu và g su t.
ả ứ ả ậ ễ ệ ả năn ấ
Tuy v y, ng chi c vòng bi c a chúng ta có c n: nh ng viên
ậ nhữ ế ủ ấu trúc khá đơn giả ữ
bi c t bên trong c ngoài) c a m t b m t kim i nh có
(bạc đạn) đượ đặ (hoặ ủ ộ ề ặ loạ ẵn để
th i tr
ể lăn trên đó. ữ ổ lăn bả ân cũng đã ả năng ả
Nh ng viên bi hay n th có kh t ọng.
Và nhi m v c a vòng bi là gi m thi u s c n k c a t i tr n m
ệ ụ ủ ả ể ứ ặng đáng ể ủ ả ọng đế ức
t có th ph g vi
ối đa để ể ục vụ côn ệc.
14. 14
1.1.3 C u t o vòng bi
ấ ạ
Hình 1-2 Hình nh c u t o vòng bi
: ả ấ ạ
Vòng bi có c u t o g n chính:
ấ ạ ồm 4 thành phầ
- Vòng ngoài (Outer race): T c g n v i g , là ph n không
hường đượ ắ ớ ối đơ ầ
qu nh ti p xúc v .
ay và chứa rã ế ới con lăn
- Vòng trong (Inner race): c g n v i tr
Thường đượ ắ ớ ục động cơ và quay cùng
v c c p xúc v
ới tố độ ủa động cơ và chứa các rãnh tiế ới con lăn.
- Vòng cách (Cage): c d ng c nh v trí c a à gi úng
Tá ụ ố đị ị ủ các con lăn v ữ ch
c kho ng c nh.
ách nhau một ả ố đị
- C ing elements): là thành ph n chuy ng c a vòng bi,có th
on lăn (Roll ầ ển độ ủ ể
là hình cầ ặ ụ
u ho c hình tr .
1.1.4 ân lo òng bi
Ph ại v
Trong th c t , s ng m u mã vòng bi r ng. y thu c vào m
ự ế ố lượ ẫ ất đa dạ Tù ộ ục đích
s d ng hay lo c l t mà vòng bi s t k eo các kích
ử ụ ại động cơ đượ ắp đặ ẽ được thiế ế th
thướ ạ . Tuy nhiên thông thườ ngườ ẽ ạ
c và hình d ng khác nhau ng i ta s phân lo i
vòng bi d a eo m c d ng:
ự th ụ đích sử ụ
- Vòng bi c u (Ball bearing) là lo vòng bi thông d ng nh t vì có th ch u
ầ ại ụ ấ ể ị
đượ ả ực hướ hướ ự ọ ục. Điể ế ủ ầ
c c l ng ng tâm và l c d c tr m y u c a vòng bi c u
là s c t Vòng bi c u ch c t i nh , cho nên k ng d ng
ứ ải. ầ ỉ chịu đượ ả ẹ hó được ứ ụ
vào các công vi ò n do d b n d ng khi quá t
ệc đ i hỏi sức tải lớ ễ ị biế ạ ải.
- Vòng bi tr lling bearing): là vòng c thi t k ch c t
ụ (Ro bi đượ ế ế để ịu đượ ải
tr tr
ọ hướ ớ ở ố độ n lăn có ạ
ng ng tâm l n t c cao. Co d ng hình ụ ố
, giúp phân b
t i tr ng trên m t di n tích l u, cho ph vòng bi tr có
ả ọ ộ ệ ớn hơn vòng bi cầ ép ục
s c t i l u so v i vòng bi c u. Tuy nhiên, thi t k c a vòng b
ứ ả ớn hơn nhiề ớ ầ ế ế ủ i
trụ ỉ ợ đố ớ ực hướ ể ứ ụ
c ch thích h p i v i l ng tâm, không th ng d ng trong các
công vi c t c tr c.
ệc đòi hỏi sứ ải dọ ụ
- Vòng bi ch n (Ball thrust bearing): c thi k y u
ặ Là vòng bi đượ ết ế chủ ế
hướng đế ứ ụng đòi hỏ ứ ả ấ ầ ịu đượ ự ọ
n các ng d i s c t i th p và yêu c u ch c l c d c
tr thi
ục. Có các ki u
ể ế ế ặ ự ọ ụ ở ột hướ ớ
t k ch n l c d c tr c m ng và hai hư ng
cũng như vớ ệ đỡ để điề ỉnh độ ệ
i b u ch l ch hướng tâm.
15. 15
- Vòng bi côn (Tapered roller bearing): là vòng b c thi t k u t
i đượ ế ế để chị ải
tr ti
ọ ỗ ợ ỷ ố ữ ả năng chị ả kích thướ
ng h n h p. Có t s gi a kh u t i và c ế ệ ắ
t di n c t
l n, cho ta k t c u có tính kinh t . M t vài ki u thi t k có kh
ớ ế ấ ế cao ộ ể ế ế ả năng
ch ch
ị độ ệ
u l c và có tu i th làm vi c cao và tin c y l n. Bao g
trụ ổ ọ ệ độ ậ ớ ồm
nhi u lo i nh i m t dãy, lo i m t dãy ghép c i hai dãy,
ề ạ ỏ như loạ ộ ạ ộ ặp đôi, loạ
loạ ố ờng đượ
i b n dãy. Vòng bi côn thư c ứ ụ ộ đờ ố
ng d ng r ng rãi trong i s ng,
và nh trong công nghi p ô
ất là ệ tô.
1.1.5 ò vòng
Vai tr của bi đối với động cơ ba pha
Trong ng n ba pha, vòng bi hi quan ng
độ cơ điệ thực ện các chức năng trọ như:
- Chị ực cũng như chị ải: Đây đượ ức năng ủ ế
u l u t c xem là ch chính c a chi ti t
máy, ch u trách nhi m ch và ch u l c trên nhi ng khác nhau.
ị ệ ống đỡ ị ự ều hướ
Tuy nhiên ph t c vào c u t o, m i lo i s có ch
ụ huộ ấ ạ ỗ ạ ẽ ức năng phát huy tốt
trong mô t.
i trườ ệ
ng làm vi c chuyên biệ
- H xoay cho m i b ph n: vòng bi còn có công d ng h tr xoay cho
ỗ trợ ọ ộ ậ ụ ỗ ợ
m i b ph n ho c giúp quá trình truy n chuy ng cho máy. Nh v
ọ ộ ậ ặ ề ển độ ờ ào
đó hỗ ợ ạt độ ễ ộ ụ ổn đị
tr quá trình ho ng di n ra m t cách liên t c và nh.
- Đị ị ục, đị ị ế ức năng đị ị ụ
nh v tr nh v các chi ti t quay: Ch nh v tr c và các chi
tiế ị ờ ỏ ị ạt động ban đầ ờ đó
t quay giúp máy không b r i kh i các v trí ho u. Nh
h nâng cao hi u su t và gi m thi u t các chi phí s a a khi có
ỗ trợ ệ ấ ả ể ối đa ử chữ
v . Tóm l i, vòng bi có tác d ng nh ng ch
ấn đề ạ ụng tăng cườ ữ ức năng của
máy và ti t ki m t ng, h t t cho quá trình v n hành n
ế ệ ối đa năng lượ ỗ trợ ố ậ ổ
đị ệ ấ
nh và nâng cao hi u su t.
1.2 T ng quan v l vòng bi
ổ ề ỗi
1.2.1 Nguyên nhân xu òng bi
ất hiện lỗi v
T ng n, vòng bi là thành ph n r t quan tr ng vì th vòng bi r
rong các độ cơ điệ ầ ấ ọ ế ất
đượ ọ ế ạ ế ế để đả ảo độ ố ấ
c chú tr ng trong quá trình ch t o thi t k m b chính xác t t nh t.
Trong h u h ng h p, h ng vòng bi là k t qu c a s mài mòn v t li
ầ ết các trườ ợ ỏ ế ả ủ ự ậ ệu
c vòng bi. Tro u ki n v n hành bì ng, s c do mài mòn b u
ủa ng điề ệ ậ nh thườ ự ố ắt đầ
xu t hi n v i các v t n t nh , n m bên trong b m t c vòng bi và các ph n t
ấ ệ ớ ế ứ ỏ ằ ề ặ ủa ầ ử
lăn[1]. C ng l p i l p l i gi a các thành ph n c c và b m
ác tác độ ặ đ ặ ạ ữ ầ ủa ổ trụ ề ặt đứt
gãy làm cho các v t n d n d n lan n và m r ng, t o ra s
ế ứt ầ ầ truyề ở ộ ạ ự gia tăng độ
rung và độ ồ ủ ạt độ
n c a vòng bi trong quá trình ho ng.
Các nguyên nh n l i vòng bi[2]:
ân dẫn đế ỗ
- X vòng bi không chính xác.
ử lý và lắp đặt
- Ứ ấ ớ ọ ụ ặ ệ ụ
ng xu t hư ng tâm và d c tr c n ng do l ch tr c.
- Chị ả ớ ờ
u t i l n trong th i ian
g dài.
- Các v v ng b u ki n ho ng kh c nghi
ấn đề ề môi trườ ên ngoài, điề ệ ạ ộ
t đ ắ ệt.
- Nhiễ ẩn và ă ỗ và tác độ ủ ạ ỏ ứ
m b n mòn, do r ng chà nhám c a các h t nh c ng
và mài mòn, ho n m c c .
ặc tác độ g ăn òn ủa nướ , axit
- Bôi trơn không đúng cá ồ ả bôi trơ ứ ế
ch, bao g m c n quá m c và thi u, gây
nóng và .
mài mòn
16. 16
1.2.2 D i u l òng bi
ấu h ệ ỗi v
Các bi u hi n khi x y ra l i vòng bi:
ể ệ ả ỗ
- Rãnh nh xu t hi n trên b m t vòng bi. N u ti p t c v n hành, rãnh
ỏ ấ ệ ề ặ ế ế ụ ậ
nh lan truy n b m a vòng bi.
ỏ có thể ề ra toàn bộ ề ặt củ
- H xu t hi n trên b m t vòng bi. Tuy nhiên khác v i rãnh, lo i này
ố ấ ệ ề ặ ớ ạ
không lan truy n ra toàn b b m t vòng bi và l i này có th d n t i vi c
ề ộ ề ặ ỗ ể ẫ ớ ệ
xu n các rãnh.
ất hiệ
- Vòng bi có thể ị ặ ị ỉ do độ ẩ
b ô-xi hóa ho c b r m và các tác nh bên ngoài.
ân
- Xuấ ệ ế xướ ỏ ế ấ bôi trơ ặc bôi trơn ợ
t hi n các v t c nh do thi u ch t n ho không h p
lý tron
d n n con p xúc tr c ti p v i vòng
ẫ đế lăn tiế ự ế ớ g, vòng ngoài, ho c c
ặ ả
hai vòng.
1.2.3 vòng
Tác động của lỗi bi lên động cơ điện
Vòng bi thành ph n quan ng trong ng c Khi vòng bi x y hi
là ầ trọ độ ơ. ả ra ện
tượ ỗ
ng l i trong t
quá trình hoạ độ ẽ ả hưở ớ đế ạ ủ độ
ng s gây nh ng l n n tình tr ng c a ng
cơ. độ ủ ỗ độ cơ:
Các ác ng c a l i vòng bi lên ng
- Gây ra sai l c chuy ng d ng ng quá m
ệch trụ ển độ ẫn đến độ cơ rung độ ức
trong quá trình ho ng.
ạ ộ
t đ
- Quá tả ệ trong động cơ
i nhi t .
- Gây k c ng trong quá quay c ng
ẹt ứ trình ủa độ cơ.
1.2.4 Phân lo l òng bi
ại ỗi v
Để xác đị ạ ỗ ười ta thườ ự ị ả
nh phân lo i l i trên vòng bi, ng ng d a vào v í x
tr y ra
l i n vòng bi ho c nguyên nhân x y ra l và phân lo i. nhiên
ỗ trê ặ ả ỗi để đánh giá ạ Tuy
trong ta s i l trê
ph m vi c tài,
ạ ủa đề ẽ ạ
phân lo ỗ ự
i vòng bi d a n các v trí x y i:
ị ả ra lỗ
- L ng ngo (Outer r .
ỗi vò ài ace fault)
- L trong (Inner race
ỗi vòng fault).
- L fault
ỗi con lăn (Ball ).
Hình 1-3: Hình nh các v trí l i trên vòng bi a) L vòng ngoài b) L vòng trong
ả ị ỗ ỗi ỗi
c) L con
ỗi lăn
17. 17
1.2.5 áp trê vòng
Phương ph tạo lỗi n bi
Để ế ạ ấ ệ ỗ ụ ụ ẩ đoán,
ch t o ra vòng bi có xu
các t hi n l i ph c v cho bài toán ch n ta
s t o b ng vòng bi b ng ng v lý vòng bi.
