استخراج ویژگی بر اساس ثابت شبه انرژی لاپلاسین و گراف‌های مسیری به‌منظور تشخیص عیوب بلبرینگ‌

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1115-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
دانشگاه تبریز-دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده
اساس بیشتر روش‌های سنتی در تشخیص عیوب بلبرینگ‌ها بر استخراج ویژگی از سیگنال ارتعاشی در حوزه‌های زمان، فرکانس و یا زمان - فرکانس استوار است. بیشتر روش‌های پیشین در تحلیل سیگنال‌های آغشته به نویز شدید و همچنین سیگنال‌هایی با تعداد نمونه کم دارای محدودیت هستند. در این پژوهش، یک روش جدید مبتنی بر نظریه طیفی گراف برای عیب‌یابی بلبرینگ‌ها ارائه شده است. در این روش، سیگنال ارتعاشی به‌صورت یک گراف مسیر مدل‌سازی شده و ماتریس‌های مجاورت و لاپلاسین حاصل از آن، اطلاعات متمایزی در مورد انواع عیب‌ها فراهم می‌آورند. به طور خاص، ثابت لاپلاسین شبه انرژی به‌عنوان ویژگی اصلی جهت توصیف پیچیدگی گراف و تشخیص عیوب مختلف انتخاب شده است. روش پیشنهادی با استفاده از سیگنال‌های شبیه‌سازی‌شده و داده‌های تجربی ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش‌های مبتنی بر یک ویژگی، توانایی بالاتری در تشخیص دقیق عیوب بلبرینگ دارد و علاوه‌برآن، از کارایی مطلوبی در شرایط نویزی و با تعداد نمونه‌های محدود برخوردار است.
کلیدواژه ها
 
Title
Feature Extraction Based on Laplacian-Energy-Like Invariant and Path Graphs for Bearing Fault Diagnosis
Authors
Reza Hassannejad, Mir Mohammad Ettefagh, Yousef Bahrami Mossayebi
Abstract
Conventional bearing fault diagnosis methods mainly rely on feature extraction from vibration signals in the time, frequency, or time–frequency domains. However, the majority of these methods face limitations when analyzing signals contaminated with severe noise as well as signals with a limited number of samples. In this study, a new method based on graph spectral theory is presented for bearing fault diagnosis. In this approach, the vibration signal is modeled as a path graph, and the resulting adjacency and Laplacian matrices provide distinctive information about the types of faults. In particular, the Laplacian-energy-like invariant is selected as the main feature to describe the complexity of the graph and detect different faults. The proposed method is evaluated using both simulated signals and experimental data. The results demonstrate that this approach outperforms other single-feature methods in terms of fault diagnosis accuracy and, in addition, exhibits robust performance under noisy conditions and with a limited number of samples.
Keywords
Path graph, Laplacian pseudo-energy constant, Bearing diagnosis, feature extraction