論文の概要: Domain knowledge-informed Synthetic fault sample generation with Health
Data Map for cross-domain Planetary Gearbox Fault Diagnosis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19569v3
- Date: Wed, 2 Aug 2023 10:49:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-03 15:07:49.478956
- Title: Domain knowledge-informed Synthetic fault sample generation with Health
Data Map for cross-domain Planetary Gearbox Fault Diagnosis
- Title（参考訳）: クロスドメインプラネタリー・ギアボックス障害診断のための健康データマップを用いたドメイン知識による合成故障サンプル生成
- Authors: Jong Moon Ha and Olga Fink
- Abstract要約: 本稿では、健康データマップ(HDMap)を利用した2つの新しいドメイン知識情報合成手法を提案する。
HDMapは、惑星のギアボックスの振動信号を画像のようなマトリックスとして物理的に表現するために使用され、断層に関連した特徴を可視化することができる。
次に、CutPasteとFactPasteが適用され、ソースドメインから抽出されたドメイン知識と障害シグネチャを使用して、ターゲットドメインの健全なデータに基づいて障害サンプルを生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.370633147306388
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Extensive research has been conducted on fault diagnosis of planetary
gearboxes using vibration signals and deep learning (DL) approaches. However,
DL-based methods are susceptible to the domain shift problem caused by varying
operating conditions of the gearbox. Although domain adaptation and data
synthesis methods have been proposed to overcome such domain shifts, they are
often not directly applicable in real-world situations where only healthy data
is available in the target domain. To tackle the challenge of extreme domain
shift scenarios where only healthy data is available in the target domain, this
paper proposes two novel domain knowledge-informed data synthesis methods
utilizing the health data map (HDMap). The two proposed approaches are referred
to as scaled CutPaste and FaultPaste. The HDMap is used to physically represent
the vibration signal of the planetary gearbox as an image-like matrix, allowing
for visualization of fault-related features. CutPaste and FaultPaste are then
applied to generate faulty samples based on the healthy data in the target
domain, using domain knowledge and fault signatures extracted from the source
domain, respectively. In addition to generating realistic faults, the proposed
methods introduce scaling of fault signatures for controlled synthesis of
faults with various severity levels. A case study is conducted on a planetary
gearbox testbed to evaluate the proposed approaches. The results show that the
proposed methods are capable of accurately diagnosing faults, even in cases of
extreme domain shift, and can estimate the severity of faults that have not
been previously observed in the target domain.
- Abstract（参考訳）: 振動信号と深層学習(dl)を用いた惑星ギアボックスの故障診断に関する広範な研究が行われている。
しかし, dlベースの手法は, ギヤボックスの動作条件が異なるため, ドメインシフト問題に影響を受けやすい。
このようなドメインシフトを克服するために、ドメイン適応とデータ合成法が提案されているが、ターゲットドメインで健全なデータしか利用できない現実の状況では直接適用されないことが多い。
本稿では,対象領域にのみ健全なデータが存在する極端領域シフトシナリオの課題を解決するために,health data map (hdmap) を用いた2つの新しいドメイン知識に基づくデータ合成手法を提案する。
提案された2つのアプローチはスケールされた CutPaste と FaultPaste と呼ばれる。
hdmapはプラネタリー・ギアボックスの振動信号をイメージライクなマトリックスとして物理的に表現するために使用され、断層関連の特徴を可視化することができる。
CutPasteとFactPasteは、それぞれソースドメインから抽出されたドメイン知識と障害シグネチャを使用して、ターゲットドメインの健全なデータに基づいて障害サンプルを生成する。
提案手法は,実際の障害を生成することに加えて,様々な重大度レベルを有する障害の合成制御のための障害シグネチャのスケーリングを導入する。
提案手法を評価するために、惑星のギアボックス試験台上でケーススタディを行った。
その結果,提案手法は,過度な領域シフトの場合であっても,障害を正確に診断でき,対象領域ではこれまで観測されていなかった障害の重大度を推定できることがわかった。
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