ẽ ạ ra các điểm ất thườ trên ằ cách tác độ ật lên
Thông thườ ẽ ạ ỗ
ng, s
ta có 2 t
cách o l i i i
vòng bi l
là ỗ thực t và l
ế ỗ nhân t 3]
ạo[
a, L nhân t o
ỗi ạ
L i nhân t c t o ra b ng cách dùng các thi t b ng v t lý vào vòng
ỗ ạo đượ ạ ằ ế ị tác độ ậ
bi trong trạng thái tĩnh
B ng 1-1 Các áp t o l nhân t o
ả : phương ph ạ ỗi ạ
Phương pháp
t o l i
ạ ỗ
Hình d ng l i
ạ ỗ Thiế ị ạ
t b t o l i
ỗ Hình nh l i
ả ỗ
Gia công phóng
điện
V n t
ết ứ
R n t
ãnh ứ
- a công
Máy gi
phóng điện
EDM
-M c dây
áy ắt
Khoan V t lõm, h
ế ố Máy khoan
Gia công thủ
công
V t n t
ế ứ Máy khắc
điện
b, L t
ỗi thực ế
Là lỗi đượ ạ
c t o ra trong quá trình ho ng c a vòng bi
ạt độ ủ
18. 18
Để ạ ỗ ự ử ụ ộ ế ị tăng ố ổ để ạ
t o l i th c, ta s d ng b thi t b lão hóa t c tu i vòng bi t o
l bao g m m t v c và m n, cung c ng cho
ỗi ồ ộ ỏ ổ trụ ột động cơ điệ ấp năng lượ
m t tr c có b
ộ ụ ốn vòng nghi m trong v (Hình 1-3
bi thử ệ ỏ ).
Hình 1-4: Thi b lão hóa t c a vòng bi
ết ị tăng ốc tuổi thọ ủ
Các vòng bi nghi m quay d t i tr ng tâm
thử ệ ưới ả ọng hướ được tác
d ng b u tr c vít lò [
ụ ởi cơ cấ ụ xo 3]. L c áp d ng c
ực hướng tâm đượ ụ ao hơn so
v i các ng d ng vòng bi y nhanh s t hi n c a c
ớ ứ ụ thông thường để đẩ ự xuấ ệ ủ ác
h h do m i, n không t qu u t
ư ỏng ỏ hưng vẫn đủ thấp để vượ á khả năng chị ải
tĩnh củ ổ ục. Hơn nữ ầ ó độ ớ ấp đã đượ ử ụ
a tr a, d u c nh t th c s d ng, dẫn đến
điề ện bôi trơn không phù hợ ễ ấ ện các hư hỏ
u ki p và d xu t hi ng.
Hình 1-5 d v l i t o ra trong th nghi m gia t c tu i th vòng bi.
: Ví ụ ề ỗ được ạ ử ệ ố ổ ọ
Sau khi thí nghi các l i x y ra ng i d ng các v t n
ệm, ỗ ả thườ phát sinh dướ ạ ế ứt.
Phầ ạ ủ ạ ừ ộ ế ứt, đã bị hư hỏ ế ạ ẻ
n còn l i c a vòng b ngo
i, i tr m t v t n ng do bi n d ng d o,
t c là d ng v t lõm do m nh v gây ra. Các ng r x y ra c vòng trong
ứ ở ạ ế ả ỡ hư hỏ ỗ ả ở ả
và vòng ngoài c a vòng bi. Các v t lõm ch y vòng ngoài.
ủ ế ỉ được tìm thấ ở
19. 19
1.2.6 pháp
Lựa chọn phương tạo lỗi
Sau khi hi u v các pháp t o l trên vòng bi t , nh n
tìm ể ề phương ạ ỗi trong thực ế ta ậ
th i th trên t
ấ ệ
y vi c t o l
ạ ỗ ực vòng bi g p r
ặ ấ nhi u khó i th vòng bi
ề khăn. Tuổ ọ
thườ ấ ệ ạ ỗ ự ế ẽ ế ấ ề ờ
ng r t dài và vi c t o l i th c t s chi m r t nhi u th i gian, do đó rất khó
phát hi n th xu hi n l L y ra nhi m cùng
ệ ờ ể
i đi m ất ệ ỗi. ỗi thực thường được xả ở ều điể
lúc, khó cho vi phát hi n l i trong vòng bi. D c khó có so
ệc ệ ỗ ữ liệu thu đượ thể
sánh, phân lo i v i các thi t h khác[3]. ó, gi s l n
ại đố ớ ệ ại Do đ tác ả ẽ ựa chọ phương
pháp t o l nhân t o t o l vòng bi.
ạ ỗi ạ để ạ ỗi
T c hi n, s t o l nhân t o cho vòng bi b p
rong đề tài thực thự ệ ta ẽ ạ ỗi ạ ằng hương
pháp c dây kim i thông qua vi s d ng máy c dây. là pháp
ắt loạ ệc ử ụ ắt Đây phương
hi n giúp t o l vòng bi m gian ng n v kh t o l
ệ đại ạ ỗi trong ột thời ắ ới ả năng ạ ra ỗi
vòng bi v kích r nh chính xác
ới thước ất ỏ có độ cao.
Máy c dây ho ng d vào s n mòn c c khi electron t c
ắt ạt độ ựa ự ă ự dương có ừ ực
âm c c
b n phá qua c
ắ ự dương. đó, ậ
Trong phôi v t li t trò
ệ ầ ắ
u c n c đóng vai cự
dương, ự ấ ắ ợ đườ ỏ ố ụ
c c âm trên m y c t là
dây s i dây có ng kính nh , cu n t
liên c và
ch các c
ạ ộ
y theo m t trên
biên d ng c nh, cho phép c c
ạ ố đị ắ b m ph
ề ặt ứ t p.
ạ
Hình 1-6 Hình nh máy c dây EDM
: ả ắt
Chuyể độ ủ
n ng c a c c
dây cắt đượ điề ể ố đị đượ
u khi n theo hành c
trình nh lập
trình b ng các ph m m d ng có cho máy c dây ho l p trình
ằ ần ề chuyên ụ môđun ắt ặc ậ
b ng v các ng d ng gi n. ng này c dây c t o m
ằ tay ới ứ ụ đơn ả Chuyển độ ủa ắt ạ thành ột
đườ ụ ớ độ ả ắt đượ ẫn hướ
ng t
liên c v i xác kho
chính ng 0,001 m Dây c
m. c d ng
thông qua hai cơ cấ ẫ hướ ằng kim cương trên m
u d n ng b áy.
Quá phóng tia l n c a máy c t dây là b ng m t bên dây c i v i
trình ửa điệ ủ ắ ằ ặ ắt đố ớ
chi ti t gia công. Phô c c t hoàn toàn b ng s n t dây t i phôi ch
ế i đượ ắ ằ ự phóng điệ ừ ớ ứ
không h có s p xúc tr p gi a phôi và dây c t.
ề ự tiế ực tiế ữ ắ
20. 20
1.2.7 a
Lự chọn động cơ điện
Hình 1-7 Hình ng n ba pha
: ảnh độ cơ điệ
Trong đề ả ẽ ự
tài, gi
tác s l a chọ độ điên độ cơ điệ
n ng cơ là ng n c ng ba pha
ảm ứ
H ng ký, PLC- .7534.
ồ model H0
Các s c ng
thông ố ủa độ cơ
- Công t: 0,75
suấ KW
- Điện 3/220-380 V
áp:
- T nh m c 1450 vòng/phút
ốc độ đị ứ :
- Vòng bi : 6203-6204
- S c 4
ố ực:
- T n s 50
ầ ố Hz
Độ cơ điệ ử ụ ầ ồ ạ
ng n ba pha s d ng ph
có thành n vòng bi g m 2 lo i là SFK 6204
và 6203. vòng bi 6204 vòng bi t c ng vòng bi
SKF Trong đó, là ra ải ủa độ cơ còn
6203 vòng bi r c a ng th y vòng bi 6204 g n g t
là a quạt ủ độ cơ. Nhận ấ được ắ ần ải
n s vai trò quan ng trong quá nh ho ng c ng Do v y
ên ẽ đóng trọ trì ạt độ ủa độ cơ. ậ ta
s n hành t o l cho vòng bi 6204 giá và phân l vòng bi
ẽ tiế ạ ỗi để đánh tích ỗi
1.2.8 vòng bi trên
Kết lỗi
quả tạo thực tế
Sau kh l n vòng bi t o l t n hành t o l vòng bi 6204
i đã ựa chọ được ạ ỗi, a tiế ạ ỗi trên
. L vòng bi t o s có hình d ng n t c ngang qua m chuy n ng
ỗi được ạ ẽ ạ rãnh ứ ắt ặt ể độ
c viên bi.
ủa
21. 21
Hình 1-8 Kích c a vòng bi
: thước ủ
Các g s k thu 6204 :
thôn ố ỹ ật của vòng bi là
- Đường kính ngoài: D = 47 ,
mm
- Đường kính trong: d = 20 ,
mm
- S vòng N = 8
ố bi:
- Đường kính vòng bi: b 8 .
= mm
- Góc p xúc: 0°
tiế
Ta ti i theo tr là i i
ế ạ ỗ
n hành t o l vòng bi 2 ườ ợ
ng h p lỗ vòng ngoài và lỗ vòng
trong. i mm
Các vòng bi c t o l
này đượ ạ ỗ đơn với các đường kính khác nhau, 0,2 ,
0,6 1 , 1,5 . hi u n c t c m bi n c t trên ng
mm, mm mm Tín ệ dòng điệ đượ ừ ả ế đượ đặ độ
cơ v i t l y m 128 i v i vòng bi ra t i c ng
ớ ốc độ ấ ẫu 00 Hz đố ớ ả ủa độ cơ. Động cơ
đượ ớ ứ độ ả
c quay v i ba m c t i khác nhau 0 250 W, 500
W, W.
B ng 1-2 Kích l vòng bi
ả : thước ỗi
L i vòng
ỗ bi Kích c l i
thướ ỗ
L i vòng ngoài
ỗ
0.2 mm
0.6 mm
1 mm
1,5 mm
L i vòng trong
ỗ
0.2 mm
0.6 mm
1 mm
1,5mm
22. 22
T ng c ng, s d ng 9 vòng bi khác nhau: vòng bi l vòng ngoài, 4 vòng
ổ ộ ta ử ụ 4 ỗi
bi l vòng ong và 1 vòng bi bình ng ph v quá nghi
ỗi tr thườ để ục ụ cho trinh thực ệm
đo ệ để ẩ đoán ỗ
tín hi u ch n l i vòng bi.
Hình 1-9 L vòng bi t o: L vòng trong
: ỗi chế ạ ỗi
Hình 1-10:L vòng bi t o: L vòng trong
ỗi chế ạ ỗi
1.3 Kết luận chương
Phầ đầ chương đã ớ
n u 1 gi i thi lo i
ệ ổ ề ấ ạ
u t ng quan v c u t o, các ạ vòng bi và vai
trò trong thi i
c vòng bi
ủa độ cơ ế ớ
ng ba pha. Ti p theo, gi i ệ ề ỗ
u v l vòng bi, nguyên
nhân , d u hi u và nh ng c l vòng bi n ng ba pha. n c
ấ ệ ả hưở ủa ỗi đế độ cơ Phầ cuối ủa
chươn đã ớ ệ ề phương ạ ỗ ệ
g gi i thi u v các pháp t o l i thí
vòng bi trong phòng nghi m.
Trong đồ ự
này, l
án em a chọ phương ạ ỗ
n pháp t o l i i t
vòng bi dướ d ng v
ạ ế nứt
b ng máy c t dây và l n t l 2 v vòng bi vòng ngoài và
ằ ắ ựa chọ ạo ỗi ở ị trí trong là
vòng trong v 4 kích l n t 0,2mm, 0,6mm, m và 1,5mm.
ới thước ầ lượ là 1m
23. 23
CHƯƠNG 2. Ở Ế ĐẾ Ử Ệ
CƠ S L THUY
Ý T LIÊN QUAN N X TÍN
LÝ HI U
VÀ C ÂU
HỌ S
2.1 m s tín quan l i vòng
Phân loại ột ố hiệu liên đến ỗ bi
Để ẩ đoán ỗ ủ độ cơ ệ ờ ự ệ
ch n l i c a vòng bi trong ng đi n, ta thư ng d a vào vi c phân
tích tín trong t
các hi u c ng
ệ ủa độ cơ quá trình ng ho
độ cơ ạ độ Đông cơ điệ
ng. n
khi ho ng t o ra r t nhi u lo i hi u khác nhau. Tùy thu c vào vi c l y tín
ạt đô ạ ấ ề ạ tín ệ ộ ệ ấ
hi u nào phân tích thì ta s l a ch n các lo i c m bi n phù h giám sát
ệ để ẽ ự ọ ạ ả ế ợp để
quá trình ho ng c ng c phân lo i các o tín hi u
ạt độ ủa độ ơ. Ta sẽ ạ phương pháp đ ệ
d a ng tín hi u c i n thu
ự trên dạ ệ ảm b ế được:
- Tín hi u dò i n (Current signal): Tín hi c khi ta l t c
ệ ng đ ệ ệu thu đượ ắp đặ ảm
bi u d n c . Khi vòng bi ho ng trong
ến dòng đo tín hiệ òng điệ ủa stato ạt độ
điề ệ ỗ ể ủ ục động cơ sẽ ẫ đế ự
u ki n l i, các chuy n xuyên tâm c a tr d n n s thay
đổ ỏ ủ ừ đó sẽ ự thay đổi thông lượ ừ ữ
i nh c a roto t gây ra s ng t gi a stator và
roto. Điện áp gây ra sau đó sẽ ự thay đổ ủ ả
gây ra s i c a dòng stator. C m
bi n dòng có th l t bên ngoài , ng
ế ể ắp đặ ở động cơ tránh ảnh hưởng đến độ
cơ t ạt độ ớ ệ ệ
rong quá trình ho ng. Tuy nhiên so v i tín hi u rung và tín hi u
sóng âm, tín hi phát hi n vi xu hi n l ng
ệu điện chỉ ệ ệc ất ệ ỗi trên độ cơ chứ
không bi u th c l t phá v trí nào c
ể ị rõ đượ ỗi xuấ t từ ị ủ ộng cơ.
a đ
- Tín hi u rung ( tion signal) [4]: Là lo i tín hi u c s d ng r ng
ệ Vibra ạ ệ đượ ử ụ ộ
rãi nh t trong các lo hi u dùng ki m tra tr ng thái ho ng c
ấ ại tín ệ để ể ạ ạt độ ủa
vòng b Tín hi u này thu c khi ta l t c m bi
i. ệ đượ ắp đặ ả ến rung trên động cơ
để đo sự ng độ ủa vòng bi trong quá trình động cơ ạ độ ộ
ru ng c ho t ng. M t
đông cơ ở ạ thái bình thườ ẽ ạ ra độ ố ể ạt độ
tr ng ng s t o rung t i thi u khi ho ng,
b t kì s c ,l i nào x y ra bên trong các b ph n c u gây ra
ấ ự ố ỗ ả ộ ậ ủa động cơ đề
độ ớn hơn. ỗ ộ ạ ỗ ừ ị ủ ạ
rung l M i m t lo i l i trên t ng v trí c a vòng bi l i sinh ra
các t n s khác nhau v biên rung khác nhau a vào tín
ầ ố ới các độ . Do đó, dự
hi u rung, ta có
ệ thể nhậ ết đượ ạ ệ ủ
n bi c tr ng thái làm vi c c a vòng bi mà
không c n ph i có nh ng v n
ầ ả ững tác độ ật lý như mở ắp động cơ,…
- Tín hi u sóng (Acoustic Emission signal) [4]: Tín hi u thu c khi ta
ệ âm ệ đượ
l p c m bi n sóng âm ín hi u ng âm phát r t c v t n t t
ắ ả ế đo t ệ só a ừ cá ế ứ ại điểm
x y ra l Phát x sóng âm là m c t o ra
ả ỗi. ạ ột sóng đàn hồi thoáng qua đượ ạ
đượ ở ự ải phóng năng lượng độ ộ ở ự thay đổ
c gây ra b i s gi t ng t gây ra b i s i
c u trúc trong v t li u. C n sóng âm ho ng d a trên tín hi u sóng
ấ ậ ệ ảm biế ạt độ ự ệ
âm được phá a l
t ra t các v t t y r
ừ ết nứ ại thời điểm xả ỗi. Do đó tín hiệu sóng
âm có th phát hi n s m nh t tình tr ng l i vòng bi ngay c khi nh ng l
ể ệ ớ ấ ạ ỗ ả ữ ỗi
này x y ra i b m t c a vòng bi. Các lo i c m bi
ả ở dướ ề ặ ủ ạ ả ến đo sóng âm
thườ ạt độ ở ầ ố ế đòi hỏ ự ệt đố
ng ho ng t n s cao vì th i s chính xác tuy i khi lắp
đặ ả ế và giá thành cao hơn nhiề ớ ả ến khác.Độ
t c m bi n u so v i các c m bi
chính xác c a vi c phát hi n l i b b
ủ ệ ệ ỗ ằng phương pháp đo sóng âm có thể ị
gi n t
ả ồ
m do đ ồ ừ môi trương xung quanh.
- Tín hi u nhi t (Thermography) [ : Là m t k t
ệ ệ 5] ộ ỹ thuậ dùng để chuẩn đoán
l i
ỗ
24. 24
không phá h y d a trên nh nhi c t camera h ng ngo i u dò
ủ ự ả ệt thu đượ ừ ồ ạ . Đầ
h ng ngo i h p th ng phát ra t v t th trên b
ồ ạ ấ ụ năng lượ ừ ậ ể và đo nhiệt độ ề
m t c a v t th . Khi vòng bi b h ng, d n nhi ng lên, qu
ặ ủ ậ ể ị ỏ ẫn đế ệt độ tă a đó có
thể ệ đượ bi đang bị ỗ nhiên phương pháp này
phát hi n c vòng l i. Tuy chỉ
phát hi n l vòng bi khi s v nhi do các
ệ được ỗi có ự thay đổi rõ ràng ề ệt độ
v n vòng bi n m m h ng nh nh,
ết ứt trên đã đạt đế ột ức độ hư ỏ ất đị nhưng
trong i t
giai n c l
đoạ đầu ủa ỗ vòng bi, nhiệ độ ủ
c a độ cơ ầ như
ng h u không
b nh ng. C y t bên ngoài nhi ng, t , t
ị ả hưở ác ếu ố như ệt độ môi trườ ốc độ ải
ch a ch có
ạ ủ
y c độ cơ ờ
ng và th i gian ạ đề
y u ả hưở ệ
nh ng r
rõ t t
nên nhiệ độ
c ng do làm gi xác c pháp nhi t
ủa độ cơ, đó ảm độ chính ủa phương đo ệ trên
động cơ.
T là tín hi u c bi n ng dùng n l c
rên đây các ệ ảm ế thườ được để chẩ đoán ỗi ủa
độ cơ. ệ ẩ đoán ỗ ủ ầ ẽ ự ọ ệ
ng Tùy vào vi c ch n l i c a thành ph n nào s
ta l a ch n hi
tín u
phù h p v yêu c u bài
ợ ới ầ toán đặt ra.
2.2 pháp x tín
Các phương ử lý hiệu
Tín hi u c bi n khi s c n qua n x hi u l
ệ ảm ế sau thu được ẽ ầ bước tiề ử lý tín ệ để ọc
các th li mong mu ích lý tín
ành ph n nhi u và v d ng d
ầ ễ đưa ề ạ ữ ệu ố Để
n. phân t xử
hi u c a vòng bi, s d ng pháp x lý ba
ệ ủ người ta ử ụ các phương ử trên miề ệ
n làm vi c
chính là:
- Miề ờ
n th i gian
- Miề ầ ố
n t n s
- Miề ờ ầ ố
n th i gian - t n s
2.2.1 pháp tín trong m gian
Phương xử lý hiệu iền thời
Tín hi u c t c m bi n hay b n ng d ng chu i
ệ thu đượ ừ ả ế ộ chuyể đổi thườ ở ạ ỗ thời
g n, nên vi c x lý tín hi u trong mi n th i gian háp giúp t n ít th
ia ệ ử ệ ề ờ là phương p ố ời
gian và tài nguyên nh t.Tuy nhiên ph háp x lý tín hi u trong n th i
ấ ương p ử ệ miề ờ
gian có độ à độ ối ưu không bằ ử ệ ề ầ ố
chính xác v t ng x lý tín hi u trong mi n t n s .
M p c s d ng là ng pháp xác l nh chu n
ột vài phương phá đượ ử ụ phươ định độ ệ ẩ
(Standard Deviation) và nh giá tr hi u d ng oot Me -
phương pháp xác đị ị ệ ụ (R an
Squar alue).
ed V
A. ng ph x nh l ch chu n
Phươ áp ác đị độ ệ ẩ
Là phương pháp dùng để ả ứ độ ủ ừ g điể ệ
ph n ánh m c phân tán c a t n m tín hi u so
v giá trung bình c a ó. Công th l ch chu n:
ới trị ủ tín hiệu đ ức tính độ ệ ẩ
(1)
Trong đó:
N: T ng s y m u
ổ ố điểm lấ ẫ
25. 25
Xi: th
D li u t i m
ữ ệ ạ điể ứ i
: Giá trị trung bình của tín hiệu
B. nh gi tr u d
Phương pháp xác đị á ị hiệ ụng
Là phương pháp tính giá trị ệ ụ ủa các điể ấ ẫu. Phương
hi u d ng c m l y m pháp
này bi u th v ng c n hi u.
ể ị ề năng lượ ủa tí ệ
(2)
Trong đó:
N: T ng s m l y m u
ổ ố điể ấ ẫ
Xi: D m t
ữ ệ ạ ể
li u t i đi h i
ứ
2.2.2 pháp lý tín hi trong m t
Phương xử ệu iền ần số
Ngày nay, có th x lý nhi u và trích xu a tín hi u thì
để ể ử ễ ất các đặc trưng củ ệ
ngườ hường ưu t ử ệ ề ầ ố. Phương pháp này c ể
i ta t iên x lý tín hi u trong mi n t n s ó th
giúp ta quan sát các ph t n s khá nhau c a tín hi u[6]. i ph bi n nh
ổ ấ ố c ủ ệ Biến đổ ổ ế ất
đượ ử ụ ề ầ ố ến đổ ến đổi Fourier đượ ử
c s d ng trong mi n t n s là bi i Fourier. Bi c s
d y tín hi u có hình d ng b t k thành t ng s vô h n c a sóng
ụng để chu ển đổi ệ ạ ấ ỳ ổ ố ạ ủ
hình sin. Vì vi c phân tích c hàm hình sin d dàng v i phân tích các
ệ ác ễ hơn so ớ
hàm có hình d n t h u ích và s d ng r ng rãi.
ạ g chung, phương pháp này rấ ữ được ử ụ ộ
M s phép bi i Fourier t n s d ng
ột ố ến đổ hườ g được ử ụ là:
- Fourier Intergral (FI): Phép bi i Fourier liên t c
ến đổ ụ
- Discrete Fourier Transform (DFT): Phép bi n rier r c
ế đổi Fou ời rạ
- Fast Fourier Transform (FFT): Phép bi i Fourier nhanh
ến đổ
Hình 2-1 Hình nh tín hi u trong mi n t n s và mi n th i gian
: ả ệ ề ầ ố ề ờ
A. Ph bi n Fourier li c
ép ế đổi ên tụ
26. 26
Thông thườ ến đổ
ng, phép bi i Fourier liên t ng c coi là phép bi n
ục thườ đượ ế
đổ ến đổ ẽ ể ố ầ
i Fourier. Phép bi i Fourier s khai tri n 1 hàm s theo các thành ph n
trong phổ ủ
c a nó:
(3)
Trong đó X(f): Tín hi u i sang mi n t n s
ệ sau khi được biến đổ ề ầ ố
x(t): u g n i gi
Tín hiệ ốc ở miề thờ an
B. Phép biế đổ
n i Fo i r
urier rờ ạc
Phép bi i Fourier r i r hi cò c g i là bi i Fourier h
ến đổ ờ ạc đôi k n đượ ọ ến đổ ữu
h n, là m t bi n i Fourier cho các tín hi u i gian r i r c. u vào c a bi n
ạ ộ ế đổ ệ thờ ờ ạ Đầ ủ ế
đổ ộ ỗ ữ ạ ố ự ặ ố ứ ến đổ ộ
i này là m t chu i h u h n các s th c ho c s ph c, làm bi i này là m t
công c ên các máy
ụ ởng để ử
lý tư x g tin
lý thôn tr tính.
(4)
V ,2 N-1
ới k = 0,1 …,
C. Phép anh
bi n Fourier nh
ế đổi
Biế đổ ự ấ ật toán để ự ệ
n i Fourier nhanh FFT th c ch t là các thu th c hi n phép
bi n i Fourier r r c DFT nh m phân tích tín hi u r i r i gian trong
ế đổ ời ạ ằ ệ ờ ạc theo thờ
miề ầ ố ệ ả ờ ự ả ệ ất đáng ể ề ốc độ án đơn
n t n s hi u qu nh s c i thi n r k v t và tính to
gi n[7]. Thu t toán FFT ph t h t t c N giá tr c a DFT sao cho có hi u qu
ả ậ ải ín ấ ả ị ủ ệ ả
cao nh t. Có m t vài thu t c hi n FFT, tuy nhiên thu t toán Cooley-
ấ ộ ậ toán để thự ệ ậ
Tukey là thu d ng ph bi n nh
ật toán được sử ụ ổ ế ất.
Thu t Cooley- ey áp d ng ng h p N = 2
ậ giải Tuk chỉ ụ cho trườ ợ s
, N. Vì
s ∈ N
ch ên
ẵn, n t ng (4 có th phân tích thành hai t ng:
ổ ) ể ổ
(5)
V W
ới
2
= e
2.2πi/N
= e
2πi/(N/2)
, nên ta th y F
ấ e(k) và Fo(k) l n t l
ầ lượ à
bi n i Fourier c hai d :
ế đổ ủa ãy
{f(2m) | m = 0, 1, ..., N/ 1} và {f(2 | m = 0, 1, .. 1}.
2 − m + 1) .., N/2 −
27. 27
Có ngh a là m i m t F
ĩ ỗ ộ e(k) và Fo(k) đượ ổ ủ
c phân tích thành t ng c a hai
phép bi i Fourier r r c a N/2 p t c quá trình n khi
ến đổ ời ạc ủ điểm. Tiế ụ trên cho đế
cho đế hi ta đượ ến đổ ờ ạ ủ điể ầ
n k c bi i Fourier r i r c c a 2 m. tu
Ngoài ra, do tính n
hoàn chu k N/2 nên ch c n F
ỳ ỉ ầ tính e(k) và Fo(k) v i N/2 k c v i 0
ớ ≤ ≤ N − 1 hoặ ớ ≤
k ≤ N/2 − 1.
2.2.3 pháp lý tín trong m t
Phương xử hiệu iền thời gian – ần số
A. bi n i Fourier th i gian ng n
Phép ế đổ ờ ắ
Các tín hi u ng g p trong th c t ng là tín hi u không d ng (ví d t
ệ thườ ặ ự ế thườ ệ ừ ụ ín
hi u nh c, tín hi u nhi thì phân tí Fourier hoàn toàn không mang l i các
ệ ạ ệ ễu, …) ch ạ
thông tin h u ích. Ta xét m ví d i ng h
ữ ột ụ đơn g ản để thấy rõ điều này. Xét trườ ợp
tín hi u xung (t), phép bi i Fourier =1, v . Ta th y r ng ông n
ệ δ ến đổ F(ω) ới ∀ω ấ ằ th ti
v v xung trong n i gian hoàn toàn không phát hi n trong mi n t n s
ề ị trí miề thờ ệ ề ầ ố.
Như vậ ến đổ ch đượ ế ầ ố ừ
y, bi i Fourier không phân tí c bi n thiên t n s trong t ng
vùng theo th i gian c a tín hi u. Nói cách khác nó không có c c b v
ờ ủ ệ tính ụ ộ ề thời
gian. c n c c b hóa bi i Fou có th phân tí các tín hi u
Do đó ầ ụ ộ ến đổ rier để ể ch ệ
không tĩnh.
Để ắ ụ ữ ạ ế ủ ến đổ ến đổ ờ
kh c ph c nh ng h n ch c a bi i Fourier, phép bi i Fourier th i
gian ng n xu t . Bi g là bi i Fourier
ắ – STFT được đề ấ [8] ến đổi này còn được ọi ến đổ
c a s hay bi n i G Ý ng này là s c b c a bi i Fourie s
ử ổ ế đổ abor. tưở ự ục ộ ủ ến đổ r, ử
d ng hàm c a s x p x t nh v Vì v i wavel bi
ụ ử ổ ấ ỉ rung tâm nơi đị ị. ậy, như biến đổ et, ến
đổ ự ể ố ầ ố ị ờ
i là s khai tri n theo hai thông s t n s và d ch th i gian. Tuy nhiên, nó có
điể ệ ớ ử ổ đượ đị ớ ớ ỷ ệ ử ổ đượ
m khác bi t là kích thư c c a s c nh trư c khác v i t l c a s c
dùng tro bi wavelet. Tín hi u nguyên th c phân thành t
ng ến đổi ệ ủy đượ ừng đoạn
b ng cách nhân v i m w - n bi
ằ ớ ột hàm cửa sổ (t τ), sau đó thực hiệ ến đổi Fourier
Hình 2-2 Hình nh mô t phép bi Fourier th i gian ng n
: ả ả ến đổi ờ ắ
Công th hép bi T:
ức p ến đổi STF
(6)
Trong đó gw,τ -
(t) = w(t τ)e-jwt
M hàm c s thông d c s d ng trong STFT:
ột số ửa ổ ụng đượ ử ụ
- a s nh t: Là hàm c n nh t trong các hàm c ,
Hàm cử ổ chữ ậ ửa sổ đơn giả ấ ửa sổ
có công c t ng quát
thứ ổ là:
28. 28
(7)
- a nn: Là hàm c a s ông d ng nh t, có công th c t ng
Hàm cử sổ Ha ử ổ th ụ ấ ứ ổ
quát như sau:
(8)
-Hàm cửa sổ Hamming:
(9)
V y khuy m chính c a bi i STF c c a s
ậ ết điể ủ ến đổ T là khi kích thướ ử ổ được
chọ ấ
n thì t t th ian
c các t n s c phân tích v i cùn phân gi i
ả ầ ố đượ ớ g độ ả ời g và t n
ầ
s . v y khi phân tích tín hi u g m nhi u thành ph n t n s ho c th i gian
ố Do ậ ệ ồ ề ầ ầ ố ặ ờ ,
STFT ch có kh phân gi i v t n s t i các tín hi u có
ỉ ả năng cho độ ải tương đố ề ầ ố ốt vớ ệ
th i gian t
ờ ồ ạ ắ
n t i ng n.
Nói liên q r ng c a hàm c s là:
tóm lại vấn đề uan đến độ ộ ủ ửa ổ
- N u hàm c h p: ph n t t, phân gi n s kém.
ế ửa sổ ẹ ân giải thời gia ố ải tầ ố
- N u hàm c r ng: phân gi n s t t, phân gi gian k
ế ửa sổ ộ ải tầ ố ố ải thời ém.
B. ép bi n Wavelet
Ph ế đổi
Để đáp ứng đượ ầu độ ả ổn đị ớ ệ ề
c yêu c phân gi i nh v i các tín hi u có nhi u thành
ph n gian và t n s , ta c n dùng m t ph n i sao cho phân
ầ thời ầ ố ầ ộ ương pháp biế đổ độ
gi i th i gian và t n s có th i m t cách thích nghi v c tính c a tín
ả ờ ầ ố ể thay đổ ộ ới đặ ủ
hi u trên m t ph ng th i gian và t n s . V c gi i quy t b ng c
ệ ặ ẳ ờ ầ ố ấn đề này đượ ả ế ằ ách
thay th phép d gi n g S b ng phép d i i thang and
ế ời đơn ả tron TFT ằ ờ và đổ độ (shifts
scales i u này d n s i c a m t phép bi i m
). Đ ề ẫn đế ự ra đờ ủ ộ ến đổ ới đó là phép biến
đổi wavelet.
Phân tích Wavelet cho phép s d ng các kho ng th i gian dài khi ta c n
ử ụ ả ờ ầ
thông tin t n s p chí n, và ng n n i v i thông tin t n s
ầ ố thấ nh xác hơ miền ắ hơ đố ớ ầ ố
cao[8]. ây cho th s n v i cách nhìn tín hi u d a theo th i gian,
Ở đ ấy ự tương phả ớ ệ ự ờ
t n s :
ầ ố
Hình 2-3 Hình nh mô t phép bi i Wavelet
: ả ả ến đổ
Đị ghĩa W
nh n avelet:
29. 29
Wa các á
velets là d ng sóng nh có th i gian duy trì t i h n v i gi
ạ ỏ ờ ớ ạ ớ tr trun
ị g
bình b ng 0. So sánh v i sóng sin thì sóng sin không có k ng th i gian gi
ằ ớ hoả ờ ới
h n nó kéo dài t n vô cùng. Và trong khi sóng sin ru và
ạ – ừ âm vô cùng đế là trơn t
có thể ự đoán, ạ
d wavelet l i b th i x
ất ườ ấ ố
ng và b t đ ứng.
Phân tích Wavelet chia tách t hi u thành các phiên b n d ch v và t l
ín ệ ả ị ị ỷ ệ
(co dãn) c a m i là hà m y tín hi u v i thay
ủ ột hàm đơn hay gọ m ẹ wavelet. Vì vậ ệ ớ
đổ ể ố ớ ộ ấ ổn định hơn l ớ ộ
i nhanh có th phân tích t t v i m t wavelet b t à v i m t sóng
s Các c tính c s c miêu t t i c wavelet.
in trơn. đặ ục bộ ẽ đượ ả ốt hơn vớ ác
Phép bi i Wavelet liên t
ến đổ ục (CWT) được định nghĩa như sau:
(10)
T : a là m t s i là h s giãn, b là m s i
rong đó ộ ố thự ợ
c đư c gọ ệ ố co ột ố thực được gọ
là v là h s elet v giãn a và v b, f(t) là tín hi u
ị trí. Wf(a,b) ệ ố Wav ới độ co ị trí ệu đầ
vào, t-b)/a) là hàm Wav
ψ(( elet, ψ*
p ph a
là hàm liên hợ ức củ ψ
ng Wavelet:
Phổ năng lượ
(11)
C. bi n i Hilbert-
Phép ế đổ Huang
Biến đổi Hilberte-Huang (HHT) là m t k thu t x tín hi u m i có th áp
ộ ỹ ậ ử lý ệ ớ ể
d ng c tín hi u phi tuy n và phi tuy n. HHT là s k t h p c a hai p
ụ cho cá ệ ế ế ự ế ợ ủ hương
pháp n c là, phân rã ch c nghi m (EMD) và bi
luậ , ụ thể ế độ thự ệ ến đổi lb
Hi ert
(HT). u tiên, tín hi u vào s c phân rã thành các thành
Trong bước đầ ệu đầ ẽ đượ
ph n khác nhau b ng cách s d ng EMD, c g i là các ch g ch n
ầ ằ ử ụ đượ ọ ức năn ế độ ội
t i (IM hai, ph bert th c b ng cách c hi n HT qu
ạ F). Trong bước thứ ổ Hil u đượ ằ thự ệ a
IMF. HHT có th ph h y các IMF m t cách th ng v kh
ể ân ủ ộ ích ứ à cũng có ả năng
phân gi i t n s i gian nâng cao khi so sánh v i WT, ST .
ả ầ ố thờ ớ FT
❖ Phươ ệ
ng pháp phân tích kinh nghi m EMD
Là p phân tích tín u g u thành nh
hương pháp hiệ ốc ban đầ ững hàm cơ bản
(IMFs), m i IMF ch m t n i n. M c g i là IMF
ỗ ỉ chứa ộ dao độ g đơn g ả ột hàm đượ ọ
ph u ki n[9] :
ải thỏa mãn hai điề ệ
• T ng s i và s n không khác nhau qu m m.
ổ ố đ ểm cực trị ố điểm uố á ột điể
• Có tính đố ứ ữ đườ và đường bao dướ ụ
i x ng gi a ng bao trên i qua tr c 0,
t r ung bình c ng biên tr b ng 0.
ức giá t ị tr ủ ờ
a hai đư ên và dưới ằ
Đố ớ ộ ệ ất đị ậ ể đượ ả như
i v i m t tín hi u x nh
(t) nh, thu t toán EMD có th c mô t
sau:
30. 30
1) nh t c c c c i c c b , và ó n i t t c các c c i c c
Xác đị ất ả cá ự đạ ụ ộ sau đ ố ấ ả ự đạ ụ
b b ng m ng spline l ng bao tr L p l i quy trình cho
ộ ằ ột đườ ập phương làm đườ ên. ặ ạ
c u c b t o ra n
ực tiể ục ộ để ạ đườ g bao dưới.
2) Tính t ng bao trên và i c a x(t) c hàm
rung bình các đườ dướ ủ để thu đượ
trung bình c c b m
ụ ộ 1
3) chênh l ch gi u x và m
Tính độ ệ ữa tín hiệ (t) 1:
t) m
X( – 1 =h1 (12)
N u h
ế 1 IMF, th
là ì h1 là u tiên c )
thành phần IMF đầ ủa x(t
4) N u h
ế 1 không ph i là IMF, h
ả 1 c coi là tín hi u và l p l
đượ ệu ban đầ ặ ại
c 1, 2, 3, :
ác bước sau đó
h1 m
– 11 =h11 (13)
5 p l k l n, h
) Lặ ại quy trình như mô tả ở trên ầ 1k :
trở thành IMF, nghĩa là
h1(k-1) m
– 1k =h1k (14)
Sau đó, nó đượ ỉ đị
c ch nh là:
c1 = h1k (15)
Đây là thành ầ MF đầ ừ ữ ệ
ph n I u tiên t d li u. c1 ph i ch a th nh
ả ứ ang đo nhỏ ất
ho n chu k ng n nh t c hi u.
ặc thành phầ ỳ ắ ấ ủa tín ệ
6) Tách kh (t). Chúng ta nh c: r
c1 ỏi x ận đượ 0
r1 = x - c
(t) 1 (16)
n còn l r
Phầ ại 1đượ ộ ệ ớ ọ hư ả ở
c coi là m t tín hi u m i và quá trình sàng l c n mô t
trên đượ ự ệ
c th c hi n trên r1 IMF c
để thu được 2 p trình này có th
tiế theo, Quy ể
đượ ặ ạ ấ ả
c l p l i cho t t c rj p theo và k là:
tiế ết quả
r1 c
– 2 = r2
(17)
:
rn-1 – = rn
Quá trình phân rã có th d ng l i khi r
ể ừ ạ n thành m u mà t
trở ột hàm đơn điệ ừ đó
không th trích xu êm IMF n a. B ng c h tính t ng (16) và (17), cu i cùng
ể ất th ữ ằ ác ổ ố
chú c:
ng ta thu đượ
(18)
Tín hi c phân tách thành t ng h u h n IMF và m t ph n là
ệu x đượ ổ ữ ạ ộ ầ dư, có thể
xu hướ ặ ộ ằ ố
ng trung bình ho c m t h ng s .
Lưu đồ ậ
thu t toán:
31. 31
Hình 2-4: nh nh thu t toán EMD
Hì ả lưu đồ ậ
❖ Phương pháp Hilbert
Phép bi n Hilbert: pháp dùng u tín hi u b ng
ế đổi Là phương để điề chế ệ ằ cách
cho pha c hi quay góc b ng ± 90°[10]. i Hilbert c nh
ủa tín ệu 1 ằ Biến đổ đượ đị
nghĩa như sau:
(19)
Trong đó:
t .] l bi n i r
Toán ử H[ à ế đổ Hilbe t;
giá Cauchy
P là trị chính
T trên, b t c m hi u t) u bi u di n thành t ng c
ừ công thức ấ ứ ột tín ệ z( đề có thể ể ễ ổ ủa
ph n x(t) và ph n o y(t) c
ầ thực ầ ả ủa nó
(20)
T t) biên t và ( pha t nh n
rong đó: a( là độ ức thời t) là ức thời, chúng được tí hư
sau:
(21)
32. 32
T n s t i phép bi n Hilbert sau:
ầ ố ức thờ trong ế đổi được tính như
(22)
Như ậ ầ ự ủ ệ ể đượ ể ễ độ
v y, ph n th c c a tín hi u x(t) th
có c bi u di n qua pha biên và
t n s t m hàm ph thu vào gian:
ầ ố ức thời như ột ụ ộc thời
(23)
T .) ký hi u ph n th c tín hi u phân t)
rong đó: R( ệ ầ ực ủa ệ tích z(
Để đả ả ằ ầ ố ứ ờ ĩ ậ ứ ờ ầ
m b o r ng t n s t c th i t)
( có ý ngh a v t lý, pha t c th i t)
( c n
ph hàm t b t k giá nào c t
ải là đơn trị ại ấ ỳ trị ủa
Như ậ ế đổ ể đượ ử ụ để ứ ộ ỗ
v y, phép bi n i Hilbert có th c s d ng nghiên c u m t chu i
tín hi u i d ng
ệ dướ ạ hàm r ng th gian t n s . nhiên, ph vi áp d ng
suy ộ ời – ầ ố Tuy ạm ụ
phép bi n Hilbert ng r t ng nghèo, nó h c x(t) ph l
ế đổi thườ ấ ặt đòi ỏi đặc tính ủa ải à
d h p gian t. u ki n này ng không mãn khi trong t
ải ẹ theo thời Điề ệ thườ thỏa thực ế
k tín hi u - gi ng không d ng và gi r ng.
ỹ thuật, các chuỗi ệ thời an thườ ừ ải ộ
2.3 T quan v m
ổng ề ạng Nơron
2.3.1 M ron
ạng Nơ
A. Đị ĩ
nh ngh a
M ng ron (Neural Network) là m t mô hình x g tin ph ng theo
ạ nơ ộ ử lý thôn ỏ
cách th c x thông tin c a các h ron sinh h và nh ng t bào th n kinh
ứ ử lý ủ ệ nơ ọc ữ ế ầ
hình sao c u trúc nên b não c i. Hình 2.1 minh h a c u trúc c a m
ấ ộ ủa con ngườ ọ ấ ủ ột
nơ ủ ộ não ngườ
ron c a b i.
Hình 2-5: Hình nh c u trúc m ng ron sinh h c
ả ấ ạ Nơ ọ
M ng ph ho ng trong não i thông qua nh ng
ạ nơron mô ỏng cơ chế ạt độ ngườ ữ
ph n t (n ) [11]. Trong quá trình ho ng, m n t ( ron) m ng s
ầ ử ơron ạt độ ỗi phầ ử nơ ạ ẽ
nh c m t ngu n thông u vào (input) và th hi n m t phép tính toán
ận đượ ộ ồ tin đầ ực ệ ộ
trên ngu n d t qu c sau m i ph n t m ng s c chuy n
ồ ữ liệu đó. Kế ả thu đượ ỗ ầ ử ạ ẽ đượ ể
tiế ư mộ ầ ữ ầ ử ạ ế ậ
p nh t đ u vào cho nh ng ph n t m ng k c n phía sau.
33. 33
Các ph n t ( ) k i v i nhau g qua c liên k t (tr ng s t)
ầ ử nơron ết nố ớ thôn cá ế ọ ố liên kế
làm vi th
ệc như ộ
m t ể ấ ể ố ợ
thông nh t đ cùng ph i h p gi i quy t m t bài toán, nhi
ả ế ộ ệm
v t ra. M t m ng ron nh n t c c u hình cho m ng d ng c
ụ đặ ộ ạ nơ ậ ạo đượ ấ ột ứ ụ ụ thể
(nhậ ạ ẫ ạ
n d ng m u, phân lo i d li
ữ ệ …) ộ ọ
u thông qua m t quá trình h c từ ậ ẫ
t p các m u
hu n luy n. V b n ch t h c chính l qu trình hi u ch nh tr ng s k t gi
ấ ệ ề ả ấ ọ à á ệ ỉ ọ ố liên ế ữa
các n .
ơron
B. Kiế ạ
n trúc m ng Nơron
M ng ron là s k t h p c a nh ng t ng perceptron hay còn g i là
ạ Nơ ự ế ợ ủ ữ ầ ọ
perce t ng. Và m t m ng ng bao g ki u t ng
ptron đa ầ ỗi mộ ạ Nơron thườ ồm 3 ể ầ là:
- T ng input yer (t ng vào): T ng này n m bên trái cùng c a m ng, th
ầ la ầ ầ ằ ủ ạ ể
hi n ch u vào c ng.
ệ o các đầ ủa mạ
- T ng output layer (t ng Là t ng bên ph i cùng và nó th hi n cho
ầ ầ ra): ầ ả ể ệ
nh ng u ra c ng.
ữ đầ ủa mạ
- T ng hidden layer ng n): T ng này n m gi a t ng v và t ng ra nó
ầ (tầ ẩ ầ ằ ữ ầ ào ầ
th hi n cho quá trình suy lu n logic c ng.
ể ệ ậ ủa mạ
Lưu ý: Mỗ ộ ỉ ấ ộ ầ ầ ưng ạ
i m t Nơron ch có duy nh t m t t ng vào và 1 t ng ra nh l i có
r u t ng n.
ất nhiề ầ ẩ
Hình 2-6 Hình nh ki n trúc m ng ron
: ả ế ạ Nơ
V i m ng
ớ ạ Nơron thì m i nút m ng là m t sig g chúng l i
ỗ ạ ộ moid nơron nhưn ạ
có hàm kích ho t khác nhau. Th c t , i ta ng s d ng có cùng i v
ạ ự ế ngườ thườ ử ụ loạ ới
nhau để ệ ậ ợi hơn.
vi c tính toán thu n l
T i m i t ng, s ng nút m ng có th khác nhau còn y vào bài toán
ạ ỗ ầ ố lượ ạ ể tù
ho c cách gi i quy t. Tuy nhiên, khi làm vi i ta s các t n n s v i s
ặ ả ế ệc ngườ ẽ để ầ g ẩ ố ớ ố
lư thư
ợ ơ ữ nơron nằ
ng n ron khác nhau. Ngoài ra, nh ng m ở ầ
t ng ờ ẽ ế đôi
ng s k
liên t
34. 34
v t o thành m ng k t n nh i dùng có nh
ới nhau để ạ ạ ế ối đầy đủ ất. Khi đó, ngườ thể tí
toán đư lư
ợ ỡ ủ ạ ự ầ ố
c kích c c a m ng d a vào t ng và s ợ nơ ron.
ng
Thành ph n c a m ron nhân t o:
ần cơ bả ủ ột Nơ ạ
Hình 2-7 Hình nh c u t o c a m t ron nhân t o
: ả ấ ạ ủ ộ Nơ ạ
- T u vào: là các tín hi u vào (input signa c n ron, các tín hi u
ập các đầ ệ ls) ủa ơ ệ
n ng m t vector N chi u.
ày thường được đưa vào dưới dạ ộ ề
- T p các liên k t: m i liên k c th hi n b m t tr ng s liên k
ậ ế ỗ ết đượ ể ệ ởi ộ ọ ố ết
(Synapic weight). Tr ng s liên k t gi tín hi u th j và n ng
ọ ố ế ữa ệ ứ ơron k thườ
đượ ệ
c ký hi u là Wkj à
Thông thường, các trọng số n y được khởi tạo một
các i c trong quá
h ngẫu nhiên ở thời điểm tạo mạng và được cập nhật l ên tụ
trình học mạng.
- B t ng (Summing function)
ộ ổ : thường dùng để tính tổng của tích các đầu
vào với trọng số liên kết của nó.
- Ngưỡ ọ ột độ ệ – ưỡng này thường được đưa
ng (còn g i là m l ch bias): ng vào
như một thành phần của hàm truyền.
- H t (Tranfer function): hàm này g
àm truyền đạ được dùng để iới hạn phạm
vi đầu ra của mỗi ơ . Nó nhận đầu vào là kết quả của hàm tổn
n ron g và
ngưỡng.
- Đầu ra: là tín hiệu đầu của một ơ , vớ ơ tối đa là một
ra n ron i mỗi n ron sẽ có
đầu ra.
Xét v m t toán h c, c u trúc c m n ron c mô t b ng c bi u th
ề ặ ọ ấ ủa ột ơ k, đượ ả ằ ặp ể ức
sau:
Yk = f (uk b
– k) (24)
35. 35
Trong đó: x1, x2 ..., xp là các tín hi u vào;
ệ (wk1, ...w
wk2 kp)là các tr ng s liên
ọ ố
k t c n k; u
ế ủa ơron thứ k hàm t ng; b
là ổ k là m ng; f là hàm truy n và y
ột ngưỡ ề k là
tín hi u n ron.
ệu đầ ra của ơ
2.3.2 M ron tích lution Neural Network)
ạng Nơ chập (Convo
A. Đị ĩ ạ ậ
nh ngh a m ng Nơron tích ch p
Convolutional Neural Network (CNNs M ng
– ạ Nơron tích ch p) là m t ki u
ậ ộ ể
m ng trong ki n t n ng d ng r t hi u qu trong nhi u l p bái
ạ ế rúc ơron sâu, được ứ ụ ấ ệ ả ề ớ
toán liên quan t i phân lo i và nh d ng nh. Tên c c d a trên phép
ớ ạ ận ạ ả ủa nó đượ ự
tính quan tr c s d ng trong m ng là phép Tích ch M n tích
ọng đượ ử ụ ạ ập. ạ g Nơron
ch p có ki n trúc khác v i m ng ron t ng. Ki n c
ậ ế ớ ạ Nơ hông thườ ến trúc cơ bả ủa
m ng ron ch h ình g n t ng chính:
ạ Nơ tích ập được minh ọa như h dưới ồm bố ầ
- T ng tí p (convolution layer)
ầ ch chậ
- T ng phi tuy n (non-linearity)
ầ ế
- T ng pooling
ầ
- T ng k (fully connected lay
ầ ết nố ầy đủ
i đ er)
Hình 2-8 Hình nh c u trúc m ng ron tích ch p
: ả ấ ạ Nơ ậ
B. T ng t p (Convolution layer)
ầ ích chậ
T mô hình m ng CNN, các l p s k t n i v nhau thông qua phép toán
rong ạ ớ ẽ ế ố ới
tích ch p. M n p theo là k t qu c vi áp d ng m t kerne lên m
ậ ỗi ơron tiế ế ả ủa ệc ụ ộ l ột
vùng n ron ng kh vuông thông tin (g i là kernel ho b l c
ơ trước đó. Nhữ ối ọ ặc ộ ọ )
đóng vai trò như mộ ử ổ ị ể ộ ằ
t c a s d ch chuy n xung quanh toàn b khung hình, nh m
trích rút ra các thông tin v m
ề ế ữ ể
tính liên k t không gian gi a các đi ảnh trong cùng
khung tha chi u ng xét. K t qu c a phép toán này là feature map hay
m ế đa ế ả ủ
activation am s
map. Các feature map có th u ch nh kích c b ng các th
ể điề ỉ ở ằ ố:
- Stride: Là y c l u vào.
bước nhả ủa bộ ọc trên đầ
- Zero-padding c c u vào b ng cách thêm vào các l nó
: Tăng kích thướ ủa đầ ằ ề
b ng c ph n t 0
ằ ác ầ ử
36. 36
Hình 2-9 Hình nh minh h a tham s c a b l c
: ả ọ ố ủ ộ ọ
C. T ng phi tuy n (non-lineartity)
ầ ế
T vi c nh n th y r ng h u h t các thông gi i th ng
ừ ệ ậ ấ ằ ầ ế tin trong thế ớ ực thườ
không tuân theo b k m t quy t tuy n tính nào. Do v phù h p v i th
ất ỳ ộ luậ ế ậy, để ợ ớ ực
t c bài toán, các nhà khoa h ng ghép y u t phi tuy n
ế ủa đa số ọc đã tìm cách lồ ế ố ế
vào mô hình m ng n ron h ch p thông qua s ng c a các hàm trong toán
ạ ơ tíc ậ ự tác độ ủ
h c lên u ra c a l p tích ch p. M s hàm phi n ong toán h ng
ọ đầ ủ ớ ậ ột ố tuyế tr ọc thườ
đượ ử ụ ồ
c s d ng bao g m:
- Hàm ReLU: Chu n hóa v ng cách gán nh ng giá tr âm v
ẩ ề miền dương bằ ữ ị ề
s 0 c s d ng nhi u trong m ng n tích ch p
ố (thường đượ ử ụ ề ạ ơron ậ vì đem lại
tính hi u c
ệ quả ao)
- Hàm Sigmoid: Chu n hóa d u v n (0,1)
ẩ ữ liệ ề miề
- Hàm Chu n hóa d u v n (-1,1)
Tanh: ẩ ữ liệ ề miề
D. T ng pooling
ầ
Cơ chế ạt độ ủ ầ ều điểm tương đồ ớ ầ
ho ng c a t ng pooling có nhi ng v i t ng tích
ch p trong vi c s d ng c a s t. Pooling là phép toán l y m u gi m s
ậ ệ ử ụ ử ổ trượ ấ ẫ để ả ố
chi a
ề ủ
u c các feature map nh n gi c các thông tin quan tr ng nh t,
ưng vẫ ữ đượ ọ ấ
điề ảm nguy cơ xả ệ ượ ọ ớ
u này giúp làm gi y ra hi n t ng overfitting (h c quá kh p)
trong quá trình hu n l n mô hình. Gi ng t ng tích ch p, t s
ấ uyệ ố ầ ậ ầng pooling cũng ử
d ng m t filt t trên m t ph n c a feature map u vào và di ch n filte
ụ ộ er đặ ộ ầ ủ đầ uyể r đó
t b v u vào. Các phép toán pooling:
rên toàn ộ ị trí của feature map đầ
- Max pooling: lấ ị ớ ấ
y giá tr l n nh t
- Average pooling: l y giá tr trung bình
ấ ị
- Sum pooling: l y t ng các giá
ấ ổ trị
37. 37
Hình 2-10 Hình ho ng c a t ng pooling
: ảnh cơ chế ạt độ ủ ầ
E. T ng li k y
ầ ên ết đầ đủ
T ng liên k là m t m ng n nhi u l p (Multiayer Perceptron) s
ầ ết đầy đủ ộ ạ ơron ề ớ ử
d ng hàm kích ho softmax u M n trong t c tính toán
ụ ạt ở đầ ra. ỗi ơron ầng này đượ
d a u vào là toàn b n c t ng phía sau. M c tiêu c a t ng liên k
ự trên đầ ộ ơron ủa ầ ụ ủ ầ ết
đầy đủ ử ụng các đặc trưng ở ức cao đã đượ ở ầ
s d m c phân tách b i các t ng tích
chậ ở a trước để đưa vào c ớ ủ ộ ữ ệ ầ ố
p và pooling phí ác l p c a b d li u. T ng cu i cùng
s m cho t ng l p c d u ph cho l p bài án phân lo
ẽ đánh giá điể ừ ớ ủa bộ ữ liệ ục vụ ớ to ại.
2.4 K t n
ế luậ chương
Phầ đầ chương đã ớ
n u 2 gi i thi t tín
ệ ộ
u m số hi u
ệ thườ đượ
ng c s d ng phát
ử ụ
hi n l trong ng p u v pháp x hi u
ệ ỗi độ cơ. Tiế theo, giới thiệ ề các phương ử lý tín ệ
trên mi là th i mi t th
ba ền ờ gian, t s và
ần ố ề ế
n k hợp ờ ầ ố ầ
i gian-t n s . Ph n cuối
chương đã ớ ệ ổ ề ạ ạ ử ụ
gi i thi u t ng quan v m ng Nơron và hình m
mô ng CNN s d ng
để ử ữ ệ ạ ả
x d
lý li u d ng nh.
38. 38
CHƯƠNG 3. Ự Ộ Ữ Ệ Ớ Ử Ệ
XÂY D NG B D LI U L N VÀ TH NGHI M
PHƯƠNG Ọ Ẩ ĐOÁN Ỗ
PHÁP H C SÂU CH N L I VÒNG BI
3.1 pháp l vòng
Phương chẩn đoán ỗi bi
Khi độ cơ hư ỏ ạ
ng phát sinh h ng quá trình ho
trong t th
động, nguyên nhân có ể
đế ừ ề ỗ ả ờ đế
n t nhi u lý do khác nhau. Tuy nhiên c l
ác i x y ra thư ng có liên quan n
các cách
tín lý thu th trình t
hi u v
ệ ật được ậ ừ độ cơ
p t ng trong quá hoạ độ ằ
ng. B ng
x hi u s giúp n l c a ng
ử lý tín
các ệ thu được ẽ ta chẩ đoán ỗi ủ độ cơ.
Trong ph vi c a , s phân tích l c vòng bi trong ng
ạm ủ đề tài ta ẽ chỉ ỗi ủa độ cơ
điệ ử ụ phương ẩ đoán ỗ ằ phương
n ba pha. T s
a d ng pháp ch n l i vòng bi b ng pháp
x n hi ng. vòng bi là m thành ph n c h c ng khi
ử lý tí ệu rung độ Vì ột ầ ơ ọc ủa độ cơ,
độ ạ độ ờ ẽ ầ ố ố đị ấ ệ ỗ
ng cơ ho t ng bình thư ng s t
có n s rung c nh. xu
Khi t hi n l i trên
vòng bi, n ng c vi bi qua v trí l s t o dao ng v biên
chuyể độ ủa các ên ị ỗi ẽ ạ ra các độ ới
độ ớ ấ ệ ỳ đó độ ủ độ cơ ự đổ
l n xu t hi n theo chu k riêng, do rung c a ng có s thay i và
ta th tích tích
có ể ễ
d dàng phân và nh giá. Phân
đá tín hi rung ng giúp xác
ệu độ
đị đượ ỗ ị ả ỗ ự
nh c l i vòng bi và v trí x y ra l i trên vòng bi thông qua s khác nhau
gi t n s thông ng và t n s l vòng bi t giúp phân
ữa ầ ố rung thườ ầ ố ỗi ừ đo ta có thể loại
l vòng bi .
ỗi rõ ràng
Đặ ủ ệu thu đượ ừ ả ế ề ạ ạ độ ủ
c nh c
tí a tín hi c t c m bi n v tình tr ng ho t ng c a vòng bi
là t không nh và t i m i m th i gian nh nh[6]. Tín hi
liên ục, ổn đị ức thờ ở ột đ ể ờ ất đị ệu
d ng này ng thi u thông tin h u ích trong các mi n th i gian ho c t n s
ạ thườ ế ữ ề ờ ặ ầ ố
nhưng ể ữu ích thông qua đạ ệ ợ ấ ầ ố ờ
có th thông tin h
có i di n h p nh t trong t n s - th i
gian. c áp d ng pháp bi trong n gian
Do đó, việ ụ các phương ến đổi miề thời hoặc
t n s cho tín hi u này có th l u qu không mong mu n.
ầ ố ệ ể đem ại hiệ ả ố
Do t d án ch p ng pháp m p h
đó, để ối ưu và ự đoán đo ính xác hơn, hươ ới kết hợ ai
mi n th i gian và t n s c phát tri n. y n tín hi u 1-
ề ờ ầ ố đã đượ ể Phương pháp nà chuyể ệ
D t n th i gian sang tín hi u 2-D là s k t h p c a hai mi n th i gian và t n
ừ miề ờ ệ ự ế ợ ủ ề ờ ầ
s .
ố
Tín hi u rung thu c t c m bi n i d ng 1-D trong mi i gian, do
ệ đượ ừ ả ế ở dướ ạ ền thờ
đó ta ể ệ ừ ề ờ ề ế ợ ờ ầ ố ằ
chuy n tín hi u t mi n th i gian sang mi n k t h p th i gian-t n s b ng
phép bi n i Fourier th i gian ng n (S phân tích y
ế đổ ờ ắ TFT) để có thể thu được đầ đủ
nh tính ch t c a tín u trên c mi n t n s và th gian. c khi chuy n tín
ất ấ ủ hiệ ả ề ầ ố ời Trướ ể
hi u t d ng 1- sang 2-D thì gi s s d ng p MD xu t
ệ ừ ạ D tác ả ẽ ử ụ hương pháp E để trích ấ
ra các thành ph g c a tín hi u c và lo i b ành ph n nhi u và
ần đặc trưn ủ ệ thu đượ ạ ỏ th ầ ễ
sau đó tái tạ ạ ệ
o l i tín hi u .
Tín hi sau khi n sang 2- s có nh d ng là nh ph . nay,
ệu chuyể miền D ẽ đị ạ ả ổ Ngày
để ể ẩ đoán ỗ ừ ữ ệ ạ ả gườ ụ
có th phân tích, ch n l i t d li u d ng nh, n i ta d
áp ng các
phương ọ ệ ẩ đoán ỗ Phương ọ ẽ ả
pháp h c âu
s vào vi c ch n l i. pháp h c sâu s giúp gi m
th i i t
ờ gian l
chẩn đoán ỗ và nâng tính chính xác trong vi Thu
cao ệc chẩn đoán. ậ
toán lý là
h u s d ng x
ọc sâ được ử ụ để ử ảnh CNN ( m ng ron tích p).
ạ Nơ chậ Trong
đề ẽ ử ụ ọ đượ ể ự ạ
này, ta s
tài s d ng hình h
mô c sâu c phát tri n d a trên m ng CNN.
39. 39
3.2 Các b d l vòng trên gi i
ộ ữ liệu ỗi bi thế ớ
Ngày nay, m ng l n d u c thu th p trong ngành công nghi p v
ột lượ ớ ữ liệ đượ ậ ệ à
khoa h c cho các m t s c công khai trong
ọ ục đích khác nhau; mộ ố đượ kho lưu trữ
ho c trên các trang web. c thu u thích h ng và
ặ Nhưng việ thập dữ liệ ợp với chất lượ
s ng c n thi t cho nghiên c l vòng bi v n còn nhi u thách th c bi t
ố lượ ầ ế ứu ỗi ẫ ề ức, đặ ệ
là i i lo i i
đố vớ các ạ lỗ vòng bi khác nhau.
M t s b d u ch l i vòng bi c công b công khai;
ộ ố ộ ữ liệ ẩn đoán cho các ỗ đượ ố
nh ng cái ph bi n và toàn di n nh t kê b
ữ ổ ế ệ ấ ợ
t đư c liệ ên dưới:
A. CWRU
Hình 3-1 B thu d u CWRU
: ộ ữ liệ
Đây là li
t p d
ậ ữ ệ ử ệm đã phân tích đượ ậ ừ Đạ ọ
u th nghi c thu th p t i h c Case
Western Reserve[12]. 3.1 cho th y m t giàn nghi t o ra d u th
Hình ấ ộ thử ệm ạ ữ liệ ử
nghi B thí nghi bao g m m c, c m bi và
ệm. ộ ệm ồ ột động cơ hai mã lự ả ến đo tốc độ
moment u c i vòng
xoắn, máy đo lực, và hai vòng bi đặt ở hai đầ ủa động cơ. Loạ
bi h -2RS JEM SKF. Gi c thêm
ỗ trợ trục động cơ là 6205 a công phóng điện đượ
vào để ộ ỗ ấ ủ ầ ử
gây m
ra t l i duy nh t trên vòng trong c a vòng bi, các ph n t bi và
vòng ngoài.
Các vòng bi này đượ ạ ỗi đơn với các đườ
c t o l ng kính khác nhau, 0,175 mm,
0,35 , 0,525 , 7 mm, và 1 mm. Có hai c s d ng, vòng
mm mm 0, loại vòng bi đượ ử ụ
bi lo i SKF c s d ng cho c l 0,175 , 0,35 , và 0,525 . Vòng
ạ đượ ử ụ cá ỗi mm mm mm
bi lo c s d ng cho các l 0,7 và 1 . Tín hi
ại NTN đượ ử ụ ỗi mm mm ệu rung thu được
t c n gi c t trên g vòng bi v i t l y m u 1200
ừ ảm biế a tố đượ ặ
c đ ối đỡ ớ ố ộ
c đ ấ ẫ 0 Hz đối
v i vòng bi ra cánh qu i v i vòng bi ra t c ng
ớ ạt và 12000Hz và 48000Hz đố ớ ải ủa độ
cơ.
B. MFPT
B d u MFPT do Hi p h i Công ngh Phòng ng a S c Máy móc cung
ộ ữ liệ ệ ộ ệ ừ ự ố
c c áp d phân tích và nghiên c u các l vòng bi[13]. B d
ấp cũng đượ ụng để ứ ỗi ộ ữ
li li
ệ ồ ộ ữ
u MFPT bao g m ba b d ệu rung độ ủ
ng c a vòng bi nghi m và ba d
thử ệ ữ
li li tr m
ệ ỗ ự ế ố đó, ba bộ ữ
u l i th c t . Trong s d ệu rung độ ổ
ng ụ ử ệ ồ
c th nghi m bao g
b ng bình ng, b l vòng trong và t p h p l vòng ngoài. T p d
ộ trạ thái thườ ộ ỗi ậ ợ ỗi ậ ữ
40. 40
liệu cơ sở ứ ệ ữ ệ ỗ ệp đượ ấ ằ ấ ẫ ở ầ
ch a ba t p và d li u trong m i t c l y b ng cách l y m u t n
s 97656 Hz trong 6 giây i t i tr ng 122,5 kg. T p d li u l i cu
ố dướ ả ọ ậ ữ ệ ỗ ộc đua bên
trong ch a b y t p c l ng b ng cách l y m u 48828 Hz trong 3
ứ ả ệ , đượ ấy tương ứ ằ ấ ẫ ở
giây dướ ảy điề ệ ả ồ ậ
i b u ki n t i, bao g m 0; 22,5; 45; 67,5; 90; 112,5 và 135 kg. T p
d u l i c a cu a b y t c l y ng b ng cách
ữ liệ ỗ ủ ộc đua bên ngoài chứ ả ệp, đượ ấ tương ứ ằ
l y m u i b u ki n t i, bao g 22,5; 45; 67,5;
ấ ẫ ở 48828 Hz trong 3 giây dướ ảy điề ệ ả ồm
90; 112,5 và 135 kg m d u là t m t gia t c k ng tâm m kênh.
. Các điể ữ liệ ừ ộ ố ế hướ ột
Vòng bi thí nghi m c a b d bi rãnh sâu v i ng kính
ệ ủ ộ ữ liệu MFPT cũng là ổ ớ đườ
rãnh 31,62 mm, đườ ếp xúc 0˚ và ố ầ ử
ng kính bi 5,97 mm, góc ti s ph n t là 8.
Trong nghiên c u này, ba b bi rung d u thu th p t i giàn th nghi
ứ ộ ổ ữ liệ ậ ạ ử ệm được
ch c.
ọ ọ
n l
Sau khi hi u v các b d u l vòng bi gi y h t o
tìm ể ề ộ ữ liệ ỗi trên thế ới, ta thấ ọ đã ạ
đượ ỗ đơn cơ ả ớ ờ ợ ỗ ậ
c các l i vòng bi b n v i các trư ng h p l i khác nhau và v n hành
độ cơ dướ điề ệ ả để ạ ự đ ạ ậ ữ ệ ỗ
ng i các u ki n t i khác nhau t o s a d ng o t
ch p d li u l i
vòng bi. nhiên, h c a t p d u này ng h p l
Tuy ạn chế ủ các ậ ữ liệ là chưa có các trườ ợ ỗi
kép x y cùng T này, ta s h h i ng d ng pháp
ả ra thời điểm. rong đồ án ẽ ọc ỏ ứ ụ phương
đã ứ ở để ạ ậ ệ độ ủ độ cơ
nghiên c u trên t o hình nh
mô thu n hi
tín u rung ng c a ng
ph v bài n l vòng bi
ục ụ toán chẩ đoán ỗi
3.3 T k h ng thu tín c a
hiết ế ệ thố nhận hiệu ng
ru động ủ động cơ
3.3.1 tiêu k mô testbench
Mục thiết ế hình
Như ấ đề đã
các v n đượ ở ầ ẽ ự ộ
c nêu ph n trên, s
ta xây d ng m t mô hình
testbe th tín
nch có ể ậ đượ
thu nh n c hi u rung ng c a ng thông qua c
ệ độ ủ độ cơ ảm
bi n c l p ng .
ế rung đượ ắ đặt trên độ cơ
Mô hình xây d ng c l p m t k n v ng ng c trong
ự ần ắ đặt ột ải để ết ối ới độ cơ đồ trụ
quá và b hi u nh hi u thay giá t t ng
trình hoạt động ộ ệ chỉ tín ệ có thể đổi trị ải theo ừ
trườ ợ đặ
ng h p t ta t m
ra. Bên c nh
ạ đó, c n l p
ầ ắ đặ các cả biế ố độ ả
n t c và c m bi n
ế
mômen th tr
quay hi n
để ể ị giá ị ố
t c a
độ ấ ủ
, công su t c t trong t ng ng h
ải ừ trườ ợp để
có th trìn lo i.
ể đánh giá trong quá h phân ạ
Toàn b h th ng c l p trên gi c nh, ch n và không b
ộ ệ ố ần được ắ đặt á đỡ ố đị ắc chắ ị
rung độ độ cơ ạ
ng quá
trong trình ng ho t tránh ín
độ để
ng ả hưở đế
nh ng n t hi u
ệ
rung c n thu nh n.
ầ ậ
Các vòng bi s d ng hình c t o l 2 ng h p l vòng
ử ụ trong mô đượ ạ ỗi theo trườ ợ ỗi
trong i i. i t
và lỗ vòng ngoà Lỗ vòng bi t d ng n
được ạo có ạ rãnh ứ c t ngang qua b
ắ ề
m n ng c vòng bi. bi khi t o l yêu c u ho t bình
ặt chuyể độ ủa Vòng được ạ ỗi ầ ạ được
thườ ấ ệ ẹ
ng không d
có u hi u k t c ng.
ứ
H ng c n ho ng ng tách bi không u nh ng
ệ thố ầ ạt độ tro môi trường ệt, chị ả hưở
c y u t bên ngo quá ng.
ủa các ế ố ài trong trình hoạt độ
3.3.2 Mô hình thu nh ín hi c
ận t ệu rung ủa động cơ
A. S mô h testbench
ơ đồ ình
41. 41
Hình 3-2: Hình nh mô hình Testben
ả ch
Mô hình k và n p t nhà ng h bách
testbench được thiết ế ắ đặt ại A trườ Đại ọc
khoa H N c a mô hình Testb c th hi n trong hình 3.2. H
à ội. Sơ đồ ủ ench đượ ể ệ ệ
th t i i i tr
ố đượ
ng c l p
ắ đặ trên giá c nh v
đỡ ố đị ớ tả được nố đồng ục v ng
ới độ cơ. Ta
s d ng máy bi n áp c p ngu .
ử ụ ế để ấ ồn cho động cơ
C bi n quay l p gi t và ng o t quay c
ảm ế mômen được ắ ữa ải độ cơ để đ ốc độ ủa
độ cơ. ệ ợ ể ị ộ ệ
ng T hi
ín u thu đư c hi n th trên b thu hi
tín u.
C bi n g ng l p v ng và n phía t vòng bi t
ảm ế run độ được ắ trên ỏ độ cơ ằm rên ra ải
c ng C m bi ng thu th p tín hi u ng c ng c
ủa độ cơ. ả ến rung độ ậ ệ rung độ ủa độ ơ trong
quá trình ho ng qua b thu tín hi c trích xu t vào PC b ng cách s
ạt độ ộ ệu và đượ ấ ằ ử
d ng h ng thu th p d u NI MY Tín hi u này s c chu n hóa và
ụ ệ thố ậ ữ liệ DAQ. ệ ẽ đượ ẩ
xử lý trong MATLAB.
Phanh b t óng vai trò t v ng trong quá ho ng và
ột ừ đ như ải đối ới độ cơ trình ạt độ
đượ điề ỉ ằ ộ điề ỉ ệ ả ế ố độ đượ ắ ộ
c u ch nh b ng b u ch nh tín hi u. C m bi n t c c l p trên m t
đế ố đị đượ ị ộ ử ố
c nh c trang b m t n a măng xông ph ghép n
cho ép i nhanh g
chón
trên th tr
đầu ứ ủ
hai c a ục phanh.
Độ cơ đượ ạ độ ậ dướ điệ ộ ế ầ
ng c ho t ng, v n hành i n áp 3 pha 380 qua m
V t bi n t n
giúp nh n áp. T quá trình v n hành, ta s u c ng
ổn đị điệ rong ậ có thể đọc ố liệ ủa độ cơ
, t qua màn hình hi n c b i u nh hi u. T d
ải thông ể thị ủa ộ đ ề chỉ tín ệ ừ đó ta th
có ể ễ
dàng thay các thông s c t ph h p v ng h v n hành
đổi ố ủa ải để ù ợ ới các trườ ợp ậ để
thu nh n tín hi u.
ậ ệ
B. Thiết b m bi
ị ả
c ến
❖ C m bi n quay
ả ế momen
42. 42
Hình 3-3 Hình nh c m bi n mômen quay DR2269-50 Nm
: ả ả ế
C bi n quay s d ng mô hình là mômen qu 2269-50
ảm ế ử ụ trong ay DR Nm
C bi n quay phép trên ng quá
ảm ế momen cho đo mômen trục độ cơ ở chế độ độ
cũng xác l p
như chế độ ậ
Các c c n:
đặc tính ủa ảm biế
- Mômen t 0 50 Nm quá t 75
ừ – ải Nm
- Sai y n tính < 0,25%
sô tu ế max
- Điệ ở ầ Ω
n tr c u 350
- Độ ạ
nh y V
2mV/
- Chế độ đị ứ
nh m c 1500 vòng/phút
- T c 10 phút) 3000v/phút
ốc độ ực đại (
❖ C bi n rung ng
ảm ế độ
Hình 3-4 Hình nh c m bi ng PCB 352C33
: ả ả ến rung độ
C bi n rung s d ng gia t k PCB 352C33
ảm ế ử ụ là ốc ế
C m bi n rung rung c vòng bi u t i
ả ế đo độ ủa chị ả
Các tính c c n:
đặc ủa ảm biế
- Độ ạ
nh y: (± 10%)100 /g (10.2 (
mV mV/ m/ ))
- Phạ ờ
m vi đo lư ng: ± g pk (± 490 pk)
50 m/
- Độ ả băn ộ
phân gi i g thông r ng: 0.00015 g rms ( 0.0015 )
m/ rms
- D t n s (± 5%) 0.5 n 10000
ải ầ ố: đế Hz
43. 43
- V u c bi n: G m
ật liệ ảm ế ố
- Khố ợ
i lư ng: 5,8 g
❖ C bi n t
ảm ế ốc độ
Hình 3-5 Hình nh c m bi n t O444 L1 MF 0,02A
: ả ả ế ộc độ RE
C bi n t trong hình l c bi n RE 44 L1 0,02A
ảm ế ốc độ mô à ảm ế O4 MF
C bi n t m phát t m u c u và nguyên
ảm ế ốc độ là ột máy ốc độ ột chiề theo ấ trúc lý
làm là t
việc máy phát n m công
điệ ột chiều suấ nh kích thích b ng nam
ỏ, ằ
châm c c cung áp chi
vĩnh ử ặ
c u ho k t
ích ừ độ l p.
ậ Nó c p n
ấ điệ một ề ỷ ệ ớ
u t l v i
t quay.
ốc độ
Các tính c c m n:
đặc ủa ả biế
- H ng s t c 0,02V/vòng
ằ ố ố độ:
- Dòng điện 0,26 A
max:
- T max: 7000 vòng/phút
ốc độ
- Điệ ở ầ ứ Ω
n tr ph n c ng 100
:
C. Phanh b t
ột ừ
Hình 3-6 Hình nh phanh b t t 10/15 D2
: ả ộ ừ FP
44. 44
Phanh b t s d ng phanh b t roy sommer 0/15 D2
ột ừ được ử ụ là ột ừ Le FP 1
Phanh b t bao g to và roto ng
ột ừ ồm sta A B đồ tâm,
- A là s c cu n dây n t
ơ ấp chứa ộ điệ ừ
- B là thứ ấ đượ ằ độ cơ đượ ử ệ
c p c kéo b ng ng c th nghi m
- Giữ ở đó ứ ộ ừ
a A và có khe h
B E trong có ch a b t t
Khi dòng n m chi u thay trong n dây, t o lên t ng
ta cho điệ ột ề đổi cuộ ạ ừ trườ M
t l v dòng n.
ỷ ệ ới điệ
T ng n c qua kh h h t b t t t và tính
ừ trườ ày ắt e ở E chứa các ạ ộ ừ có ch
tính ất ừ
ch a các có
ất cơ đặc bi t. Do nh ng c
ệ ả hưở ủ t ng
ừ trườ h b t t nên chu
ạt ột ừ ạo ổi
đị hướ ữ ầ ử
nh ng gi a các ph n t và B
A
Độ ứ ủ ỗ đổ ừ ờ ỷ ệ ậ ớ ườ độ
c ng c a chu i thay
này i t trư ng và t l thu n v i c ng dòng
điệ ạ ộ ỗ ứ ứ đổ
n ch y qua cu n dây. Các chu i này c ng hay ít c ng làm thay i mômen
c n
ả
Các tính c phanh b t :
đặc ủa ột ừ
- Điệ ở ộ ở Ω
n tr cu n dây 20° 20
C :
- T quay c 3000 vòng/phút
ốc độ ực đại:
- Dòng n nh m = 0,22A
điệ đị ức: In
- Dòng điện m Imax = 0,65A
ax:
- Momen đị ứ
nh m c: Tn= 10 Nm
- Momen max: ax=
Tm 25 Nm
D. H p u nh hi u
ộ điề chỉ tín ệ
Hình 3-7 Hình 3
: ảnh môđun đo cơ MODMECA
H p u ch nh t hi u c phanh t , s d ng
ộ điề ỉ ín ệ ủa điện ừ ta ử ụ môđun đo cơ
MODMECA3
Mô sa
đ ồ
un g m các thành ph n
ầ u:
- Thiế ị đo đọ ố độ ủ độ cơ, ấ ừ điệ ả
t b và c t c qu c
ay a ng xu t ph t
át n do c
áp m
bi n t c p
ế ốc độ cung ấ
- Thiế ị ể ị ủ ả ế ấ cơ ừ ữ ệ ố độ
t b hi n th c a c m bi n công su t P t d
các li u t c và
mômen.
45. 45
- B n hi c bi n ng c p vi c và hi
ộ chuyể đổi tín ệu ảm ế mômen để cu ấ cho ệ đo ển
th mômen
ị
- Thi b ngu n, u khi n và t ng hó phanh b t
ết ị ồ điề ể ự độ a ột ừ
3 m hình hi n LED ng v
àn ể thị tương ứ ới:
- Công suấ cơ ả đo Độ ≤
t Pm D
theo W. i 300 ÷ 3000 W. nh xác
chí 3%
- T quay n vòng/phút. D i 2000 ÷ 6000 vòng/phút. chính
ốc độ theo ả đo Độ
xác 1%
≤
- Mômen T tính b ng Nm. D i 10 ÷ 40 chính xác 2%
ằ ả đo Nm. Độ ≤
Để ệ ỉ ế độ ạ độ ủ ộ ừ ử ụ điề
hi u ch nh các ch ho t ng c a phanh b t t , ta s d ng nút u
ch a ch ch ch a
ỉ ủ
nh c chi áp khi ch
ết điều ển ế độ để on ế độ điều ỉ ệ ủ
nh tín hi u c
độ như ố độ ặ đó, ử ụ điề ỉ độ ố
ng cơ t c ho c mômen. Sau ta s d ng nút u ch nh d c
c phanh theo t ho mômen n
ủa ốc độ ặc theo đã c ch
đượ ọ trước.
E. B u
ộ thu dữ liệ
Hình 3-8 Hình nh b thu d u NI 9234
: ả ộ ữ liệ
B d s d ng nh b d u 9234
ộ thu ữ liệu ử ụ trong mô hì là ộ thu ữ liệ NI
NI 9234 là mô- n tín ng g m 4 b n kênh thu hi u[14]
đun thu nhậ hiệu độ ồ ố tín ệ ,
có th hi u t các c m bi n tích h p (IEPE) và các c m bi n
ể đo các tín ệ ừ ả ến áp điệ ợ ả ế
không IEP t c k , u dò g n. -
E như gia ố ế máy đo tốc độ và đầ ầ Mô đun cũng tương
thích v i các c m bi n TEDS thông minh. Mô- p d ng r ng, k
ớ ả ế đun cung cấ ải độ ộ ết
h p ghé n AC / DC có l a ch n b ng ph n m u hòa tín hi u
ợ p điệ thể ự ọ ằ ầ ềm và điề ệ
IEPE. Các kênh đầu vào đo t ệu đồ ờ ỗ nh cũng ộ ọ ử
ín hi ng th i. M i kê có các b l c kh
r p t n u ch nh theo t c l y m u c b n. K c s
ăng cưa tích hợ ự độ g điề ỉ ố độ ấ ẫ ủa ạ hi đượ ử
d ng v i ph n m m NI, mô- ung c p ch x theo dõi tình
ụ ớ ầ ề đun này c ấ ức năng ử lý để
trạng như phân tích tầ ố
n s và theo dõi.
NI 9234 mang l i d ng 102 dB và k t h i u hòa tín hi u áp n n t
ạ ải độ ế ợp đ ề ệ điệ điệ ử
tích h p (IEPE) i 2 mA cho máy o gia t c. B n k u
ợ ở dòng điện không đổ đ ố ố ênh đầ
và c ng th t n 51,2 kS / NI 9234 s d
o thu đượ đồ ời ở ốc độ lên đế s. ử ụng tính năng
l và k thu t s mang l i mô t xác các tín hi u g
ọc tương tự ỹ ậ ố để ạ ả chính ệ trong băn
t n ng th i lo i b các tín hi u ngo n. b l c phân bi
ầ , đồ ờ ạ ỏ ệ ài băng tầ Sau đó, các ộ ọ ệt
gi u ph thu c ông ho n c a tín hi u.
ữa các tín hiệ ụ ộ vào băng th ặc dải tầ ủ ệ
46. 46
Modun thu th p tín hi i d u rung và âm
ậ ệu động NI 9234 lí tưởng để gh ữ liệ
than ta t
h b i vì
ở có th b t hay ng
ể ậ ắ điề ỉnh IEPE cũng như lự ọ ớ
u ch a ch n kh p AC
ho c D phân gi i 24 bit, d ng 102 dB và b l c ng sai s
ặ C. Modun có độ ả ải độ ộ ọ chố ố
l y m u. Modun NI 9234 có th c s d ng v rung c
ấ ẫ ể đượ ử ụ ới bộ đo âm thanh và độ ủa
NI bao g m h âm thanh rung nh n hóa thu p và phân tích
ồ ỗ trợ và độ ằm đơn giả thậ
tín hi u ng cách cung c p môi t c l p, phân tích
ệ ồn cũng như rung bằ ấ rường độ ậ
t à thu th p.
ương tác v ậ
Các tính b c 9234:
đặc cơ ản ủa NI
- Số kênh: 4 kênh ngõ vào tương tự
- Độ ả
phân gi i ADC: 24 bit
- Chế độ ấ ẫ đồ ờ
l y m u: ng th i
- T ghi nh n d u 1.652 kS/s ÷ 51.2 kS/s
ố ộ
c đ ậ ữ liệ :
- Ghép điệ ỉ ằ ầ ề
n ngõ vào: AC/DC (tùy ch nh b ng ph n m m)
- Điện áp ngõ vào: ±5 V
F. L p trình thu d u ng b ng ph n m m bview
ậ ữ liệ ru ằ ầ ề La
Hình 3-9 Hình nh ph n m Labview
: ả ầ ềm
LabVIEW (Laboratory rtual Instrumentation Engineering Workbench) là
Vi
m n m n b i công ty National Instrument
ột phầ ềm máy tính được phát triể ở s.
LabVIEW có th ng c t b t k c m bi n (tín hi u d n áp,
ể đo lườ đượ ừ ấ ỳ ả ế ệ ạng điệ
dòng điệ ể điề ển đượ ấ ỳ cơ cấ ấ
n, xung), LabVIEW có th u khi c b t k u ch p hành
(động cơ DC/AC, động cơ xăng, bơm thủ ự ệ ủ
y l c, lò nhi t, pistion th y khí,vv.),
LabVIEW truy n qua b t k n giao p máy tính- nh, máy tính thi
ề ấ ỳ chuẩ tiế máy tí – ết
b n RS232, ch n USB, chu n PCI, PXI, Wifi, Bluetooth, TCP/IP, vv.
ị như chuẩ ẩ ẩ
Phầ ề
n m m tích i
Labview được h p v
ợ ớ b c hãng Instruments
ộ thu ủa National
qua s h t vi nh n tín hi u t b ông qua kh
đó ẽ ỗ trợ ối đa trong ệc thu ậ ệ ừ ộ thu th các ối
d u t o c s vi Bên c nh h vi
ữ liệ được ạ trên ửa ổ làm ệc. ạ đó Labview ộ trợ trong ệc
hi n d u trong gian giúp có giám quá ho
ể thị ữ liệ thời thực ta thể sát được trình ạt
độ ủ độ
ng c a ng cơ
Trong Ta
hình thu nh n tín hi u.
mô ậ ệ k n b d u v máy tính thông
ết ối ộ thu ữ liệ ới
qua ph n m Labview. Labview s hi n hi trong th gian
ầ ềm ẽ ể thị tín ệu thu được ời
47. 47
th tr li li i le th
ực và lưu ữ ữ
d ệ độ ề ệ ữ
u rung ng v t
các p d ệ ướ
u d d ng
ạ fi Exel để có ể
d dàng phân và x d u.
ễ tích ử lý ữ liệ
3.4 t k b d l n
Thiế ế ộ ữ liệu ớ
Sau khi k b thu d u rung ng c ng c s n hành tín
thiết ế ộ ữ liệ độ ủa độ ơ, ta ẽ tiế thu
hi u và xây d ng b d u l vòng bi.
ệ ự ộ ữ liệ ỗi
B d thu v t n s l y m 12800 và m t p d li u
ộ thu ữ liệu được ới ầ ố ấ ẫu là Hz ỗi ệ ữ ệ
đượ đo ả ờ tương ứ ớ ố ượ ẫ
c trong kho ng th i gian t= 10s ng v i s l ng m u thu Ns =
128000. Sau khi d u th p b ng b thu d u, d c x
ữ liệu được th ậ ằ ộ ữ liệ ữ liệu đượ ử lý
trong m ng MATLAB và t t c các t p d nh d ng
ôi trườ ấ ả ệ ữ liệu được lưu trữ ở đị ạ
MATLAB (.mat).
T hi u ta x y d ng b d li u v 3 t p d u ng ng
ừ tín ệ thu được, ậ ự ộ ữ ệ ới ậ ữ liệ con tươ ứ
v ng c vòng bi bình t , l vòng ngoài, l vòng
ới tr
các ạ thái ủa là hường ỗi ỗi trong.
Hình 3-10 Tín hi u rung ng thu c
: ệ độ đượ
D u ng ng p v t ng t 0 w n 500W v i t
ữ liệ ru độ được thu thậ đối ới ải độ cơ ừ đế ớ ốc
độ độ cơ ừ đế
vòng ng t 1356 n 1484 vòng/phút.
Như ậ ộ ữ ệ ồ ệ ữ ệ đượ
v y, b d li u bao g m 27 t p d li u, c chia thành nhóm
3 NO
(bình ng), (L vòn ong), (L vòng ngoài).Trong m nhóm, d
thườ IR ỗi g tr OR ỗi ỗi ữ
li u c chia thành t p d u d theo kích c l vòng bi và giá
ệ đượ ệ ữ liệ nhỏ ựa thướ ỗi trên
tr i tr t i i tên li tiên là tr thái
ị ả
t ọ ạ
ng ho độ Đố
ng. vớ c t p d
ủa ệ ữ ệ ữ đầ
u, ch cái u ạng
vòng bi, ba s p theo bi u ng kính l i và s cùng bi u t i ng.
ố tiế ể thị đườ ỗ ố cuối ể thị ả trọ
Ví d t p d IR002_105 l i vòng ong, có ng kính l 0,2 mm và
ụ ệ ữ liệu chứa ỗ tr đườ ỗi là
đượ ậ dướ ả
c v n hành i t i 500 W.